（机械制造及其自动化专业论文）网络化制造平台的开发与实现.pdf

摘要 摘要 在制造业信息化的背景下，本文通过制造设计过程的总体分析，认为在计 算机网络技术支持下，构架基于w e b 网络环境的制造平台是实现网络化制造的 关键。本文正是基于这种认识，通过对w e b 服务技术发展和c a i ) c a _ n i 技术在 企业中的应用的分析，介绍了网络模式的选择，a s p 技术的功能，以及平台功能 模型，提出了平台的设计方案，详细介绍了搭建平台的具体实现过程。通过对 一个具体零件从其几何设计到g 代码产生一直到加工完成，这个设计制造全过 程在平台上的实现来验证平台功能。并对平台功能进行总结，找出不足，提出 将来的研究方向，同时介绍了新兴的网络技术p 2 p 技术。网络化制造平台的实 施一定程度上解决了制造系统的信息孤岛问题。可使设计制造的各部门信息共 享，c a d c a e c a p p c a m 以及d n c 加工部门可以通过平台提供的数据上传 下载功能交流数据，也可利用平台提供的网络会议及留言板来进行实时或非实 时的信息交流与讨论。 关键字：网络化制造a s p 技术 摘要 a b s t r a c t i nt e r mo ft h em a n u f a c t u r i n gc o m m u n i c a t i o na n dt h ew h o l ea n a l y s i so ft h e d e s i g n i n gp r o c e s s ，i ti st h ek e yt od e s i g nt h em a n u f a c t u r i n gf i a tb a s e do nw e bt o a c h i e v et h en e t w o r km a n u f a c t u r i n gu n d e rt h es u s t a i n i n go ft h ew e b t h i sp a p e r i n t r o d u c e st h es e l e c t i o no ft h ew e b ，t h ef u n c t i o no ft h ea s pt e c h n o l o g ya n dt h ef i a t f u n c t i o nm o d eb yt h ea n a l y s i so ft h ed e v e l o p i n go ft h ew e bs e r v et e c h n o l o g ya n dt h e c a d c a m sa p p l i c a t i o ni nt h ec o r p o r a t i o n ；a n db r i n gf o r w a r dt h ed e s i g n i n gp r e c e p t 0 ft h ef i a t e x p a t i a t et h ei d i o g r a p h i ca c h i e v i n gp r o c e s so ft h ef i a ti nd e t a i l 肚v a l i d a t e s t h ef u n c t i o no ft h ef l a tb yt h ed e s i g n ，w h i c hi sf r o mt h eg e o m e t r i c a ld e s i g n i n go ft h e i d i o g r a p h i cp a r tt ot h ee n g e n d e r i n go ft h eg c o d eu n t i le n d t h i sp a p e rs u m m a r i z et o t h ef i a t sf u n c t i o n , f i n do u tt h ed i s a d v a n t a g e ，b r i n gf o r w a r dt h es t u d y i n gd i r e c t i o ni n f u t u r ea n di n t r o d u c e san e w w e bt e c h n o l o g yp e e rt op e e rt e c h n o l o g ya tt h es a m et i m e t h en e t w o r k e dm a n u f a c t u r i n gf i a tc a r r yi n t oe x e c u t i o ns o l v e s “t h ei n f o r m a t i o n i s o l a t e di s l a n d p r o b l e mo ft h em a n u f a c t u r i n gs y s t e mt oac e r t a i ne x t e n t , m a k e st h e i n f o r m a t i o ns h a r e a m o n gt h ed e p a r t m e n t s ，c a d c a e c a p p c a m a n dd n c m a c h i n i n gd e p a r t m e n te x c h a n g ei n f o r m a t i o nu s i n gt h ed a t ac a r r y i n g a n dd o w n l o a d i n gf u n c t i o np r o v i d e d ，a c h i e v e t h er e a l - t i m eo ru n r e a l - t i m ei n f o r m a t i o n i n t e r c o m m u n i o na n dd i s c u s s i o nb yt h ew e bc o n f e r e n c ea n dt h em e s s a g eb o a r d p r o v i d e d k e yw o r d s ：n e t w o r k e dm a n u f a c t u r i n g ；a s p ( a c t i v es e r v e rp a g e ) i i 学位论文版权使用授权书 本人完全了解北京机械工业学院关于收集、保存、使用学位论文 的规定，同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和 电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、 缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以 及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向 国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目 、的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活 动。 、1 ，上 学位论文作者签名：j 乏j1 矽 2 。d 年；月玎日 经指导教师同意，本学位论文属于保密，在年解密后适用 本授权书。 指导教师签名：学位论文作者签名： 年月日年月 日 硕士学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行 研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文 的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的 作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任 由本人承担。 签名：间伟 上咖f 年；月弓f 日 第1 章概述 1 1 课题研究背景 1 1 1 制造业信息化 第1 章概述 当前国内外市场竞争激烈，产品日新月异，企业为在市场竞争中立于不败 之地，紧盯市场，狠抓新产品开发，将c a d c a h 技术视为企业开发新产品的必 由之路。近几年，c a d c a m 技术带动了新产品开发，由以往几年开发一个新产 品，到现在一年开发几十个新产品，c a d 技术的确给企业创出了效益。然而， 新技术带来了新问题，随着c a d 技术不断进步，原有管理体系所代表的生产关 系无法适应新技术的要求，同时，c a d 、c a e 、c a p p 、c a h 基本属于孤岛技术， 仅仅是电子图板取代机械图板，很难发挥具有团队精神的并行设计模式的优点。 目前企业存在着数据爆炸和数据混乱的问题，设计制造资源如：c a d 、c a e 、c a p p 、 c a m 等软件大都是各自为政，缺少产品开发项目进度控制和工作监控，设计标 准不统一，没有统一的工作流环境，难以作到设计面向工艺、面向成本，无法 实现产品级的借用设计。从总体上来看，c a d 单项技术效率再高，终究是串行 设计方式，只有并行方式或无纸化生产才能显著提高产品开发速度【l j 。 3 0 多年来，计算机网络技术，特别是i n t c m e t 技术已经深入到人类社会的政 治、经济、文化各个领域，成为人类活动不可缺少的生产和生活工具；计算机 网络技术与网络应用正在并将继续改变人类活动的模式。1 9 8 9 年出现的3 w 服 务和1 9 9 3 年出现的图形界面浏览器m o s a i c ，使浏览器服务器( b s ) 模式成 为目前计算机网络应用的主体模式。由于浏览器界面直观、使用方便，计算机 网络逐渐从政府、学界和工业界少数人使用的工具变为全人类公用的工具和服 务手段，网络应用也由此获得一次飞跃【2 】。随着a s p 、p h i 、j s p 等技术的不断 涌现和功能的逐步完善，这些技术使制造过程网络化成为现实。 本文这是在这个背景之下，提出了一个在网络环境下，解决目前制造业信 息化中“信息孤岛”问题的方法。 第1 章概述 1 2 国内外发展现状 1 2 1 国外现状 在过去的2 0 世纪中，制造业及其所依托的制造技术得到了迅猛的发展。上 世纪8 0 年代末期，美国根据本国制造业面临的问题、挑战和机遇，提出了先进 制造技术的概, , ( a d v a n c e dm a n u f a c t u r et e c h n o l o g y ) 。并于9 0 年代制定了国家级 a t m 发展计划，引起了制造技术领域的一次大的变革，在全球引起了很大的反 响。1 9 9 4 年美国能源部提出了“敏捷制造的使能技术呷a m ) ”，通过集成产品 的设计和制造，建立了一个“产品实现过程模型”；1 9 9 5 年建立了“全美工厂网 络0 。a n ) ”，该网络是国家工业数据库，可提供包括生产能力、各种工程服务项 目、产品及其价格和性能数据、销售和用户服务等服务；1 9 9 5 年洛克希德马 丁航空公司建立“制造系统的敏捷基础设施网络( a i m s n e o ”，利用国际互联网支 持和管理敏捷企业的供应链；美国通用电器研究和开发部于1 9 9 6 年建立了“计 算机辅助制造网络( c a m n e 0 ”，这可以说是网络制造系统的网络雏形。它通过 i n t e r n e t 网提供多种制造支撑服务，如产品设计的可制造性、加工过程仿真及产 品的试验等，使得集成企业的成员能够快速连接和共享制造信息。各大 g 虹) ( a m 软件厂商也相继推出了自己的相关产品：m m 公司推出了c a t w e b 浏览器，用户使用普通的电话线和一个简单配置的客户机，便可以访问c a t i a 数据库中的三维几何图形和进行远程注解、干涉检查等；s o l i d w o r k s 公司发布了 3 d d a r t s t r e a m n e t 和3 d l n s t a n t w e b s i d e s 站点，利用该站点，s o l i d w o r k s 用户可以 方便地通过w e b 页面生成并发布3 d 设计，并对其进行管理，用户既可以通过 s o h d w o r k s 公司的主机，也可以通过i n t e m e t 服务器进行产品发布f 3 】。以上这些 产品虽然都说不上是真正的网络化制造系统，但毕竟为其实现提供了。些技术 上的准备。 1 2 2 国内研究现状 我国近年来已有一大批制造企业推广应用计算机技术，陆续引进了相当数 量c a i ) c a _ m 系统，如美国e d s 公司的u g ；美国p a r a m e t r i ct e c h n o l o g y 公司 的p r o e n g i n e e r ；美国c v 公司的c a d d s ；英国d e l t a c a m 公司的d o c t ；日本 h z c 公司的g r a d e ；法国m a 仃ad a t a v i s i o n 公司用于汽车及覆盖件的e u c l i d i s 第1 章概述 等专用软件。这些系统与软件的引进，可以实现从工程图的生成到数控加工的 自动编程，并能对成形过程进行计算机模拟，实现了c a d ，c a m 的集成，促进 和推动了我国制造行业的发展。此外，我国自2 0 世纪8 0 年代末，有一些大专 院校与科研单位开始g 唰c a m 方面的研究，并承担国家的重点攻关项目，如 北京航空航天大学的c a x a 系统；华中理工大学的注塑模h s c 系统；上海交通 大学模具研究所冷冲模c a d 系统等。这些在微机上应用的软件，能适应我国国 内制造行业的具体现状，为进一步普及c a d c a m 技术创造了良好的条件p j 。 目前国内在c a d c a m 网络化方面的研究和应用还处于起步阶段，主要工 作是对基于信息网络的设计与制造系统的体系结构框架进行了概念研究和理论 探讨，提出了分布式网络化制造系统的初步设想和制造模式，研究了计算机支 持下的协同设计及其环境，如南航c a d c a m 中心设计并实现了一个基于w e b 的制造过程分析和共享信息管理系统。近年来，虚拟异地合作设计和开发，分 散的网络化生产系统获得了广泛的关注，强调设计、开发和生产的网络化，由 多个异地企业组成动态联盟，利用信息和通信技术组织起来，共同为某个项目 提供资源、信息等原始资料，合作开发同一个产品，采用异构、跨平台的设计 与制造工具和分布式产品设计与制造技术的集成与管理，迅速地将产品从设计 转入生产。这样就可以突破地理的限制，在更大的范围内实现资源的共享，从 而保证企业抓住转瞬即逝的市场机遇，赢得竞争。目前这方面的工作仅仅在高 校内进行实验性的研究，属于开始阶段，还需要更深入的研究和实用化的配套。 如西安交大、清华大学和上海交大等高校在策划异地合作设计网；同济大学与 香港的一些中小企业进行联网合作制造模具的实验。在计算机、网络和通信技 术支持下构架基于w e b 网络环境的分布式网络制造系统，形成网络化制造、加 工系统，通过信息技术和制造技术、生产管理和控制融合集成，支持企业集成， 使企业实现产品数字化制造，增强制造企业创新能力，提升企业快速响应能力、 综合竞争力和可持续发展能力i ”j 。 1 3 课题目标 实现从产品设计到产品数控加工全过程的网络化实现。对产品数据进行网 络化管理，使产品数据通过网络在设计制造各部门自由流动。对产品数据进行 权限管理，避免数据丢失损坏。 第1 章概述 1 4 课题意义及价值 开展网络化制造模式及相关理论方法的研究、开展网络化制造系统的实旌 与应用的研究、开展网络化制造相关软件平台与工具系统的开发具有非常重要 的理论意义。可以丰富与发展先进制造模式的相关理论和方法，为企业实施先 进制造战略和网络化制造系统提供基础理论和方法，促进所涉及的机械制造、 计算机、网络、通信等相关学科发展。开发支持网络化制造系统设计实施的相 关软件平台与工具系统，一方面将为网络化制造系统的实施提供有效的工具， 促进网络化制造系统在企业或高校的应用，另一方面，也可以促进软件产业的 发展【6 】。推进了网络技术在制造领域的使用，有效降低构建相同网络应用系统的 建设成本，并针对我院机械系网络建设需求和研究发展方向，定制其相应的应 用系统，提高了其科学研究的网络化基础水平。网络技术拓展了数控机床的使 用范围，使之能通过局域网或i n t e m e t 实现远程设计和制造，使数据输入、传输 和处理一体化，使昂贵的生产设备能够共享【_ n 。 提高企业或高校的管理层次，增强其走向社会和国际市场的能力。网络化 战略的实施，将使企业或高校的管理水平、技术水平、市场应变能力、形象与 名誉得到全面提高。通过网络化的设计、制造和管理，改变以往封闭的制造模 式，为以后占领市场打下基础。提高企业或高校的产品开发能力。通过网络化 产品协同设计与合作开发技术，可以大大提高新产品开发能力，加快企业或高 校对社会需求的反应速度，尤其是网络化的异地产品协同开发设计系统的支持， 可以显著提高较大设备的研制能力【8 “。 1 5 网络化平台的设计思想 1 5 1 对设计制造各过程的分析 c a d 就是计算机辅助设计( a 蛐即c o m p u t e ra i d e dd e s i g n ) 。是指工程技术人 员以计算机为工具，对产品和工程进行总体设计、绘图、分析和编写技术文档 等设计活动的总称。c a d 的功能可归纳为四大类：数字建模、工程分析、动态 模拟和自动绘图。一个完整的c a d 系统，应由人机交互接口、科学计算、图形 系统和工程数据库等组成。图形系统是c a d 系统的基础。它主要包括几何( 特征) 第1 章概述 造型、自动绘图( 二维工程图、三维实体图等) 、动态仿真等，其中几何( 特征) 造 型主要有三维线框造型、曲面造型、实体造型和特征造型等。工程数据库是c a d 系统的核心【1 0 】。 c a p p ( c o m p u t e r a i d e dp r o c e s sp l a n n i n g ，计算机辅助工艺过程设计) 的作用 是利用计算机来进行零件加工工艺过程的制订，把毛坯加工成工程图纸上所要 求的零件。它是通过向计算机输入被加工零件的几何信息( 形状、尺寸等) 和 工艺信息( 材料、热处理、批量等) ，由计算机自动输出零件的工艺路线和工 序内容等工艺文件的过程【1 1 】。 工艺设计的主要任务是为被加工零件选择合理的加工方法和加工顺序，以便 能按设计要求生产出合格的成品零件，工艺设计的主要内容有： 1 ) 根据产品图纸，分析产品零件的结构特点以及技术要求： 2 ) 了解产品生产的纲领及批量； 3 ) 按企业的实际情况，具体确定机床设备、切削用量、工艺装备以及工时 定额： 4 ) 选择加工方法及采用的机床、刀具、夹具和其他工装设备等： c a m ( c o m p u t e ra i d e dm a n u f a c t u r i n g ，计算机辅助制造) ：利用计算机来进行 生产设备管理控制和操作的过程。它输入信息是零件的工艺路线和工序内容， 输出信息是刀具加工时的运动轨迹( 刀位文件) 和数控程序。在制造的各个环 节，人们反复地使用系统的一次性输入信息及其处理后的二次信息，从而使计 算机辅助渗透到制造的全过程，这就是c a m 。c a d 是为了解决c a m 的数控机 床的加工指令才出现的，郎c a d 是由c a m 引发的；c a m 中所需的信息和数据 大都由c a d 提供，c a m 离不开c a d 的支持；许多信息和数据又为c a d 和c a m 所共享。计算机的辅助使得工程设计师们从繁重的脑力劳动中开始解脱，它使 技术人员能有更多的精力从事创造性的活动【1 2 d 3 1 。 c a e ( c o m p u t c ra i d e de n g i n e e r i n g ) 是用计算机辅助求解复杂工程和产品结 构强度、刚度、屈曲稳定性、动力响应、热传导、三维多体接触、弹塑性等力 学性能的分析计算以及结构性能的优化设计等问题的一种近似数值分析方法 【1 4 j 。其基本过程是将一个形状复杂的连续体的求解区域分解为有限的形状简单 的予区域，即将一个连续体简化为由有限个单元组合的等效组合体；通过将连 续体离散化，把求解连续体的场变量( 应力、位移、压力和温度等) 问题简化为求 解有限的单元节点上的场变量值。此时得到的基本方程是一个代数方程组，而 第1 章概述 不是原来描述真实连续体场变量的微分方程组。求解后得到近似的数值解，其 近似程度取决于所采用的单元类型、数量以及对单元的插值函数。 采用c a d 技术来建立c a e 的几何模型和物理模型，完成分析数据的输入， 通常称此过程为c a e 的前处理。同样，c a e 的结果也需要用c a d 技术生成形 象的图形输出，如生成位移图、应力、温度、压力分布的等值线图，表示应力、 温度、压力分布的彩色明暗图，以及随机械载荷和温度载荷变化生成位移、应 力、温度、压力等分布的动态显示图。我们称这一过程为c a e 的后处理。针对 不同的应用，也可用c a e 仿真模拟零件、部件、装置( 整机) 乃至生产线、工厂 的运动和运行状态。 1 5 2 网络化制造平台的设计依据 通过以上对设计制造过程的分析，网络化制造平台必须具备设计制造信息 的共享能力、信息交流能力、数据管理能力。因此需要选择合适的网络模式和 实现技术来保证平台功能的实现，本文重点论述了基于b s 结构的采用a s p 技 术的网络化制造平台的实现过程。平台基本结构如图： 图1 1 平台结构图 第1 章概述 采用该平台可使设计制造的各部门信息共享，c a d c a e c a p p c a m 以及 d n c 加工部门可以通过平台提供的数据上传下载功能交流数据，也可利用平台 提供的网络会议及留言板来进行实时或非实时的信息交流与讨论。 1 6 论文主要内容 综上所述，在计算机网络技术支持下，构架基于w e b 网络环境的制造平台 是实现网络化制造的关键。本文正是基于这种认识，重点阐述基于b s 的网络 模式，利用a s p 技术结合数据库技术实现网络化制造平台。全论文共分成5 章。 第一章为概述，通过对w e b 服务技术发展和c a d c a m 技术在企业中应用的分 析，提出利用a s p 技术开发基于b s 的网络化制造平台，并利用a s p 技术和数 据库技术的结合实现平台搭建。第二章为网络化制造平台网络模式选择及实现 技术，介绍了网络模式的选择，a s p 技术的功能，以及平台功能模型，搭建平 台的具体实现过程。第三章为网络化制造平台设计与实现，通过对系统实现功 能的分析，提出了平台的设计方案并予以实现。第四章是平台运行测试，通过 对一个具体零件从其几何设计到g 代码产生一直到加工完成，这个制造全过程 在平台的实现来验证平台功能。第五章是总结与展望对平台功能进行总结，找 出不足，提出将来的研究方向。 第2 章网络化制造平台网络模式选择与平台搭建技术 第2 章网络化制造平台网络模式选择与平台搭建技术 2 1 网络化制造平台网络模型分析 i n t e r a c t 技术的发展，越来越多的数据库应用软件运行在i n t e r n e t 环境下管理 各种各样的数据。数据库作为一种极为有效的数据处理工具，从早期的层次数 据库、网状数据库到关系数据库，己经日趋成熟。新一代数据库的显著特征， 就是要与各种新兴技术相结合，数据库技术与i n t c r a e t 的结合就是一个很重要的 方面。网络化制造平台正是利用了先进的i n t e m e t 技术和数据库技术，使设计制 造信息得以在设计制造各部门中交流共享。 2 1 1 传统的客户机j f l 务器( o s ) 客户机朋匣务器( 口s ) 结构从体系上可以分为两层结构和三层结构，最早出现 的两层c 幅结构的基本工作方式是客户程序向数据库服务器发送s q l 请求，服务 器返回数据或结果，适用于应用相对简单，数据访问量不大的情况。由于两层 结构的客户机，服务器系统本身固有的缺陷，使得它不能应用于一些大型的，结 构复杂的系统中，由此出现了三层结构的客户机服务器系统，它把两层结构中 服务器部分和客户端部分的应用单独划分出来，从而满足了大型应用程序的需 求。客户端朋艮务器系统主要有三个主要部件：数据库服务器，客户端应用程序和 网络服务器【垛1 6 1 。 c s 模式的优点：客户机朋艮务器系统比文件服务器系统能提供更高的性能。 因为客户端和服务器端将应用的处理要求分开，同时又共同实现其处理要求， 对客户端程序的请求实现“分布式应用处理”，服务器为多个客户端应用程序 管理数据，而客户端程序发送请求和分析从服务器接受的数据，这是一种“胖 客户机，瘦服务器”的网络计算模式【l 7 】。 2 1 2b s ( b r o w s e r s e r v e r ) 模式 由于客户端的计算环境千变万化，不可预知，基于b s 模式的系统应运而 生。它继承了c s 的所有优点，摒弃了其固有缺点，b s 不受具体操作系统和硬 件的制约，客户端的标准配置是浏览器，业务功能从c s 代码中分离出来，有 第2 章网络化制造平台网络模式选择与平台搭建技术 独立的应用服务器处理，数据处理仍然有数据库服务器处理，它也采用三层分 布结构。如图2 1 所示： 图2 1b s 模式构成和数据处理方式 一般情况下的工作流程为：用户输入一个u r l ，浏览器生成一个h t r p 请求， 并把它发送给指定的w 如服务器。服务器把主页发送回给浏览器，浏览器将其 显示在屏幕上。用户阅读相关信息，可继续查找有关信息，向浏览器发出请求。 浏览器发送一个请求给相应的服务器，并把由u r l 标志的文档或文件返回给屏 幕。服务器收到请求后，察看本站点是否有该文档，若有，则把该文档放入响 应信息中，返回浏览器。浏览器收到响应，查看头文件格式，判断是否能直接 显示，若能就显示出来，否则调用响应的帮助应用程序或外挂程序处理。浏览 器等待下一个用户的指令，而服务器准备接受来自浏览器的下一个请求【埽d 9 1 。 2 1 3p 2 p 技术 p 2 p 技术，也称为对等网络( p e e rt op e e r ) 技术，这是一种网络结构的思想。 它与目前网络中占据主导地位的c s 、b s 结构的一个本质区别是，整个网络结 构中可不存在中心节点( 或中心服务器) 。在p 2 p 结构中，每一个节点( p e e r ) 大都同时具有信息消费者、信息提供者和信息通讯等三方面的功能，且每个节 点的地位都是相同的。在p 2 p 网络中每一个节点所拥有的权利和义务都是对等 的，它打破了传统的c s 、b s 模式。p 2 p 网络不仅可降低硬件设备投入成本和 网络内容供应成本，更重要的是其消除了中央服务器信息转发引致的瓶颈效应， 同时对于分布式的边缘内容的充分利用更是开拓了一个新的应用思路。中央服 务器在融和了p 2 p 网络的互联网中只是承担了用户信息的管理和部分信息的引 导工作，而不必承担沉重的数据的转发工作，有效的消除了信息孤岛的存在及 信息传输过程中的瓶颈问题，同时对承载了近6 0 的弱链接模块的互联网络流 第2 章网络化制造平台网络模式选择与平台搭建技术 量进行了有效的管理 2 0 - ”j 。 2 1 4 b s 与c s 、p 2 p 比较分析 c s 程序由于整体性，必须整体考虑，处理出现的问题以及系统升级，升 级难。b i s 构件组成，方便构件个别的更换，实现系统的无缝升级。系统维护开 销减小到最小。用户从网上自己下载安装就可以实现升级。c s 多是建立在 w i n d o w s 平台上，表现方法有限，对程序员普遍要求很高。b i s 建立在浏览器 上，有更加生动和丰富的表现方式与用户交流，并且大部分难度降低，降低了 开发成本。b s 和c s 都是以请求回答方式来执行的。但传统的c i s 在客户端 集中了大量的应用软件，而b i s 是一种基于w e b 的三级或多级c s 结构，它们 有各自的适应群体。但总体上b s 体系具有更多的优越性：b s 模式中以服务器 为中心的管理极大的降低了成本，减少了客户端维护工作量，开发效率高，不 用开发客户端应用软件，与平台无关，具有极强的伸缩性，可以选用不同厂家 的设备和服务，开放性好，采用公开的标准协议，可扩充性良好【翻。p 2 p 技术， 虽然其具有很多优点，但其点对点的网络绪构使制造设计数据很难统一管理， 又因为它并没有实现标准化，所以具有一定的不成熟性。有鉴于此，基于b s 体系的诸多相对优点，本网络制造平台采用b s 结构。 2 2 平台开发工具简介 本节将围绕b s ( 溯j 览器朋匣务器) 这种计算机结构模式来讨论基于i n t c r n c t 开 发的一些关键技术。 2 2 1 网页制作语言 h t m l ( 即超文本标记语言) 用于设计格式文字，可以和相关内容建立超连 接。它是通过标记的使用来实现的。这些标记可以告诉浏览器如何显示文本， 图形或其它形式的内容。h t m l 语言的标记大多都有一个开始标记和一个结束 标记，开始标记用初始出现的该标记表示，结束标记则在标记字符前加斜线 来表明。如果没有这些标记，浏览器只能显示基本的文本，没有任何格式。另 外有些标记可以代表实际的对象，并且不需要结束标记，例如：使用 标记， 可以在浏览器上显示一条横向标尺， 不包含结束标记。许多标记可以带有 各种属性，以进一步定义如何显示该标记。例如：如果想在浏览器上显示一条绿 第2 章网络化制造平台网络模式选择与平台搭建技术 色的横向标尺，可以使用： 【2 3 l 总之，严格上讲，h t m l 并不是一种真正的计算机语言，而是一种决定页面在浏览器上所呈现的样子的 页面脚本编辑语言。 2 2 2a s p 技术 a s p ( a c t i v es e r v e rp a g e ) 是目前十分流行的一种动态网页技术，它主要运行 于开发服务器的脚本程序和动态生成网站的内容，a s p 同目前同样流行的j s p ， p h p 技术是同样性质的、同一层次的、作用也是一样的。a s p ( a c t i v e s e r v e r p a g e s 动态网页) 是微软公司推出的一种用以取代c g i ( c o m m o n g a t e w a y i n t e r f a c e 通 用网关接口) 的技术。目前，i n t e r a c t 上的许多基于w i n d o w s 平台的w e b 站点已 开始应用a s p 来替换c g i 。简单地讲，a s p 是一个位于服务器端的脚本运行环 境，通过这种环境，用户可以创建和运行动态的交互式w e b 服务器应用程序， 如交互式动态网页，包括使用h t m l 表单收集和处理信息，上传与下载等等。 通常情况下，用户通过测览器看到的网页大多是静态的，目前i n t e r n e t 上的许多 站点，仍然提供“静态”( s t a t i c ) 的主页内容。所谓“静态”，指的就是站点的 主页内容是“固定不变”的【2 4 】。当浏览器通过i n t e r a c t 的哪( h y p e r t c x t t r a n s p o r tp r o t o c 0 1 ) 协议，向站点服务器( w e bs e r v e r ) 要求提供主页的内容时，站 点服务器收到要求后，就传送原己设计好的静态的h t m l 的文件数据给浏览器。 一个“静态”的站点，若要更新主页的内容，必须手动的来更新其h t m l 的文 件数据。而随着w e b 应用的发展，用户希望能够看到根据要求而动态生成的主 页，例如响应用户查询数据库的要求、生成报表等。当用户在浏览器上填好表 单( f o r m ) 的输入数据，以提供哪p 要求时，可以在站点服务器中执行的应用程 序，而不只是一个h t m l 文件。站点服务器收到要求执行的应用程序，分析表 单( f o r m ) 的输入数据，将执行的结果以h t m l 的格式传送给浏览器。根据用户请 求生成动态主页的传统方法有c g i 、i s a p i 等。c g i 是根据浏览器端的h t r p 请 求激活响应进程，每一个请求对应一个进程。当同时有很多请求时，程序挤占 系统资源，造成效率低下；i s a p i 针对这一缺点进行改进，利用d u ( 动态链接 库) 技术，以线程代替进程，提高了性能和速度，但要考虑线程的同步问题， 而且开发步骤烦琐。这两种技术和另一普遍使用的开发动态网页的技术j a v a 都 还存在着另外一个问题，那就是开发困难，程序的开发和h t m l 写作是两个完 第2 章网络化制造平台网络模式选择与平台搭建技术 全不同的过程，需要专门的程序员开发。而较简单的开发技术如i a v a s c r i p t 和 t o c o n t e m e t d a t a b a s e c o n n e c t o r ) 等功能有限，不敷使用。a s p 使用的a c t i v e x 技 术基于开放设计环境，用户可以自己定义和制作组件加入其中，使自己的动态 网页几乎具有无限的扩充能力，这是传统的c g i 等程序所远远不及的地方。a s p 与常见的在c l i e n t 端实现动态主页的技术如j a v aa p p l e t 、a c t i v e xc o n t r o l 、 v b s c r i p t 、i a v a s c r i p t 等不同，a s p 中的命令和s c r i p t 语句都是由服务器来解释执 行的，执行结果产生动态生成的w e b 页面并送到浏览器；而c l i e n t 端技术的s c r i p t 命令则是由浏览器来解释执行。由于a s p 是在服务器端解释执行，开发者可以 不必考虑浏览器是否支持a s p ；同时由于它在服务器端执行，开发者也不必担 心别人下载程序从而窃取编程逻辑。a s p 通过后缀名为a s p 的a s p 文件来实现， 一个a s p 文件相当于一个可执行文件，因此必须放在w e b 服务器上有可执行权 限的目录下。当用户从浏览器输入了a s p 文件的地址后，浏览器就将这个u r l 请求发给w e bs e r v e r ，如果w e bs e r v e r 上装了a s p ，就调用a s p 。a s p 读出相 应a s p 文件，解释并执行命令，动态生成一个h t m l 页面回传w e bs e r v e r ，然 后w e bs e r v e r 再把结果发送给浏览器。a s p 文件的制作和h t m l 类似，且和 h t m l 开发集成，可以在同一个过程完成，利用a s p 将可以执行的脚本嵌入到 h t m l 文件中( 将h t m l 文件的后缀名改为a s p ) ，这使得h t m l 文件的编写与 脚本的开发融合在一起。通过a s p 内置的对象、服务器组件( s e r v e rc o m p o n e n t ) 可以完成非常复杂的任务，而且用户还可以自己开发或利用别人开发的服务器 组件完成专门的任务f 捌。a s p 比较网关及服务器扩展模式有着以下优点： ( 1 ) 完全与h t m l 文件融合在一起； ( 2 ) 容易创建，不需要其它编译、链接程序； ( 3 ) 面向对象的并通过a c t i v e xs e r v e r 对象可扩展。 a s p 运行所需的环境如下： m i c r o s o f ti n t e r n e ti n f o r m a t i o ns e r v e rv e r s i o n3 0 4 0o nw i n d o w sn ts e r v e r 。 m i c r o s o f tp e e rw e bs e r v i c e sv e r s i o n3 0o n h d o w sn tw o r k s t a t i o n 。 m i c r o s o f tp e r s o n a lw e bs e r v e ro nw i n d o w s9 5 9 8 。 2 3win d o w s 2 0 0 0 系统上的数据库开发技术 第2 章网络化制造平台网络模式选择与平台搭建技术 2 3 1 网络数据库编程技术mic r o s o f ta c c e s s m i c r o s o f la c c e s s 是运行在w i n d o w sn t 上的一个著名的高性能数据库管理 系统，它提供了一个功能强大的客户服务器平台，能同时支持多个并发用户。 它是一种关系型数据库管理系统。一般被看作是后台程序，而前台程序( 或称 客户程序) 一般是指用户设计的应用程序。m i c r o s o f t a c c e s s 具有内置数据复制， 强大的管理工具，i n t e r a c t 集成和开放系统机构等特性，是专门针对分布式客户 机服务器计算机而设计的可伸缩、高性能的数据库管理系统是w i n d o w sn t 上 优秀的复杂数据库解决方案。 2 3 2 开放式数据库连接一o d b c 开放式数据库连接( o p e nd a m b 勰ec o n n e c t i v i t yo d b c ) 是一种数据库的互操 作平台，它作为一个一致的数据库连接接口，o d b c 提供了一个允许单一的应 用程序去访问许多不同数据库管理系统的机制，使应用程序可以访问各种数据 源，为应用程序提供了数据库类型透明性和位置透明性瞄】。o d b c 通过使用数 据库驱动程序来提供数据库的独立性，驱动程序是用以支持o d b c 函数调用的 模块，o d b c 遥过调用驱动程序所支持的函数来对数据库进行操作。驱动程序 与具体的数据库有关，如果要访问不同类型的数据库，o d b c 就需要动态的连 接到不同的驱动程序上。 2 3 3a s p 中访问数据库的方法a d 0 ( a c tjv e xd a t ao b j e c t s ) a s p 的主要支撑技术为a c t i v e x 服务器组件。a s p 提供5 个服务器组件， a d o 作为a s p 核心技术之一，它是微软提供的使a s p 具有访问数据库功能的 构件。a d o 结合了o l e d b 易于使用的特性以及r d o 和d a 0 模型中的最好特 性，并将它们重新组织在一个对象模型中。a d o 对象模型主要由三个最核心的 对象：c o n n e c t i o n ，c o m m a n d 与r e c o r d s e t 以及四个集合( c o u e c t i o n ) ：e r r o r ， 3 a m m e t e r s ，h e l d s 和p r o p e r t i e s 所组成。这三个核心对象间相互牵连，依次完成 数据库连接、数据提取与数据处理等数据访问过程1 2 j 。 ( 1 ) 数据连接( c o n n e c t i o n ) c o n n e c t i o n 建立一个数据交换环境，应用程序通 过c o n n e c t i o n 访问数据。应用程序直接或通过诸如i i s 这样的系统间接访问数据 第2 章网络化制造平台网络模式选择与平台搭建技术 源。c o n n e c t i o n 对象用于规定特定的数据提供者和附加参数。由c o n n e c t i o n 发生 的一系列数据存取操作形成一个事务处理过程，a d o 确保事务过程成功操作的 结果传给数据源，如果其中某个操作失败或用户取消事务过程，数据源中的数 据就会维持原先的状态。对象模型并不明确地具体表示一个事务过程，而通过 一套c o n n e c t i o n 对象方法实现。 ( 2 ) 命令( c o m m a n d ) c o m m a n d 通过己建立的c o n n e c t i o n 发布。典型的 c o m m a n d 有增加、删除和更新、恢复表中的记录等。 ( 3 ) 记录集( r e c o r d s e t ) r e c o r d s e t 存储查询命令返回的结果，是检查和修 改记录的主要手段，在r e c o r d s e t 对象中可以检查记录，在记录中浏览，浏览记 录的次序，增加修改或删除记录、更新记录己变化的数据源等。 ( 4 ) 错误( e r r o r ) 任何涉及a d o 对象的操作都会生成一个或多个提供者错误， 此时一个或多个e r r o r 对象被放到c o n n e c t i o n 对象的错误集合中，新的e r r o r 将 替换先前的e r i o r 对象。 属性( p r o p e r t y ) a d o 有内置和动态2 种属性，前者是a d o 固有的，始 终生效：后者是数据提供者添加到a d o 对象的p r o p e r t y 集合中，仅当使用该数据 使用者时才有效。 ( 6 ) 字段( f i e l d ) 记录集的每条记录由一个或多个字段组成，每个字段包括自 己的名称、类型和数据值，可以修改记录集中的字段对象值，最终传递到数据 源中利用a d o 对象完成对数据库操作的具体步骤： 创建数据库源名( d s ； 创建数据库连接( c o n n e c t i o n ) ； 创建数据对象； 操作数据库； 关闭数据对象和连接； 2 4 本章小结 在本章中，通过对两种网络模式( b ，s 、d s ) 的分析和优缺点比较，确 定采用b s 体系来构建网络制造系统平台，并选择了a s p 技术和a c c e s s 数据库 技术作为平台开发工具。同时详细介绍了a s p 技术访问数据库的方法a d o 。 第3 章网络化制造平台的设计与实现 第3 章网络化制造平台的设计与实现 3 1 网络化制造平台的功能模型 网络化制造平台主要包括数据库管理、制造信息留言板、网络会议功能。 用户通过浏览器登陆系统，根据用户自身权限进行相应操作。c a d 部门可将零 件模型及相关信息上传至相应数据库，c a e 部门可从数据库中得到零件模型及 相应设计数据，经过c a b 分析，通过留言板或网络会议与c a d 部门交换信息， c