（机械电子工程专业论文）xml技术在基于web的pdm系统中的应用的研究.pdf

ad i s s e r t a t i o t h e t e c h n o l o g yi n t h ep d m s y s t e mb a s e do nw e b b y z h a n gh a n g s u p e r v i s o r ：p r o f e s s o rx i a op i n g y a n g n o r t h e a s t e r nu n i v e r s i 锣 j a n u a r y2 0 0 8 - a l ： ! 一j 独创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得 的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过 的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工 作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢 = 己 思。 学位论文作者签名：猿缈 日期： 渺扩绎z 司 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论 文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和 磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部 或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。 ( 如作者和导师不同意网上交流，请在下方签名；否则视为同意。) 学位论文作者签名：导师签名： 签字日期：签字日期： ，一； q妒0_肖 _ 、 y 东北大学硕士学位论文摘要 x m l 技术在基于w e b 的p d m 系统中应用的研究 摘要 在企业中采用产品数据管理系统( p d m s ) ，在一定程度上提高了企业的竞 争力。但是随着网络和数据库技术的飞速发展，产品数据管理系统已不能满 足企业新的需求。因此，结合现有的先进的产品数据管理思想、数据库技术 和计算机技术，将p d m 系统建立在w e b 的基础上，具有开放性好、实施过 程简单、直观易操作等多种优点。 本文分析了基于w e b 的p d m 系统的体系结构及面向对象技术、数据库 技术和w e b 技术等关键技术。提出了数据库与可扩展标记语言结合的技术， 主要对x m l r d b m s 数据转换的接口技术的实现作了详细的分析与研究。充 分利用x m l 技术在数据交换中的优势，在系统开发过程中，能够减少代码冗 余，提高系统的开发效率，同时采用面向对象的模块设计技术，使系统具备 更大的柔性来适应不同类型企业的需求，用户可以根据自己的需要添加模块 或更改模块。本文也研究了x m l 技术的w e b 安全性，保证了x m l 数据在 w e b 上传输的安全性，同时x m l 作为p d m 的传递数据基础，实现了用户在 w e b 网络上高效的浏览与编辑。本文理论研究的结果，结合了先进性和实用 性的特点，开发了企业管理信息化系统，验证了这种技术的可行性与稳定 性。 关键词：产品数据管理；w e b ；可扩展标记语言；数据库接口；安全技术 1-，t一 ， 广a l 1 ， - 东北大学硕士学位论文 a b s t r a c t t h er e s e a r c ho ft h ea p p l i c a t i o no fx m l t e c h n 0 1 0 9 y i nm ep d m s y s t e mb a s e d o nw e b a b s t r a c t p 刚呶d a t am a n a g 锄e 1 1 ts y s t e n l ( p d m s ) h a sb e e n 谢d e l ya d o p t e dt 0i l l l _ p r o v e m e 唧e t i t i o no f 即t e r 删s e s 舢o n gt 1 1 er 印i d l yd e v e l o p e dw e b a i l dd a t a b a s e 做 t m o l o 百e s ，p d m s c a i ln o ts 撕s 黟m en 删唧i r 锄e n t so ft 1 1 e 饥t 印r i s e s t h e r e f 畹p d m si sd e v d o p e db a s e do n w e b ，i n c o 驴r a t i n gm ep r e s e n tp d mt h o u g h t s ，d 撕b a s et e c h n o l o g 弘a n dm e n e w e s tc o m p u t e r t e c i l l l o l o g y i th a sm ea d 慨m t a g e so f9 0 0 d 叩e l l n e s s ，e a s yd e p l o y i i l e n t ，幽i t i 、，i s m 锄de a s y m a n i p u l a t i o n 1 1 l i sp a p e r 锄d l y z e sm es y s t e ms 咖c t i 鹏a i l d 枷q u e ss u p p o n i n gm ep d m sb a s e do n 、e b i t 百v e sap o i n to fc o m b i 血gm ed a t 曲a s ea 1 1 d 订l ，狮dm a i l l l ya i l a l y z e sm e v i l r d b m sd a t a b a s ei n t e r 矗l c et e c h n j q u eb ym a ：i c i n gu s eo ft h ea d v 锄t a g 懿o fx m l d u r i n gm e a p p l i c 撕o nd e r e l o p i i l gp r o c e s s ，i tc a l lr o “c em er e d 硼i d a l l tc o d i l l 吕a n dr a i s em e 洲o p i l l g e m c i 胁c y i ta d o p t sm eo b j e c to r i 即t e dt ec _ i l n o l o g yt 0m a k em es y s t i 哪im o r es 缸d n gt os a t i s 匆m e n e e d so ft h ev a r i 0 1 l s 既l t e r p r i s e s na l s 0 蚰m i e st l ex m ls e c u 五t 弘w l l i c hi i l s u r e s l es e 瓯丽t yo f d d i 涮n g 订ld a t ai l lw e b c t o m e rc a l lm a k eh i g h - e 伍c i e n c yo p e r a d o n0 nd a t a i i lw e b b r o w s e rb yu s i i 培垤l 硒l eb a s eo fd e l i v e m gd a t ai i lp d m s f i r l a l l y u s i n g 订l - r d b m s d a t a b a s ei n t 耐a c et i e c h n 0 1 0 戥觚翎t e l p r i s em 锄a g e 础m t a 怕i l s _ y s t e mi sd e v e l o p e d 缸l d m e p e r f o m a i l c eo f l i ss y s t e r i ls h o w st h ep r a 砸c a b i l i 够a i l d v a l i d 时o f t h i st e c i l i l i q u e k e yw 6 r d s ：p r o d u c t d a t am a l l a g e m 毗w e b ，e x t e n s i b l em 矾呻l a n g u a g e ，d a t a b a s ei i l i i l t e r f a c es e 饥i r i t yt e c h n i q u e ，j，0、 督 +a 东北大学硕士学位论文目录 目录 独创性声明i 摘要i i 第1 章绪论l 1 1p d m 技术的产生及定义1 1 2p d m 技术的主要功能2 1 3p d m 的发展现状3 1 3 。1 国际上主要的p d m 产品及其特点4 1 3 2 国内主要p d m 产品及其特点。4 1 4p d m 的发展趋势。5 1 5 实现p d m 系统的几项支持技术6 1 6 课题的研究意义与内容。8 1 6 1 课题的研究意义8 1 6 2 课题的主要研究内容8 第2 章x m l 及相关技术综述1 l 2 1 v i l 的产生背景及特点1 1 2 2 恤。语法基础1 3 2 3 v 几相关技术1 5 2 3 1 v i l 文档的结构定义16 2 3 2 。文档的解析技术16 2 3 3 l 文档的浏览与显示18 2 3 4x i q u e 巧技术1 9 2 4 订l 的安全机制2 0 f 东北大学硕士学位论文 目录 2 4 1x m l 加密2 0 2 4 2x m l 签名2 2 2 4 3 其它安全技术2 4 第3 章p d m 系统关键技术的研究2 7 3 1p d m 系统的体系结构2 7 3 1 1 传统的c s 结构2 7 3 1 2 基于w e b 的p d m 系统的体系结构2 8 3 2p d m 系统的w e b 使能技术3 0 3 3 数据库的接口方案3 1 3 4 用订l 实现数据库之间的通信3 4 3 4 1 实现信息交换的步骤。3 5 3 4 2 应用示例3 6 第4 章龇技术在p d m 中的研究与应用3 9 4 1 ) a l 在基于w e b 的p d m 系统中的应用3 9 4 2 皿。与数据库结合技术4 0 4 2 1 传统数据库提供对订l 的支持4 l 4 2 2 l 纯数据库管理系统4 1 4 2 3 【广d b m s 数据转换技术4 2 4 3x m l 广d b m s 数据转换接口设计4 2 4 3 1 ) 渐l 作为数据交换的媒介4 2 4 3 2 l 数据接口技术的实现4 3 第5 章基于w e b 的p d m 系统分析与设计5 1 5 1 系统的总体设计5 1 5 1 1 系统分析5 l 5 1 2 系统的模型设计5 2 | 违 - 土 - _ 广 参考文献6 9 致谢7 3 【 f ， 冀 蠢 ， 东北大学硕士学位论文第l 章绪论 第1 章绪论 1 1p d m 技术的产生及定义 企业在经营过程中通常要存储和管理大量的数据，同时由于计算机技术 的飞速发展和在企业中越来越广泛的应用，需要把各种不同的应用系统集成 起来以实现企业信息化的集成甚至实现过程的集成，建立一个高效的产品开 发和生产环境，为此人们做出了各方面的努力【i 】。 从现有产品来看，p d m 技术和相关产品的发展可以分为三代。第一代 p d m 产品第一代p d m 产品大多是由各c a d 企业推出的配合各自c a d 产品 的系统。这一代p d m 产品的功能局限在工程图纸的管理，集成的工具主要是 专用的c a d 系统。第二代p d m 产品功能更加强大，少数产品真正可以实现 企业级的信息集成和过程集成，同时软件的开放性、集成能力大大提高。第 三代p d m 产品随着技术的发展和i n t e r n e t 在全球的广泛应用，对p d m 的发 展提出了更高的要求。建立在i n t e r n e t 平台和基于w e b 的开发技术逐渐应用 到p d m 领域。 在2 0 世纪8 0 年代，数据库技术尤其是关系数据库技术得到了飞速的发 展。数据库系统能够记录数据项之间以及记录之间的联系，处理结构化数据 非常方便。同时，数据库系统能够考虑相关应用要求的数据结构，把数据的 定义和描述从应用程序中分离开，提供了存储结构与逻辑结构、数据的总体 逻辑结构与某类应用所涉及的局部逻辑结构之间的双重映像和转换功能，数 据的存取管理交由数据库管理系统负责，用户不必再考虑存取细节以及数据 库共享资源的完整性、一致性和安全性等问题，从而简化了应用程序的设计 和开发。几乎所有的数据库系统都提供了结构化查询语言s q l 和友好的人机 界面，易于学习和使用，极大地方便了用户。所有这些特点都为数据库技术 在企业中的广泛应用提供了基础，人们也因此而期望将商用数据库用于工程 数据的管理，支持企业的各种工程应用，如工程数据文件、材料明细表等。 但是由于关系数据库在工程数据管理方面力不从心，因此需要作进一步的努 力，作为这种努力的结果，出现了一些研究性的工程数据库管理系统。 工程数据库系统是满足工程设计与制造、生产管理与经营决策支持环境 的数据库系统，虽然在普通的数据技术上有所突破，但是最终并没有在实际 中得到广泛的应用，这是因为工程数据库仍然存在着对工程应用支持不够的 东北大学硕士学位论文第1 章绪论 弱点，主要表现在： ( 1 ) 对工程应用的数据表示不够充分，不能全面描述数据类型之间分类、 组合、继承和引用关系。 ( 2 ) 对应用集成的支持能力不强，难于做到产品信息和应用程序的完全集 成。 ( 3 ) 应用开发接口能力差。 从工程数据库的发展历史和现状可以看出，工程数据管理的任务非常庞 大，采用单独的工程数据库系统是无法胜任的，比较合理的办法是划清功能 界限，各司其责，开发一些功能相对独立的应用模块，同时采用面向对象技 术，以面向对象技术所提供的分解、组合和继承特性来描述工程数据，实现 对数据的层次化管理。正是基于以上思想，产品数据管理( p d m ) 系统应运而 生。 随着网络、数据库技术的发展，以及客户机服务器与面向对象技术的应 用，最近几年p d m 技术得到了突飞猛进的发展。从狭义上讲，p d m 仅管理与 工程设计相关的领域内的信息，而从广义上讲，它可以覆盖到整个企业中从 产品的市场需求分析、产品设计、制造、销售、服务与维护等过程，即全生 命周期中的信息。因此，对于p d m 可给出如下定义： 产品数据管理( p d m ) 是以软件为基础，是一门管理所有与产品相关的信 息( 包括电子文档、数字化文件、数据库记录等) 和所有与产品相关的过程( 包 括工作流程和更改流程) 的技术。它提供产品全生命周期的信息管理，并可在 企业范围内为产品设计与制造建立一个并行化的协作环境。 1 2p d m 技术的主要功能 p d m 系统的功能日趋强大，它的主要功能有以下几个方面【2 】【3 】： ( 1 ) 电子仓库和文档管理 电子仓库是p d m 的核心，它一般建立在关系型数据库系统的基础上，通 过权限控制来保证数据的安全性和完整性，并支持各种查询与检索功能。通 过面向对象的数据组织方式，允许用户迅速地访问全企业的产品信息，而不 必考虑用户和数据的物理位置。文档管理的对象包括工程设计与数据分析、 产品模型数据、产品图形信息、工艺数据、加工数据、以及产品的性能指 标、试验测试结构等。p d m 可以对文档进出电子仓库进行管理，它主要包括 文档分类与归档、文档的出库以及对这些操作的安全管理。归档包括入库及 编辑( 如复制、删除、文档的转库等) 两部分。 ( 2 ) 产品结构与配置管理 、 - _ g - 广 东北大学硕士学位论文第1 章绪论 产品结构和配置管理也是p d m 的核心功能之一，可以对产品结构、配置 信息和b o m ( b i l lo fm a t e r i a l ) 进行管理。它包括产品结构管理和产品配置管 理，产品结构管理考虑产品之间的层次结构关系和产品数据与文档之间的关 系，对其进行维护和管理；产品配置管理包括单一产品配置，系列产品配置 和产品结构多视图。 ( 3 ) 工作流程管理 工作流程管理，它用来定义和控制数据操作的基本过程，并对己建立的 工作流程进行运行、维护、控制工作状态以及对工作历史过程进行记载，使 产品数据与其相关的过程有机地结合起来。它主要管理用户对数据进行操作 时的人与人之间或活动与活动之间的数据流向，以及在一个项目的生命周期 内跟踪所有事务和数据的活动。在企业中，过程管理广泛用来跟踪和控制产 品的设计和修改过程，以增强产品开发过程的自动化程度。 ( 4 ) 分类及检索功能 p d m 系统需要管理大量的数据，为了较好的建立、使用与维护这些数 据，p d m 系统提供了快速方便的分类技术。常用的分类技术有：使用智能化 的零件序号、成组技术、搜索检索技术、零件建库技术。通常是建立开放式 企业编码系统。编码系统模块结构通常包括：编码规则定义、编码规则查询 及更改、编码值录入及编辑、编码查询浏览、编码库维护工具。 ( 5 ) 项目管理 项目管理是在项目实施过程中实现其计划、组织、人员及相关数据的管 理与配置，能够为管理者提供每分钟项目和活动的状态信息，完成计划的反 馈。目前p d m 对项目管理考虑较少，许多p d m 系统只能提供工作流程活动 的状态信息。 综上所述，p d m 系统的文档管理是基础，产品管理的重要环节是产品结 构与配置管理，工作流与过程管理面对的是各种简单的或复杂的工作流，项 目管理和零件分类管理与检索的重要作用是有助于p d m 与m i s 、m r p l l 进行 信息交换。到目前为止，各种p d m 软件正在不断完善和发展各项功能。 1 3p d m 的发展现状 目前，国内外很多厂家都在研制或改进p d m 产品，使其更加适应社会的 发展需求，更加适应企业的要求。下面对国内外的主要p d m 产品及其特点作 简单说明【4 1 。 东北大学硕士学位论文第1 章绪论 1 3 1 国际上主要的p d m 产品及其特点 ( 1 ) 美国e d s 公司开发的商用p d m 软件i m a m 系统：该系统主要用于汽 车、航空、机械制造和家电等行业。它是面向对象的信息管理和控制系统， 由一个窗口界面、一组实用程序、一个集成工具箱和一个关系数据库管理系 统组成。i m a n 采用客户机月艮务器方式，将同种机或异种机( p c 机、工作站) 间的数据完全集成在一个逻辑上相同的数据库中，对用户透明，实现了真正 的全局数据集成。 ( 2 ) 美国s d r c 公司开发的m e t a p h a s e 软件：该软件涵盖了一般p d m 系统 应具备的主要功能模块，提供了面向对象的系统定制和集成开发工具，是一 个典型的p d m 系统。该软件具有很强的数据管理功能。通过它提供的面向对 象的集成开发工具，可以实现外部应用系统与该软件系统的封装。同时，运 用该软件系统提供的定制工具，还能对系统初始数据模型进行扩展，满足不 同企业的特殊需求。该软件提供各种操作平台的安装版，支持客户机服务器 结构。 ( 3 ) i b m 公司的e n o v i a p m ：其主要优点是它与s a p 商业管理软件产品 可以兼容，还有w t c ( w o r k g r o u pt e c h n o l o g yc o r p o r a t i o n ) 的p r o d u c t c e n t e r ， 其解决方案能为公司开发、制造和市场各部门之间提供复杂c a d c a m 文件 的协作和共享。 ( 4 ) p t c 公司的产品：p r o p d m 用来管理p r o e n g i n e e r 模型，包括零部 件、关系和所有相关的信息。p r o i n t r a l i n k 是一种智能型可扩展的系统，旨在 为用户提供一种工具，用于管理和增强并行工程开发环境。其独特的开放式 结构及w e b 的可存取性，使得所有参与产品开发各部门的相关人员能够共享 产品开发的信息。另外，该公司还推出了最新的p d m 产品一w i n d c h i l l ，与其 它产品相比，w i n d c h i l l 的w e b 工作能力更加强大。 ( 5 ) c v 公司的0 p t e g r a ：它一直处于p d m 市场的前列，其目标是企业的 产品数据管理，同时支持并行工程的实施。o p t e g r a 在统一的框架下由各功能 模块分别打包封装而成，因此，用户可以根据自己的需求，选用某些模块去 替换另一些功能模块。另外该产品具有与a u t o c a d ，c a t i a ，p r o e 等 c a d c a m 软件的集成接口。 1 3 2 国内主要p d m 产品及其特点 ( 1 ) 北京高华计算机有限公司开发的g h p d m s 2 6 解决了c a d 图纸归档、 查询、编码、变更控制等问题，实现了企业工作流、物料流管理的计算机 化。g h p d m s 是企业通向c i m s ，实现企业信息化的桥梁。 东北大学硕士学位论文笫1 章绪论 ( 2 ) 南京同创系统集成有限公司自行研制开发的同创p d m 系统：该系统 面向制造业和工程设计领域，集中管理产品设计过程中的各种数据，实现在 网络上对各类技术信息透明地调用、编辑、处理、检索、输出等集成管理功 能。软件开发结合了产品的零部件及物料编码等工作，不仅能满足工程设计 及产品研究开发的需求，而且可促进企业标准化和信息化的基础工作。同创 p d m 采用先进的三层体系结构( c l i e n t w e bs e r v e r d bs e r v e r ) ，运用面向对象 及数据库技术，以满足不同用户的需求，较好地实现了p d m 应具有的各种功 能。同时充分考虑了系统的开放性、通用性及与其他信息系统的可靠集成 性。 ( 3 ) 武汉华中软件公司的企业级产品数据管理系统i n t e p d m ：i n t e p d m 采 用面向对象技术和客户机服务器体系结构，面向与产品相关的所有数据和所 有过程，通过任务驱动的过程管理，以项目管理的方式将产品数据、设计活 动、人员组和应用工具统一组织和管理起来。它是国内最早开发并投入市场 的商品化p d m 系统。 ( 4 ) g s p d m 系统是浙江大天公司推出的一个面向企业级的、通用的、开 放式产品数据管理系统，是帮助企业实旌产品数据管理工程、推进企业信息 化进程的有效工具。 ( 5 ) 博通p d m 是设计过程控制和产品数据管理的现代化管理工具，是实 现并行设计、促使产品快速开发和业务过程快速变化、快速响应市场需求的 有效手段，是企业c a d 应用走向网络化、工程化的应用平台。博通p d m 1 9 9 8 年列入国家级火炬计划项目。它是一个软件框架，以此框架为基础，高 度集成各种应用而组成的系统。可使制造者全面管理，紧密跟踪，适度控 制，实施和查看围绕产品设计、开发及整个工程过程中的所有与产品相关的 数据。从产品来看，博通p d m 系统可帮助组织产品设计，完善结构修改，跟 踪进展中的设计概念，及时方便地找出存档数据以及相关产品信息。 ( 6 ) 开目p d m 系统是开目系列软件中具有核心地位的图档管理软件，开 目p d m 系统通过与开目c a d 、开目c a p p 的配合，可以进行整个产品生命 周期的信息管理，并与开目m i s 系统实现信息交换，从而实现完整的企业级 解决方案。虽然我国出现了这些p d m 产品，但由于推出较晚，在产品规模上 与国外产品尚有一定的差距。另外，我国的p d m 产品一般基于微机的 w i n d o w s9 5 n t 平台，主要适用于中小企业。 1 4p d m 的发展趋势 当前p d m 正向以下几个方向发展【5 】【6 】： 东北大学硕士学位论文第l 章绪论 ( 1 ) 提供企业信息建模方法论和相应工具的支持p d m 不只是一个简单的 技术模型，实施p d m 必须站在企业管理的高度，并给企业提供相应的方法 论，建立一个正确的信息模型，为系统的实施打下坚实的基础。 ( 2 ) 广泛应用面向对象的系统分析和设计技术面向对象的方法因其抽象性 和封装性的特点，能更好地确定系统的范围和目标，并能很好地适应未来的 发展。未来p d m 系统的开发将广泛应用面向对象的方法。 ( 3 ) 基于i n t e r n e t i n t r a n e t 平台的p d m 产品未来企业的商务活动将越来越 多的在i n t e r n e t 和企业i n t r a n e t 平台上进行，作为企业信息平台的p d m 产品 的开发将越来越多地基于i n t e r n e t i n t r a n e t 平台。 ( 4 ) 从传统的客户机服务器结构转向三层结构三层体系结构是二层体系结 构的发展和延伸，它把系统从逻辑上分为三层：用户服务层( 完成描述逻辑) ， 应用处理层( 完成业务处理逻辑) ，数据存取层( 完成数据存取逻辑) 。三层体系 结构较好地解决了二层结构所固有的问题，从而导致p d m 的开发从传统的客 户机服务器结构转向三层结构。 ( 5 ) 系统的开放性p d m 是集成的技术，集成是其重要的特征。作为企业 信息集成平台的p d m ，必须管理企业各种应用系统产生的数据，使应用系统 之间达到信息的交流与共享。 ( 6 ) 支持快速定制和开发客户化系统现在p d m 的实施还处在“量身定 做 的阶段，开发周期长，耗费大量的人力、物力。由此可以看到，进行 p d m 系统标准化、模块化的开发，使p d m 系统支持快速定制和开发客户化 系统将是未来的研究方向之一。 ( 7 ) 分布式技术基于网络的分布式计算技术也是近年来获得很大进步的技 术之一。以分布式计算技术为基础，基于构件的系统体系结构将逐渐取代模 块化的系统体系结构。 1 5 实现p d m 系统的几项支持技术 ( 1 ) 数据库技术【7 1 数据库系统是计算机系统的重要组成部分。数据库是借助于计算机保存 和管理大量复杂的数据和信息的软件工具。数据库技术研究的主要问题是如 何科学地组织和存储数据，如何高效地获取数据、更新数据和加工处理数 据，并保证数据的安全性、可靠性和持久性。 ( 2 ) 客户机服务器技术 客户机服务器具有如下特点：系统构造灵活、分布式处理、良好的开放 性和可扩充性、良好的性能价格比。总之，采用客户机服务器方式构造应用 东北大学硕士学位论文第1 章绪论 系统的好处是非常明显的。采用了客户机服务器体系结构的p d m 系统能够 通过合理的安装和配置满足不同企业要求，以适应从工作级、部门级到企业 级范围的业务需要。因此客户机服务器成为当前p d m 系统体系结构的必然 选择。 ( 3 ) 邮件与传输技术 当前的各种商用p d m 系统广泛地采用了电子邮件和文件传输技术。由于 p d m 系统通常都是工作组级、部门级或者是企业级的，拥有数量众多的用 户，这些用户在地理位置上又可能是分散的，在工作中，需要建立有效的信 息交流手段，及时地交换各种意见，如发布各种通知消息，处理冲突并协调 工作进程等，电子邮件正好满足了这种要求，因此电子邮件成为当前p d m 系 统的必备功能。另外，作为p d m 系统基本功能之一的文档管理，其实现离不 开文件传输技术。 ( 4 ) 面向对象技术 面向对象技术在信息系统建模方面的应用越来越普遍，p d m 系统作为信 息管理系统的一个分支，采用面向对象技术，不仅因为面向对象是目前信息 系统普遍采用的建模方法和实现基础，更重要的是，p d m 系统是一个面向工 程信息管理的集成平台或集成框架。它要适应不同企业的不同工程信息管理 的需求，而这种需求是千变万化的，任何一个p d m 系统都不能保证其提供的 功能可以不加调整就能适应各种用户的需求。事实上，作为管理系统，各种 p d m 只能提供一些基本的功能，同时提供一些带半成品性质的管理框架，它 们必须有很好的开放性，便于应用开发，才能将不同用户的管理思想和管理 需求反映到这一系统中来，以满足不同企业的应用需求。用户要把企业的管 理思想落实到p d m 系统的具体功能中，既要对p d m 系统的原有功能有清醒 的认识，又要对待扩展或待开发的功能有明确的把握，而这些都依赖对p d m 系统的原有信息模型有足够、清醒的理解，只有这样，用户才能借助系统的 开放性和开发工具，有效地将自身的需求通过扩展信息管理模型反映到原模 型中。总之，在p d m 系统中，既要系统建模的可扩充性和继承性，又要保证 系统功能的相对稳定性，而这些正是面向对象技术所具有的基本特点。 ( 5 ) 安全技术 对于企业来说保证企业信息的安全是至关重要的。因此，在企业中要确 保无关人员不能读取系统数据，更不能修改其中的信息，甚至无权访问其中 模块，防止一些人员对数据的恶意破坏，以及确保数据库中数据的安全性。 近些年来，开发的p d m 系统普遍采用三层保密机制，即：操作系统保密、数 据库保密、p d m 系统保密。 东北大学硕士学位论文第l 章绪论 1 6 课题的研究意义与内容 1 6 1 课题的研究意义 现代企业集团化、国际化趋势日益明显，在实现制造业信息化的过程 中，所面临的问题也开始出现了新的变化。首先由于信息来源的多样化，造 就了大量的异构数据。如何使得各种应用程序能够透明地操作多种数据源， 在应用程序和各种数据源之间建立一条传输信息的纽带对实现制造业信息化 变得至关重要。其次信息技术在制造业的应用也开始从以计算与存储为核心 向以传输与交换为核心过渡转换。 以往的信息集成系统，首先各种应用都是直接建立在信息存储层之上 的，各种应用直接操作底层的各类数据源；其次由于集成后的信息并不能用 一种标准化的数据形式来表现，而是一种系统自定义的数据格式，这就严重 影响了各系统之间的信息交换，因此很难得到广泛的应用。x m l 技术的出现 使得对各种规则和不规则信息的标准化描述成为可能。研究基于x m l 技术的 产品数据管理系统，对解决现代制造业和建筑业各种应用能够透明的操作多 种数据源无疑是非常重要的。 1 6 2 课题的主要研究内容 第一章绪论：概述p d m 技术，简单介绍了p d m 的产生背景及定义、 p d m 系统的主要功能、国内外主要p d m 产品及其特点、p d m 的发展趋势、 实现p d m 系统的支持技术，最后介绍了本论文的结构组织安排。 第二章x m l 技术综述：简要介绍x m l 及其相关技术，包括x m l 的产 生背景、主要特征、x m l 相关技术( 结构定义、解析技术、显示技术) 以及 x m l 的安全机制，其中详细介绍了x m l 加密和x m l 数字签名。 第三章p d m 系统关键技术的研究：首先分析了传统c s 模式和p d m 系 统的一般结构，随着w e b 技术的广泛应用，p d m 系统的体系结构也要发生 相应地变化以适应企业的需求，由此产生的基于w e b 的p d m 系统，介绍了 该系统的优越性，并详细分析了其结构特点及实现的关键技术。 第四章x m l 在基于w e b 的p d m 系统中的研究与应用：论述了x m l 在基于w e b 的p d m 系统中的应用。提出了结合x m l 与数据库两种技术共 同为w e b 服务的思想。分析了x m l 与数据库技术结合的三种方式：传统数 据库提供对x m l 的技术支持、x m l 纯数据库管理系统、x m l r d b m s 数据 转换接口技术。重点对x m l r d b m s 数据转换接口技术做了详细的分析与研 究，提出了基于模板和基于模型的两种方式，并详细分析了实现过程。 - l ， 、 一 _ 东北大学硕士学位论文第2 章) 眦及相关技术综述 第2 章x m l 及相关技术综述 本章首先介绍了x m l 产生的背景及特点，然后对x m l 的基本语法进行 说明，讨论了x m l 文档的处理及显示技术，最后讨论了x m l 的应用问题。 为后面分析研究x m l 技术在基于w e b 的p d m 系统中的应用奠定基础。 2 1x m l 的产生背景及特点 i n t e r n e t 的流行主要归功于w e b 的出现及普及。i n t e r n e t 提供了世界范围 内的网络互连和通信，w e b 则是一个名副其实的环球信息资源库。w e b 由 无数的页面组成，而w e b 页面主要用h t m l 编写的。h t m l 最初于l9 8 9 年 由c e r n ( 欧洲核子物理研究中心) 设计，它是s g m l 语言的一个小的子集 【8 】。x m l 是一种基于文本的格式，在许多方面类似于h t m l ，后者是专为 存储和传输数据而设计的h t m l 语法简单，易学易用，很快获得了广泛的应 用，但随着w e b 的应用越来越广泛和深入，h t m l 的弱点也越来越明显了。 主要表现在： ( 1 ) 数据和数据的显示方式无法分离：h t m l 把数据和数据的显示方式混 在了一起，在这样的文档资料中搜索目标时需要对全部页面的所有内容进行 扫描，往往会检索出一大堆与主题词无关的内容。而且h t m l 不支持信息嵌 套体系结构，因而限制了全文检索功能，造成搜索时间长且效率不高。同 时，h t m l 对于数据只能提供一种显示方式，如果需要不同的显示方式，就 必须在服务器端重新产生这些数据和完整的h t m l 页。 ( 2 ) 不可扩展性：h t m l 使用固定的标记或属性，不允许用户根据在w e b 上表达一些特殊数据的需要去定义专用的标记或属性。 ( 3 ) 数据结构简单：h t m l 并不支持表达数据库结构或面向对象的分级结 构所需要的深层次结构的规范。h t m l 只支持有限数量的数据结构，它没有 提供真正的分级或对象显示机制，并且需要额外的插件或扩展来使得结构被 理解或控制。 ( 4 ) 无有效性约束：h t m l 并不允许利用应用来检查数据的结构上的有效 性。由于h t m l 己经不能满足日益增多的w e b 应用，人们开始寻求替代它 的页面制作语言。由于h t m l 是s g m l 的子集，很自然考虑用s g m l 替代 h t m l 。但s g m l 有其自身的缺点，它十分庞大，既不容易学，又不容易 用；它对于日常的网络应用过于复杂，不易实现；并且几个主要浏览器厂商 东北大学硕士学位论文 第2 章) 0 i l 及相关技术综述 都拒绝支持。在这种形势下，自然想到结合h t m l 和s g m l 的优点，设计一 种精简的适合互联网应用的s g m l 版本。这样一种新的置标语言 x m l ( e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e 可扩展标记语言) 就产生了，它既要具有 s g m l 的强大功能和可扩展性，又具有h t m l 的简单性。 w 3 c 中列出的关于x m l 的最早的工作草案叫做“e x t e n s i b l em a r k u p l a n g u a g e ( x m l ) ”可扩展标记语言，日期为l9 8 9 年1 1 月1 4 日。它指出x m l 将是一个极其简单的s g m l 版本，将允许通用的s g m l 像h t m l 一样在 w e b 上被存储、接收和处理。x m l 文档被作为数据对象存储在计算机上， 它们由实体组成。这一草案指出实体可以包含文本或二进制数据。文本实体 可以包含内容文本和标记。在19 9 7 年12 月8 日，作为计划建议w 3 c 发布了 x m l l 0 。x m l 具有以下显著的特点： ( 1 ) 可扩展性 x m l 保留了s g m l 的可扩展功能，允许各种不同的专业开发与自己的特 定领域有关的标记语言。在x m l 中，用户新创建的标签可在文档类型定义中 加以描述，并由相关的样式单文件提供这些标记的显示。对于浏览器开发商 来说，不需要对特定的领域提供特殊的支持，也不需要提供复杂的插件。企 业可以用x m l 为电子商务等应用定义自己的标记语言，甚至特定的工业界一 起来定义该领域的特殊的标记语言，从而形成在该领域内信息共享与交换的 基础。 ( 2 ) 自描述数据 x m l 文档通常包含一个文档类型声明，因而x m l 文档是自描述的，不 仅人能读懂x m l 文档，而且计算机也能处理。x m l 文档中的数据可以被任 何能够对x m l 数据进行解析的应用所提取、分析、处理，并以所需格式显 示。x m l 表示数据的方式真正做到了独立于应用系统，并且这些数据能重 用，所以x m l 适合开放的信息管理。x m l 甚至还能用来表示那些以前不被 看作文档但是对传统的数据库来说又过于复杂而难以处理的数据。所以， x m l 文档被看作是文档的数据库化和数据的文档化。x m l 使用的是非专有 的格式，不受版权、专利、商业秘密或是其他种类的知识产权的限制。特别 是，基于自我描述的特点，x m l 数据能够被方便的交换和处理。 ( 3 ) 结构化和集成的数据 x m l 能够很好地表现许多复杂的数据关系，并能够使不同来源的结构化 的数据很容易的结合在一起。目前，搜索多样的不兼容的数据库实际上是不 可能的。但x m l 使得文档从无结构的，变成了半结构化的，过去的搜索完全 是基于文本，现在则可以指定搜索某个标记内的值，因此基于x m l 的应用程 序可以在x m l 文件中准确高效地搜索相关的数据内容，忽略其它不相关部 东北大学硕士学位论文第2 章x m l 及相关技术综述 分，从而引发更有意义的搜索。 ( 4 ) 数据和数据的显示方式实现分离 一般来说，一篇文档包括三个要素：数据、结构以及显示方式。x m l 的 数据存储格式不受显示格式的制约，它提供了一种结构化的数据表示方式， 使得文档的三要素独立开来，分别处理。x m l 数据的显示，可以使用样式 单，如x s l 和c s s ，将数据呈现到浏览器中。这样对于同一个文档，如果需 要改变其显示方式，只需要修改它的样式单文件就可以了。另外，x l i n k ( x m ll i n k i n gl a n g u a g e ) x m l 链接语言) 标准定义了创建到外部资源链接的标 准方法。x l i n k 使用x m l 语法来在资源( 文件) 间提供链接，并提供实现双向 链接甚至更复杂连接的能力。一个相关的标准x p o i n t e r ( x m lp o i n t e r l a n g u a g e ) ，在x m l 文档内部提供超链接【引。 ( 5 ) x m l 具有较好的保值性 x m l 在一般情况下使用的是非常简单的数据格式：可以用纯a s c i i 文本 来书写，也可以用几种其他定义好的格式来书写。a s c i i 文本是几乎不会 “磨损”的。丢失一些字节甚至是相当多的字节，剩下的数据还是可以读取 的。这就与许多格式形成了鲜明的对比，如压缩数据或是串行的j a v a 对象， 这些数据即使丢失一个字节，剩余的数据也变得不可读取了。 x m l 作为一种可扩展性标记语言，其自描述性使之非常适用于不同应用 间的数据交换，并且这种交换是不以预先规定一组数据结构定义为前提，因 此具备很强的开放性，有着广阔的应用前景。这一切将使x m l 成为数据表示 的一个开放标准，这种数据表示独立于机器平台、提供商和编程语言。它将 为数据交换带来新的机遇，并有希望可以充当网际语言，成为数据和文档交 换的标准机制。 2 2x m l 语法基础