（机械设计及理论专业论文）基于web的设计制造资源共享技术研究.pdf

z 6 5 4 2 6 2 基于w e b 的设计制造资源共享技术研究 机械设计及理论专业 研究生：石德乾指导教师：扬随先副教授 随着计算机网络技术的发展，尤其是i n t e m e f f i n t r a n e t 技术的广泛应用， 企业内外部的设计、制造、交流环境和企业与供应商之间的业务合作方式发生 了巨大的变化，为机械产品远程异地并行设计、制造提供了新的平台。将机械 设计制造资源通过i n t e r n e t i n t r a n e t 进行共享与交换，实现企业间的资源共 享、组合与优化利用是可行和必要的。 本文结合四川省应用基础研究项目“网络环境下机械设计制造资源共享方 法研究”，研究了基于w 曲的设计制造资源共享技术，提出了基于浏览器朋日 务器结构的设计制造资源共享系统的体系结构，并据此建立了基于设计制造资 源共享的圆柱齿轮设计绘图系统，提出了系统的实施方案，探讨了系统实现的 关键技术。论文在理论和实践中的主要成果与特色如下： ( 1 ) 分析并阐述设计制造资源共享系统原理，并详细讨论了两种不同的 设计制造资源共享方案；在此基础上提出了基于w e b 的三层b i s 结构设计制 造资源共享系统的体系结构和系统运行模式，对系统进行了功能设计，划分了 系统的功能模块。 ( 2 ) 详细讨论了实现设计制造资源共享系统的几种关键技术产品数 据共享技术、任务冲突消解机制和程序实现技术。在产品数据共享技术中，详 细地分析和阐述了产品数据集成技术、产品数据访问技术和产品数据交换技 术。在程序实现的关键技术中对组件对象模型技术、a s p 技术、w e b 数据库 技术以及其它相关技术进行了较为详细的分析和阐述。介绍了组件对象模型技 四川大学硕士学位论文 术，对c o m 组件技术的分类、特点进行了讨论；对a s p 技术的特点和构成 作了比较详细地介绍；对w 曲数据库技术中数据库的设计、访问和并发事件 的控制处理进行了较深入的研究，提出了在设计制造资源共享系统中数据库设 计、访问和并发事件控制与处理的原理和实现方法；分析、讨论了与开发设计 制造资源共享系统紧密相关的其它技术。 ( 3 ) 研究了基于w e b 的设计制造资源共享实现技术。结合基于设计制造 资源共享的圆柱齿轮设计绘图系统的开发，研究并提出了系统丌发运行环境。 详细讨论了基于w e b 的圆柱齿轮设计绘图系统的程序流程与实现方法，运用 c o m 组件技术设计开发了齿轮设计校核组件，探讨了组件的注册及其在网页 中的调用方法，设计了共享资源的数据交换模式，实现了基于w e b 的设计制 造资源共享。 ( 4 ) 详细讨论了基于a u t o c a d 的齿轮二维图形生成模块和基于 s o l i d w o r k s 的齿轮三维模型生成模块的设计与实现方法，并编写了相应的程序 代码。 ( 5 ) 给出了基于设计制造资源共享的圆柱齿轮设计绘图系统的数据库的 设计与实现方法，详细阐述了各种表格的设计。 ( 6 ) 从i n t e m e t 安全、s q ls e r v e r 安全、w e b 服务器的安全和a s p 应用 程序脚本的安全等四个方面对系统安全进行了详细讨论并给出了相应的解决方 法。 ( 7 ) 成功开发了一套基于设计制造资源共享的圆柱齿轮设计绘图系统， 实现了基于设计制造资源共享的圆柱齿轮设计。 关键词：设计制造资源共享齿轮设计绘图c o ma u t o c a d s o l i d w o r k s 产品数据 a b s t r a c t s t u d y o nt h e t e c h n i q u e s o f d e s i g n a n dm a n u f a c t u r e r e s o u r c e s h a r i n g b a s e do nw e b m a j o r ：m e c h a n i c a ld e s i g na n dt h e o r y p o s t g r a d u a t e ：s h id e q i a ns u p e r v i s o r ：y a n gs u i x i a n w i t ht h ed e v e l o p m e n to fc o m p u t e rn e t w o r kt e c h n o l o g y ，e s p e c i a l l yw i t ht h e w i d e s p r e a da p p l i c a t i o n o ft h ei n t e m e f f i n t r a n e t t e c h n o l o g y ，t h e i n n e ra n do u t e r e n v i r o n m e n to ft h ed e s i g n ，m a n u f a c t u r ea n dc o m m u n i c a t i o no fe n t e r p r i s e sa n dt h e c o o p e r a t i o nm e a n so fb u s i n e s sb e t w e e ne n t e r p r i s e sa n ds u p p l i e r sh a v ec h a n g e d g r e a t l y , w h i c hp r o v i d ean e wp l a t f o r mf o rr e m o t e - s i t ec o n c u r r e n tm a c h i n ep r o d u c t s d e s i g na n dm a n u f a c t u r e ，i ti s f e a s i b l ea n dn e c e s s a r yt os h a r ea n de x c h a n g et h e r e s o u r c eo fm a c h i n ed e s i g na n dm a n u f a c t u r ea n dt or e a l i z et h er e s o u r c es h a r i n g ， c o m b i n a t i o na n d o p t i m i z a t i o nv i a t h ei n t e r n e f f i n t r a n e tt e c h n o l o g y c o m b i n e dw i t ht h ea p p l i e df o u n d a t i o nr e s e a r c hp r o j e c to fs i c h u a np r o v i n c e s t u d y o nt h em a c h i n ed e s i g na n dm a n u f a c t u r er e s o u r c e s h a r i n g b a s e do nt h e n e t w o r kt e c h n o l o g y ”，t h et e c h n i q u e so fd e s i g na n dm a n u f a c t u r er e s o u r c es h a r i n g b a s e do nw e ba r es t u d i e da n dt h ea r c h i t e c t u r eo ft h ed e s i g na n dm a n u f a c t u r e r e s o u r c es h a r i n gs y s t e mb a s e do nt h eb r o w s e r s e r v e ri sp u tf o r w a r d ac y l i n d r i c a l g e a rd e s i g na n dd r a w i n gs y s t e mb a s e do nt h ed e s i g na n dm a n u f a c t u r er e s o u r c e s h a r i n gi se s t a b l i s h e d ，t h ee x e c u t i v es c h e m eo f t h es y s t e mi sg i v e no u ta n dt h ek e y t e c h n i q u e so fs y s t e mi m p l e m e n t a t i o na r ed i s c u s s e d t h em a i na c h i e v e m e n t sa n d c h a r a c t e r i s t i c so f t h i sp a 廿e ra r ea sf o l l o w s ： 1 1 1 四川大学硕士学位论文 ( 1 ) t h ep r i n c i p l e so f d e s i g na n dm a n u f a c t u r e r e s o u r c es h a r i n ga r ea n a l y z e da n d d i s c u s s e d ；t w od i f f e r e n ts c h e m e so fd e s i g na n dm a n u f a c t u r er e s o u r c es h a r i n ga r e d i s c u s s e di nd e t a i l w i t ht h i su n d e r s t a n d i n g ，t h ea r c h i t e c t u r ea n do p e r a t i o nm o d e lo f t h ed e s i g na n dm a n u f a c t u r er e s o u r c es h a r i n gs y s t e mw i t ht h r e e t i e rb ss t r u c t u r ea r e p u t f o r w a r db a s e do nw e b ，t h e s y s t e m f u n c t i o ni s d e s i g n e d a n dt h ef u n c t i o n m o d u l e sa r ed i v i d e du p ( 2 ) s o m ek e yi m p l e m e n t a t i o nt e c h n i q u e s o ft h e d e s i g n a n dm a n u f a c t u r e r e s o u r c es h a r i n gs y s t e ma r ed i s c u s s e di nd e t a i l ，i n c l u d i n gt h ep r o d u c td a t as h a r i n g t e c h n i q u e s ，t h ec o u n t e r a c t i o nm e c h a n i s mo f m i s s i o nc o n f l i c ta n dt h ep r o g r a m m i n g t e c h n i q u e s a b o u tt h ep r o d u c td a t as h a r i n gt e c h n i q u e s ，t h ei n t e g r a t i o n ，a c c e s sa n d e x c h a n g et e c h n i q u e so fp r o d u c t d a t aa r ed i s c u s s e di nd e t a i l a b o u tt h ep r o g r a m m i n g t e c h n i q u e s ，t h ec o mt e c h n i q u e ，t h ea s pt e c h n i q u e ，t h ew e bd a t a b a s et e c h n i q u e ， a n ds o m eo t h e rr e l e v a n tt e c h n i q u e sa r ed i s c u s s e di nd e t a i l t h ec o m t e c h n i q u ei s i n t r o d u c e d ，t h ec l a s s i f i c a t i o na n dc h a r a c t e r i s t i c so fc o m ，t h ec h a r a c t e r i s t i c sa n d s t r u c t u r eo fa s pa r ed i s c u s s e di nd e t a i l ；t h ed e s i g n ，a c c e s sa n dc o n c u r r e n te v e n t s c o n t r o lo ft h ew e bd a t a b a s ea r es t u d i e dd e e p l y , t h ea p p r o a c h e st ot h ed e s i g n ，a c c e s s a n dc o n c u r r e n te v e n tc o n t r o lo fd a t a b a s ea r ep u tf o r w a r di nd e s i g na n dm a n u f a c t u r e r e s o u r c e s h a r i n gs y s t e m ；o t h e rt e c h n i q u e s t h a ta r e c l o s e l y r e l e v a n tt ot h e d e v e l o p m e n to ft h ed e s i g na n dm a n u f a c t u r er e s o u r c es h a r i n gs y s t e ma r ea n a l y z e d a n dd i s c u s s e d ( 3 ) t h ei m p l e m e n t a t i o nt e c h n i q u e so fd e s i g na n d m a n u f a c t u r er e s o u r c es h a r i n g b a s e do nw e ba r es t u d i e d c o m b i n e dw i t ht h ed e v e l o p m e n to ft h ec y l i n d r i c a lg e a r d e s i g na n dd r a w i n gs y s t e mb a s e do nd e s i g na n dm a n u f a c t u r er e s o u r c es h a r i n g ，t h e d e v e l o p m e n ta n dr u n n i n ge n v i r o n m e n to f t h es y s t e ma r es t u d i e da n dh a v eb e e np u t f o r w a r d t h ep r o g r a mf l o wa n di m p l e m e n t i n gm e t h o do ft h ec y l i n d r i c a lg e a rd e s i g n a n dd r a w i n g s y s t e mb a s e d o nw e ba r ed i s c u s s e di nd e t a i l t h ec o m c o m p o n e n t s f o r t h ec y l i n d r i c a lg e a r sd e s i g na r ed e v e l o p e d a n dt h em e t h o do f r e g i s t r a t i o na n d c a l l i nw e b p a g e so f t h ec o m p o n e n t sa r ea l s od i s c u s s e d t h ed a t ae x c h a n g em o d eo f t h e r e s o u r c es h a r i n gi sd e s i g n e d ，a n dt h ed e s i g na n dm a n u f a c t u r er e s o u r c es h a r i n gi s r e a l j z e db a s e do nw e b i v a b s t r a c t ( 4 ) t h ed e s i g na n di m p l e m e n t i n gm e t h o d so ft h em o d u l e so ft h eg e a r s 2 一 d i m e n s i o nd r a f td r a w i n gb a s e do na u t o c a da n d3 - d i m e n s i o nm o d e l c r e a t i n gb a s e d o ns o l i d w o r k sa r ed i s c u s s e di nd e t a i l a n dt h e p r o g r a mc o d e sa r e w r i t t e n ( 5 ) t h ed e s i g na n di m p l e m e n t i n ga p p r o a c h e so fd a t a b a s ef o rt h ec y l i n d r i c a l g e a rd e s i g na n dd r a w i n gs y s t e mb a s e do nt h ed e s i g na n dm a n u f a c t u r er e s o u r c e s h a r i n ga r ep u tf o r w a r d a n dt h et a b l e s d e s i g n sa r ed i s c u s s e di nd e t a i l ( 6 ) s e c u r i t i e s o ft h e s y s t e ma r e d i s c u s s e di n d e t a i l i n c l u d i n g t h ei n t e r n e t s e c u r i t y , t h es q ls e r v e rs e c u r i t y , t h ew e bs e r v e rs e c u r i t ya n d t h ea s p a p p l i c a t i o n s c r i p ts e c u r i t y a n dt h ec o r r e s p o n d i n gs o l u t i o n sa r ep u tf o r w a r d ( 7 ) t h ec y l i n d r i c a lg e a rd e s i g na n dd r a w i n gs y s t e mb a s e do nt h ed e s i g na n d m a n u f a c t u r er e s o u r c es h a r i n ga r ed e v e l o p e ds u c c e s s f u l l y k e yw o r d s ：d e s i g na n d m a n u f a c t u r er e s o u r c e s s h y i n g ；g e a rd e s i g n a n d d r a w i n g ；c o m ；a u t o c a d ；s o l i d w o r k s ；p r o d u c td a t a v 第1 章绪论 第1 章绪论 制造是人类最古老的生产活动之一。制造业是国家经济的发展支柱，是 各行各业发展的物质基础。只有建立了以现代信息技术为基础的现代制造业， 才能满足各行各业发展的基本物质需求，提高我国的综合国力【1 】。 制造业从其产生到现在，经历了多次改革和发展：从石器时代开始，人 类以石料为工具，利用苜然资源进行制造活动；到青铜时代、铁器时代，人类 开始使用金属工具；1 8 世纪中叶的工业革命，促进了现代工业化生产的出 现。1 9 世纪电气技术的发展和2 0 世纪初内燃机的发明，引发了制造业的革 命，以美国为首开创了大规模生产方式，取得了很大的经济效益。制造业的每 次改革都会对国民经济的各行各业产生巨大的推动作用，对人类社会的政治、 经济、军事等产生深远的影响。 随着新世纪的到来，经济竞争将成为世界各国竞争的焦点和社会发展的 主要动力。对于制造业来说，本世纪初竞争的核心将是以知识为基础的新产品 的竞争。近几十年来，制造业竞争的焦点已从早期的降低劳动力成本和产品成 本的竞争，及2 0 世纪7 0 年代提高企业整体效率和质量的竞争，和8 0 年代全 面满足颞客在交货期、质量、价格和服务等方面要求为核心的竞争，发展到 9 0 年代乃至2 1 世纪初新产品的竞争。高知识含量的产品需要高知识含量的产 品开发技术。缩短产品开发周期是新产品开发的一个最基本的要求，而缩短产 品的制造周期则是缩短产品开发周期中的重要部分。制造系统如何敏捷、柔性 的响应新产品的开发乃至市场的需求，将成为本世纪初制造领域倍受关注的焦 点之一，而基于w e b 的设计制造资源共享技术将是解决此问题的有效手段之 一6 制造业面临的新形势是：知识一技术一产品的更新周期越来越短；产品 的批量越来越小；顾客对新产品性能和质量的要求越来越高；有能力参与竞争 的企业越来越多等。2 1 世纪的制造业，正在从以机器为特征的传统技术时 代，向着以信息为特征的系统技术时代迈进。因此，以网络制造为代表的先进 制造技术，将是制造业快速响应市场需求，不断推出新产品，赢得竞争，求得 四川大学硕士学位论文 生存和发展的主要手段1 2 1 。 1 1 制造业网络化趋势 信息技术与计算机网络技术，特别是i n t c m e t i n t r a n e t 技术突飞猛进的发 展，使人类正步入网络经济时代，世界经济全球化的进程大大加速，制造企业 赖以生存的环境也发生根本性的变革 3 】o 网络经济使得制造也面临全球性的市 场、资源、技术和人员的竞争。开放的国际市场使得消费者具有更多的选择 性，个性化、多样化的消费需求使得市场快速多变、难以预测。客户化、小批 量、多品种、快速交货的生产要求不断增加，各种新技术的涌现和应用更加剧 了市场的快速变化。市场的动态多变性使制造企业改变策略，时间因素被提高 到首要地位。 面对网络经济时代制造环境的变化，传统的组织结构相对固定、制造资 源相对集中、以区域性经济环境为主导、以面向产品为特征的制造模式己与之 不相适应，需要建立一种市场需求驱动的、具有快速响应机制的网络化制造模 式，这将是当前乃至今后若干年内制造业所面临的最紧迫的任务之一，是制造 企业摆脱困境，赢得市场，掌握竞争主动权的关键。 在制造行业，随着网络技术的发展，网络化制造模式应运而生。网络化 制造是指制造业利用计算机网络技术开展的产品开发和设计、制造、销售、采 购、管理的一系列活动的总称 4 1 。网络化制造以数字化、柔性化、敏捷化为基 本特征，柔性化与敏捷化是快速响应客户需求的前提，表现为结构上的快速重 组、性能上的快速响应、过程中的并行性与分布式决策。这意味着系统必须具 有动态易变性，能通过快速重组，快速响应市场需求的变化。由于制造资源与 市场的全球分布性，因此，这种快速重组必须建立在全球性的分布式网络化基 础上。 网络环境下，制造企业的组织形态、经营模式和管理机制需要有全方位 的创新，使之适应网络化制造的要求。制造企业不再是孤立的个体，而是社会 化大系统中的一个成员，并作为动态的制造环境中的一个可使用的制造个体资 源，以企业集成的形式，通过合作与竞争，参与动态的制造系统重组。 网络化制造的研究内容包括制造业内部的信息交流和共享，以及制造业 的网络应用服务。 第1 章绪论 制造信息共享是指各制造企业把自身的公共信息和需要关享的信息发布 到一个公共平台供其它企业参考和使用，同时企业也从这个公共平台获取自己 需要的信息。制造信息可分为两部分：产品制造信息和企业服务信息，其中产 品制造信息包括产品信息和工艺信息。对制造企业来说，网络应用服务内容集 中在：网上发布信息；跟踪行业技术信息，为企业开发适合市场需求的新产 品；进行网上信息的交流；开展网上的商务活动；数字化产品模型共享，建立 一个虚拟产品的“图书馆”。 在信息技术的条件下，将分布于世界各地的产品、设备、人员、资金、 市场等企业资源有效的集成起来，采用各种类型的合作形式，建立以网络技术 为基础的、高素质员工为核心的企业运作模式。制造企业通过因特网连接起 来，在空间和功能上是分散的。建立网络化制造工程的框架结构包括基于 i n t r a n e t 的制造环境内部网络化和基于i n t e r n e t 的制造业与外界联系的网络化。 制造全球化、制造敏捷化、制造网络化、制造虚拟化和制造绿色化是现 代制造业发展的趋势，而制造全球化、制造敏捷化和制造虚拟化均离不开制造 网络化的支撑环境，因此可以说制造网络化是现在制造业发展的主要趋势之 一。网络化制造通过计算机网络进行生产经营业务活动各个环节的合作，以实 现企业间的资源共享和优化组合利用、实现异地制造。基于网络的制造能快速 响应市场的需求，能根据需要迅速的进行产品的协同设计和制造。各个网络成 员发挥各自的优势，以最短的时间制造出满足用户需求的产品和提供用户需要 的服务。 1 2 设计制造资源共享需求分析 信息技术的发展，使传统制造业从工业社会的专业化社会生产向信息社 会的专业化、信息化社会生产发展，为机械设计制造业的发展提供了新的方 向，为虚拟设计中心以及动态制造联盟的发展提供了新的机遇。用信息技术改 造传统制造业，信息化带动工业化，实现技术的跨越式发展是制造业发展的必 由之路。制造业信息化在经历了c a d 、c a e 、c a p p 、c a m 技术的应用之 后，已经在许多企业实施了计算机集成制造系统工程，实现了企业内部的信息 集成与共享，随之而来的必是信息集成与共享的社会化。制造业信息化的深入 发展方向是：信息集成( c i m s ) p d m 一并行工程( 过程集成) 一虚拟制造供 四川大学硕士学位论文 应链一企业动态联盟寸。企业组织由刚性化转向柔性化，设计制造资源的 使用由封闭式转向开放式。建设企业动态联盟需解决的关键问题之一就是企业 之间的资源共享。 产品设计是制造业的灵魂，现代设计是基于知识的设计。充分利用社会 化的设计知识是企业乃至整个行业开发出能竞争取胜的产品的前提。 机械设计制造资源信息库的建立，将使机械设计制造企业在企业信息化 建设的进程中利用i n t e m e t i n t r a n e t 加强企业间的合作，充分利用社会化资 源，协同进化，进行协同创新，使有限的知识资源得到充分利用，对市场的变 化作出迅速的反馈，使企业从信息资源和技术中获得更大的效益。通过机械设 计制造资源信息库有效地进行知识集成，取得“1 + i 2 ”的效果，从而降低企 业的物耗与能耗，减少资金投入，缩短设计生产周期，提高企业的市场竞争能 力。 世界大市场的逐步形成以及全球通讯网络的建立，使得制造产业、制造 技术和产品逐步走向国际化。导致制造业在全球范围内重新分布和组合。网络 化、数字化的发展为企业间的合作与交流提供了高速信息传递、共享的基础， 同时也为企业间实现资源共享提供了条件。世界制造业正面i 临着一个不确定性 的、急剧变化的、竞争日趋激烈的国际化市场。微电子、计算机、通讯、网 络、信息、自动化等科学技术的迅猛发展，以及这些高新科学技术在制造领域 中的广泛渗透、应用和衍生，极大地拓展了制造活动的深度和广度，促使制造 业日益向着高度自动化、智能化、集成化和网络化的方向蓬勃发展。 制造业信息化是以制造业信息流数字化为基本特征的一次新的工业革 命。主要特点是： 计算机辅助单元技术( c a d c a p p c a m 、m r p i i 、e r p 和n c 等) 成为 企业设计、制造和管理的主要技术手段。 企业的各种计算机辅助单元技术系统在网络和数据库的支持下进行信息 和过程集成。 并行工程成为企业产品开发的主要方式。 i n t e m e t y i n t r a n e t ( 互联网内联网) 。 在信息社会中，企业获取利用信息的能力越来越成为企业生存和发展的 最重要的能力，企业的信息化决定企业的生存。 第1 章绪论 基于网络的产品设计制造是虚拟设计中心或动态企业联盟的最重要的活 动内容，由于涉及多企业资源共享和异地合作等问题，基于网络产品设计过程 具有以下新的特点： 在产品设计过程中最大限度地利用合作企业已有的设计、制造资源， 不仅可以减少大量的生产准备性工作，缩短生产准备周期，而且由于新的零件 种类的减少，控制了工艺装备的多样性，降低了产品成本。 支持集成化产品过程设计的设计模型和工作流控制系统。工作流控制 系统是在多功能小组内和多功能小组间进行协同工作和全局优化应用集成和过 程优化的重要工具。它包含了许多内容如集成化产品的数据模型定义和过程模 型定义；包含了产品开发过程中的产品数据管理( 版本控制) 、动态资源管理 和开发过程管理( 工作流管理) ；包含了必要的安全措施和分布系统的集中管 理等等。 异地联合设计制造是基于网络的产品设计制造的主要模式。由于产品 总体设计、零件详细设计( 包括工艺设计) 和生产制造将由核心企业和合作企 业分别完成，跨地域的联合设计将成为主要方式。 基于网络的机械设计制造技术在最近的几年间得到了迅猛的发展。国内 外的专家、学者们针对网络化设计和网络化制造的相关理论与实施技术进行了 较为广泛的研究，并已取得大量令人鼓舞的成果，如分布式网络化制造系统的 体系结构、基于网络的异地合作设计模式、异地协同设计与制造系统、动态联 盟下集成化产品开发方法等。对在网络环境下进行产品设计时的设计数据交换 标准、设计流程管理、任务调度与分配等的研究也已取得丰硕成果，提出了许 多可操作、可实施的理论和方法，并在实际应用中得到了检验。 但迄今为止，针对机械设计制造专业领域的基于网络的资源信息共享方 法研究还很不成熟，基本处于起步阶段，尚须对基于网络的集成化产品开发的 产品模型定义和工作流控制系统、资源信息共享的数据组织和数据交换模式、 信息资源的远程异地发布与数据维护方法以及资源信息共享的软硬件平台构建 理论等进行深入的研究口j 。 1 3 国内外相关研究现状 目前，国内外对虚拟企业、企业动态联盟和虚拟设计中心等的体系结 四川大学硕士学位论文 构、运行模式、组织与管理方法等均有不少研究，并已取得相当成果。对基于 w e b 的机械设计制造资源共享方法的研究尚处于起步阶段。随着市场全球化 进程的加快和虚拟设计中心、动态制造联盟的发展，对机械设计制造领域的社 会化资源信息的需求日趋迫切。 制造企业面临经济全球化的挑战，在不断改进和重组业务流程，优化资 源配置，提高生产率和增强竞争能力的同时，在企业内部广泛应用计算机技 术。c a d c a m ，c a e c a p p 技术作为现代企业产品开发系统的核心已经得到了 普遍的认同和广泛的应用，这些技术有效的提高了产品设计和制造环节的效 率、质量和效益。网络与通讯技术为分布在各地的企业间的广泛合作和资源共 享提供了各种机会。以i n t e m e t 网络为基础的面向国际的设计、制造、销售、 服务为一体的，可实现异地设计、制造、资源共享的制造网络体系及相关高技 术计划已展现在制造业面前。 在基于w 曲的设计制造资源共享技术的研究方面，国内外相关研究项目 主要有： 德国国家信息研究中心的“协同工作的基本支持”( b s c w ) 项目采用 c g i ( 通用网关接口，c o m m o ng a t e w a yi n t e r f a c e ) 的方法在i n t e m e t 上建立了 一个支持协同用户的共享信息空间，使用户能够方便、及时地共享和交换信息 与资源。b s c w 系统通过w e b 进行信息浏览和下载，并具有文档提交、版本 管理、成员与组管理等支持用户协作的功能。但是基于c g i 方法建立的系统 存在如系统运行效率低、c g i 应用程序不持久、服务器开销大等局限性1 6 】i “。 美国i o w a 大学的i n t e r n e t 实验室完成了一个基于w e b 的协同设计原型系 统，该系统通过i n t e m e t 为工作组成员之间传递c a d 图档和其它工程信息提 供服务，它包括一个数据库服务器、一个c g i 程序和一个可视化模型。其目 标是：在目前的w w w 服务器及浏览器、h t t p ( h y p e rt e x t t r a n s f e r p r o t o c o l ，超文本传输协议) 基础上，实现s t e p 产品模型信息、资源的浏览 与交互，相互合作的企业之间通过i n t e m e t 网络实现产品协同设计、信息资源 共享、合作生产婵1 。 美国g e 公司制定了一个计算机辅助制造网络( c o m p u t e ra i d e d m a n u f a c t u r i n gn e t w o r k ，c a m n e t ) 的研究计划，该计划的目标是利用 t c p i p 、h t t p 协议，集成现有各种网络工具，组成一个企业之间信息分布存 第1 章绪论 储、信息共享、交互式的辅助制造网络系统，为实现敏捷制造和动态联盟提供 支撑环境。c a m n e t 向用户提供一组客户服务器模式的工具，实现透明的网 上辅助制造服务【9 】。 分散网络化制造系统( d i s p e r s e dn e t w o r k e dp r o d u c t i o ns y s t e m ，d n p s ) 是1 9 9 6 年香港理工大学李荣彬教授和同济大学张曙教授联合提出的，它的目 的是在中国内地和香港地区的制造企业中实施敏捷制造。分散网络化制造的目 标是利用不同地区的现有生产资源，把它们迅速组合成为一种没有围墙的、超 越空间约束的、靠电子手段联系的、统一指挥的经营实体，以便快速推出高质 量、低成本的新产品。分散网络化制造是一种可持续发展的、以人为中心的生 产模式，其总体结构包括面向企业外部的e x t r a n e t ( 外联网) 和面向虚拟企业 内部的i n t r a n e t ，并利用w e b 和防火墙技术通过互联网将两者加以集成 1 ”。 c i m s n e t 是我国8 6 3 c i m s 资助的现代集成系统网络( c o n t e m p o r a r y i n t e g r a t e dm a n u f a c t u r i n gs y s t e mn e t w o r k ，c i m s n e t ) 项目。其目标在于利 用现有的网络资源和设备，开发、整理有关先进制造技术、信息和其它资源， 为c i m s 领域的研究人员和相关企业提供一个网络支撑平台，以便快速查询 c i m s 领域的信息和技术资源，实现信息和资源共享，丌展远程培训、咨询 等，并为敏捷化工程和电子商务等应用提供支撑环境l 】。 西安交通大学的谢友柏院士提出了现代设计的概念，指出现代设计是由 需求驱动、以创新为灵魂、基于知识并面向产品全生命周期的网上合作设计， 同时还建立了“现代产品设计与研究开发网络” i 。 以上提到的资源共享研究都是基于第二代主从模式的互联网技术，随着 互联网技术从第二代的主从模式向第三代的分布式对等的模式发展【l ，一种 新的网络共享技术- - p 2 p 逐渐成为研究的热点。 p 2 p 即p e e rt op e e r ，是对等联网的意思。通俗地讲，p 2 p 模式是直接将人 们联系起来，让人们通过互联网直接交流，真正地消除中闻商。p 2 p 可以使用 户直接连接到其它的计算机上交换文件，而不像过去那样连接到服务器去浏览 与下载，p 2 p 的重要特点是改变互联网现在以太网站为中心的状态，重返“非 中心化”，并把权力交还给用户。而p 2 p 技术的特征之一就是弱化了服务器的 作用，甚至取消服务器，任意2 台p c 互为服务器，同时又是客户机，即对 等。它在计算机网络上的应用可以简单地定义为：通过直接交换共享计算机上 四川大学硕士学位论文 的资源和服务。在当前，通过p 2 p 技术所实现的网络应用包括对等计算、协 同工作、文件共享、搜索引擎等。p 2 p 技术的出现正在引导着互联网从第一代 的对等模式、第二代的主从模式向第三代的分布式对等的模式发展。 文件共享是p 2 p 最初的应用和基本功能之一。n a p s t e r 的m p 3 共享文件系 统是其中最著名的代表。目前很多研究项目都是针对p 2 p 的文件共享的，典 型的包括f r e eh a v e n i l5 1 、f r e e n e t 1 6 】、g n u t e u a 6 1 、o h a h a 17 1 、p u b l i u s 1 7 】等。 对等计算是所有p 2 p 应用中短期内收益最大的，任何需要大量数据处理 的行业都可以从对等计算中获利，如天气预报、动画制作、基因组的研究等。 美国科学家在1 9 9 9 年4 月启动的s e t i h o m e 计划则是业界非常著名的一个 例子。该计划是利用网上成千上万台计算机的闲置能力来分析在外星系文明研 究中所获得的无限电信号，搜寻外文明的大规模试验。通过s e t i h o m e ， 每个参加者可以下载- d , 部分由a r e c i b o 收集到的数据，并通过运行屏幕保护 程序的方式使自己的计算机对这些数据进行分析。目前数百万网民用自己的电 脑为s e t i h o m e 无偿工作，进行计算和分析数据，获得了比目前任何一台 超级计算机更强的处理能力。 在协同工作方面，l o t u s 公司是先行者。l o t u s 公司的创始人组织开发的 g r o o v e l l8 1 是目前最著名的p 2 p 协同工作产品。g r o o v e 采用中间传递服务器 ( r e l a ys e r v e r s ) 来实现p 2 p 的多播，采用x m l 表示的路由协议，多个不 同的g r o u p 之间不仅仅可以共享文件、聊天信息还可以共享各种应用程序。 以上的应用提到的仅仅是p 2 p 技术应用的一部分，随着人们对p 2 p 技术 的认识不断加深，p 2 p 技术的应用领域也将不断扩大。 1 4 课题目的、意义及来源 本论文根据现代制造业面临的新的制造环境和国内外网络化设计制造的 相关研究基础，吸取敏捷制造、分散网络化制造、虚拟企业、c i m s 等先进制 造技术以及现代设计、异地并行设计和网络化设计等新兴设计思想、原理，结 合我国制造企业的现状与国情，对基于w e b 的设计制造资源共享技术进行了 深入的研究，并在此基础上开发了基于设计制造资源共享的网络化圆柱齿轮设 计绘图系统。 基于w e b 的设计制造资源共享技术是利用计算机技术、网络技术等高新 第l 章绪论 技术来改造传统制造业的一种研究，它为制造业的网络化和信息化发展指出了 一种新的设计方法和思想。 开展基于网络的机械设计制造资源共享方法研究，对促进我国虚拟设计 中心以及企业动态联盟的建设，充分利用分布在科研院所、大专院校、重点实 验室和大型工矿企业中的设计制造资源，在短期内提高我国产品设计水平，提 升我国制造业在国际市场的竞争能力具有重要意义。 通过运行基于设计制造资源共享的齿轮设计绘图系统，能够快速地进行 齿轮设计，使传统的设计计算过程大大简化，省去了许多繁杂的琐碎的工作， 如查表、反复计算、强度校核、结果修正等，极大地提高了设计效率。然后利 用设计计算的结果在a u t o c a d 中生成齿轮的二维图形并标注，在s o l i d w o r k s 中生成齿轮的三维模型。用户通过使用w h i p ! 插件和v r m l 插件来浏览自己 设计的齿轮的二维图形和三维模型。该系统通过网络有效地集成了大量的知 识、信息和资源，可以实现资源的重复利用和信息共享。 本课题来源于四川省应用基础研究项目( 0 l g y 0 5 l 一0 5 ) 。 1 5 主要研究内容及论文结构安排 本文主要研究基于w e b 的设计制造资源共享系统的体系结构、系统模型 和运行模式，研究基于w e b 的圆柱齿轮设计系统的实现技术、安全性保障与 控制技术以及其它相关技术等内容。全文共分六章： 第一章绪论：综合分析了制造业网络化趋势，对设计制造资源共享进行 了深入的需求分析，对基于w e b 的设计制造资源共享的国内外研究现状和发 展趋势进行了详细综述，在此基础上提出了本课题的主攻方向和主要研究内 容。 第二章设计制造资源共享系统设计：首先分析了设计制造资源共享实现 的原理，阐述了设计制造资源共享系统的特点。在此基础上深入地分析了两种 设计制造资源共享的实现方案，对比两种方案的特点提出基于w e b 的三层 b s 结构设计制造资源共享系统的体系结构和系统运行模式，划分了系统的功 能模块。