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基于x m l 的异地协同机械设计资源管理研究 【摘要】 如今，随着制造业信息化、规模化和专业化的加强，产品开发趋于分 散化。在这一背景下，异地协同设计成为提高产品异地开发工作效率的一 项重要技术。其中，建立一个有效的、基于网络的异地设计资源管理系统 是实施异地协同设计的重要支持技术。 本文针对产品的异地协同机械设计活动，研究分布式机械设计资源管 理问题。论文总结了机械设计活动所涉及的数据资源的内容和特性，分析 了x m l 的特点和技术优势，提出基于x m l 技术对异地协同机械设计资 源进行管理的观点。 基于x m l 的异地协同机械设计资源管理系统是一种w e b 数据库系 统，论文阐述了该系统网络体系结构的构建、数据库设计及机械零部件数 据交互界面设计等方面的内容。对其中基于x m l 的机械设计资源管理技 术进行了重点论述。 为了更好的表明论文所述建立基于x m l 的异地协同机械设计资源管 理系统的理论方法，以及该系统适合于异地协同机械设计活动的特点和优 势，论文最后以减速器异地设计资源管理系统为例进行了具体说明。 【关键词】机械设计资源协同机械设计x m l w e b 数据库分布式 r e s e a r c ho nx m l b a s e d m a n a g i n g r e s o u r c eo f d i s t r i b u t e dc o l l a b o r a t i v em a c h i n e d e s i g n a b s t r a c t t o d a y , m a n u f a c t u r i n gi st e n d i n g t ol a r g e rs c a l ea n dm o r es p e c i a l i z a t i o n a l o n gw i t ht h e u s eo fi n f o r m a t i o nt e c h n o l o g yi nm a n u f a c t u r i n g ，p r o d u c t d e v e l o p i n g i s b e c o m i n g t os c a t t e r i nt h a t b a c k g r o u n d ，d i s t r i b u t e d c o l l a b o r a t i v ed e s i g ni st h o u g h tas i g n i f i c a n tm e t h o dt oi m p r o v ee f f i c i e n c yo f p r o d u c td e v e l o p i n gb e t w e e nd i f f e r e n ta r e a s y e t ，a ne f f e c t i v ea n dw e bb a s e d d i s t r i b u t e dr e s o u r c eo f d e s i g nm a n a g e m e n ts y s t e m i so n eo f i m p o r t a n t t e c h n o l o g yi na c t u a l i z i n gd i s t r i b u t e dc o l l a b o r a t i v ed e s i g n t h ea r t i c l ef o c u s e so nd i s t r i b u t e dc o l l a b o r a t i v em a c h i n ed e s i g na n d r e s e a r c hi n t o m a n a g i n g d i s t r i b u t e dr e s o u r c eo fm a c h i n e d e s i g n a f t e r g e n e r a l i z i n gt h ec o n t e n ta n d c h a r a c t e r i s t i co fd a t ar e s o u r c eo f m a c h i n e d e s i g n ， a n a l y z i n gt h et r a i ta n ds u p e r i o r i t yo fx m l ，t h ev i e w p o i n to nx m l b a s e d m a n a g i n g d i s t r i b u t e dr e s o u r c eo fm a c h i n e d e s i g ni sp u tf o r w a r d x m l b a s e dd i s t r i b u t e dr e s o u r c eo fm a c h i n ed e s i g nm a n a g e m e n ts y s t e m i sas o r to fw e bd a t a b a s e s y s t e m i n t h e a r t i c l e ，c o n s t r u c t i n gs y s t e m f r a m e w o r ki n w e b ，d e s i g n i n g r e s o u r c eo fm a c h i n e d e s i g n d a t a b a s ea n d m a c h i n ep a r t sd a t ai n t e r f a c ee t c a r ed i s c u s s e d ，t h e r ei n t o t h ex m l b a s e d r e s o u r c eo fm a c h i n e d e s i g nm a n a g e m e n tt e c h n o l o g yi sd i s c u s s e de s p e c i a l l y _ a ne x a m p l ea b o u td i s t r i b u t e dd e s i g nr e s o u r c e m a n a g e m e n ts y s t e mf o r s p e e dr e d u c e rc o l l a b o r a t i v ed e s i g ni sp u tf o r w a r d t h r o u g ht h ee x a m p l e ，i ti s m a d ec l e a ro ft h et h e o r ya n dm e t h o da b o u tc o n s t r u c t i n gd i s t r i b u t e dr e s o u r c e o fm a c h i n ed e s i g n m a n a g e m e n ts y s t e m s i m u l t a n e i t y , t h ee x a m p l es h o w s s o m eo ft h ex m l b a s e d s y s t e m s t r a i t sa n d s u p e r i o r i t y , w h i c h f i t t o d i s t r i b u t e dc o l l a b o r a t i v em a c h i n e d e s i g n k e y w o r d s r e s o u r c e o fm a c h i n e d e s i g n c o l l a b o r a t i v em a c h i n e d e s i g n x m lw e bd a t a b a s ed i s t r i b u t e d 西北工业人学硕士学位论义 第一章绪论 1 1 研究背景和意义 振兴制造业是当今我国面对的热点问题。目前我国制造业总体水平与 发达国家相比，有较大差距，随着国际化市场竞争越来越激烈，这种形势 将更为严峻。从我国企业的实际情况看，企业经营生产中的瓶颈是新产品 的开发能力弱、管理粗放【l 】。因此，利用现代信息技术，将改造和提升制 造业的重点放在产品设计和企业管理上，走信息化与工业化相结合的创新 发展之路，争取企业在尽快时间内实现跨越式发展，是符合我国国情的发 展道路。 纵观2 0 世纪9 0 年代以来，世界逐渐进入知识经济时代，以信息技术 为主导的高新技术为产品的开发设计提供了极大支持。特别是i n t e r n e t 技 术的研究、应用与普及，使企业能够利用它的国际互联性和资源共享性， 及时获取最新科学技术，用最短的时间( t i m e ) 开发出质量最优( q u a l i t y ) 、 成本最低( p r i c e ) 、服务最好( s e r v e r ) 的新产品( t q p s 原则) ，从而赢 得用户和市场【2 】。 如今在全球一体化的趋势中，随着制造业信息化、规模化和专业化的 加强，产品开发趋于分散化。许多产品，特别是飞机、汽车等复杂产品的 开发，都是在跨部门和跨企业的异地合作下完成的1 3 1 。这一局面的形成源 于三个主要因素：一是由于制造业规模化、专业化的加强，产品开发由任 务或专业分工不同的部门或企业合作完成；二是由于企业追求成本最低 化，根据产品特性和地域特性在全球范围内选择产品开发地和加工地：三 是由于企业为及时利用最新技术以开发最具有竞争力的产品，需要寻求科 研机构或其他企业的专业技术支持。人们发现，异地开发产品的效果和效 率依赖于异地开发工作间的协同程度，这正是对异地设计的协同技术研究 热潮出现的主要工业背景。 目前利用信息技术和i n t e r n e t 技术进行产品异地协同设计的方式主要 有两类：异步协同方式和同步协同方式【4 1 。异步协同指的是不同的产品设 计者借助i n t e r n e t 所提供的平台及f t p 、e m a i l 、b b s 等通信服务获得并交 流产品的设计信息，分别进行设计，然后再相互交流，逐步改进的方式； 西北t 业大学硕士学位论文 同步协同指的是不同的产品设计者在同一个设计平台下，同时面对设计对 象，共享各类技术资源和设计资源进行交流和协同设计完成产品开发的方 式。其中异地同步仂、同设计的方式效率更高、但技术支持的要求更为复杂， 是目前研究关注的重点。实际上，人们在进行异地设计时通常将两类方式 结合运用，其中同步协同的成分愈多，协同工作的效率越高。无论以何种 方式进行异地协同设计，都需要有强大的网络设计资源及其管理系统的支 持，满足设计者在进行产品设计时对产品各类数据、文档查找和获取的需 求。特别是对于操作实时性要求很高的异地同步协同设计，异地设计者在 限定的时间内、在各自工作地点内对可用的产品设计资源的需求量有巨大 要求。因此，一个有效的、基于网络的异地协同设计的共享资源管理系统， 对成功实施产品的异地协同设计从而开发出满足t q p s 要求的产品具有重 要意义。 现在对共享产品数据的管理方面，许多企业和科研机构的研究工作都 有了一定的进展。清华大学c i m s 研究小组以机械产品异地设计制造为背 景，研究基于i n t e m e t i n t r a n e t 网络环境的产品数据集成与管理技术，提供 支持面向企业动态联盟的集成化产品开发的产品信息集成和产品数据交 换的实现模式”j 。上海新成立的产品生命周期管理( p l m ) 创新协同中心 近来更是受到制造业广泛关注【6 j 。产品生命周期管理( p l m ) 是指围绕一 种产品的生命周期，依靠计算机技术，对各种大量的设计、制造、服务数 据和文档进行交换、共享和集成管理的技术。目前被国际工业分析机构认 为将是提升制造业最有前途的技术。本论文所研究的面对机械产品异地协 同设计的机械设计资源管理系统可认为是p l m 的一项子集，研究的重点 主要集中在对产品开发过程中所涉及的各类机械设计资源，如图形、用于 演示的视频或动画、c a d 模型( 二维三维模型) 、工艺数据、零件明细表、 计算分析用的程序或公式、n c 语句以及手册、目录等数据的基于网络的 集成管理。研究期望针对产品生命周期中机械设计资源部分的共享提供有 效的帮助。 1 2 研究的技术现状 机械产品的开发是一种复杂的、信息密集化的活动”。在机械设计的 过程中，需要参考大量的数据、图例，引用大量的公式、标准，并产生一 系列的中间结果和设计图形。随着计算机辅助设计技术的发展和广泛应 西北t 业大学硕士学位论文 用，机械设计资源的高度复杂性不仅体现在形式的多样性，也体现在计算 机数据格式的多样性。存i n t e r n e t 技术普及后，产品异地协同设计制造系 统的概念被提出，其要点就在于利用计算机网络作为工具和载体，通过克 服因地域、专业、平台间的差异引起的障碍，使不同地域、不同专业、使 用不同工作平台的设计者能够在一个平台上协同起来，共同开发一件产品 8 1 。在目前技术条件下，为了支持产品异地协同开发中的机械设计工作， 整个异地协同设计制造平台中的机械设计资源管理系统必须能够运行在 现有i n t e r n e t 环境下，对所有异地、异构的机械设计的可用资源进行集成 管理( 特别是对各类零部件设计文档，如二维、三维模型等工程文档的管 理) ，并保证所有设计数据相对于产品的整体协调。 目前，许多企业和高校正在进行产品异地协同开发技术的研发和试 验，其中对异地数据的管理使用的是以网络数据库技术为基础的技术系 列。 网络数据库技术在电子商务中的成功应用使我们对继续在更多领域 利用i n t e r n e t 这个革命性技术充满信心。并且，在对产品生产、物流、销 售管理等方面信息的管理它表现依然优秀。在辅以视频、音频、e m a i l 、 f t p 等通信技术后，可以支持异地产品开发人员通过网络会议进行设计方 案的观看、讨论和修改。但是，若要求在一个平台下对较为复杂的机械设 计资源进行集成管理，使异地设计人员直接共享机械设计可用资源进行协 同设计，目前的网络数据库基本技术是有局限的。对于这一点我们可通过 对电子商务与异地协同机械设计中的数据特点进行比较得出结论：电子商 务的数据格式较单一、规范，但数据量琐碎、分类庞杂，事务管理繁忙， 对复杂格式、大型文档传输要求不高；而对于异地协同机械设计所涉及的 数据，则几乎相反：不仅事务管理较多，而且数据格式复杂且呈多媒体形 式、大型文档交流量大、同时性要求高。因此，对于这些复杂的机械设计 数据资源管理的解决方案，是在目前的网络数据库技术基础之上进行改进 或增加新的技术。 目前网络数据管理普遍采用的是以关系数据模型为主、使用结构化查 询语言( s q l ) 数据管理系统。这种系统是一项非常成熟、具有很高商业 地位的网络数据管理工具。并且实际上现在互联网上已建好的一些网络机 械设计资料中，许多都是以此模式进行管理的。但对于形式和格式复杂、 相互间关联方式复杂的数据，仅依赖关系数据模型不能完全满足管理要 西北工业大学硕士学位 色文 求。是否有比关系数据模型更加适合复杂数据特性、更为完善的组织模式， 这方面的研究也从未停止。面向对象的数据模型最接近于人类自然思维事 物的组织模式，目前已有了套规范的面向对象系统的标准设计方法，但 尚无成熟、稳定的商业数据库管理系统( d b m s ) 产品。近年来，可扩展 标记语言( x m l ) 出现，由于其以可扩展的标记方式对数据进行描述和捆 绑并具有优异的网络数据传输特性，为复杂数据的管理提供了新的思路。 日前，基于x m l 已成功实现了数学符号和化学结构体等特殊内容的数据 对象在网上的表示、管理和共享。 异地协同机械设计资源库是一种分布式数据库，数掘库内容是由不同 地方、不同系统平台内的数据资源共同构成的，对设计资源的操作也可能 分别由不同地方的人员进行。因此这种数据库管理系统要运用数据转换技 术，以处理频繁的异构数据的交换请求。 异地机械设计资源管理系统是为异地协同机械设计活动服务的。因 此，该系统应可以与机械c a d 系统平台相联，保证从网上获得的机械设 计资源数据( 如二维或三维参数模型) 可导入系统使用。这涉及到异地机 械设计资源管理系统与相应c a d 系统平台的数据接口技术。 c a d 技术诞生后，机械设计活动中产生的零部件二维、三维模型成 为很重要的一部分机械设计文档，异地协同机械设计中不能忽略它们。异 地机械设计资源管理系统可以充分利用目前数据可视化技术及网络图形 图像技术，以便能够更好的管理这类设计资源。 异地协同设计资源管理系统往往是面向特定产品的协同开发项目而 建立的。对于一个系统的建立，须根据产品开发项目及机械设计对象的具 体特征，按步骤进行。这一过程有着规范的系统分析和设计方法，从需求 分析到建立并实施，是一项涉及面较广、技术难度较高、需一定开发周期 的系统工程。 1 3 论文的研究内容 基于i n t e r n e t i n t r a n e t 环境的异地协同设计是一项集合多学科多地域 能力完成产品开发的活动，具有有机的结构特性，而其中机械设计部分是 整个设计活动中非常复杂的工作之一，因此其所需要的设计资源管理系统 远比一般的网上商务管理资源管理系统、或在单机或局域网上的机械设计 资源管理系统更为复杂、灵活。首先要针对每个具体协同设计项目情况的 4 西北t 业大学硕十学位论文 不同，用系统的方法对其整个机械设计资源的构成和管理模式进行分析设 计。在构建了异地协同机械设计资源管理系统的框架后，再映射为一定的 软件语言将相应的系统实现，并达到支持异地协同设计中对异地机械设计 资源管理、查询和调用的要求。 本论文研究了构建和实现这样的异地协同机械设计资源管理系统的 方法步骤，主要的思路是利用x m l 技术改善对复杂的机械设计资源管理 中的问题。由于这样系统的建立过程有着规范的系统分析和设计方法，从 需求分析到建立并实施，是一项涉及面较1 1 、技术难度较高、需一定开发 周期的系统工程，因此在系统实现时本论文选取了一个简化的异地协同设 计活动为模型，设计完成了支持它的机械设计资源管理系统。论文中阐述 了以上研究成果，主要内容如下： 依据网络通信技术规范，对机械产品协同设计活动涉及的数据资 源进行分析，建立了基于互联网的异地协同机械设计资源管理系 统的系统框架； 根据对机械设计资源构成的分析结论，探讨面向异地协同设训的 机械设计资源管理系统的分析设计方法，这是建设该系统的基础 工作： 研究了实现协同设计零件管理时可利用的x m l 技术优势和创新 性技术，并研究了如何基于x m l 技术在i n t e r n e t i n t r a n e t 环境中 对机械产品零部件信息进行全面协调的描述和管理： 研究了如何基于x m l 技术建立存储机械设计资源的数据库； 探讨了机械零部件数据可视化技术； 研究以浏览器作为协同设计人员对各类机械设计数据和文档的交 互操作和交流平台。 本论文所做研究提供了对繁杂的分布式机械设计资源进行有效管理 的创新思路和系统实现的技术框架，为以后建立一个完善、强大的支持异 地协同机械设计的资源管理应用系统奠定了基础。 两j e 互她大学钡士学位论文 第二章x m l 技术与其在枫械设计 资源管理中的应用 x m l 语言从出观时起，由于其拥有可扩展的、针对内容与属性的标 记；癸有裂予鼹终健辕、秘于铩存数据等傀点，在霹络数瓣露方嚣已鸯了 初步的应用，并取褥一定翁理论和技术藏栗。签于丽文掰逑的枫械设计资 源管燥的特殊性和繁杂性，本沦文就考虑利用x m l 的一然特性和优辩解 决对葵管理中鸵特殊点霜难点，避行对具蟪游两裁藏设诗资源黪管理。 溺挖疆下曹纛奔绍x m l 技术及萁犹势姆往，并重点溺述萁串将被应 用到弹煅协同机械设计资源管理中的部分技术及其应用方法。 2 ，lx m l 麓分 x m l 是由w o r l dw i d ew e b 联盟组织( w 3 c ) 定义的元语言( 一种关 于语言的语言) 】。w 3 c 是摊渤开放w e b 标准的主要缀织之一。x m l 是标灌靛逶蘑耘记浚畜s g m l 蕊争子集，与超文本黎记语言h t m l 蕾王 有相类似的地方，德实际上，它摄针对s g m l 和h t m l 的局限性而创立。 x m l 继承了s g m l 的结构化、可扩展性、谢效性、信息鞲用性、标准结 穆纯等功憝，是棼优先缓酶、系统无关静、搽律乎台玉美憋语言，其有穰 好的描述信息、存储信息的功熊。同时，x m l 文档能够程w e b 上传输， 便于广泛的交流信息。总之，x m l 有巨大潜力满足各种新的挑战和备种 瑟鲶瘦耀。 鞠2 - l 籀述了s g m l 、x m l 和h t m l 兰者硒的关系。 s g m l ，八、 t x m l ， 翻2 - 1 s g m l 、x m l 帮h t m l 三者关系黼 简单地说，x m l 是一组规则和准则的紧合，用于咀獗格式文本( 而 两北工业大学硕上学位论文 1 i 是机器专用的二进制表达) 来描述数据。x m l 很简单。技术上，它足 一种语言，用于创建其它基于插入标记的语言以帮助描述数据。然而，x m l 实际上不只是标记。x m l 是标记和内容的组合，其中的标记将含义添加 给内容。以一个零件信息的x m l 描述为例 是开始标记，表示包 含实际数据的元素的开始。 零件a 5 是结束标记，表示元素定义的结束。 与 零件a 5 之问的内容可作为关于零件a 的数据库内容。例如： g b 5 7 8 2 8 6 六角头螺栓 4 5 钢 王元 元素并不是x m l 描述数据的唯一方式，还可以使用单个元素内的属 性来表示数据。例如： 在这两个例子中，数据是相同的，但形式不同，观察这些描述可得出 用x m l 绑定数据的如下几个基本原则： x m l 允许在元素或属性中存储数据。 能够根据数据的含义来命名元素和属性。 开始标记和结束标记定义了元素，元素是x m l 树型结构表达的 基础 元素可包含文本数据或各类其它数据 然而，x m l 所提供给我们的远不止它形式上的那么简单，本论文对 异地协同机械设计资源管理的研究正是基于x m l 在描述数据上的特点而 为数据管理带来的巨大革命。 如图2 2 所示，在x m l 之前，数据几乎完全是专用的，它与格式化 数据和处理数据的应用程序密切相关，不可拆分。而现在，基于x m l 的、 特定行业特定数据词汇定义促进了i n t e r n e t 环境下的数据交换，并在分布 式计算的消息传送中扮演重要角色。 x m l 的力量还源于它的数据独立性 1 1 。x m l 是纯数据描述，与编程 语言、应用系统、操作系统、传输协议无关。这表明着我们不再需要局限 7 两北。1 ：址大学碗士学位论文 于应用系统环境，数据就能自由地在全球传送。x m l 只注重于数据意味 羞露麓驻各耱簧输技术在w e b ：黄赣鼗嚣，x m l 薅焦点曩二聚予鼗嚣，丽 将其它问题留给辅助技术另行解决。 程序化、格式化限制的数据 墓 独立的、文本式的数摧 图2 - 2x m l 带来的数据革命 x m l 的强大正在于其筒单性。它所蓑心的主要是数据。而其它因素 一一磐格式仡、显示、粪鼙检验、揉 擘、搜索鞠查询翔与围绕着x m l 核心的技术家族中的一员相关联。核心是x m l 文档和命名空间，在核心 之上是用于表现、数据类型和操作的技术集合。这些技术主要有： 缝魏积数掇类登。d t d 移x m ls c h e m a 矮子定义x m l 戆绪糨彝 数据类型。 x m l 表现技术。x m l 通过引入使用各种设备和表现媒介，把内 容健送绘鼹户翡支持技术，有意瑗戆恕数握内容秘其表瑷分褰开 来。用于袭现x m l 的技术有x h t m i 。、c s s 、x s l 和x s l 格式 化对象( x s l f o ) 、x f o r m s 、v o i c e x m l 等。 x m l 操传授术。操l 乍技零提供了以不霹方式提取秘转换x m l 戆 能力。这类技术包括x s l t 、x l i n k 、x q u e r y 等。 o 其它技术。x m l 技术家族还包括与元信息协同工作的技术。元信 息是关于俄含在x m l 文档中的信熙蠹冬字面信患。这类技术毽接 r d f 翻t n f o s e t 。 2 1 1x m l 文档 s 两北上业入学硕 学位论文 x m l 文档是x m l 的主要结构。它包含薅显示的信息积关于处理和显 示这黧信惑兹信惑。x m l 文衽魄h t m l 文糖耍严格戆多。翁有豹元豢懿 必须正确嵌套，丌始标记必须有结束标记与之相对应。空标记也必须完整。 x m l 文档注重大小写的区分。擞然有这些限制，但在x m l 文档中，我们 箍够随心魇馥”缝裁建薮懿括记，这耱舞液注、霹扩爨蛙是h t m l 国 定标融所不可比拟的。由于不受固定标记的限制，因此可以在网页上呈现 比图片或文本格式愿多样式的数据。 文磷类型定义d t d 是x m l 文档麴重要爨或部分，避关予特定类聚文 件格式的正式定义。它定义了元索名字、属性、实体以及它们之间的关系， 文件逻辑结构的限制和对预定义的存储单元的支持。 x m l s e h e m a ( x m l 模式) 楚为某一类型翰x m l 文楼，阐强该x m l 文 稿数瓣词汇磊录掰定义的结构。慕茸标是通过使疆定义的维构来表遮文档 中各个组成部分，如数据类型，元素及其内铎，属性及其值，实体及其内 容等的内容、使用方法及相互关系。x m l s c h e m a 有取代d t d 的趋势。 在本论文掰耢究酶异遗协同辊禳设计资源的管疆系统中，x m l s c h e m a 用于规定用x m l 描述的零件数据的数据类型和存储结构，从而保 证系缆的严格性和安全性。 2 1 。2x s l x m l 熬榉式表 由于在x m l 中，内容与照示表达式分开的，因此x m l 文档需鼹样 式表来控制内容的鼹示界面的分椎。 x s l 是一耱袭这释式表静瀑言。缀联蔟叠祥式表c s s ( c a s c a d i n g s t y l e s g e e ts p e c i f i c a t i o n ) 能够完成大部分页谳安排和显示工作，而x s l 克 服了c s s 的缺点，鼠具有比c s s 更强大的功能。一个样式表描述一个类 型x m l 资源文楼。这秘接述分为嚣部分；饕先，文拦鋈标褪由滚樽秘透 丽来；其次，用目标树来阐明显示、介质输出藏其它媒体输出的样本稽式。 2 1 。3x m l 链接、指针和路径 x m l 链接为越链接提供掇划。超链接壤摆篱擎链搂农复杂链接，它 们可能包含多个文档。链接包括对辩部文档躐资源的引掰，同x m l 文档 内的引用一样。 x m l 链接语言( x l i n k ) 允许在x m l 文档中搔入元索，以剖建和箍 透瓷深之您链接。x l i n k 使爰x m l 语法来剖薅超链接。不豫h t m l ，x l i n k 链接不需要被保存在它们链接的文档中。连接可以存储在一个单独的文档 9 两毡工匏大学戳上学位论文 q j ，并且镳接其它文梢的显示区域，可阱使用x p o i n t e r 语言来引用区域。 x p o i n t e r 允许x m l 资源被另一个资源链接。一个x m l 文档的任意 区域帮爵熊竣导l 餍，与掇有者或蕊缓者无关。x p o i n t e r 蕊丽一个第三方瓣 范，叫做x p a t h ，它提供种很好划分边界区域的方法，例如所有元素硪 元素列表。x p o i n t e r 使用x p a t h 来寇义任意区域，具体是通过范围( 或区 域) 熬楚薅l 来定义黎。x p o i n t e r 可戳喾l 爆一令文楼痨舞点之阕斡赝毒悫容， 其中点尾糟x p a t h 柬定义的。因此，个x p o i n t e r 弓l 用可瞄揩向通过u r l 可以访问到的x m l 文档的任何邻近区域。 x p a t h 渡x p o i n t e r 霸x s l 当 挈个萋礁寒簌臻。x p a t h 褥供遭凄森点 表示，它们可 奠定位一个x m l 文樾缩构内的任何节点或节点浆。在x s l 中，用x p a t h 来指定。个文档的哪个部分是匹配的以及可以被x s l 修改 魏。 2 1 。4x m b 鲞诲 x m l 波询提供灵活的查询工媳，可以从实时地和动态生成的w e b 文 档串提取数摆。x m l 囊谗工作组鹅爨的戆是为x m l 生产一个数摄摸型， 在这个数褥模墼主穰宠一套查诲操佟，并显开发撼基于这些操佟懿查海语 言。 x m l 磷询数据模型为x m l 定义个以节点为中心的数凝模型，它可 以蔌定裁成满是蠢淫x 羚毪文毯静黉求。蠢诲系统稳揉薅是怒x 溉查滋 代数学所逝义的。x m l 黉询数学模泓怒构建在x m li n f o r s e t 之上的，x m l l n f o r s e t 是个x m l 的模型。查询数据模型也结合验证x m li n f o r s e t 中的 模式，势且支蘩翕名空蠲、交互文搂葶| 瘸、文秽内摹| 焉寨文辎集。 2 1 5x m l 命名空间 单独的x m l 文档可能包含元索和属性，而游些元素和属性可能被多 令应耍定义窝楚矮。橡这样蘸文稻会萼l 超识裂黧渖突浔蘧。戏焉鹱亭必须 能够识剃出它们需要处璞的标记和麟性，即使其它应用程序使糟相同的元 素类型和属性名。x m i ，命名空间提供一个方法，通过把元索和属性名与 翕名空阕稠关联亲缀定x m l 文毯中的元素帮震毪名。 一个x m l 命名窝闯跫一个名字集，用个统一资源标谖符( u r i ) 引用来标泌。u r i 是一个可以标识抽歙或物理资源的字符串，1 j r i 包括统 一资源定位镣( u r l ) 稷褪对统一资源定位蛰。 在一个x m l 文磺瞧，一巾命名空窝，褥蟊： 西北下业大学硕上学位论文 h t t p ：h w w w w 3 e o r g t r w d x s l ， 莲以与令元素类鍪名| i f 缀穗关联，爨采送分这令念名空闯静元豢 季西 其它元素。这使得不同命名空间的元素类型名可以被区分开来。 2 1 6d o m d o m 实际主楚为x m l 文楼提供了一个可瘟髦子不震平台熬编程接 口。d o m 是用不同的对象来代替x m l 文档的不同组成部分，利用这些 对象的方法和属性来创建访问链接到w e b 页中的x m l 文档。d o m 的对 象模溅映射了x m l 文魈静结梭瓣，可以逶过p 0 m 对象皋谤闷x m l 文穗 中的任何内容，如元素、元素耩性、元素浅容、处理指令、注释、实饰以 及符号声明等。 2 2 基于x m l 鹃数据模型 一般说来，对c a d 系统应用面向对象的数据模型魑比较合适的， 因为机械产品零部件及其设计活动中的各个实际部分都疑有相对独立健 帮稳曩关联性。餐壤优方案是侍么样静，没套必然敬结论。x m l 数据可 以类似地表达关系溅数据模型；x m l 也有一热类似于面向对象系统中“对 象”的特性，如元索类型、命名属性和表示屡次结构的熊力；x m l 作为 数据袭示语言还鸯鑫己羲有钱势浆搐透往帮菇活毪；在支持舅建秘懑浚诗 活动的机械设计资源管理系统巾，恰当地应用x m l 数据模型建立零件数 据库，有助于提高篱理系统中大爨工程数据、多媒体形式的机械设计数据 戆毙力。 数据模型是对一个数据库系统的表示语畜的数学描述。基于x m l 的 数据模型则对基于x m l 的数据管理系统中数据类型和操作的规定提供了 一个严辏戆趣范，藏定x m l 数据接述文搂或文档冀段程蔽x m l 秘娥懿 数据捧中如何被存储、检索和搡作。根据这样的规范，才可以开发出一个 能够提供x m l 数据库功能的实例。而x m l 数据模型的灵活之处可以体 现在它可根据数据戆组织需要槐建奏不同侧纛的、嚣自不溺类型数撵模型 的x m l 数据模垄，这为很好地组织冥缝产潞开发活动中不同来源的、不 同格式的、关系复杂的零部件数据及各类机械设计信息提供了一个解决之 道。 缀疆x m l 文襁豹结梅耱点及嚣商对象静不溺，班不阉的x m l 数据 文档构建的数据库中的数据类魁定义和操作方法，可构建不同的x m l 数 西北t 、地大学硕上学位论宠 据模型；籁单的x m l 数据模型、面向w 3 c 媲范的x m l 数据模型、蕊向 关系翁x m l 数豢骥壁、虢节点必中心豹x m l 数据摸黧、泼逮势孛心瓣 x m l 数据模型和邋用x m l 数搬模型。这些不同的x m l 数据模型建立方 法为在i n t e m e t 环境下创建结构鄱功能灵活的器地协同机械设计资源镣理 系统掇供了可髭。并且其与嚣有数攥警理系统爨巷薨好接嚣；西戬最犬鞭 度利用已有的各类数据资源。 2 。3 基予x 醛毛的零嫠俘数据搓述 机械产品中的餐部件及其特征存在一定的相关关系，x m l 层状结构 可以盥接并清晰地熬于产品零部件结构树描述零部件设计信息及其相互 关系。翅； 可键 吲齿轮轴 辘系 油标 ，辫 串 l 以上两个描述方法对设计资源的检索效率而言意义是完全不同的。因 此在创建设计资源的数据模型的时候，有必要讨论怎样用x m l 描述这些 资源才能支持高效的查询、才能有助于交叉链接文件的查询等问题。 2 4 基于x m l 的零部件数据存储 用x m l 描述的零部件设计信息首先形成的是一个x m l 文档。下面 要解决的问题是我们用x m l 描述的机械设计资源数据不应是一些x m l 文档，而应是一个可以访问和应用的数据库。 以x m l 描述的零部件设计信息可以存储为x m l 平面文件、存储在 面向对象的数据库管理系统中、或存储在关系型数据库管理系统中。 1 存储在平面文件数据库 存储x m l 零部件设计信息数据最简单的方法是在个文件中存储整 个x m l 文档，即x m l 平面文件数据库。现有的多种文本编辑器和一些 1 4 疆北下h 2 大学硕学霞论宜 x m l 工具可以很容厨地访问其中的数据。平麟文件是廿用于存储x m l 零 霉译浚诗痿惠鼗攥黔重要撬铡，艇窀不跫臻黪瓠裁。 对传统数据辟管理系统来说，平面x m i , ，文件数据瘁也是一个很好的 选择。甲面x m l 文件数据库可以同操作系统所允许的那样大，也可以同 蘩一荦个文转郡抟，j 、。在最大 盎掇f ，可以不裂霭通鬟豁数据库警理系统， 寻求些特殊的搽作，这可畿比依赖于通用数据库管理系统的通用操作更 有效。传统数据库篱理系统的操作与专用操作，如文本搜索，一起使用时， 更容爨实溪一令平骚x m l 文传数攥库。 在本论文所研究的异鲍协弱枫械设计资源管理系统中，部分机械产品 零部件设计信息将盥接采用x m l 来描述，并存为x m l 文件。对这必数 据可露薅辩存镶方式： 惫将整令数据痒兹夫量数据保存在一个x m l 文秽中。毽是平蕊文 件数据库的局限性懿：无法进行快速访问和索引。因此可以把x m l 文档 分割成文档片颤分剃存储，叱整个文档存储黄一个文件燹窍效些。 还露一释方式就是意x m l 数蕹瘁按一定翡标整分鬃存储在x m l 文 档中，例如部件类别。这种方法下，为了保诋燕个文档形成一个整体，每 个文档还必须有一个弓 用其它文档憋方法，这霹利用超文本链接技术。文 整魏弓l 臻援裂可运遥设置一令褥殊靛元素类型名一一箕审包含一些臻链 指明了链接到其它文档的必要信息一来实飙。 x m l 平面文件数据库不遮含业务繁杂、琐碎的犬规模系统，因为按 撵整缩稳单独谤两每个节点太费时海。餐这耱方法在建务嫂攘较枣，数攥 模式复杂的系统上非常有效，并能够作为更氧杂的存储模式的基础。工e 是 基于x m l 在这个艨面的上的优辨，可在异地协同机械设计资源管理系统 中应弼x m l 黠复杂敲撬辕零部佟殴诗信惑及箕程互关系逶孬箍述。 2 存储在面向对壤数据痒 翻阿有一些可以用x m l 创建面向对象数据库的数据模型，但还没有 可跌营逮痊矮的实蕊平台，毽魏x m l 覆囊对蒙戆数据疼抟实疆疆难攥述。 整对象模型可驻擞攥x m l 鼗撅貘型豹结稳来定义。实际上术语在x m l 规范中已定义，如对文档、元桑、属性和字符数据的规定。 3 。存储在关系型数撂库 关系型数据露已经是一个嚣常藏熟霸奢效魏数据警疆方法，因诧器翁 开发x m l 关系型模式被认为魑墩实际的x m l 数据管理办法。在还未 b 嚣j 工韭大学鳜i 二学位论文 现一个成熟的、商业化的x m l 数据库管理系统( x m ld b m s ) 之前，在 关系型数据模型基础上进行改进，开发出一个基于x m l 的数据库管理系 绫，笼完全袄藏予一个强莅牙发除段稳x m l d b m s 要更为有散。本论文 认为目前的商业和技术现状决定，实际投入应用的异地协同机械设计资源 管理系统的设计正要基于这一思路。 蓄宠考薅系统中x m l 数据与焚它数据蕊繁密糕舍程度：麴栗要爱 x m l 描述的数据与关臻型表单中的数据密切耦合在一起，则赢接使用在 关系型表单与x m l 之间转换数据是种有效的方法；如果x m l 数据与 关系型数摄几乎完全疆亵，那么，鲻么可投据应趱嚣求镬瘸一令独立豹 x m l 数据库管理系统；介于两种极端状况之间时，把x m l 文档存储在关 系型数据库中比较有意义。 根据不阉熬要求、按不月粒度搬x m l 数据存储在关系型数据瘁管理 系统中的方法可以分为三稀： 1 ) 细粒腹关系型模式 在细粒鹰方法中，x m l 文档中鹣每个结构被给定一个关系型数据库 中的难一禄谈符。每个元素、属性幕瓣字符数据区域均可以单独被访问、修 改或删除，且对文档结构和其它文档的影响最小。这个方法撮供了最大的 灵活性，以及访问x m l 数据文档和传统关系型数据库的操作简便性。但 是当x m l 本秀菲常大辩，重鳋滚囊整个文整会糕赞大量静露润帮空藤， 导致所在的数据库系统工作效率低下。 2 ) 粗粒度关系型模式 邃粒囊关系型模式就是整x m l 数器文档存髓翟数据疼中，存褚为 个整体。这有些类似于搬文档存储在平面文件中，但不同的怒，粗粒度关 系型模式具肖一个优势：允许在数据库的其它结构中引用x m l 数据文档， 莠量提供安全蛙、滚复窳绞等特蛙。它是在溪露数据疼管毽系统中存穗 x m l 数据的一个最简单的机制，可作为系统分阶段开发过程的第一步。 这时可以首先创建一个x m l 平面文件数据库，褥使用粗粒腋方法，只需 缀少的改动就可把乎嚣文终数据库转换为一个关系型数据疼，以后莓笈矮 中粒度或鲴粒度方法对数据库作进一步改动。 3 ) 中粒腹关系型模式 缨粒度方法的缺点在予存髓和重搦个x m l 数据文档的时淘耪空闻 代价过大t 优点是一些焱诲帮修改非常筒单。楣魄较而言，缀粒度方法在 西北t 业大学顾十学位论文 执行访问元素的任务方面做得很好，然而难于存储和检索整个x m l 数据 文档；粗粒度方法在操作整个文档方而做得很好，但难于操作元素。折巾 的办法是中粒度关系型模式。把文档分割成片，其中子片用粗粒度方法1 竽 储。这样对文档和冗素的操作都做得比较好。 2 5 基于x m l 的多媒体信息集成 为了更好的支持异地协同设计中设计方案的交流，提供给设计人员多 种效果的设计方案展示，需要异地协同机械设计资源管理系统能够支持多 媒体信息的集成。用x m l 语言存储并表达多媒体、超媒体文档，主要是 对非x m l 类型数据相关信息的标记问题，即如何用x m l 标准对文档中 的图形、图像、语音、动画等信息进行