（航空宇航制造工程专业论文）基于web的制造过程知识管理系统的开发.pdf

堕塞塾窒堕丕奎兰堡主堂垡堡茎 摘要 | 【全球经济的竞争，使企业必须快速开发新产品，缩短产品的开发过程。为了更 好的和用已有的设计知识，必须有一种有效的工具管理和更新设计知识。因此，基 于紫b 的制造过程知识管理系统就是针对制造过程的知识管理所进行的探索性的研 究。厂 本文论述了与w e b 应用紧密相关的网络技术，对基于终端主机、客户机服务 器和浏览器服务器计算模型分析比较的基础上，指出基于w e b 的浏览器服务器计 算模型应是应用软件开发的主流。 在对基于w e b 的制造过程知识管理的需求分析的基础上，建立了系统的u m l 功能模型，重点探讨了实现系统的关键技术包括数据库技术、多种数据查询和客户端 与服务器端的数据通信技术。 在上述理论和关键技术研究的基础上，采用了j a v a 技术开发了原型系统。该 系统的应用可有效地缩短制造过程分析的周期，降低生产成本。 关键词：制造过程、数据库、w e b 、i n t e m e t i n t r a n e t 、j a v a 、知识管理 基于b 的制造过程知识管理系统的开发 a b s t r a c t w i t ht h ec o m p e t i t i o no f g l o b a le c o n o m y ，ac o m p a n ym u s td e v e l o pn e w p r o d u c t sr a p i d l y i no r d e rt ou s i n gt h e o l dd e s i g nk n o w l e d g eb e t t e r ，a e f f e c t i v et o o lt om a n a g ea n du p d a t eits h o u l db ed e v e l o p e d t h e r e f o r e ，a w e b b a s e dk n o w l e d g em a n a g e m e n ts y s t e mo fm a n u f a c t u r i n gp r o c e s si se x p l o r e d ， w h i c hi sa i m e da tt h ek n o w l e d g eo fm a n u f a c t u r i n gp r o c e s s i nt h i s p a p e r ， s o m e t e c h n o l o g i e s a r ed i s c u s s e dt h a t h a v e t i g h t r e l a t i o n s h i pw i t ht h ew e ba p p l i c a t i o n t h ed i s s e r t a t i o np o i n t so u tt h a tt h e w e b b a s e db r o w s e r s e r v e rc o m p u t i n gm o d e lw i l lb et h et r e n do fa p p l i e ds o f t w a r e o nt h e g r o u n d o ft h e a n a l y s i s a n d c o m p a r i s o n o f c o m p u t i n g m o d e l so f t e r m i n a l h o s t ，c 1 l e n t s e r v e ra n db r o w s e r s e r v e r u m lf u n c t i o nm o d e lo ft h e s y s t e m i sb u i i to nt h ef o u n d a t i o no ft h e r e q u i r e m e n ta n a l y s i s o fw e b b a s e d k n o w l e d g em a n a g e m e n ts y s t e m o f m a n u f a c t u r i n gp r o c e s s t h ed i s s e r t a t i o np u t se m p h a s i so nt h ek e yt e c h n i q u e o f i m p l e m e n t a t i o n o ft h es y s t e m t h e k e yt e c h n i q u e c o n c l u d e sd a t a b a s e c o n s t r u c t i o n ，d a t aq u e r ya n dd a t ac o m m u n i c a t i o no fc li e n ta n ds e r v e r a c c o r d i n gt ot h et h e o r e t i c a ls t u d i e sa b o v e ，ap r o t o t y p es y s t e mh a sb e e n e s t a b l i s h e d aw e b b a s e dk n o w l e d g em a n a g e m e n ts y s t e mo fm a n u f a c t u r i n gp r o c e s s i sd e s i g n e da n di m p l e m e n t e d t h ea p p l i c a t i o no ft h i ss y s t e ms i g n i f i c a n t y r e d u c e sm a n u f a c t u r i n gp r o c e s sd e v e l o p m e n tc y c l ea n dc o s t s k e y w o r d s ：m a n u f a c t u r i n gp r o c e s s ，d a t a b a s e ，w e b ，i n t e r n e t i n t r a n e t ，j a v a ， k n o w l e d g em a n a g e m e n t 2 南京航空航天大学硕士学位论文 第一章绪论 在过去的一百年里社会财富的6 0 由制造业创造，可见制造业发达是一个国家 经济强盛的标志。随着科学与技术的进步，电子、信息及自动化技术的广泛应用， 尤其是因特网极大的改变了人类社会信息交流和商业运作的模式，网络技术给传统 的制造业带来了革命性的变化。 1 1 网络时代的制造业 随着新世纪的到来，人类社会正经历着一场深刻的变革，网络不仅极大的改变 了人类社会信息交流和商业运作的模式，而且也正在冲击着每个人的生存理念。传 统的以企业规模来决定市场的地位已渐渐成为历史，而对市场的响应速度已逐渐成 为企业生存发展至关重要的因素。同时，制造业的发展策略也从8 0 年代的“质量竞 争第一”发展到现在的“市场响应速度第一”。企业都力争在最短时间内、消耗最少 的资金、生产出满足市场需求的产品。 全球化和网络化使市场竞争更加激烈，机会稍纵即逝。企业都面临着如何缩短 日趋复杂的产品开发周期，以占有市场、并降低成本；如何去适应快速变化的市场 需求，以高质量、低成本、快速开发新产品等手段，在竞争中求生存和发展，已成 为企业共同追求的目标。面临着用户参与的设计、制造和商务全过程的市场需求和 问题，网络与制造业的嫁接显得日益重要。 1 1 1 网上设计 对于制造业，设计是一个企业的龙头。没有个创新的设计，就生产不出创新 的产品，制造业的发展要靠创新。在买方市场的条件下，要求企业必须具备挑战和 创新精神。在传统的设计过程中，多采用串行迭代的方法，即设计的各个环节相对 独立，容易造成设计的缺陷与隐患，导致后期费用激增，开发周期加长。通过采用 计算机辅助设计( c o m p u t e r a i d e d d e s i g n ，c a d ) 和网络可以使不同设计工作人员 共享信息，协同工作，相当于实现了并行设计。网上设计的核心问题是实体造型与 产品数据管理，而这两项技术是大多数产品化c a d 软件都具备的。企业可通过 i n t e r n e t 来传输复杂的c a d 文件，而这些c a d 文件可以来源于全球各地。 1 1 2 网上虚拟制造 传统的计算机辅助设计( c a d ) 和计算机辅助制造( c a m ) 之间有条鸿沟，即数 基于w e b 的制造过程知识管理系统的开发 据信息的传递问题，因为信息在传递过程中经常被曲解和遗漏，而采用网上虚拟制 造可以很好的弥补这条鸿沟。产品的零件的生产可以分布在世界各地的企业协同生 产，按照产品的结构组合。这样，不仅可以节省经费，更重要的是缩短生产周期， 并且可以保证设计方案与实际制造的产品有较小的偏差。 1 1 3 电子商务 传统制造业的产品往往要经过数家代理商、批发商和零售商才能最终到达消费 者手中，这样每经过个环节，最终消费者所负担的产品价格就上涨一块。利用网 络，把商品供需双方联系在一起，是生产者直接面对消费者，取消了商品流通中大 量中间环节，消费者能够以较低的价格购买同样的商品。 同时，对于制造业而言，采购成本往往占据总成本相当大的一部分。传统的采 购工程程序繁琐，需要大量的采购人员，而通过网上采购可以节省大量的采购人员 和大量的采购成本。例如，美国通用电器公司，在1 9 9 6 年启动的第一个网上在线采 购系统，实践证明网上采购比人工采购节省3 0 的成本，6 0 的采购人员被重新安 排了工作。 1 2 w e b 技术及其发展概况 不管你愿意不愿意承认，i n t e r n e t 和w o r l dw i d ew e b ( 简称w e b ) 已经实实在在 地渗透到我们的生活中，并悄悄地改变着我们业已习惯的生活和工作方式。i n t e r n e t 技术的发展，已引起世界各国的高度重视，在2 0 0 0 年7 月召开的冲绳八国峰会上发 表了冲绳峰会标志性文件全球信息社会冲绳宪章，可见以i n t e r n e t 为代表的信 息技术正在对当今社会产生重大和深刻的影响。 i n t e r n e t 的研发始于1 9 6 9 年，它起源于美国国防部高级研究计划署的a r p a n e t 网。最初的a r p a n e t 只有4 台计算机，设计用来连接分散在广域地区的异构型计算 机，要求网络在受到外来袭击时，仍能正常工作。到7 0 年代末，由于局域网和广域 网的迅速发展使资源共享成为最迫切的要求。在a r p a n e t 发展的同时，其它组织也 都在建立各自的网络，其中最引人注目的是美国国家科学基金会n s f 建立的美国国 家科学基础网( n s f n e t ) 。8 0 年代后期，n s f 建造了全美五大超级计算中心。随着美 国以外的网络系统的不断连入，使该网络最终成为一个覆盖全球的网络系统，这便 是今天的i n t e r n e t 。 虽然早期的i n t e r n e t 资源已经很丰富，但无论如何也不能算是一个对用户友好 的界面。后来明尼苏达大学的研究人员创造出了第一个综合性的工具g o p h e r ，g o p h e r 南京航空航天大学硕士学位论文 的出现使i n t e r n e t 的普及化向前迈进了一大步。为了让i n t e r n e t 可以直接显示多 媒体文件，1 9 8 9 年在日内瓦欧洲基本粒子物理实验室( c e r n ) 工作的t i mb e t n e r s l e e 提出了w e b 原理。1 9 9 3 年伊利诺依大学的编程人员开发出第一个用于w e b 浏览 的图形浏览器软件m o s a i c ，成为w e b 技术发展的里程碑。n e t s c a p e 公司和m i c r o s o f t 公司的浏览器大战更引起世人的广泛关注。正是由于w e b 和浏览器技术的长足发展， 使i n t e r n e t 在全球获得迅速地普及。如今w e b 浏览器已成为i n t e r n e t 所有应用的 客户软件，目前在全球市场上最流行的w e b 浏览器产品是n e t s c a p e 公司的n a v i g a t o r 和m i c r o s o f t 公司的i n t e r n e te x p l o r e r 中国在i n t e r n e t 的应用方面虽起步较晚，但发展速度异常迅猛，白1 9 9 4 年中 国接入i n t e r n e t 的短短几年时间，i n t e r n e t 在各行各业得到了广泛的应用。据中国 互联网信息中心( c n n i c ) 2 0 0 0 年1 月宣布的统计调查结果：截止1 9 9 9 年1 2 月3 1 日， 我国上网计算机总数3 5 0 万台，上网用户总人数8 9 0 万，我国w w 站点数约1 5 1 5 3 个，我国国际线路的总容量3 5 1 m 。 w e b 发展到今天，已经具有以下特点： w e b 是一种超文本信息系统 w e b 的超文本链接使得w e b 文档不再象书本一样是固定的、线性的，而是可 以从一个位置迅速跳转到另外的位置，从一个主题迅速跳转到另一个相关的主 题。切都是如此简单，只要鼠标点击所需的链接即可。 w e b 是图形化的和易于导航的 w e b 之所以如此流行，一个很重要的原因就在于它具有可以在页面上同时显 示图形和其它超媒体的能力。在w e b 之前i n t e r n e t 上的信息只有文本形式的信 息，而w e b 可以提供将图形、音频、视频信息集合于一体的特性。同时，w e b 是 非常易于导航的，只需要从一个链接跳到另一个链接，就可以在各页面、各站 点之间进行浏览了。 w e b 与平台无关 w e b 对系统平台没有什么限制，无论p c 、m a c i n t o s h 、工作站还是大型机， 无论是w i n d o w s 、m a c o s 、u n i x 还是l i n u x ，都可以通过i n t e r n e t 访问w e b 。 w e b 是分布式的 对于w e b ，没有必要也不可能把大量图形、音频和视频信息都放在一起，而 是可以分布在不同的站点上，w e b 通过超链接使这些具有不同物理位置的信息成 为一个逻辑上的整体并展现给用户。 w e b 具有新闻性 w e b 站点上的信息是动态的、经常更新的。信息的提供者可以经常对站上的 信息进行更新，使用户访问时获得最新的信息。 w e b 是动态的、交互的 早期的w e b 页面是静态的，用户只能被动浏览。由于开发了多种w e b 动态技 3 基于w e b 的制造过程知识管理系统的开发 术，用户现在已经能够方便的定制页面。以j a v a 为代表的动态技术使w e b 从静 态的页面变成了可执行的程序，从而大大提高了w e b 的动态性和交互性。 随着网络的飞速发展，制造业与网络的结合不可避免。目前，在制造业中， 网络技术的应用主要有以下几个方面： c a d c a m c a e 系统 敏捷制造( a g i l em a n u f a c t u r i n g ，a m ) 项目网站( p r o j e c t w e b s i t e ) 电子商务( e l e c t r o n i cc o m m e r c e ，e c ) 1 3 论文的选题及主要章节安排 随着计算机在制造领域的普遍应用，已经有了许多成熟的软件在使用，但大都 集中在前端设计如c a d 和后期加工如数控加工编程、机床控制等方面，在中间的制 造过程分析阶段，由于大量依赖设计人员的经验知识，目前仍缺乏有效的工具和软 件。其中主要的问题是如何对设计人员多年积累下来的经验和知识数据进行共享及 管理。w e b 技术的发展为这一问题的解决提供了一种有效的手段。 本文就是针对w e b 技术在制造过程分析中的应用所进行的探索性的研究，以期 能给制造工程师提供一种工具，达到缩短制造过程分析的周期、降低生产成本的目 的。 1 3 1 论文的选题依据 基于w e b 的制造过程知识管理系统就是针对当前的状况所进行的探索性的研究。 用户在产品设计中，根据所需求的设计知识到指定的w e b 站点访问，系统根据用户 需求进行信息匹配，将用户感兴趣的信息通知用户。该系统包括知识的查询、信息 结构化、信息更新三个方面。 由于w e b 技术具有简单实用、功能强大等突出优点，极大地推动了 i n t e r n e t i n t r a n e t 的广泛应用，几乎所有的机器都安装有浏览器。研究和开发基 于w e b 技术的制造过程知识管理工具可以不用在客户端安装任何其他软件，工程师 可直接在i n t e r n e t i n t r a n e t 上使用浏览器( i n t e r n e te x p l o r e r 或n e t s c a p e 等) 运行嵌在网页中的a p p l e t 小应用程序，就产品设计方面的知识与其他工程师交流经 验，并且可以将产品零件的制造过程的信息保存起来，以便将来改进产品的设计， 优化加工过程，缩短生产周期，降低生产成本。这样对产品设计和制造工程师来说， 客户机的要求不高，也无须特别进行配置，无论他身处何地，只需一台安装了浏览 器的计算机，即可通过网络充分利用服务器的高性能从事他的工作。由于系统位于 4 南京航空航天大学硕士学位论文 服务器上，管理简单，软件的配置和升级也十分方便，对系统软件设计人员来说， 也可以固定开发平台( 硬件和操作系统) ，不存在软件的移植问题。最关键在于企业 可以充分利用现有的计算机软硬件资源，实现资源共享，为企业节约投资，降低生 产成本，提高企业的市场竞争能力和经济效益。 基于w e b 的制造过程知识管理系统为设计工程师提供了一种新的知识管理的途 径，从而对制造过程中的各种经验和正式的文档进行统的组织和管理。以期能帮 助设计人员迅速更新和得到设计信息，达到缩短制造过程分析周期、降低生产成本 的目的。 基于w e b 的制造过程知识管理系统是一个分布式系统的集成化的工作环境，它 通过i n t e r n e t i n t r a n e t 把分布在不同地方的资源和服务集成到一个统一的环境中 来，用户无论在何处登录，都可以通过一致的用户界面透明的使用各种资源和服务， 进行制造过程的分析和共享信息的管理。 1 3 2 论文主要章节安排 本文共分为七章，各章内容安排如下： 第一章绪论 本章在对w e b 技术和制造业在网络时代的发展与研究分析的基础上，阐述了基 于w e b 的制造过程知识管理系统研究的可行性和重要性，简要介绍了论文的选题依 据和论文的结构。 第二章w e b 技术基础知识 本章介绍了w e b 技术中的t c p i p 协议、统一资源定位器u r l 等概念，由于w e b 作为i n t e r n e t 上的一种重要的应用形式，其技术本身也是i n t e r n e t 技术的一部分， 它的存在需要依赖于i n t e r n e t 的整个技术构架。对比了网络应用中常见的计算模 型，集中式计算模型、客户机服务器计算模型、j a v a 计算模型及浏览器服务器计 算模型，重点讨论了适合i n t e r n e t i n t r a n e t 环境下w e b 应用的三层结构的浏览器 服务器模型。 第三章基于w e b 的数据库技术 本章介绍了数据库的基础知识，着重介绍了关系数据库的知识。对w e b 与数据 库集成的技术做了对比和分析，重点说明了j d b c 技术。同时介绍了数据库查询语言 s o l 语言。 第四章基于w e b 制造过程知识管理系统的总体设计 本章确定了系统的框架结构，根据需求进行了系统的功能设计和模块划分，并 且详细划分了系统管理。 第五章基于w e b 制造过程知识管理系统实现的关键技术 妻王竺生堕型堕! ! 塞塑望笪望墨堕塑茎垄 本章对系统实现中的关键技术做了详细说明，包括数据查询、数据库设计、数 据传输等技术。 第六章基于w e b 制造过程知识管理系统的开发 本章在上述理论和关键技术研究的基础上，介绍了基于w e b 制造过程知识管理 系统的原型系统的主要功能：系统登录、数据获取、数据查询、用户管理等功能。 第七章总结和展望 本章总结了全文的研究工作，展望了发展前景。 南京航空航天大学硕士学位论文 第二章w e b 技术基础知识 i n t e r n e t 是由众多的计算机网络交错连接而形成的国际网。其中w e b 技术更是 成为2 0 世纪最伟大的科技成果之一。w e b 是i n t e r n e t 提供的一种服务，它是基于 i n t e r n e t 、采用i n t e r n e t 协议的种体系结构，因而它可以访问i n t e r n e t 的每一 个角落。下面介绍一些w e b 相关的技术知识。 2 1 w e b 技术 2 1 1 传输控制协议网间协议 t c p i p ( t r a n s m i s s i o nc o n t r o lp r o t o c o l i n t e r n e tp r o t o c o l ，传输控制协 议网间协议) 是一套i n t e r n e t 上各种系统之间互连时使用的协议族，它包含了多 个标准的协议，其中以t c p 协议和i p 协议最为重要，它为各种不同的硬件提供了通 用的编程接口。在t c p i p 问世之前，不同厂商平台有各自特定的通信协议，难以互 连，只有作为一种通用的网络语言的t c p i p 协议出现后，把各种大型机、小型机、 工作站和p c 机连接在一起才成为可能。 t c p i p 协议族是一个分层的协议栈，每 一层协议都使用其下一层协议提供的服务， 并进一步向其上一层协议提供服务。t c p i p 协议族分为五层，如图2 一l 所示，按照从高 层到低层的顺序分别为： 应用层( a p p l i c a t i o nl a y e r ) 应用层对网络应用程序之间的服务请 求和响应定义了标准的对话格式。属于该 层的协议有h t t p ( h y p e r t e x tt r a n s f e r p r o t o c o l ，超文本传输协议) 、f t p ( f i l e t r a n s f e rp r o t o c o l ，文件传输协议) 等； 传输层( t r a n s p o r tl a y e r ) a p p l i c a t i o n 应用层 t r a n s m i s s i o n 传输层 i n t e m e t 网络层 d a t al i n k 数据链路层 p h y s i t sl i n k 物理链路层 图2 - 1t c p i p 网络协议层次 传输层允许网络应用程序通过定义明 确的通道及某些特性获取信息。属于该层的协议有t c p ( t r a n s m i s s i o nc o n t r o l p r o t o c o l ，传输控制协议) 、u d p ( u s e rd a t a g r a mp r o t o c o l ，用户数据报协议) 等； 网络层( n e t w o r kl a y e r ) 7 基于w e b 的制造过程知识管理系统的开发 网络层允许将数据向相临的t c p i p 网络上的任一主机上传递，而不管每个 网络在物理上的差别。i p ( i n t e r n e tp r o t o c o l ，网间协议) 属于该层； 数据链路层( d a t al i n kl a y e r ) 链路层负责向位于同一个物理网络上的主机传送数据； 物理层( p h y s i c a ll a y e r ) 物理层负责对网络物理传输介质的电气特性进行定义。 t c p i p 的这种分层模型将各协议较好的隐藏了起来，当技术更新时，易于实现 升级和替换。另外，人们在进行具体开发应用时，也只需关注所使用的具体协议， 而不必考虑其实现细节。 由于目前t c p i p 协议得到了各计算机厂商广泛的支持和采用，所以它已成为计 算机网络通信事实上的工业标准。 2 1 2i p 地址和域名地址 1 i p 地址 在采用t c p i p 协议的i n t e m e t 网络上，每台与网络连接的计算机或设备( 统 称为主机) 都需要一个唯一的地址来标识，以实现主机与主机之间的通信。在i p 协 议中定义了一个通用的编址方案，称为i p 地址，i n t e m e t 网络上的每一台主机都拥 有至少一个合法的i p 地址。 i p 地址可表达为二进制格式和十进制格式。二进制的i p 地址为3 2 位，分为4 个8 位 二进制数。例如：1 1 0 0 1 0 1 00 1 1 0 0 0 0 00 0 1 1 0 0 1 10 0 0 0 0 0 1 0 由4 组十进制数字表示的ip 地址便于用户和网管人员使用和掌握。每8 位二进制 数用一个十进制数表示，并以小圆点分隔。例如，上例用十进制表示为： 2 0 2 9 6 5 1 2 在i n t e r n e t 中，根据ip 地址可以连到i n t e r n e t 上的任一台主机。 2 域名系统 i n t e r n e t 使用一种标准的命名方式来标识i n t e r n e t 上的每一台主机，这种命名 方式称做域名系统( d o m a i nn a m es y s t e m ，d n s ) 。主机是与i n t e r n e t 相连的任何 一台计算机，既包括为i n t e r n e t 普通用户提供网络服务的大型机、小型机和工作台 站，也包括普通用户拥有的p c 机。从而实现在i n t e r n e t 上用户人人平等，都拥有一 个域名i p 地址。事实上，域名只是为便于记忆i n t e r n e t 中的主机而采用的名字代码， 例如：w w w t s i n g h u a e d u c n 其中，w w w 是为用户提供服务的主机类型，t s i n g h u a 代表清华大学，e d u 代表 教育科研网，c n 代表中国。这是按照欧美国家书写地址的习惯，根据域的大小，从 4 , n 大排列。在域名地址中，排在最后的域名缺少国名时大多为美国的域，我国的 域则通常以c o m c n 、n e t c n 和e d u c n 等标识，结尾都有c n 。 南京航空航天大学硕士学位论文 2 1 3 超文本传输协议 h t t p ( h y p e rt e x tt r a n s f e rp r o t o c o l ，超文本传输协议) 是w 聊上用于发布 信息的主要协议，它定义了一个客户机服务器结构的简单事务处理。简单事务处理 由以下四步组成： 客户与服务器建立连接 客户向服务器递交请求 如果请求被接纳，那么服务器送回一个应答，应答中至少包括状态编码和该 文件的内容 客户或服务器断开连接 h t t p 的基本特点是： 简单。h t t p 中只有很少的几个命令或方法。 无状态。一个请求到另一个请求不保留任何有关连接的信息。 灵活。允许传送任意类型的数据对象。 无连接协议。 h t t p 的缺点是，每次连接h t t p 只完成一次请求。若服务器的个h t d l 文件中 有许多图象，则每传一个图象都要单独建立次连接，虽然一次连接的开销不大， 但是对于远程站点或负载较重的站点来说就会花费较多时间，甚至影响连接的实现。 在请求行中需要包含所使用的方法( m e t h o d ) ，h t t p 协议中定义的信息处理方法 有g e t 、h e a d 、p o s t 、p u t 、d e l e t e 、t r a c e 、o p t i o n s 、l i n k 和u n l i n k ，但其中常 用的只有前三个： g e t ：从服务器检索资源并将其发送到客户机。 h e a d ：和g e t 方法相似，但它只返回有关资源的元信息，而不返回资源本身， 即在响应中不存在数据实体。当客户机只想测试资源的实用性或变化时，应 使用该方法。 p o s t ：用于将数据从客户端发送到服务器。 2 1 4 统一资源定位符 随着i n t e r n e t 特别是w e b 的迅速发展，其信息资源也急剧膨胀。如何在浩如烟 海的信息里定位一个资源，已经显得尤为重要。统一资源定位符u r l ( u n i f o r m r e s o u r c el o c a t o r ) 便是其中的一种解决方案，它通过定义资源位置的抽象标识来 定位网络资源。 1 、u r l 语法 u r l 是由用“：”分隔的两部分组成的： 基于w e b 的制造过程知识管理系统的开发 ( s c h e m e ： 表明了所用的u r l 方案名， 为依赖于方案的具体资 源信息。 u r l 分类主要依赖方案，通常由方案响应应用程序协议，与具体的协议相对应， 方案包括h t t p ( 对应超文本传输协议) 、f t p ( 文件传输协议) 等。 2 、u r l 的一般格式 在i n t e r n e t 上，大多数u r l 遵循下面这样的格式： s c h e m e n a m e ：u s e r ：p a s s w o r d h o s t n d j n e ：p o r t u r l p a t h 其中：s c h e m e n a m e 为方案名，对应具体的i n t e r n e t 协议名；u s e r 是可选的 用户名；p a s s w o r d 是可选的密码；h o s t f l a m e 是远程系统的域名或i p 地址：p o r t 是用于监听服务的端口号，由于i n t e r n e t 协议都定义了标准端口，如h t t p 协议使 用8 0 端口、f t p 协议使用2 1 端口等，所以除非使用的是非标准端口，否则p o r t 及 其前面的冒号可以省略；u r l p a t h 就是所要求的远程系统上的资源的路径。 2 2 w e b 环境下的企业计算模型 当计算机的应用从数值计算向数据库方面发展的时候，许多公司和机构都致力于 建立种完美的数据库运行的应用体系结构。最早的数据库应用在一台主机上进行 的。现在，随着i n t e r n e t 技术的飞速发展以及应用的普及，人们为了适应网络环境 下的数据库应用，开始依据计算机的应用特点和应用功能的分划方式，提出了一系 列应用框架。 2 2 1 终端主机计算模型 图2 - 2 终端主机模型图 o 南京航空航天大学硕士学位论文 从5 0 年代到8 0 年代初期，计算机应用基本上是一种基于终端t 机模式的计 算模型。在这类应用系统中，几乎所有的计算都是由主机来完成的，而终端仅仅用 为一种输出设备。 这种体系结构提供了集中式管理，使得用户尽可能使用共享资源，不仅包括了 数据的共享，也包括了应用的共享。它p h 大型主机和多个与之相连的终端组成，其 核心是大型主机。由于这种计算模型的核心是大型主机，终端没有计算能力，因此 对主机进行安全保护比较容易，对系统进行维护和管理的费用较低。终端由于不需 要做什么处理工作，也不必随着信息业的发展而频繁更新，称为“哑”终端；主机 包揽了数据的一切处理工作，性能要求高。这种计算模型在计算机发展的初期得到 了广泛的应用，尤其是在一些大型计算中，它的地位更是无可动摇。但是由于负荷 重、效率低、扩充性差等一些缺点，影响和限制了它的继续发展。 2 2 2 客户机服务器计算模型 到了8 0 年代后期，人们提出了客户服务( c l i e n t s e r v e r ) 计算概念。这是一 种两层的体系结构，其思想是将一个应用分成前后台两部分计算，前台计算交由客 户机完成：后台计算由服务器承担。自从开展客户机服务器体系应用以来，世界 各地的各种信息管理系统纷纷采用这一体系结构，它较之原来的主机终端模式的 计算模型( 实际上是一层体系结构) 而言，大大提高了系统效率，相应地也提高了 资源共享效率，减少网络传输数据量，对信息产业的发展起了巨大的推动作用。然 而，近年来人们渐渐发现两层的客户机服务器结构虽然好，仍有不少令人不满意 之处。 二层c i s 计算模型主要存在两个方面的局限性：第一、服务器端的数据库必须 与每一个活动的客户保持连接，运算资源难以得到充分合理的利用，于是随着客户 数目的不断增加，系统性能就会不断下降，甚至出现瓶颈的状况；第二、在多用户、 多数据库的环境下，可能会造成用户长时间的等待，带来系统死锁和系统崩溃的潜 在可能性。因此二层c s 计算模型比较适合于在小规模、快速的局域网络环境下运 行。 针对以上两层体系结构的问题和不足，人们考虑加入一中间层来合理调度任务 以充分发挥服务器的性能，于时便出现了三层客户服务( 3 - t i e rc 1 i e n t s e r v e r ) 计算模型。 三层c s 计算模型就是在传统的二层c s 计算模型的中间加入“中间应用服务 器”( m i d d l e w i r e a p p l i c a t i o ns e r v e r ，又称“中间事务层”) ，集中第层( c l l e n t ) 提出的服务器请求，加以分类处理后统一向第三层( d a t a b a s es e r v e r ) 发出数据库 访问请求，并向第一层返回结果。随着计算机网络及其相关技术的不断发展与完善， 基于w e b 的制造过程知识管理系统的开发 i n t e r n e t 将成为一个大的分布式的计算平台。w e b 浏览器由于具有良好的跨平台和 图形能力，近几年来越来越为人们所青睐。 2 2 3 浏览器服务器模型 随着w e b 技术的发展，由于以h t t p 协议的为所有的应用提供了统一的基础， 解决了通信层的问题，企业级应用软件的结构也由传统的客户机服务器 ( c l i e n t s e r v e r - - c s ) 模型转向了基于t c p i p 标准协议的三层浏览器服务器 ( b r o w s e r s e r v e r - - b s ) 模型。其基本思想是以w e b 浏览器、服务器和i n t e r n e t 上的标准协议( 如t c p i p 、h t t p 等) 作为企业内部应用的标准平台。 浏览器服务器模型是在传统的客户机服务器模型的基础上发展起来的，同时 也结合了j a v a 计算模型的大部分特征。利用h t t p 协议的消息传递机制，客户端通 过浏览器访问服务器并发出服务请求，服务器进行相应的处理后将响应结果返回给 客户端。 与传统的c s 结构相比，b s 结构具有以下特点： 1 由于w e b 支持底层的t c p i p 协议，使w e b 网与目前的几乎所有局局域网都 可以无缝连接，从而解决了异构系统间的连接问题。 2 由于w e b 采用了“瘦客户端”，是系统开放性得到很大的改善。系统扩大访 问系统的用户数。 3 由于系统版本的升级及维护是在w e b 服务器端进行的，最终用户需要访问时 才进行动态的下载，这样就保证了用户每次使用的都是最新的版本 4 由于b s 结构简化了客户端软件，只需安装上w e b 浏览器作为客户端应用的 运行平台，而将所有的开发、维护和升级工作集中在服务器端； 该模型的三层结构分别为用户服务层、应用服务层和数据服务层，如图2 - 3 所 示。 南京航空航天大学硕士学位论文 、 一问i = 呈r 群二鱼 j 一一一一一一+ 一一一一一一一t 一一 i 应用服务层 数据服务层 i 图2 3 三层结构 用户服务层( u s e rs e r v i c et i e r ) 也称为表现层( p r e s e n t a t i o nt i e r ) 。该层主要负责在客户端通过图形界面 实现与用户的交互，并向应用服务层提交服务请求。该层对应于客户端的w e b 浏览器。 应用服务层( a p p l i c a t i o ns e r v i c et i e r ) 也称为商业逻辑层( b u s i n e s sl o g i ct i e r ) 。该层处理所有来自客户端的服 务请求，包括数值计算、数据分析等与用户界面和数据存储无关的工作。同 时也能作为中介，进一步向其它的分布式应用系统服务器提交服务请求。该 层对应于w e b 服务器。 数据服务层( d a t as e r v i c et i e r ) 该层负责数据的维护工作，系统通过该层完成数据的查询、存储等操作，实 际上，它一般是关系数据库系统。 2 2 4 三层结构与两层结构的比较 浏览器i r a 务器模型中，两层结构实际上就是传统的瘦客户机服务器模型。两 层结构中只有用户服务层和数据服务层，而在三层结构中，增加了应用服务层，用 于处理复杂的应用逻辑、数值计算、数据分析等与用户界面和数据存储无关的工作。 在三层结构中，许多与应用相关的工作从用户服务层中抽取出来，放入独立的 应用服务器中。因此，用户界面、应用处理、数据库管理分为三部分，每部分完成 特定的功能。这样，一方面减少了网络上的数据流通量，降低了网络负载，另一方 面也减轻了客户机的负担。 13 基于w e b 的制造过程知识管理系统的开发 从安全性考虑，与应用相关的算法应当是保密的，如果关键算法在用户服务层 中，一旦下载到别人的机器上，有可能被解密，而用三层结构将关键算法放在应用 服务层可以避免此问题。 另外对数据应用来说，将数据库的连接与查询放在中间的应用服务器层，集中 在一台机器上，可以避免客户端程序直接访问数据库，这样只需安装一个数据库用 户许可即可。 由于三层的浏览器服务器模型可以在保留企业内部原有网络体系结构的基础上 实现更大范围内的资源共享和协同工作，所以基于该模型的应用变得越来越广泛， 正日益成为企业级应用所采用的主要形式。 2 2 5j a v a 计算模型 j a v a 是s u n 公司推出的种面向对象的跨平台的程序开发语言。它产生了一种 全新的客户n 务器计算模式，以网络为计算中心的模式。j a v a 的独特能力使创建分布 式的面向对象的应用成为可能，将数据和j a v a 组成对象，使网络计算得以实现。 基于网络的j a v a 小应用程序与基于台式机的应用相比，j a v a 小应用程序的主要 优点在于不需要预装，在需要时自动安装，而不需要时自动解除。 j a v a 是n t e m e t 上基于w e b 应用程序的最好选择。在j a v a 的运行环境中，支 持包括其他对象的类库，允许j a v a 创建与用户交互的g u i 对象，并打开套接口，实 现远程通讯。这些使我们能利用j a v a 在i n t e m e t 上开发数据库应用程序。在客户端， j a v a 由w e b 浏览器从宿主机上下载并运行在j a v a 的虚机上。j a v a 小应用程序通过 套接口与应用服务器对话。应用服务器以j a v a 的名义访问数据库，在这种访问方式 下避免了基于h t m l 模式下的一页的传输，一旦浏览器打开，j a v a a p p l e t 会一直运 行，直到用户终止运行为止，从而做到w e b 浏览器与数据库的实时连接。 j a v a 计算的本质是一个瘦客户机服务器模型，j a v a 应用程序代码按用户的需 求从服务器上动态的下载到客户机上。因此，管理工作就可以集中在服务器上进行， 用户可以保证得到最新版本的应用程序。j a v a 应用程序可以在安装了j a v a 虚拟机 软件的任意环境下运行。 在客户机上执行的应用程序通过标准的网络协议与服务器进行通信。j a v a 客户 机可以与应用程序服务器建立标准的t c p i p 连接，也可以选用更为复杂的协议。j d b c 提供了面向s q l 语言的数据库连接，而使用分布式对象和工业标准的c o r b a 协议， 则可以构造更为复杂的三层客户机服务器应用程序。 在众多的基于w e b 应用系统的开发技术中，由于j a v a 技术所特有的平台无关性、 网络分布性等特性，使得它可以跨越多种硬件和软件环境，成为i n t e r n e t i n t r a n e t 上应用系统的理想的开发平台。同时随着近年来s u n 公司对j a v a 的大力开发和推广， j a v a 技术已经包括了从客户端到服务器端再到数据库访问等一整套技术用于支持基 1 4 南京航空航天大学硕士学位论文 于w e b 应用系统的网络构架，这使得j a v a 技术可以与i n t e m e t i n t r a n e t 环境下流行的 三层结构的浏览器，服务器计算模型很好的结合在一起。使用纯j a v a 技术可以开发 出高性能的的基于w e b 的企业级应用系统。 2 2 6 采用纯j a v a 技术实现的三层浏览器服务器结构模型 随着近年来s u n 公司对j a v a 的大力开发和推广，j a v a 技术已经包括了从客户端 到服务器端再到数据库访问等一整套技术用于支持w e b 基应用系统的网络构架，这 使得j a v a 技术可以与i n t e r n e t i n t r a n e t 环境下流行的三层结构的浏览器服务器 计算模型很好的结合在一起。 当系统全部采用j a v a 技术实现后，其三层结构可描述如图2 4 。 图2 4 采用纯j a v a 技术的三层b s 结构 2 3w e b 基应用系统实现的主要