（计算机应用技术专业论文）基于portlet的制造网格门户的研究.pdf

m a j o r ：c o m p u t e ra p p l i c a t i o n d i r e c t i o no fs t u d y ：m a n u f a c t u r i n gi n f o r m a t i z a t i o n g r a d u a t es t u d e n t ：阢x u a n s u p e r v i s o r ：p r o f z h o ud e j i a n c o l l e g eo f i n f o r m a t i o ns c i e n c ea n d e n g i n e e r i n g g u i l i nu n i v e r s i t yo f t e c h n o l o g y m a r c h ，2 0 0 9t om a r c h ，2 0 10 研究生学位论文独创性声明和版权使用授权书 独创性声明 。本人声明：所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含他人已 经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得其它教育机构的学位或证书而使用 过的材料。对论文的完成提供过帮助的有关人员已在论文中作了明确的说明并表 示谢意。 学位论文作者( 签字) ： 签字日期： 昊艇 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解( 学校) 有关保留、使用学位论文的规定，有权保留 并向国家有关部门或机构送交论文的印刷本和电子版本，允许论文被查阅和借 阅。本人授权( 学校) 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，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同时授权中国 科学技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并通过 网络向社会公众提供信息服务。( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：炙确眨 签字日期：加p 年易月垆日 新繇阂缎拿新繇0 w 础j 签字日期：吖峰切月s 日 摘要 摘要 制造网格是一种虚拟制造组织，建立在网格技术基础之上，是网格技术在制 造业中的应用，它通过网络将分散在不同地点的各种资源集成，进行协同制造， 是一种新的制造模式。制造网格门户是提供给最终的制造网格用户的，是用户访 问制造网格服务与制造资源的w e b 接口的问题解决环境，制造资源的个性化信 息通过它显示在一个页面中，提供给用户一组资源集合的集中接入【2 】。如果用户 在某些应用中需要访问多个站点才能得到资源，那有了制造网格门户可以很方便 的获取资源，就不用分别访问这些站点了。因此，本文设计并开发了一种基于 p o r t l e t 技术的制造网格门户，它不仅能集成到网格系统的环境中满足网格服务的 需要，而且还是针对制造业的特点，并按照制造业的实际需要进行开发的，最终 提供给制造网格的用户统一方便的入口来使用制造网格资源。 本文首先研究了制造网格门户的关键技术，包括网格体系结构、p o r t l e t 和 p o r t a l 技术、g r i d s p h e r e 框架、g l o b u st o o k i t 、o g s a d a iw s r f 架构、业务流 程执行语言b p e l ，其中重点研究了p o r t l e t 技术：p o r t l e t 是基于j a v a 的w e b 组 件，由p o r t l e t 容器管理，它处理客户端请求并生成动态内容。p o r t l e t 是一个门户 中的窗口，提供特定的服务。通常一个门户页面可以引发调用多个p o r t l e t s ，每 个p o r t l e t 都会生成一个标记段，并与别的p o r t l e t s 生成的标记段组合在一起，展 示给用户一个完整的门户页面，每个p o r t l e t 可以随着当前登录用户定制的不同 而生成不同的内容，p o r t l e t 容器负责管理p o r t l e t s 的生命周期并提供p o r t l e t s 的运 行环境。制造网格门户主要在制造网格应用层中进行，p o r t l e t 技术可以很容易地 解决异构系统集成带来的一系列问题，便于整个网格系统的环境界面的整合。 其次，设计出了制造网格门户的体系结构，给出了一种制造网格业务执行流 程，建立了制造网格门户的安全体系和模块架构，并完成了g r i d s p h e r e 门户框 架、w e b 服务容器t o m c a t 、a x i s 框架、m y s q l 数据库、数据处理工具o g s a d a i 、 网格服务器g l o b u st o o k i t4 、b u i l d 工具a n t 和j a v a 环境的配置和调试。 最后，本文详细设计并实现了系统的三个主要模块：用户管理组件、网格安 全组件和制造资源服务组件的功能，从而成功建立了基于p o r t l e t 技术的制造网 格p o r t a l 的基本原型，并对此系统进行了测试。 关键词：网格p o r t a l ；p o r t l e t ；g r i d s p h e r e ；制造网格 a b s t r a c t a b s t r a c t m a n u f a c t u r i n gg r i di s av i r t u a lm a n u f a c t u r i n go r g a n i z a t i o n ，f o u n d e do nt h eb a s i so f 鲥d t e c h n o l o g y , i st h ea p p l i c a t i o no fg r i dt e c h n o l o g yi nt h em a n u f a c t u r i n gs e c t o r i ti s an e w m a n u f a c t u r i n gm o d e l ，w h i c ha s s e m b l e sa l lk i n d so fr e s o u “：e so fd i f f e r e n td i s t r i b u t e dl o c a t i o n st o p r o c e s sc o l l a b o r a t i v e l yb ym e a n so fn e t w o r k m a n u f a c t u r i n gg r i dp o r t a li st op r o v i d et ot h ee n do f t h em a n u f a c t u r i n gg r i du s e r s ，i su s e ra c c e s st oc r e a t eg r i ds e r v i c e sa n dm a n u f a c t u r i n gr e s o u r c e so f t h ew e bi n t e r f a c e ，p r o b l e m - s o l v i n ge n v i r o n m e n t ，c r e a t ep e r s o n a l i z e di n f o r m a t i o nr g s o u r c l 嚣 t h r o u g hi t sd i s p l a yi nap a g e ，a v a i l a b l et ou s e r sas e to fr e s o u r c o sf o c u s e do na c c e s s t z l i ns o m e c a s e s ，u s e sh a v et oa c c e s sm u l t i p l es i t e st oa c q u i r er e s o u r c e st h e yn e e dw h i c ht u r n st ob er a t h e r t i m e - c o n s u m i n g b yu s i n gc r e a t eg r i dp o r t a l s i tw o u l db em u c he a s i e ra n dm o i ec o n v e n i e n tt o d i r e c t l ya c c e s sr e q u i r e dr e s o u r c e si n s t e a do fv i s i t i n gm y r i a ds i t e s t h e r e f o r e , t h i sp a p e rd e s i r e d a n dd e v e l o p e dam a n u f a c t u r i n gt e c h n o l o g yb a s e do np o r d e tg r i dp o r t a l ，w h i c hn o to n l yi n t e g r a t e s i n t ot h eg r i de n v i r o n m e n tt om e e tt h en e e d so fg r i ds e r v i c e s ，b u ta l s ot a r g e t sa tt h ec h a r a c t e r i s t i c s o ft h em a n u f a c t u r i n gs e c t o r , d e v e l o p e di na c c o r d a n c ew i t ht h ea c t u a lm a n u f a c t u r i n gn e e d ，a n d u l t i m a t e l yp r o v i d e sg r i d u s e r sw i t hac o n s o l i d a t e da n dc o n v e n i e n ta c c e s st oe x e r c i s e m a n u f a c t u r i n gg r i dr e s o u r c e i n i t i a l l y , t h ep a p e re x a m i n e st h ek e ym a n u f a c t u r i n gg r i dp o r t a lt e c h n o l o g i e s ，i n c l u d i n gg r i d a r c h i t e c t u r e ，p o r t l e ta n dp o r t a lt e c h n o l o g y , g r i d s p h e r ef r a m e w o r k ，g l o b u st o o k i t ，o g s a d a i w s r ff r a m e w o r k ，b u s i n e s sp r o c e s se x e c u t i o nl a n g u a g eb p e l ，a m o n gw h i c hp a r t i c u l a r e m p h a s i si sl a i do np o r t l e tt e c h n o l o g y - ap o r t l e tj a v a - b a s e dw e bc o m p o n e n t , m a n a g e db ya p o r t l e tc o n t a i n e r , h a n d l e sc l i e n tr e q u e s t sa n dg e n e r a t e sd y n a m i cc o n t e n t p o r t l e tw i n d o wi sap o r t a l t op r o v i d es p e c i f i cs e r v i c e s u s u a l l yap o r t a lp a g ec a nt r i g g e rm u l t i p l ep o r t l e t s ，p o r t l e tt h e n g e n e r a t e sat a gf o re a c hs e g m e n t ，c o o p e r a t i n gw i t hm a r k u pp a r a g r a p h sg e n e r a t e db yo t h e rp o r t l e t s ， d e m o s t r a t e su s e r sac o m p l e t ep o r t a lp a g e e a c hp o r t l e tc a np r o d u c ed i f f e r e n t l ya c c o r d i n gt ov a r i e d c u s t o m i z e dc o n t e n t st h a tl o g g e do n p o r t l e tc o n t a i n e rm a n a g e st h el i f e c y c l ea n dp r o v i d e s p o r t l e t sp o r t l e t so p e r a t i n ge n v i r o n m e n t m a n u f a c t u r i n gg r i di sm a i n l yc o n d u c t e di np o r t a lg r i d l a y e r p o r t l e tt e c h n o l o g yc a ne a s i l yb eb r o u g h tt o r e s o l v eas e r i e so fh e t e r o g e n e o u ss y s t e m i n t e g r a t i o np r o b l e m s ，t h eg r i de n v i r o n m e n tt of a c i l i t a t et h ei n t e g r a t i o no ft h ei n t e r f a c e t h es e c o n dp a r tr e s e a r c h e da n dw o r k e do u tt h e a r c h i t e c t u r eo fm a n u f a c t u r i n gg r i d a m a n u f a c t u r i n gg r i db u s i n e s sp r o c e s s e sa n de s t a b l i s h e dam a n u f a c t u r i n gg r i dp o r t a ls e c u r i t ys y s t e m ， a n db u i l tam a n u f a c t u r i n gm o d u l es t r u c t u r eo ft h eg r i dp o r t a l t h e n ，t h ep a p e rc o m p l e t e dt h e g r i d s p h e r ep o r t a lf r a m e w o r k ，w e bs e r v i c ec o n t a i n e rt o m c a t ，a x i sf r a m e w o r k ，m y s q ld a t a b a s e s ， d a t ap r o c e s s i n gt o o l so g s a d a i ，鲥ds e r v e rg l o b u st o o k i t4 ，b u i l dt o o l sa n ta n dt h ej a v a e n 啊r o n m e n tc o n f i g u r a t i o na n dd e b u g g i n g t oc o n c l u d e ，t h ep a p e rd e s i g n e da n di m p l e m e n t e dt h es y s t e mo ft h r e em a i nm o d u l e s ：u s e r m a n a g e m e n tc o m p o n e n t ，g r i ds e c u r i t yg r i ds e r v i c ec o m p o n e n t s ，a n dc o m p o n e n tm a n u f a c t u r i n g r e s o u r c ec a p a b i l i t i e s ，w h i c hl e a dt ot h es u c c e s s f u le s t a b l i s h m e n to fp o r t l e tt e c h n o l o g y - b a s e d p o r t l e tp o r t a l sb a s i cp r o t o t y p ea n dt e s tr u no ft h es y s t e md e s i g n e d k e y w o r d s ：g r i dp o r t a l ；p o r t l e t ；g r i d s p h e r e ；m a n u f a c t u r i n gg r i d i i 目录 目录 摘 要i a b s t r a c t i i 第l 章绪论：1 1 1 课题研究的背景1 1 3 1 4 第2 章 2 1 2 2 2 3 2 4 2 5 第3 章 3 1 3 2 1 1 1课题来源1 1 1 2 信息时代与网络化制造1 1 1 3 制造网格门户的提出。2 国内外研究现状及发展趋势3 1 2 1 网格的研究进展3 1 2 2 制造网格的研究进展。4 1 2 3网格门户的研究现状。4 本课题的研究内容、目的及意义5 论文的结构6 制造网格门户关键技术研究_ 8 网格技术8 2 1 1 网格的特点8 2 1 2 网格的体系结构8 制造网格概述1 2 2 2 1 虚拟企业与虚拟组织1 2 2 2 2 制造网格的特点1 2 2 2 3 制造网格与其他网格的区别1 3 制造网格门户1 3 制造网格门户技术与规范1 4 2 4 1p o r f l e t 与p o r t a l 技术1 4 2 4 2 g r i d s p h e r e 框架1 6 2 4 3g l o b u st o o k i t 1 6 2 4 4o g s a d a iw s r f 架构。16 2 4 5 业务流程执行语言b p e l 1 7 本章小结l8 制造网格门户总体设计1 9 制造网格门户角色分析19 制造网格门户体系结构设计1 9 i i i 目录 3 3 制造网格业务执行流程分析2 0 3 4 本章小结2 2 第4 章制造网格门户安全体系的研究设计2 3 4 1制造网格门户的安全需求分析2 3 4 1 1 制造网格门户的安全特性2 3 4 1 2 基本安全需求2 3 4 1 3 特殊安全需求2 3 4 2 制造网格门户的安全设计2 4 4 2 1 制造网格安全体系结构设计2 4 4 2 2 用户登录安全的设计2 5 4 2 3 资源调度和数据传输安全的研究2 5 4 2 4 数据操作安全的设计2 6 4 3 本章小结2 7 第5 章制造网格门户详细设计2 8 5 1 实验环境的配置2 8 5 1 1 开发工具2 8 5 1 2 设置环境变量2 9 5 1 3t o m c a t 的安装配置2 9 5 1 4a x i s 的安装配置3l 5 1 5g t 4 的安装配置3 2 5 1 6o g s a d a i 的安装配置_ 3 2 5 1 7 g r i d s p h e r e 的安装配置3 3 5 2 制造网格门户的模块设计3 5 5 2 1 用户管理模块设计3 7 5 2 2 网格安全模块设计4 2 5 2 3 制造资源服务模块设计4 6 5 3 本章小结。6 0 第6 章总结与展望6 l 6 1 全文总结6 1 6 2 制造网格门户展望6 2 致谢6 3 参考文献6 4 个人简历6 6 第1 章绪论 1 1 课题研究的背景 1 1 1 课题来源 第1 章绪论 本课题来源于广西重点实验室项目( 0 7 1 0 9 0 0 8 0 2 u p “基于网络的制造产品 协同设计关键技术研究”，以及广西教育科学“十一五”规划立项项目( 2 0 0 8 8 2 1 ) 。 1 1 2 信息时代与网络化制造 随着信息时代的来临、因特网的普及、知识经济的挑战、网络经济和经济全 球化的发展，制造环境发生了根本性的变化，市场和业务活动的全球化将进一步 加剧，制造业面临全球性的技术、市场、人员和资源的竞争，产品需求的个性化 及多选择性使市场快速多变，不可预测。面对市场的激烈竞争，企业为了应付瞬 息万变的需求，加速了产品的更新换代。在很容易从市场得到一般产品的情况下， 顾客的需求不断向多样化发展，顾客要的不仅是性价比高的产品，而且产品又必 须具有新的令人感兴趣的功能。在这种新的市场形势下，制造企业的经营战略必 然会发生非常大的变化。 网络化制造是指在网络化制造系统支持下，利用制造技术、网络技术和其他 技术构建的、突破空间地域对企业生产方式和经营范围的约束，开展制造、产品 设计、采购、管理、销售等一系列的制造活动；它的目的是实现供应链协同、商 务协同、产品设计协同、产品制造协同，最终能够实现共享与集成社会资源，高 质量、高速度、低成本地为市场提供所需的产品和服判1 | 。 图1 1 描绘了制造企业战略的发展变化。5 0 年代和6 0 年代是资源经济的“规 模效益第一”，然后7 0 年代和8 0 年代是“价格竞争第一”和“质量竞争第一”，到 了9 0 年代的就是“市场响应速度第一”，目前2 l 世纪就发展到了知识经济的“技 术创新第一”。 图1 1制造企业的战略变迁 第1 章绪论 迄今为止，网络化制造以其独特的生命力吸引了国内外许多学者、专家、企 业应用人员的重视，他们纷纷提出自己的网络化制造解决方案，并开展了大量的 研究和应用实践工作。近年来出现了以下著名的研究计划【l 】：德国p r o d u k t i o n 2 0 0 0 框架方案旨在建立一个制造资源信息服务网和全球化的产品设计；美国里海大学 美国2 1 世纪制造企业战略；美国国防部和科学基金会资助的“下一代制造”； 欧洲联盟公布的“第五框架计划( 1 9 9 8 2 0 0 2 ) ”已将虚拟网络企业列入研究主体，它 的目标是为联盟内各个国家的企业提供资源共享与服务的统一基础平台，另外公 布的“第六框架计戈u ( 2 0 0 2 2 0 0 6 ) ”的一个主要目标是进一步利用i n t e r n e t 技术来研 究与改善联盟内各个分散实体之间的协作和集成机制；日本“智能制造技术计划 ( i m s 计划) ”和“网络化韩国2 l 世纪计划”等。 国内在网络化制造方面也作了大量研究工作，国家自然科学基金、国家8 6 3 计划、国家“九五”科技攻关计划确立了不少研究课题。重庆大学的刘飞教授描述 了网络化制造的定义和特征等，并归纳出了网络化制造的技术体系；华中科技大 学杨叔子院士提出了“分布式网络化制造系统”，指出了网络化制造模式的必然 性；同济大学张曙教授和香港理工大学李荣彬教授提出了“分散网络化制造系统” 笙【1 1 1 亍 o 在此过程中，研究形成了网络化制造的技术体系，可分为基础技术、总体技 术、集成技术、应用实旋技术、多a g e n t 技术、e s e r v i c e 、e m a n u f a c t u r i n g 、服 务集成技术等。网络化制造将会影响每一个制造企业，成为一种推动变革的力量。 1 1 3 制造网格门户的提出 网格是从电力网概念借鉴过来的，于2 0 世纪9 0 年代中期提出，其概念反映 了人们希望像用电一样方便地获得和使用计算和信息资源的愿望1 2 2 1 。网格是一 种新技术，它通过高速的共享网络连接地理上广泛分布的异构资源，并协同解决 问题。 在当今制造环境中，企业内部与企业之间实现企业间的协作与资源共享要么 依赖于紧耦合的方式，要么存在着信息孤岛，所以急需研究并建立开放的体系结 构，实现企业间的协作并且支持企业透明获取资源。随着网络化制造的发展，网 络化产品开发要求企业能高效地使用所有网络资源，这与网格技术的初衷不谋而 合。网格所提供的计算、模拟和仿真能力可以缩短产品更新换代的周期，加强传 统产业的产品测试能力及设计，最终可以提高企业的竞争力。 将网格技术应用到制造业，就产生了制造网格。制造网格是一种虚拟制造组 织，建立在网格技术基础之上，通过网络将分散在不同地点的各种资源集成，进 行协同制造，是一种新的制造模式。 2 第1 章绪论 随着网格应用的推广，出现了网格门户。网格门户是用来访问网格服务与资 源的w e b 接口，提供给最终的网格用户的，用户可以更容易使用网格底层的技 术和资源。制造网格门户是一个问题解决环境，也是制造网格环境的用户接入点， 用户能够利用它通过传统的w e b 浏览器编写、访问和执行分布式的制造网格应 用程序，多种制造资源的个性化信息通过它显示在一个页面中，提供给用户一组 资源集合的集中接入【2 】。如果用户在某些应用中需要访问多个站点才能得到资 源，那有了制造网格门户可以很方便的获取资源，就不用分别访问这些站点了。 1 2 国内外研究现状及发展趋势 1 2 1 网格的研究进展 网格的发展已经历了三个阶段：第一个阶段开始于2 0 世纪9 0 年代早期，是 网格的萌牙阶段，内容是关于些元计算方面及千兆网试验床的工作研究；第二 个阶段是从2 0 世纪9 0 年代中期到晚期，是一些早期的试验，出现了一些比较重 要的奠基性和开创性的研究项目，如l e g i o n 、i - w a y 、g l o b u s 等；现在是网格计 算的迅速发展阶段。 2 0 世纪9 0 年代早期到中期这段时间，出现了早期的元计算或者网格环境。 这种类型的技术主要有i - w a y ( i n f o r m a t i o nw i d ea r e ay e a r ) 和f a f n e r ( f a c t o r i n g v i an e t w o r k e n a b l e dr e c u r s i o n ) 这两个分支项目。这两个项目都试图建造一个元 计算环境，只不过它们分别从计算图谱的两个不同的方向出发来集成资源，在一 定程度上都是很有创新性的项目，可以说都是元计算的先驱训。 随着网格应用的发展，g l o b u s 项目已经吸收了i - w a y 项目中的一些试验与 软件开发部分，通过g l o b u s 提供的软件基础设施，应用就可以将分布的异构计 算资源作为一个虚拟的计算机来使用。g l o b u s 项目的目的是要建造一个计算网 格。 l e g i o n 最早在1 9 9 7 年1 1 月发佰，是一个基于对象的“元系统”。在1 9 9 8 年8 月，建立了应用元计算机项目。这种元系统支持容错、透明调度、站点自治、数 据管理和多种安全机制。 还有一些网格相关的研究项目，如c o n d o r 、美国国家科学基金会支持的 t e r a g r i d 项目、欧洲网格( e u r o g r i d ) 、欧洲数据网格( e u r o p e a nd a t ac , r i d ) 、英国的 e s c i e n c e 计划、德国联邦教育和研究部资助的u n i c o r e 项目等【2 引。 国内的网格研究可以追溯到2 0 世纪9 0 年代末。1 9 9 9 2 0 0 0 年，国家“8 6 3 计 划”实施了国家高性能计算环境重点项目，进入2 1 世纪后，建立了中国国家网格 r c n g r i d ) ，它以分布在全国的1 0 个网格结点为主体构成；中国教育科研网格 第1 章绪论 ( c h i n a g r i d ) 是由中国教育部资助，同时也作为核心网格应用而受到国家“8 6 3 计 划”的支持，该项目开发了自己的核心网格中间件c g s p ( 中国教育科研网格公共 支撑平台) 。 1 2 2 制造网格的研究进展 目前，对制造网格的研究有两个方面：第一是研究虚拟组织形态的制造网格， 支持制造资源的共享与协同工作；另一个是研究企业计算网格，为企业中的计算 应用提供网格计算的基础设施。 自然基金委员会和美国国家航空航天局支持的i p g ( i n f o r m a t i o np o w e rg - r i d ) 信息动力网格项目是制造领域第一个网格研究项目。i p g 应用类似n p s s 的应用 框架管理多种部件模型，应用i p g 服务协调各种数据资源与计算，实际上是支 持网络化制造中设计仿真活动的网格技术应用【35 1 。 欧盟的g e o d i s ep r o j e c t 是一个e p s r c 资助的一个研究计划。它的目标是 为工业界提供和扩展计算流体力学、设计优化技术、知识管理、本体及网格计算 的解决示范；欧盟的s i m d a t 研究计划是建立一个将知识发现和数值模拟用于 产品开发和过程的数据网格，其核心是一个仿真服务和数据的制造网格应用；欧 盟第五框架的g r a s p ( g r i db a s e da s p ) 项目的目的是充分利用网格技术与w e b s e r v i c e 技术改善企业应用服务提供模式，实现一种基于虚拟组织和a s p 的创新 业务交互模式。 英国剑桥大学的制造研究所指出网格制造( g r i dm a n u f a c t u r i n g ) 就是利用分布 式制造资源满足业务需求，将企业的空闲或分布的能力用于另一个组织，将效率 最大化。 进入2 l 世纪以来，国内制造业进入了一个发展高峰。中国国家网格已经应 用于制造业、服务业、科学研究和资源环境等行业中，包括航空制造网格等。另 外，国家自然科学基金“以网络为基础的科学活动环境研究”计划中的“协同制造 网格示范应用”和国家8 6 3 c i m s 主题资助项目的“制造网格与制造资源协同管理 技术”等都是对制造网格的专项研究。 从这些研究和应用可以看到，目前将网格技术扩展到制造领域，开展基于网 格技术的制造网格技术、理论和方法等方面的研究，在目前仍处于相对初级的起 步阶段。 1 2 3 网格门户的研究现状 随着网格研究的不断深入，网格中的环境异常复杂，日益显露出了一些问题， 4 第1 章绪论 非专业人员缺乏网格技术和获取网格中多种资源的复杂性等，这些问题在很大程 度上阻碍了网格技术的推广和普及，网格门户( p o r t a l ) 的研究也就成了当前的热点 问题。因此，网格门户的构建是网格发展的必然趋势。 网格门户最早是指公共门户网站，比如像l y c o s 、y a h o o 这样的，这个时期 的网格门户理解为提供信息检索内容的“大网站”，或者整个因特网信息的“入 口”。随着w e b 应用的发展，2 0 世纪9 0 年代末出现了e i p ( e n t e r p r i s ei n f o r m a t i o n p o r t a l ，企业信息门户) 和v e r t i c a lp o n a l ( 行业门户) 网，这个时期的门户以提供个 性化定制、信息检索和分类等功能为特征，在实现方式上没有统一规范。随着网 格门户的发展，出现了一些面向应用的网格门户：美国州立大学开发的分布式海 洋环境预报系统的门户、大规模相对天体物理模拟实验室和美国c h i c a g o 大学共 同开发的天体物理模拟协作门户( a s t r o p h y s i c ss i m u l a t i o nc o l l a b r o t a r y ，a s c ) 、英 国科研委员会中央实验室e s c i e n c e 中心开发的g r i ds e r v i c e sp o r t a l 等。另外还有 一种面向用户的网格门户，其中有我国的生物信息学网格门户和美国先进计算基 础设施全国联盟n p a c i 的h o t p a g e t l l 】，这类网格门户主要为特定团体或研究中 心提供服务。 目前出现了很多门户框架，比较著名的开源门户框架有g r i d s p h e r e 、j b o s s p o r t a l 、j e t s p e e d 、l i f e r a yp o r t a l 、t h ee x op l a t f o r m 和u p o r t a l ，商业门户框架有 w e b s p h e r ep o r t a l 、s u nj a v as y s t e mp o r t a ls e r v e r 、o r a c l ep o r t a l 等。 但是，目前各个研究机构对网格门户的研究一般都是为特定网格项目需求而 研发的具有特定目标的网格门户，如计算网格、数据网格等几类最早提出并投入 实际应用的、大规模的专用网格上，这类网格门户的专用性极强，系统过于庞大， 开发复杂【2 】，组件的可重用性差，通用性不高，不易部署、更新和集成，尤其是 在网格技术与w e b 技术结合之后，面向制造的网格门户的构建没能充分利用w e b 组件框架的优势，一直处于研究阶段，也没有形成成熟的制造网格门户构建方案。 因此制造网格门户的研究设计及使用，将快速推动制造网格的发展。 1 3 本课题的研究内容、目的及意义 本文主要研究制造网格门户的p o r t l e t 技术，以及如何基于网格门户框架 g r i d s p h e r e 来构建一个制造网格p o r t a l ，从而方便用户对整个制造网格系统资源 的访问。本文主要的研究内容概括如下： ( 1 ) 研究了制造网格门户的关键技术，包括网格体系结构、p o r t l e t 和p o r t a l 技术、g r i d s p h e r e 框架、g l o b u st o o k i t 、o g s a d a iw s r f 架构、业务流程执行 语言b p e l 等，其中重点研究了p o r t l e t 技术。 ( 2 ) 研究并设计出了制造网格的体系结构，提出了一种制造网格业务执行流 第1 章绪论 程，建立了制造网格门户的安全体系，并构建了制造网格门户的模块架构。 ( 3 ) 完成了对g r i d s p h e r ef - jp 框架、w 曲服务容器t o m c a t 、a x i s 框架、m y s q l 数据库、数据处理工具o g s a d a i 、网格服务器o l o b u st o o k i t4 、b u i l d 工具a n t 和j a v a 环境的配置和调试。 ( 4 ) 详细设计并实现了本系统三个主要模块：用户管理组件、网格安全组件 和制造资源服务组件的功能，从而成功建立了基于p o r t l e t 技术的制造网格p o r t a l 的基本原型，并对本文设计的系统进行了测试。 本文的目的是通过研究制造网格的特点和现有的网格门户技术，利用p o r t l e t 技术设计一个面向制造网格环境的门户。其意义在于用户能够通过传统的w e b 浏览器编写、访问和执行分布式的制造网格应用程序，制造网格p o r t a l 将多种制 造资源的个性化信息显示在一个页面中，可以对用户进行认证，允许用户访问远 程资源，帮助用户对作业调度进行决策，允许用户访问和操作存储在远程数据库 中的制造资源信息，为用户提供一组资源集合的集中接入，用以支持制造企业在 网格环境下实现高效协同。 1 4 论文的结构 本文共包括六章，结构组织如下： 第l 章，绪论。本章首先介绍了课题研究的背景，国内外网格、制造网格和 网格门户的研究现状及发展趋势，并分析了当前网格门户技术研究的不足之处， 指出在制造网格中，需要网格门户的必要性，然后介绍了课题的研究内容，最后 对整篇论文组织结构进行了总结。 第2 章，制造网格门户关键技术研究。研究了制造网格技术与门户技术，以 及相关技术规范，如p o r t l e t 和p o r t a l 技术、g r i d s p h e r e 框架、g l o b u st o o k i t 、 o g s a d a iw s r f 架构、业务流程执行语言b p e l 等，重点研究了p o r t l e t 技术。 第3 章，制造网格门户总体设计。本章是制造网格门户总体设计，首先对使 用制造网格门户的角色进行了需求分析，然后根据需求设计了制造网格门户体系 结构，最后研究并设计出了制造网格业务执行流程。 第4 章，制造网格门户安全体系的研究设计。首先分析了制造网格门户的安 全需求，然后设计了制造网格门户安全体系，最后从用户登录安全、资源调度安 全、数据传输安全及数据操作安全四个方面对其具体实现技术进行了研究与设 计。 第5 章，制造网格门户详细设计。本章首先介绍了如何搭建制造网格门户的 实验平台，包括g r i d s p h e r e 门户框架、w 曲服务容器t o m c a t 、a x i s 框架、m y s q l 数据库、数据处理工具o g s a d a i 、网格服务器g l o b u st o o k i t4 、b u i l d 工具a n t 6 和j a v a 环境的配置和调试；然后根据制造网格门户的需求，设计出基于p o r t l e t 的制造网格门户功能模块；最后详细说明了本系统三个主要模块：用户管理组件、 网格安全组件和制造资源服务组件的设计过程，从而成功实现了基于p o r t l e t 技 术的制造网格p o r t a l 的基本原型，并对系统进行了测试。 第6 章，总结与展望。总结本文完成的工作，指出不足之处，并提出未来工 作的方向。 7 第2 章制造网格门户关键技术研究 2 1 网格技术 第2 章制造网格门户关键技术研究 2 1 1 网格的特点 网格是从电力网概念借鉴过来的，于2 0 世纪9 0 年代中期提出，其概念反映 了人们希望像用电一样方便地获得和使用计算和信息资源的愿望【2 2 1 。网格是一 种新技术，它通过高速的共享网络连接地理上广泛分布的异构资源，并协同解决 问题。 网格是分布在局域网或广域网上各种可用资源的集合。这些资源集合对于用 户来说像是一个大的虚拟计算系统。网格上的资源包括计算机、仪器、计算机池、 集群、设备、数据、传感器、存储