（机械制造及其自动化专业论文）基于xml的网络化制造资源应用平台的研究与应用.pdf

摘要 基于x m l 的网络化制造资源应用平台的研究与应用 研究生姓名；江勇 导师姓名；易红教授 学校名称：东南大学 摘要 在分析现代制造业市场特征和网络化制造资源应用现状的基础上，提出构建基于网络的制造资源应用 平台，并深入的研究了平台实现的使能技术和平台提供的制造资源应用技术，实现了制造资源信息标准化 和制造资源集成，重构、重用和文档智能化等功能，能够有效的提高制造资源的利用率，缩短产品的开发 周期，减少成本，提高产品的质量，并最终完善企业的服务 基于产品表达与交换标准s t e p ，建立了制造资源信息模型并通过制造资源物理模型、能力模型、 关联模型和状态模型四个子模型实现对制造资源信息全方位的描述，为制造资源的选择、配置等应用提供 支持。 应用神经元仿生学原理，构建了多层结构的制造资源组织模型，通过细胞，逻辑神经和知识网络实现 对制造资源信息、面向功能的制造资源组织逻辑和面向制造资源应用的知识的描述，为异地制造资源信息 集成、用户需求求解、制造资源检索和应用提供支持 在分析可扩展标注语言x m l 的特点与其对制造资源的描述能力的基础上，基于x m l 定义了制造资 源标注语言m r m l ，并构建了m r m l 语言文档生成系统及系统的前后端接口，为制造资源信息描述的标 准化提供了支持。 分析了s t e p 标准与m r m l 标准之问的映射关系。实现了e x p r e s s s c h e m a 与x m l - s c h e m a 的映射， 并构建了s t e p 到m k m l 的编译器。 详细地研究了基于制造资源模型和m r m i 的制造资源应用技术。实现了制造资源的集成、信息挖掘、 资源重构、数据重用等制造资源应用提出结合智能文档技术，实现企业业务文档的快速生成 最后，综合各项技术，开发了网络化制造资源应用平台的原型系统，给出了系统的总体架构和从用户 需求到产品交付全过程的业务流程，并详细描述了系统的实现过程 关键词：制造资源模型，制造资源标注语言，s t e p 与x m l 的映射，网络化制造资源应用，s t e p ， x m 吐 东南大学硕士论文 t h e s t u d y a n d a p p l i c a t i o no fm a n u f a c t u r i n gr e s o u r c e sa p p l i c a t i o n m o d e l i n gb a s eo nx m l c a n d i d a t e f o r m a s t e r = j i a n g y o n g a d v i s e r ；p r o f y jh o n g s o u , b e a s tu n i v e r s i t y a b s r r r a c t f i r s t l y , t h ec h a r a c w r so ft h em o d e mm a r k e to fm a n u f a c t u r i n ga n dt h es t a t u so ft h ea p p l i c a t i o n so f m a n u f a c t u r i n gr e s o u r c e s 艰s t u d i e d i ti s 幽v e l lt h a tb u i l d i n ga l la p p l i c a t i o np l a t f o r mf o rm a n u f a c t u r i n g r e s o u i i v a g s u s em a n u f a c t u d n gn ：s o u r c e sm o d e la n dm a r k u pl a n g u a g et or e a l i z et h es t a n d a r d i z a t i o na n dn e t w o r k s h a r eo f t h em a n u f a c t u r i n g e 8 0 0 r c e s f o l l o w i n g , t h ec o n t e n ta n dc h a r a c t e r so fn e t w o r km a n u f a c t u r i n gr e s o u r c e sa r es t u d i e d am a n u f a c t u r i n g r e s o u r c e si n f o r m a t i o nm o d e li sb u i l tu pb a s e do nt h es t a n d a r do f t r a i l s f o ra n de x c h a n g eo f p r o d u c td a t a s o m e s u b m o d e l s , i n c l u d i n gp h y s i c sm o d e l ，c a p a b i l i t ym o d e l ，r e l a t i o n s h i pm o d e la n ds t a t em o d e ，a r eg i v e nt od e s c r i b e m a n u f a c t u r i n g “笃o u “崧i n f o r m a t i o n t h em o d e lg i v e sh e l pt ot h es e l e c t i o na n dd e p l o y m e n to fm a n u f a c t u r i n g r e s o u r c e s t h e n , o r g a n i z a t i o nm o d e li sb u i l tu p , u s i n gt h ep r i n c i p l eo f n e r v ec e l lb i o n i c s c e l li su s e dt od e s c r i b e t h em a n u f a c t u r i n gr e s o u r c e s ，l o 沓cn e r v ei su s e dt od e s c r i b et h el o g i co fm a n u f a c t u r i n gr e s o u l 能o r g a n i z a t i o n f o rf u n c t i o n a n dk n o w l e d g en e t w o r ki su s e dt od e s c r i p tt h ek n o w l e d g eo fm a n u f a c t u r i n gr e s o u r c e s o r g a n i z a t i o nf o ra p p l i c a t i o n s t 1 1 em o d e lg i v e sh e l p st om a n u f a c t u r i n gr e s e u r c , e $ a p p l i c a t i o n , r e q u i r e m e n t s s o l u t i o n ，a n dt h ei n t e g r a t i o no f m a n u f a e t u r i n gr e s o u r c e so f d i f f a r e n tp l a c e s t h e n ，t h ec o n t e n ta n dc h a r a c t e r so f e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e ( x m l )a n di t sc a p a b i l i t yo f d e s e r i b i n g m a n u f a c t u r i n gr e s o u r c e sa r es t u d i e d m a n u f a c t u r i n gr e s o u r c e sm a r k u pl a n g u a g e ( m r m l ) i s d e f i n e db a s eo i l x m l t h em r m ld o c u m e n tb u i l d i n gs y s t e ma n ds o m ea p p l i c a t i o ni n t e r f a c eo fm r m li s 萄v e i l m r m lg i v e h e l p st ot h es t a n d a r d i z a t i o no f m a n u f a c t u r i n gr e s o u r c e sd e s c r i p t i o n l a t e r , t h et e c h n o l o g yo f m a p p i n gs t e pt om r m l i ss t u d i e d t h et e c h n o l o g yo f m a p p i n gb e t w e e ne x p r e s s s c h e m aa n d 吼s c h e m ai ss t u d i e di nd e t a i l s ，t h ep 而n c i p l ea n dr e a l i z a t i o nm e t h o do f t r a n s l a t o ri sg i v e n a n da c o m p l i e ri sd e v e l o p e da tl a s t m o r e o v e r , s e i n et e c h n o l o g i e so fm a n u f a c t u r i n gr c s o l l r c f sa p p l i c a t i o nb a s e do nm a n u f a c t u r i n gr e s o u r c e s m o d e la n dm r m la r es t u d i e d t h em e t h o d so f m a n u f a c t u r i n gr e s o u r c e si n t e g r a t i n g , r c g o u r e c si n f o r m a t i o nd a t a m i r m i n g , r c s o u l c ed a t ar e c o n f i g u m t i o na n dr e u s i n ga r eg i v e n i ti sp u tf o r w a r dt l l a tu s i n gs m a r td o c u m e n tt o r e a l i z et h ea u t o m a t i z a t i o no f r e s o u r c ed o c u m e n tb u i l d i n g a tl a s t , ap r o t o t y p es y s t e mi sb u i l tu p 戚n ga l lt h et e c h n o l o g i e ss t u d i e db e f o r e 1 1 1 et o t a ls y s t e ms t r u c t u r e a n dt h ew o r kf l o wa f cg i v e l l ，a n dt h er e a l i z a t i o np r o c e s so f t h es y s t e mi s 百v e i li nd e t a i l s k e yw o r d s ：m a n u f a c t u r i n gr e s o u r c em o d e l ，m a n u f a c t u r i n gr e s o u r c em a r k u pl a n g u a g e , m a p p i n gs t e pt o x m l ，a p p l i c a t i o no f n e t w o r km a n u f a c n u i n gr e s o u r c e , s t e p , x m l 图表目录 图表目录 图卜l 论文章节逻辑关系- 幽2 一l 制造资源卒问- 图2 2 制造资源应用- 图2 3 制造资源应用甲白- 图2 - 4 系统功能框图- 图2 - 5 制造资源应用平台网络拓扑陶 - 图2 - 6 制造资源应崩平台的基奉t 作流程- 剧z 一7 制造资源平台的技术体系 图3 1 广义制造资源 图32 狭义制造资源 图33 传统制造资源层次模型“一 图3 4 按照工艺娄性划分制造资源”j 国3 - 5 资源的状态空间转换 图3 - 6 制造资源类t 圈3 7 伟9 造资源派生的层次结构- 图38 制造资源信息模型一 图39 制造资源的物理模型 罔3 一1 0 设备资源的物理模型 图3 - t 1 制造资源的能力模型 图3 一1 2 机床能力模型- 图3 一1 3 制造资源关系模犁- 图31 4 刀具和材料关联模型 图31 5 神经细胞的结构 图3 】6 逻辑神经结构图- 图3 - 1 7 知识网络的结构图- 图3 一1 8 制造资源组织模型体系结构 图3 1 9 孔加工逻辑神经 图3 2 0 面向c a m 应用轴加工需求的知诅 网络及映射索引关系 罔3 2 l 点坐标的x m l 表示 图32 2x m l 属性标记毛坯的信息- 图32 3 机床元素的d t d 定义 图3 2 4 某装配件的x m ls c h e m a 一 图3 2 5y 3 i ls c h e m a 表达的结构图- 图3 2 6 制造资源信息分类 图3 2 7 制造资源结构图 图3 2 8m r m l 顶层结构定义 图3 2 9 信息体结构图- - 图3 3 0m r m l 信息体部分结构定义 图3 - - 3 l 细胞结构图一 图3 3 2m r m l 细胞部分结构定义 幽3 3 3 逻辑体结构图- 图3 3 4 m r m l 逻辑体部分结构定义r 图3 3 5 知t 体结构罔- 图33 6m r m l 知识体部分结构定义 v t 6 1 ，1 8 - - 9 1 0 - - 1 0 1 1 一1 2 1 2 1 3 1 3 1 s 1 7 1 8 1 9 1 9 1 9 2 0 2 0 2 1 2 l 2 l 2 l 2 2 2 2 2 3 2 3 2 4 2 4 2 4 2 5 2 5 2 7 2 8 2 8 2 9 2 9 r - 2 9 3 0 - - 3 0 一3 l 3 l ，3 1 东南大学硕十论史 图3 - 3 7 e x p r e s s 表达点定义 图3 3 8 前期绑定方法点的x m l 定义 图3 3 9 前期绑定方法线段的i 定义 图34 0 s c h e m a 映射实例 图3 4 1l y p e 映射实例- ， 图3 - 4 2 e n t i 1 y 映射实例 图3 4 3s t e p 到删l 编译器结构 图3 4 4s t e p 2 m r m l 编译流程 图4 一l 基于中央数据库的资源集成 图42 基于知识的制造资源集成t 图4 3 资源层次结构 图4 4 资源信息分布- 图4 5 纵向知识检索 图4 6 并行求解方法选择制造资源 图4 7 串行求解方法选择制造资源 图4 - 8 x m l 文档格式化过程 图4 9 制造资源数据重用 图4 1 0 宏观制造资源调配 图4 一l l 制造资源重构- 图4 一1 2 智能客户端的应_ e j 图4 1 3 基于第三方软件的资源文档处理系统 图41 4 嵌入文档的智能辅助系统 图5 - 1 原型系统体系结构 图52 原型系统工作流程图 图5 - 3 制造资源注册 幽5 4 数据编译过程 图5 5 需求定制过程” 图5 - 6 组件设计的基本流程- 图5 7 组件设计的程序界面一 图5 - 8 零件设计的基奉流程- 罔5 - 9 零件设计的程序界面 图5 1 0 工艺设计的基本流程 图5 1 l 工艺设计的程序界面 图5 一1 2 智能文档的组成 图51 3 基于智能文档的c a p p 模块- v 粥”弘站”卯”鲫蚰如蛇躬舶们媚如皿驺”跖弱卯嚣弱钓 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或 撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材 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了 谢意。 研究生签名：兰蠹 日期：坐w 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印 件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸 质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包 括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权东南大学研究生院办理。 研究生签名：证霾导师签名：殇红f 匹鳓期：丝地，。 至! 雯堕堡 第1 章绪论 1 1 研究背景 1 1 1 市场环境的变化 近年来，世界市场发生了重大变化，已经从传统的相对稳定型市场演变成动态多变型市场。同行业 之间、跨行业之间的竞争非常激烈，主要表现在市场从卖方市场向买方市场转变、用户需求多样化、产 品生命周期缩短、大市场和大竞争、交货期成为主要的竞争因素、多品种小批量生产比例增大、可持续 发展的呼声越来越高等方面“” ( 1 ) 从卖方市场到买方市场 从总体看，当前的国内外市场是买方市场。各国、各企业为争夺市场而展开激烈的竞争。市场导向 机制日趋明显。企业的生存和发展基本上取决于能否适应新条件下市场需求总量和结构的变化。企业要 想适应这种变化，必须增强产品性能并同时降低生产费用，不断创新，不断地推出新产品。 ( 2 ) 用户需求多样化 用户需求的多样化和个性化已经逐渐成为世界的潮流。顾客需求越来越多，期望越来越高。这要求 企业具有快速灵活的响应和产品定制能力，以满足用户日益多变的个性化需求。 ( 3 ) 产品生命周期越来越短 现代科技以日新月异的速度发展，新产品层出不穷。产品的市场寿命( 一个产品从投放市场到被市 场淘汰所经历的时间) 大大缩短。适应用户需求的变化，迅速对市场变化做出反应，己经成为压倒一切 的竞争因素。 ( 4 ) 交货期成为竞争的主要因素 在新的竞争形势下，成本和质量仍是企业成功的必要条件，但己经不是制胜的关键因素。企业竞争 的焦点集中在如何对越来越分散、日益扰动的全球市场做出灵活而快速的响应，更好地满足多样化、定 制化的客户需求。 ( 5 ) 大市场大竞争 2 1 世纪的经济是无国界经济，跨国经济成为2 l 世纪的主导经济。市场的全球化和网络信息技术为 生产的广泛协作提供了必要性和可能性。在新的形势下，世界市场越来越开放，竞争也日益激烈 ( 6 ) 多品种小批量生产的比重日益增大 越来越多的企业发现单靠一、两种产品立足于市场竞争风险很大。所以较多采用了多品种小批量的 生产方式，以便当一种产品在市场上没有销路时，其他产品可以使企业继续生存和发展。目前，多品种 小批量生产的制造企业的比重已达8 0 以上，并在继续增加。 ( 7 ) 可持续发展的呼声越来越高 面对全球日益加剧的环境污染、资源破坏和减少，可持续发展的呼声越来越高。提高资源利用率。 以最少的能源和资源消耗取得最大的社会效益和经济效益成为人们的共识。 1 1 2 企业面临的难题 市场的变化给企业带来了一系列必须解决的问题，统称为t q c s 问题，即：最快的上市速度( t _ t i m e t om a r k e t ) ，最好的质量( q - q u a l i t y ) 。最低的成本( c - c o s t ) ，最优的服务( s - s e r v i c e ) 。只有解 决好w c s 问题企业才能吸引更多的顾客，从而在日益激烈的国际竞争中立于不败之地。 l 东南大学硕士论文 1 1 3 网络技术的兴起 二十世纪中叶以来，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，掀起了 以信息技术为核心的“第三次浪潮”，正牵引着人类进入工业经济时代鼎盛的时期，并已叩响知识经济 时代的大门a 以计算机为龙头的电子信息技术在社会经济、政治、军事，文化、科技、卫生、通信等领 域得到广泛的应用，信息化的浪潮已经对人们的生活方式、工作方式与思维方式产生重大而且深远的影 响，这是继以汽车、钢铁为主体的工业革命以来的又一次人类文明进步与划时代的变革。 它使得世界各国之间在经济上越来越多地相互依存，不可能离开全球化的市场而独立地求得本国经 济的发展，而必须与国际接轨，充分利用国际市场的信息、资本、资源、技术、商品和服务，在平等竞 争的基础上，互惠互利，相互合作经济的全球化、市场的国际化，贸易和投资的自由化，以及服务的 世界化，促进了竞争，提高了效率，鼓励了革新，增加了新的资本投资和加快了经济增长速度。随着越 来越多的国家接受自由市场思想，全球自由贸易体制的逐步建立和完善，世界大市场的逐步形成以及全 球交通运输系统和通讯网络的建立，国际问的经济贸易交往与合作更加频繁和紧密，竞争愈来愈激烈。 制造产业、制造技术和产品正逐步走向国际化。如今的国际市场与以前相比具有更激烈的竞争、更短的 产品生命周期、产品多样化、分段的市场、多样而复杂性和满足不同客户群的小批量生产等特性，这 样的市场导致了制造业在全球范围内重新分布和组合。竞争的加剧将促使竞争对手利用一切可以利用的 制造资源，主动积极地寻求市场机遇，灵敏地响应和适应客户多样化的消费需要，高质量地为全球顾客 服务，从而获得规模经济，促进企业的发展与壮大。 1 1 4 网络化制造的提出 随着网络技术和全球数字通信技术的飞速发展，世界经济正经历着一场深刻的革命，塑造着一种“新 的世界经济模式”，即“网络经济“面对网络经济时代制造环境的变化，需要一种依托i n t e r n e t 信息公路，以全社会制造资源为研究目标，具有快速响应机制的网络化制造模式。这种全新的制造模式， 代表了制造业未来的发展方向。 随着制造业的不断发展，敏捷制造( l i ) ，虚拟制造( ) 等一批新的制造模式应运而生。相应地， 供应链技术、多智能体( m u l t i a g e n t ) 结构与网络化制造技术等成为研究热点”1 。网络化制造技术就是 为满足制造业网络化发展的需要而在二十世纪九十年代发展起来的一系列制造技术的总称。网络化制造 技术是先进制造技术在网络上实施，它吸收了计算机网络、计算机辅助设计、集成制造、虚拟制造、协 同设计、计算机仿真、工作流、现代管理等方面的最新技术成果，并将其综合应用于基于互联网的产品 开发与设计、制造、检测、管理及售后服务的制造全过程，实现优质，高效、低耗、清洁、敏捷制造 从本质上可以说，网络化制造技术是传统制造技术、信息技术、自动化技术和现代管理技术等的有机融 合。网络化产品开发平台是网络化制造技术实施的依托，是汇集了网络化产品制造的思想，结合c i m s 和p d m 发展的先进的集成管理理论而设计的一个支持产品创新设计的平台。网络化制造平台利用信息技 术实施产品设计的全数字化、智能化、网络化、敏捷化、集成化，为产品创新设计提供全新的概念和平 台。 1 1 5 网路化制造资源应用平台的提出 市场环境的变化，企业面临的难题与网路化制造等先进技术的兴起形成鲜明的对比。应用网络化制 造等先进技术解决企业面临的难题，提高企业对市场变化的适应能力是当前制造业的趋势。 网络化制造以制造资源集成为基本原则，以求借助于制造资源的整体联动获得生产有效性和生产效 2 第1 章绪论 率。制造资源在其中所起的作用贯穿于制造过程的始终且深入到每一个具体的环节。所以网络化制造的 实施必须获得制造资源模型及其应用系统的支持。 网络化制造模式下制造资源信息是建立在异构环境基础上的非结构化的信息，为了实现制造资源的 网络化共享，必须首先建立制造资源的标准化体系，包括制造资源的建模和制造资源标注语言的定义。 因此，在网络化制造领域迫切需要一种网络通用语言，建立一个满足分布设计和制造信息集成要求 的非结构化信息模型。用于实现基于网络的数据表示和数据交换。国际标准化组织w 3 c 推出的网络化标 注语言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 ) 正是顺应了网络化制造的要求而产生。由于其具有可扩展 性、自定义性和异构环境兼容等特性。为解决非结构化信息模型的表达和实现基于w e b i n t e r n e t 环境下 信息的共享和交互提供了一个系统的解决方案u ”。 因此，应用x m l 技术定义描述制造资源模型的网络标注语言m r m m l ( m a n u f a c t u r i n gr e s o u r c em a r k u p l a n g u a g e ) ，建立满足网络环境下异质c a x 应用系统需求、并独立于任何c a x 系统的非结构化制造资源 模型，是实施网络化制造的一项关键使能技术。通过该项技术的研究，能够有效地解决网络化制造实施 过程中涉及的制造资源信息描述、传输和共享的问题。 1 2 国内外相关领域研究现状 1 2 1 国内外网络化制造相关的研究现状 网络化制造作为一种新的制造模式近几年得到飞速的发展，相关领域的研究也很多，其中具有代表 性的研究主要有“”1 ： 1 9 9 4 年美国能源部提出了“敏捷制造的使能技术( t e a m ) ”t e 删集成产品的设计和制造，建立 了一个“产品实现过程模型”。 “全美工厂网络( f a n ) ”建立于1 9 9 5 年，是国家工业数据库，提供包括生产能力，各种工程服务 项目、产品及价格和性能数据、销售和用户服务专门服务 1 9 9 5 年洛克海德马丁航空公司建立了“制造系统的敏捷基础设备设施网络a i m s n e t ，利用国际互 联网支持和管理敏捷企业的供应链。 美国通用电器研究和开发部的“计算机辅助制造网络c a m n e t ”建立于1 9 9 6 年，它通过i n t e r n e t 网 提供多种制造支撑服务，如产品设计的可制造性、加工过程仿真及产品的试验等，使得集成企业的成员 能够快速连接和共享制造信息。这些网络主要为大公司的成员和客户提供服务。 美国麻省理工学院研究的下一代制造系统( n e x tg e n e r a t i o nm a n u f a c t u r i n g ， n g m ) 论证项目的目 标是建立一种基于n g m 的公司，该公司是具有扩展性的全球企业的一部分，是通过共享相互联系的信息、 知识和资源，协同生产产品和服务的一组机构1 美国加州大学伯克利分校集成制造实验室的c y b e r c u t 研究项目的实现目标则是开发一种能在 i n t e r n e t 上快速进行基于w e b 的产品设计与c n c 加工的网络化制造服务机制。 德国的p r o d u k t i o n2 0 0 0 框架性项目，其目标是开发面向二十一世纪的现代生产框架。具体研究内 容包括产品开发方法学及生产工艺、面向生产的后勤工程学、面向生产的信息技术、应用于生产实践的 例证等。 国内的主要研究有：虚拟异地合作设计组织“1 主要强调在产品设计和开发中，获取设计知识的异地 合作。我国企业存在一批可以支持产品开发中设计知识获取的资源或潜在资源，要使这些资源以及企业 3 东南大学硕士论文 外资源能以企业开发某项产品的行为为中心并和企业组织在一起，共同为这个项目的完成进行设计知识、 特别是新知识的获取工作。己有一些异地合作组织的新概念和关键技术研究，如上海交通大学与上飞厂 之间进行了异地设计的联网试验；西安交通大学、清华大学与上海交通大学等高校也在策划异地合作设 计网，但这些工作仍属开始阶段 分散网络化”“”生产系统强调生产系统的网络化。分散网络化是指将动态的、没有固定隶属关系 的和地理上分散的集团，利用信息和通讯技术把它们组织起来进行生产，快速地以合理的成本将产品从 设计转入生产。通过国际互联网，对产品设计、工艺、生产和工况信息从一个生产单元传送到异地的生 产单元进行测试。 上海先进制造技术中心于1 9 9 8 年提供的上海交通大学的快速原形制造中心的上网服务，同济大学也 与香港某些中小型企业进行了联网合作制造模具的试验，但这样的系统还需要有进一步的研究和配套措 施。 随着市场全球化的推动，先进制造技术和信息技术特别是i n t e r n e t 的发展，信息不仅己经成为制 造产业的决定性因素，而且还是最活跃的驱动因素。网络化制造信息集成和共享成为一个重要的研究方 向。一些研究工作已经提出了集成设计工具的一些框架。它们关注开发一个公共的面向对象的数据库， 形成在工具问共享信息的基础。这些研究工作包括”1 ：工程信息系统( e i s ) ，初始c a d 框架( c f i ) ， c a s e 集成服务( c i s ) ，轻便公共工具环境( p c t e + ) ，c i n i 开放系统体系( c i m o s a ) 和并行工程中的初 始化d a r p a ( d i c e ) 。 此外，熊有伦和谢有柏院士主持的国家自然科学基金重大项目“基于知识的产品创新的先进制造技 术基础研究”的相关子课题涉及到采用m u l t i a g e n t 方法重新整合制造单元；c h a n g x u ef a n g ，a n d r e wk 等建立的制造资源约束模型；g a o t x ，h u a n g 强等建立的产品和制造能力模型框架“”；c a s ek 等 建立了工艺能力模型”“”1 ；上海交通大学陈云、严隽琪等人建立的基于面向对象和s t e p 技术的制造 环境模型：把制造环境分解为三个子模型：控制结构模型、资源模型和制造能力模型；武汉汽车工业 大学盛步云等把制造资源按组织结构分为企业层、车间层、单元层、工作站层和设备层，提出了广义制 造资源与狭义制造资源的概念；河北理工学院宋玉银等人在分析并行工程对制造资源的需求特点的基 础上，以设备为重点，建立了基于s t e p 技术的制造资源能力模型”；东南大学的倪中华等人建立的面 向快速重组制造系统的c a p p 制造资源模型，分析了适用于快速重组制造系统的c a p p 对制造资源模型的 新要求，建立了制造资源与工艺设计的关系模型和适应动态变化环境的制造资源模型 1 2 2x m l 在制造业的应用现状 目前网络环境下信息集成主要采用c o r b a i d l ( i n t e r f a c ed e f i n i t i o n l a n g u a g e ) 。j o s ( j a v a o b j e c t s t r e a m ) 和a g e n t 等技术实现“，用户与企业应用系统之间采用b r o w s e r s e r v e r 结构，将企业应用 系统数据转换成h t m l 和a s p 页面，再由用户利用i e 浏览。这种集成策略存在许多不足，主要表现为： 系统集成方法不统一，存在信息转换冗余；制造资源模型没有足够的开放性，集成是单向的。不能支持 基于网络的异质系统的信息交互。 因此，基于h t m l 的信息集成很难满足网络化制造系统中大量异构信息集成的要求，在这种情况下， 国际标准化组织w 3 c 推出了x m l 语言，它是一个精简的s g m l ( s t a n d a r dg e n e r a l i z e dm a r k u pl a n g u a g e ) 语言，着重描述w e b 页面的内容和直接处理w e b 数据的通用方法，用于实现网络上信息的共享和交互。 因此，应用x m l 语言定义行业领域应用标注语言，建立满足异构环境信息集成要求的非结构化的信息模 4 第l 章绪论 型，成为国内外研究的热点，目前与网络化制造领域相关的信息模型标注语言的研究主要集中在以下几 个方面： a ) n c m l 语言：美国n s f 资助的项目，该项且成功的定义了用于网络上实现零件加工代码交互和共享 的数控标注语言一n c 札( n u m e r i c a lc o n t r o lm a r k u pl a n g u a g e ) 语言。在分析n c m l 语法结构的基 础上，开发了相应的解释器和前后处理器，这样依据n c 扎语言建立的信息模型，实现基于网络面向 开放数控系统要求的g - c o d e 交互和共享。其中有关的重要功能模块还处于开发中。 b ) p d m l 语言；它基于x m l 语言，定义了一个新的适用于两络环境下的产品数据管理标注语言p d 甩 ( p r o d u c td a t a m a r k u p l a n g u a g e ) 语言，并应用该语言定义产品数据应用传输标准和相应的s c h e m a 表示模式。 c )美国n i s t 资助的d e s i g nr e p o s i t o r y 项目”1 ：在创新设计标准流程建立的基础上，将设计流程中涉 及的功能模型转换为基于x 札语言定义的s c h e m a 表示模型，实现基于网络的信息处理，检索和重用， 这为在网络环境下基于知识的创新设计奠定基础。 d ) p m m l 语言：美国i l l i n o i s t 大学数据挖掘中心开发的基于网络的数据挖掘预测模型标注语言 一p m m l ( p r e d i c t i v em o d e lm a r k u pl a n g u a g e ) 语言。它提供了定义预测模型的s c h e m a 柔性机制和 模型选择机制，为基于网络的信息获取、处理提供了有效的方法。 e ) c n x m l 语言：由中国软件行业协会和中国科学院软件所承担的面向企业信息平台x m l 标注语言研 究项目这是一个正在进行中的研究项目，研究目标是为企业内部业务流程和企业间交易提供一个 统一标准，以实现e r p 系统和电子商务软件无缝集成。 f )文献”1 讲述了应用x m l 技术实现动态联盟企业制造资源集成的思路。通过在w e b 服务器和数据库服务 器之间增加x m l 服务器，为用户提供x m l 形式的制造资源信息。该文献只是提出了一个基于x m l 文 档实现网络环境下镥4 造资源信息交换的方法，没有建立一个统一的异构环境集成信息模型。 1 3 课题来源 本课题来源于江苏省自然科学基金项目“适用于网络化制造的制造资源标注语言的研究”( z i 目编 号：b k 2 0 0 3 0 6 0 ) 。该项目已于2 0 0 5 1 2 通过江苏省科技厅组织的验收、鉴定。在江苏省科技厅组织的结 题项目评审中获得了优秀。 1 4 课题的研究内容及意义 从以上分析可以看出，随着市场韵变化和两络技术的兴起，利用网络化制造等高科技技术解决企业 面临的难题是当前学术界研究的热门话题。而基于删l 定义通用的网络化制造资源标注语言和构建基于 网络的分布式制造资源应用系统是未来制造业的发展趋势。以上研究成果在一定的程度上能够减轻企业 面临的问题。然而。这些研究还处于研究的初级阶段，其研究的对象也有一定的局限性；某些研究甚至 仅仅为了解决某个具体的问题；网络化制造应的研究与制造资源标注语言的研究相脱离；在研究新技术 的同时没有很好的考虑充分利用原有制造资源系统等。国内外的学术界在该领域的研究均处于探索阶段， 还没有达到共识，也没有一致认同的研究成果得到应用。所以结合制造业的现状，紧跟世界潮流，进行 网络化制造技术的研究是很有意义的。 本文提出以s t e p 标准体系为参考，结合面向对象和神经元仿生学原理建立统一的制造资源模型；以 x m l 为元语言定义通用制造资源标注语言( m 跏lm a n u f a c t u r i n gr e s o u r c e sm a r k u pl a n g u a g e ) ；研究 5 东南大学硕士论文 相关的制造资源网络化应用技术；构造网络化制造资源应用平台。在充分利用现有制造资源体系的基础 上优化制造资源的表达和组织，并利用p 4 r m i 实现制造资源信息的标准化，支持异地制造资源的集成、网 络化和优化配置，实现基于网络制造制造资源平台的集成产品开发系统，从而能够有效地减少产品开发 时间、降低产品的开发成本、提高产品的整体质量、优化服务，最终解决企业面临的? q c s 难题。 1 5 论文结构 文章首先分析了当前制造业市场的情况。结合制造业的特点提出构建制造资源应用平台，并进一步 研究了平台实现的使能技术和应用技术。最后，在相关技术研究的基础上开发了原型系统进一步验证了 理论的可行性。论文的逻辑结构如下图所示： r 鬻l 章绪论点 髑群摊哗镕瓣誊茎赫瓣孽蓍鼯 ；# 瓣 f 黟菇j 章制造资源应用平台体系结构一曼 目群牲瓣瓣# 羞喜t 毒攀瓣瓣越赫群# f 瓣 辩# 瓣i * t # “；。# # 淳赫 il ”第3 章网络化制造资源应用模型的使能技术一厂一第4 章制造资源应用技术一一l 黔l黟l 一一 一 縻上一 匿黪l “资 l 数 l 攀 萋l 智 能 文 构i档 据 ig 霪熬1 圉霸嚣 重 源 ! 用 信 息 挖 掘 ；骂 | 豁 l嚣群1 露羼 i 写 ；制 到；造 资 蓄 源 的 集 映。 成 射。 戮 卜 i 镧 嚣1 鞠 1 嚣f ，i ；制。造 = 造资 资 源 源标 建注 模语 1 羁拳1 释羁鬟 r 一 一 第5 章网络化制造资源应用平台原型系统一。 一；。 鞫隧嘲黼粼麟啪瓣戮猁矧黼脯嘲黼绷矧越瓣档孝矬矧嘲州! 鎏删鞣獬髓”瓣毒 誊耋嫠雪耄瓣4 赫“瓣。獬砖2 麟 删 r 鸶6 章总结与展望女 图卜1 论文章节逻辑关系 6 第2 章网络化制造资源应用平台体协结构 第2 章网络化制造资源应用平台体系结构 2 1 制造资源应用概述 制造资源分为狭义制造资源和广义制造资源。狭义制造资源是指产品生产过程中所涉及的加工设备 的总称。广义制造资源是指产品生命周期中与产品有关的所有相关体的总称本文所论述的制造资源是 指广义制造资源。它贯穿产品的整个生命周期，包括需求分析、设计、工艺、加工、销售和服务等环节 的人力、物力