（计算机软件与理论专业论文）基于web服务的零件库的研究与实现.pdf

山东大学硕士学位论文 摘要 零件库作为c a d 系统的一个重要的组成部分，可以有效的缩短设计时间、 降低企业成本，是企业内各部门之间、企业与企业之间信息共享的平台。网络化 制造是目前先进的制造技术的研究热点之一，核心是利用i n t e m e t ，跨越不同企 业之间存在的空间差距，使企业空间充分的扩展，通过企业之间的信息集成、过 程集成、组织集成和知识集成，实现企业之间的资源共享、优势互补、优化组合 配置，从而缩短产品的研制开发周期以及降低成本，提高整个产业链和制造群体 的竞争力。因此构建w e b 上的零件库的应用已经成为一种新的发展趋势，成为 近年来研究的热点。 本文根据在构建传统基于w e b 集中式零件库中所遇到的问题，设计了一种 分布式、基于w 曲服务的零件库系统，该系统采用参数化的方法建立零件库， 利用w r e b 服务技术构建网络上的分布式零件库系统。 本文的主要工作与贡献如下： 第一：研究了当前基于w e b 集中式零件库的实现模式，分析了该实现模式 存在的问题，根据企业的需求提出了基于w e b 服务分布式的实现模式。基于w 曲 服务的实现模式从系统集成的角度，解决了分布式企业零件库系统在互联网环境 中动态集成的问题。采用w e b 服务技术，可以将要集成的单一零件库系统进行 封装，在集成平台进行调用。实现了系统的平台与编程实现的无关性。 第二：详细研究了基于w e b 服务零件库的系统架构、实现技术。解决了如 何对原有零件库系统进行w 曲服务的封装的问题。通过描述原有零件库系统的 w r e b 服务流程，使得具有w e b 服务接口的零件库组件化，从而使得零件库系统 可以向更多的应用系统开放，具有更好的集成性与通用性。 第三：初步解决了构建基于w 曲服务模式零件库系统所遇到的零部件信息 建模与零部件网络参数化驱动的问题；在此基础上实现了完整的集成系统架构。 集成多个异构分布零件库的零件库系统，从服务提供者( 单一零件库系统) 、服务 请求者( 集成平台) 、服务中介( 服务发布平台) 三个方面实现了一个完整的基于 w e b 服务模式架构。为今后实现更为复杂的跨c a d 平台以及商业应用打下基础。 山东大学硕士学位论文 基于w 曲服务的零件库系统的实现，使得企业以较小的成本实现了资源的 共享。企业可以由此获得更大的设计资源空间，带来了更大的机遇。零件库系统 的集成，更有利于促进企业的专业化分工，对于提高我国制造业的水平具有重要 的意义。 关键字：零件库；w e b 服务；分布式系统；资源封装；系统集成； i i 山东大学硕士学位论文 a b s t r a c t p a r t sl i b r a r y ，a st h ee s s e n t i a lp a r to ft h ec a ds y s t e m , c o u l de f f i c i e n t l ys h o r t e n t h ed e s i g n i n gt i m ea n dl o w e rt h ee n t e r p r i s ec o s t a n di ti sa l s ot h ep l a t f o r mt os h a r e t h ei n f o r m a t i o nb e t w e e nt h ed e p a r t m e n t si nt h ee n t e r p r i s ea n df r o mo n ee n t e r p r i s et o a n o t h e r 。n e t w o r k e dm a n u f a c t u r i n gi so n eo ft h eh o t s p o t sa m o n gt h ea d v a n c e d m a n u f a c t u r i n gt e c h n o l o g i e s ，w h i c ht h ec o r ei st ou s e t h ei n t e m e ti no r d e rt og e ta c r o s s t h eg a pb e t w e e nd i f f e r e n tc o m p a n i e s i th e l p st h ec o m p a n yt ob r o a d e nt h es p a c e ，s h a r e t h er e s o u r c e ，r e a l i z et h ec o m p l e m e n t a r ya n da l l o c a t ep o r t f o l i oo p t i m i z a t i o nt h r o u g h i n t e g r a t i o ni ni n f o r m a t i o n ，p r o c e s s ，o r g a n i z a t i o na n dk n o w l e d g e ，s ot os h o r t e nt h e p r o d u c t d e v e l o p m e n tc y c l e sa n dc o s t s ，e n h a n c et h ec o m p e t i t i v e n e s si nt h ew h o l e i n d u s t r yc h a i na n dm a n u f a c t u r i n gg r o u p s a c c o r d i n gt ot h e s e ，w ec a nc o n c l u d et h a ti t i sat e n d e n c yt om a k et h ea p p l i c a t i o no ft h ep a r t sl i b r a r yo nt h ew e ba n di ti sb e i n ga h o tt o p i ci nt h er e s e a r c hf i e l d st h e s ey e a r s a c c o r d i n gt o t h ep r o b l e m sw i t h i nt h ep r o c e s so fc o n s t r u c t i n gt r a d i t i o n a l w e b - b a s e dc e n t r a l i z e dp a r t sl i b r a r y ，w ed e s i g naw e b s e r v i c e - b a s e dd i s t r i b u t e d p a r t sl i b r a r ys y s t e m ，w h i c hu s et h ep a r a m e t r i cd e s i g nm e t h o dt oe s t a b l i s ht h ep a r t s l i b r a r ya n dt h r o u g ht h et e c h n i q u eo fw e bs e r v i c et oc o n s t r u c tt h ed i s t r i b u t e ds y s t e m t h em a i nw o r k sa n dc o n t r i b u t i o n sa r ea sf o l l o w s ： f i r s t ：1 h i sp a p e rf o c u so nt h ec u r r e n tp a t t e r no fw e b - b a s e dc e n t r a l i z e dp a r t s l i b r a r ya n da n a l y z e st h ep r o b l e m so ft h i ss p e c i f i cp a t t e r n a c c o r d i n gt ot h en e e d so f e n t e r p r i s e sw ep r o p o s et h ep a t t e mo fd i s t r i b u t e dw 曲- s e r v i c e - b a s e dp a r t sl i b r a r y t h i sp a t t e m ，f o r mt h ep e r s p e c t i v eo fs y s t e mi n t e g r a t i o n ，w i l ls o l v et h ep r o b le m so f d y n a m i ci n t e g r a t i o nw h e nd i s t r i b u t e dp a r t sl i b r a r yw o r k si nn e t w o r k e de n v i r o n m e n t u s i n gt h et e c h n i q u e so fw e bs e r v i c e ，t h ef u n c t i o n so fas i n g l ep a r t sl i b r a r yc a nb e e n c a p s u l a t e dt o i n t e r f a c e sw h i c hi n v o k e di nt h ei n t e g r a t e dp l a t f o r ma n ds o a st o r e a l i z et h ei r r e l e v a n c ei np l a t f o r ma n dp r o g r a m m i n go fs y s t e m s e c o n d ：t h i s p a p e r s t u d i e st h ea r c h i t e c t u r e a n d t e c h n i q u e s o f w e b s e r v i c e - b a s e dp a r t sl i b r a r yi n t e n s i v e l y t h ep a p e rr e s o l v e dt h ep r o b l e mt o e n c a p s u l a t et h eo r i g i n a lp a r t sl i b r a r y b yd e s c r i b i n gt h ew e b - s e r v i c ep r o c e s so f o r i g i n a lp a r t sl i b r a r y ，w em a k ew e b - s e r v i c ei n t e r f a c e sf o rp a r t sl i b r a r yc o m p o n e n t s ， s ot h a ti tc o u l db eo p e nt om o r ea p p l i c a t i o ns y s t e m sa n dm e a n w h i l eb eb e t t e r i i i i n t e g r a t e da n d v e r s a t l l 邑 一 t h i r d ：t h i sp a p e rp r o p o s e s t h ep r e l i m i n a r yp r o b l e m so fp a r t s 1 n f o r m a t l o n m o d e l i n ga n dp a r a m e t r i cd r i v e n i nan e t w o r k e de n v i r o n m e n tw h e nb u l l d l n gt h e a r c h i t e c t u r eo ft h ew e b s e r v i c e - b a s e dp a r t sl i b r a r y o n t h i sb a s i st h es y s t e m ，w h i c h i n t e 2 r a t e sm u l t i p l eh e t e r o g e n e o u sa n dd i s t r i b u t e d p a r t sl i b r a r y ，r e a l l z e sac o n l p j e t e i n t e g r a t e da r c h i t e c t u r ef r o mt h et h r e ed i m e n s i o n s a sf o l l o w s ：s e r v i c e sp m v i d e r ( a s i n 9 1 ep a r t sl i b r a r y w h i c hh a sw e bs e r v i c ei n t e r f a c e ) ，s e r v i c er e q s t e r 似e i n t e g r 砷e ds y s t e m ) a n dt h es e r v i c ei n t e r m e d i a r y ( t h e i n t e g r a t e dp l a 渤肌) nl a y s f o 吼d a t i o n st oa r c h i v e m o r ec o m p l e xc r o s s c a ds y s t e m s a n dc o m m e r c l a 工 a p p l i c a t i o n si nt h e f u t u r e t h ei m p l e m e n t a t i o no fw e b s e r v i c e - b a s e d d i s t r i b u t e dp a r t sl i b r a r ya l l o w 8 e n t e r p r i s e st o a r c h i v et h eg o a li nr e s o u r c e - s h a r i n gw i t h i n as m a l l e rc o s t i h u s e n 【t e 啦r i s e sc a i lg a i ng r e a t e rd e s i g n i n gs p a c e sa n d m o r eo p p o r t u n i t i e s t h em t e g r a n o n o fd i s t r i b u t e dp a n sl i b r a r yw i l lb em o r ec o n d u c t i v e t ot h ep r o m o t i o no fs p e c i a l i 珊g m e1 a b o r - d i v i s i o ni ne n t e r p r i s e t h i si so f ag r e a ts i g n i f i c a n c et or a i s el e v e lo f c h i n a s m a n u f a c t u r i n g k e y w o r d s ：p a r t sl i b r a r y ；w e bs e r v i c e s ；d i s t r i b u t e d s y s t e m ； s y s t e mi n t e g r a t i o n ；r e s o u r c ee n c a p s u l a t i o n 一一 i v 原创性声明和关于论文使用授权的说明 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不 包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研 究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本声明 的法律责任由本人承担。 论文作者签名：型：洼 日 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学 校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论 文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本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、缩印或其他复制手段 保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：避导师签名： 山东大学硕士学位论文 1 1 引言 1 1 1 研究背景 第一章绪论 国际市场竞争日趋激烈，制造业企业必须缩短产品设计周期，快速响应市场 需求。但企业仅靠自己已有的产品设计资源还远远不够。因此解决企业如何快速 获取在产品开发过程中所需的资源，已经成为制造企业越来越重要的问题。在 w e b 环境下，将i n t e m e t 提供的分散设计资源有效整合是企业实现快速设计的重 要途径，但是国内很多w e b 资源的建设还不够完善，甚至处于高度无序化状态【l 】。 随着网络技术的不断发展，网络化制造 2 1 成为目前先进的制造技术的研究热 点之一。利用i n t e m e t 实现企业之间的资源共享、优势互补，缩短了产品的研制 开发周期以及降低成本，从而提高整个产业链和制造群体的竞争力。网络化制造 以数字化、柔性化和敏捷化为基本特征【3 】。柔性化与敏捷化是快速相应客户需求 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，快速响应市场的 需求。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，从而达到在敏捷化制造和虚拟制造等先进的模式下， 为适合快速多变的市场需求以及s 、c a p p 等应用领域的信息需求，企业制造 资源能够广泛的、动态的共享制造资源【4 】。 w e b 零件库的出现正是在这种网络化制造与信息资源共享的大背景下，为了 满足企业与零件供应商双方的需求进而密切双方联系而出现的新系统。w 曲零件 库能够实现零件信息的大范围共享，显著提高零部件的重用程度，企业能够方便 的利用零件库提供的标准件和通用件达到设计和制造个性化产品的目的，使得跨 专业化零件供应商能够有效的推销自己的产品，扩大批量，降低成本。 第1 页 l l j 东大学硕士学位论文 1 1 2 零件库的基本概念 零件库是为满足用户的计算机辅助机械设计需求，在计算机系统中按照一定 的数据模型格式组织、存储和使用互相关联的零件( 标准件、通用件等) 数据信 息集合；对零件库中信息进行管理和操作的系统被称为零件库信息系统【5 1 。 网络技术的迅猛发展使构建基于w e b 的零件库成为可能。基于w 曲的零件 库【6 】是指利用i n t e r n e t 技术，从工程数据的可重用性角度将地理位置不在一起的 各企业或零部件供应商的零件数据集成起来达到零部件设计资源的共享，从而使 得对于每个企业来说就好像拥有了一个自己的网上零件库。 1 1 3 零件库的作用 c a d c a e c a m 技术的不断发展，零件的设计朝着标准化、系列化的方向 发展。根据统计资料表明【j 7 】：8 0 的美国工程师希望零部件供应商可以通过 i n t e m e t 提供现成的2 d 或者3 d 的c a d 零部件文件。6 0 的受调查者承认他们 倾向于选择提供了此项服务的供应商。在被下载的3 d 零部件模型中，大约 8 0 9 0 的模型被直接或者仅做简单修改之后就被加入到顾客的设计方案之中。 由上可知，在市场竞争日益激烈的情况之下，大批量定制( m a s s c u s t o m i z a t i o n ，m c ) 正在成为企业的主流生产模式【8 1 。以最短的时间，尽可能 低的成本向客户提供最满意的产品是企业追求的主要目标。m c 的关键技术之一 就是使用大量的标准件和通用件组成个性化的产品。在这些标准件与通用件尽可 能由专业化的生产厂家( 零部件的供应商) 提供：这样可以保证价格低、质量好。 于是，就产生了如下新的生产模式：面向客户个性化需求的企业需要快速得到各 种物美价廉的标准件与通用件，专业化零部件生产企业需要让尽可能多的企业购 买自己的零部件。 w e b 零件库及零件库管理系统是企业重要的制造资源与管理资源。制造企业 通过零件库存储、管理、分享和重用设计资源，有利于满足制造业专业化分工、 制造全球化的需要，有利于提高企业的设计效率以及在市场中的竞争力【9 】。w e b 零件库的出现使企业之间的零部件制造资源的高效共享成为现实，这对于生产企 业参与市场竞争具有重要的实践意义。图1 1 表示了w e b 零件库系统如何作为 中介，为企业与供应商之间，企业之间的交互发挥了重要的作用。 第2 页 l l i 东大学硕士学位论文 产晶标准件、外购件数据 图1 1 零件库的中介作用 1 2 零件库的中性建模与模型交换标准 1 2 1 零件库的中性建模 长期以来，产品数据表达直接来源于具体的应用领域和c a d 软件，人们只 能开发各种接口实现c a d 系统之间的数据转换。这种专用的数据交换接口开发 和维护都十分的复杂，数量和种类繁多，不适合大范围的产品数据交换。 为了实现零部件信息的共享，零件库的概念正在向中性化定义扩展【l 们。具体 定义为：零件库是根据一定规则对零件进行抽象，对抽象出的信息以适当的数据 结构在计算机中进行定义和表达，形成对零件的完整、一致性的表达集合。这种 零件库中性定义主要强调的两个方面：第一，零件库应保证一定的抽象性，提供 与具体c a d 系统相对分离的机制以生成不同的c a d 系统化上的零件表达，这 是实现企业间信息集成的基础；第二，在不同的抽象层次上，零件信息的描述可 以有多种形式，以生成c a d 用户所需要的特定零件视图表达。 因此工业界迫切需要制定一种统一的符号语言来描述c a d 模型，实现c a x 系统之间的信息集成，以此促使c a d 模型交换标准的制定。 1 2 2c a d 模型的交换标准s t e p p l i b 德国标准化协会( d i n ) 在8 0 年代中期就制定了系列标准：d i n4 0 0 0 一事物特 第3 页 山东大学硕士学位论文 性表；d i n 4 0 0 1 - - - c a d 标准件文件编制总则；d i n 6 6 3 0 4 - - - c a d 编程接口。符合 以上标准的零件库使德国的企业，特别是汽车制造业获得了巨大的利益。目前， 工业界和学术界普遍认同的产品建模语言主要包括产品数据交换标准的 s t e p p l i b 。 s t e p ( i s o1 0 3 0 3 ) 和p l i b ( i s o1 3 5 8 4 ) 都是由i s o t c1 8 4 s c 4 提出的有 关数据表示的标准【1 1 】。s t e p ( s t a n d a r de x c h a n g eo fp r o d u c td a t am o d e ) 标准主要 应用于单个产品数据信息表达和交换中，解决不同企业或企业内部之间的零件库 信息共享问题；p l i b ( p a r t sl i b r a r y ) 标准主要研究零件库数据在进算计中的合理 表达与交换，为零件库数据的交换提供独立于任何一种应用系统的中性表达机 制，是实现零件库共享的基础，p l i b 标准吸收了德国标准的基本思想，同时又 受到了s t e p 标准的影响，引入了e x p r e s s 语言的形式化描述的方法。 这两个标准有着较大的区别：s t e p 标准的目标是以中性格式概括出一个在 产品生存期内具有完整性和集成性的计算机化的产品数据，它的重点是产品数据 的中性表示、交换和共享，能被大多数c a d 识别和处理；p l i b 标准的目标是提 供一种传递零件库数据的中性机制。这种中性机制能够独立于任何使用零件库的 系统，强调零件库数据的中性表示，它的重点是零件库结构信息的中性表示，交 换和共享【1 3 】。其优缺点的比较如表1 1 所示。 表1 1 基于s t e p 和p l i b 标准的c a d 文件优缺点的比较 s t e p 标准p l i b 标准 优点 1 c a d 系统自带文件转换接口1 使用隐式的参数化的方法建立零件 2 包含生命周期的所有信息，信息完备 的几何表达模型，适合零件族的信 性好 息描述，信息冗余性小 2 通过接口描述传递信息，数据量小 缺点1 s t e p 表示的是精确的几何模型，对零1 p l i b 不适合非标准件的描述 件组内的每一个零件都必须有自己的2 p l i b 的参数化表达不包含特征信 s t e p 文件，信息冗余度大息，无法共享零件的设计意图 2 数据量大，网上传输较慢 随着我国c a d c a m 的不断发展，对w e b 零件库的标准研究也一直处于进 行当中，虽然取得一定进展，但是距离实际应用还有一定差距。中国标准研究所 的王平、詹俊峰等人主持并制订了我国c a d 标准件库标准g b1 7 6 5 4 ，并参照 采用d i n 标准，制定了国家标准：g b l 0 0 0 9 1 - - 事物特性表：g b l 5 0 4 9 - - c a d 标 准件文件编制总则1 2 】。 第4 页 山东大学硕士学位论文 目前国内外实现的w 曲零件库大多基于p l i b 标准，但由于p l i b 标准只是 提出了实现零件库的规范，并没有给出细节，而且使用e x p r e s s 语言描述的 p l i b 标准零件库不方便由网络进行传输、共享，因此目前零件库一般基于p l i b 标准做如下修改：( 1 ) 给出p l i b 标准的库接口规范的详细定义；( 2 ) 使用x m l 语言而不是p l i b 标准的e x p r e s s 语言对p l i b 标准零件库进行描述。 1 3w e b 零件库的应用与国内外研究现状 1 3 1 国内外w e b 零件库的应用 目前国外已经有多家极具规模的基于w e b 的零件库。典型的有以下几个： ( 1 ) w 曲2 c a d ( w w w w e b 2 c a d c o m ) ：提供了6 种语言的支持，有超过数 十家世界主要的零件制造商加盟( 如b o s c h 、s i e m e n s 等) 提供了4 0 0 0 多万个 2 d 和d 3 机械零件c a d 模型供用户免费下载。目前号称世界第一大零件库； ( 2 ) 3 d c o n t e n t c e n t r a l ( w w w 3 d c o n t e n t c e n t r a l c o m ) ：由美国s o l i d w 0 r k s 公司推出的一个崭新的w e b 零件库，集成在s o l i d w o r k s 2 0 0 5 软件内，提供数百 万个零部件供用户下载。 ( 3 ) c a d c l i c k ( w w w c a d c l i c k d e ) ：德国一家w e b 零件库，采用直接上 传c a d 模型的方式存储零件，该w 曲零件库存储了几十万个零部件。 国外其他的比较有规模的w e b 零件库还包括零件库包括p t c 公司的 i n p a r t ( w w w c l e a r p a t h m e d i a c o r n ) 、c a d l i b ( w w w c a d l i b c o u k ) 、p a r t s o l u f i o n s ( w w w p a r t s o l u t i o n s c o m ) 、c a t d a si n c ( w w w c a t d a s c o m ) 等。 国内的零件库的应用状况则相对于国外零件库的研究与应用有很大的差距， 主要表现在以下两个方面：首先，国内零件库的数量不多；另一方面，w e b 零件 库的内容、结构和功能与国外著名的零件库相比也有很大差距。例如，现在国内 最为著名的w 曲零件的应用中国机械网( w w w c h i n a - m a c h i n e t o m ) 的3 d 图库 是一个较为完善的g b 类标准件库，其中有2 3 小类，一共三千多种全系类的标 准件而其管理与应用尚处于起步阶段1 4 】。国内外w e b 零件库的情况如表1 - 2 所 示。 第5 页 山东大学硕士学位论文 表1 - 2 国内外w e b 零件库的比较 。 、e b 2 c a d3 d c o n t e n t c e n t r a lc a d c l i c k 中国机械网 零部件数量4 0 0 0 多万1 0 0 多万几十万 3 0 0 0 4 0 0 0 c a d 模型二维、三维三维二维 = 维 模型格式 s a t 、i g e s 、i g e s 、s t e p 和d x fs a t 、d w g 、 u g 系统所支持 s t e p 和d x f 等等中性格式s t e p 和d x f 等的格式 中性格式格式 c a d 系统 a u t o c a d ，a u t o c a d ， 支持以上格式 u g p r o e ，c a r i as o n d w b r k s ，的c a d 系统 等c a r i a 等 特点采用参数+ 模板提供一个供用户交提供电子和建是一个中国国 的形式表示零流、共享c a d 模型筑等行业的零家标准的标准 件族，直观的空间件，比较专业件库；没有供应 商信息；只支持 u g 格式 1 3 2 国内w e b 零件库的研究现状 目前国内的w e b 零件库的研究主要集中如何根据p l i b 标准构建一个w e b 零件库。文献1 5 1 6 1 对基于w e b 的零件库进行了研究，提出了w e b 的零件库建库 的方法与体系结构。文献1 7 1 基于p l i b 标准对零件库建立的方法以及基于零件库 实现产品设计资源共享的原理进行了研究，讨论了零件库在产品设计中的应用； 文献【1 8 】对基于w e b 零件库系统的关键技术进行了研究，包括网络环境下零件库 信息的共享、异构c a d 系统零件几何模型的中性表达以及零件几何模型的可视 化等。文献【1 9 1 研究了w e b 零件库的构建方法，包括零件族的建立、基于事务特 性表的零件描述，研究了基于零件功能结构的语义特征的零件描述和基于本体的 零件描述，阐述了基于w e b 的零件库的体系结构，解决了零件族结构和命名的 多样性问题，为零件本体的建立和应用打下基础；文献2 0 1 对基于w e b 的跨平台 零件库系统的设计和实现原理进行了研究，用a s p 技术实现了基于w e b 的b s 工作模式，实现了零件库的跨平台使用；文献口1 1 对开放式结构零件库系统进行了 研究，并提出相应的体系架构；文献2 2 1 采用c o r b a 技术实现了分布式零件库系 统的设计，解决了零件库系统只能限本地使用的问题，实现了多客户端的跨平台 使用零件库的应用。另外还有一些文献对在不同环境下与应用下的零件库进行了 研究，如敏捷制造【2 3 1 下的零件库研究；动态可扩展的零件库研究，大规模定制下 的零件库的研究1 2 4 等。 第6 页 ，山东大学硕士学位论文 1 3 3 基于w e b 集中式零件库实现模式 应当指出的是，目前国内的主要研究集中在如何基于p l i b 标准构建基于 w e b 集中式的零件库系统，企业零部件资源的获取都是在单一w e b 零件库系统 进行，而对于不同企业的零件库之间的资源共享问题却很少予以涉及。这种实现 模式也是国内外实现w e b 零件库的主要实现模式如w w w w e b 2 c a d c o m 、中国 机械网等。图1 2 是一个基于w e b 集中式的零件库典型的应用示意图。 嚏，孽，尹 氅7 零件设计磕哇匝l 攀痧 图1 2 基于w e b 集中式零件库示意图 在基于w - e b 集中式的零件库系统的实现模式中，企业所要发布的所有零部 件模型文件与零件信息全部存放于单一的w e b 零件库中；零件库管理的对象是 直接发布到中心服务器上的零部件图形文件、零件信息等；不同设计企业可能针 对不同的需求、不同的c a d 系统。在集中式零件库系统中，将w e b 零件库作为 整个管理系统的中心，采取集中存储和访问的方式，将需要的零部件数据集中到 一个中心设备。随着零件库规模的不断扩大，零件库的管理必将日益复杂，主要 体现在以下几个突出的问题： 设备庞大，成本高昂。数据的集中需要足够大足够快的硬件设备的支持，难 以适应数据的快速增长。一旦越来越多的企业将零件库资源发布到服务器 第7 页 戮、 声 用 【i j 东大学硕士学位论文 上，零件库系统的数据就会呈现差距爆炸式的增长，这样无疑会增加构建零 件库的成本。 实时更新困难，难以保证数据的时效性。企业的零件库数据不能及时的发布 到零件库系统中，造成零件资源的添加和更新的滞后性。不能做到整个零件 库系统的实时性。 中心设备系统容错性能差。中心设备出现故障可能会导致整个系统的瘫痪。 随着零件库系统的不断发展，会有越来越多的用户访问零件库。因此中心设 备负载会不断的增大，零件库系统会出现瘫痪的危险。 对网络的要求加大，若某一时间零件库系统的访问用户突然激增，还可能会 遇到网络阻塞的现象。 1 4 论文的内容与意义 1 4 1 论文的工作与意义 目前我国零部件企业还存在着规模小，信息化程度低，开发能力不足的问题。 相对与国外比较成熟的基于w e b 集中式零件库实现模式的发展思路，往往没有 足够的资金、技术实力来开发与维护规模庞大的集中式零件库系统。而在信息化 浪潮的冲击下，企业往往已经建立起了符合自己企业生产需求的小型w 曲零件 库系统，因此企业开发新架构w 曲零件库系统的愿望不够强烈。 本文是山东省科技发展计划项目“s e m a n t i cw 曲环境下产品的虚拟制造技 术”的研究的后续部分。主要工作就是针对分布式企业零件库之间的资源共享问 题研究并实现一种新的w e b 零件库实现模式一基于w e b 服务( w 曲s e r v i c e ) 分 布式零件库的实现模式：即维持企业原来的零件库系统( 遗留系统) 的结构，利 用w e b 服务技术将遗留系统的功能封装成为w e b 服务发布到i n t e m e t 上，实现 了多个零件库的集成；集成平台作为用户登录多个零件库系统的统一入口，给企 业查询零件资源带来了很大的便利。图1 3 表示了本文所要重点研究的基于w e b 服务模式的零件库集成平台。 第8 页 山东大学硕士学位论文 图1 3 基于w e b 服务模式的零件库系统的集成平台 集成后的系统平台，使得企业可以获得更大的设计资源空间，给企业带来了 更大的机遇，实现了设计资源的高度共享。零件库系统的集成，有利于促进企业 的专业化分工，对于提高我国制造业的水平具有重要的意义。 1 4 2 论文组织 本文第一章介绍了w e b 零件库的研究背景，提出了构建一种新的基于w e b 服务的分布式零件库的实现模式。第二章重点研究了基于w 曲服务的零件库模 式的架构与零件库的w e b 服务化问题。第三章首先讨论了零件库中零部件信息 建模而后介绍了零件库w e b 服务接口的设计。第四章讨论了基于三维模型参数 化的零件库建库模式，并结合该建库模式研究了参数化零部件的服务封装。第五 章介绍了基于w e b 服务零件库实现模式的应用系统。在第六章，将对论文所做 的工作进行总结的基础上，进一步提出未来的改进。 1 5 小结 零件库作为制造企业一种重要的制造资源，在企业发展中发挥越来越重要的 作用。本章分析了企业对零件库系统的需求，企业零件库的研究与应用现状，传 统零件库系统的实现技术以及局限性，提出了一种构造新的零件库系统的思路。 第9 页 【j 东大学硕士学位论文 2 1 引言 第二章基于w e b 服务的零件库系统架构 为了更好的实现各个不同制造企业零部件资源的有效共享，需要在目前基于 w e b 模式的零件库基础上，构建一个较大的零件库，或者称为虚拟零件库【2 5 】。 该虚拟零件库仅仅作为一个入口，负责与多个零件库系统通讯。用户通过该入口 可以访问到多个零件库资源的资源，各个零件库资源都是企业在本地维护的。这 样建立一个既可以集成共享，又可以由各企业在本地更新维护的分布式零件库系 统架构，有助于适应目前国内的应用情况【2 4 1 。一方面可以很好的利用现有的零件 库的资源：另一方面零件库的用户可以由此获得更多的零件库资源，而w e b 服 务就是实现分布式零件库的关键技术。 2 2 基于w e b 服务分布式零件库 2 2 1 分布式零件库系统的集成 通过研究发现，集成是解决低成本资源共享的一个有效手段。集成可以认为 是一种构造系统的理念，也是一种解决复杂系统问题、提高系统整体功能的综合 方法瞄1 。集成从一般意义上可以理解为两个或两个以上的要素( 单元、子系统) 集合而成的一个有机的整体，这种集成不是要素之间的简单叠加，其目的在于提 高有机整体的整体功能。而在集成的过程中，尽量小的减少对子系统内部的影响， 使子系统成一个自治的系统。本论文所研究的主要问题就是解决分布式零件库系 统的集成问题。w e b 服务技术是本文实现分布式零件库集成所采用的主要技术。 w e b 服务技术提供了一种基于i n t e m e t 上的分布式计算技术，依靠预先达成 一致的w e b 服务规范【2 7 】，完成无缝的系统对话。它最为突出的优势就在于它不 像传统的组件技术那样使用特定的对象访问模型协议( 如d c o m c o m ，o p 等) ，而是利用通用的数据传输协议和数据格式来实现服务的访问。所以利用w e b 服务框架结构，能够帮助用户克服各类应用系统的对象体系、运行环境、开放语 第1 0 页 山东大学硕士学位论文 言等技术方面的异构性，打破企业间用户的界限，建立稳定安全的伙伴关系，实 现真正的资源高度共享【2 8 1 。w e b 服务的基本理念是：把软件做成服务，且遵从 相应的标准，让不同系统可以跨越平台，彼此相互兼容，具有无缝通信和数据共 享的能力r 9 1 。因此我们采用w e b 服务的体系架构对各种异构零件库系统进行封 装，可以很好的实现零件库系统的无缝和自动业务应用集成。基于w e b 服务的 零件库系统使用w e b 服务技术摒除异构零件库系统之间平台差异和实现差异， 实现零部件资源的有效共享。基于w e b 服务的分布式零件库系统的集成如图2 - 1 所示。 图2 - 1 基于w e b 服务模式的零件库系统的集成平台 2 2 2 分布式零件库的设计要求 基于w e b 服务的零件库系统要求每个企业或设计部门维护自己的零件库系 统，不同的零件库系统分别放置在不同的服务器上。集成零件库平台成为用户访 问的统一入口，登陆平台后，根据用户端的权限，可以访问各个零件库系统，而 无需关心资源的具体物理位置，既使零件库资源对用户保持了透明性，又实现了 零部件资源的共享。因此，基于w e b 服务模式的零件库系统应遵循如下的功能 要求： 可重构性：可重构性是指在系统原有的硬件基础上，通过调整系统的结构、 功能等，适应需求变化的能力。面对需求的变化，客观上要求系统具有较好 的重构性，使系统能够与需求的变化同步。 第1 1 页 山东大学硕士学位论文 异构分布式自治系统的集成。各结点企业零件库的维护工作由该企业零件库 的拥有者执行，即各个结点零件库系统运行不受集成的影响。利用w e b 服务 技术，分布式零件库系统应实现为资源分散的、区域自治的、可扩展的零件 资源集成的管理系统。 鲁棒性：不能由于某一个企业零件库出现故障而影响集成平台上其他结点企 - 业零件库的运行，甚至导致集成平台的崩溃 数据的实时性与一致性。各结点的零件库系统的数据更新，要能够及时反映 到服务请求的客户端，用户能够及时得到所需要的数据，实现共享数据的实 时性和一致性。 简单性。对于集成后的零件库系统，一方面要保持原有系统的功能，另一方 面，各结点的零件在封装w e b 服务时，应尽量采用简单的描述方式，尽量采 用w - e b 服务开放工具都支持的标准。 2 2 3 基于w e b 服务分布式零件库的架构 基于w e b 服务分布式零件库系统的系统架构如图2 2 所示。整个系统由零 件图形文件、数据库系统、企业零件库服务器、客户端计算机、集成服务器、集 成数据库等部分组成。各个结点的企业零件库系统运行平台、开发环境都不尽相 同。采用w e b 服务技术可以将企业零件库系统的逻辑单元封装为w 曲服务，这 样就可以在集成平台上调用各个结点企业零件库的w e b 服务接口实现系统的集 成。 系统架构的主要组成与作用如下： 第1 2 页 山东大学硕士学位论文 潮，茹参 。 - 一- f ，、 1 客户 图2 - 2 基于w e b 服务分布式零件厍系统 ( 1 ) 集成平台 分布式零件库系统所集成到的统一平台。集成平台是所有客户机服务的入口。 异地、异构的零件库系统对用户是透明的，用户不需要了解这些零件库系统的具 体物理位置，也无需了解这些零件库内部的搭构平台的实现细节。零件库系统的 三维模型文件依然保存在各地服务器上，集中服务器并不是直接集中这些图形数 据，而是通过集成平台的零件分类树查看平台中所有分布式企业零件库系统的整 体信息。集成平台上的w e b 容器提供基于i n t e m e t 页面的请求服务，直接对用户 的请求进行处理，并将其中的零件请求信息打包成容易理解的x m l 数据包格式 转发给企业零件库系统。集成平台的工作包括：用户登陆的统一入口。用户只 要登陆集成平台，即可浏览所有集成到该服务器上的各结点