（轮机工程专业论文）基于corba的中小企业分步实施的pdm系统设计.pdf

i 摘 要 产品数据管理系统(pdm)作为制造企业实施信息化的集成框架， 己被越来越多 的企业所采用，但是，目前大多数的 pdm 系统采用传统的 c/s 模式。基于这种模 式的 pdm 系统存在诸如：软件安装、升级、维护困难、系统适应性差、使用不方 便、移植困难等方面的缺陷。而且，企业的实际需求要求 pdm 系统的开发由侧重 于部门级的设计环节的数据管理与共享向贯穿企业全过程的企业级方向发展，要 求系统能充分集成现有的应用系统，对跨地域的产品数据同样实现信息集成，这 需要对 pdm 系统进行重新构架。 本文在分析国内外产品数据管理系统现状的基础上，根据国内产品数据管理 （pdm） 系统的不足和国内中小企业自身的特点， 运用分布式数据库技术、 corba 技术、对象建模技术相结合，设计开发了适合我国国内中小企业的可分步实施的 pdm 系统。并就开发中的数据库设计、corba 与数据库接口设计、功能模块设 计以及相关关键技术进行了详细的论述，系统具有文档管理、系统管理、产品结 构与配置管理、工作流管理、项目管理等功能。最后，就 corba 层和系统安全 方面进行简单的论述。 本文的创新点在于提出 pdm 的最小核心系统，包括数据库设计、corba接 口和文档管理模块，以适应中小企业自身资金少、变化快等特点，适合中小企业 实施门槛低、受经济实力和技术力量制约的中小企业。 关键词：pdm corba 分布式数据库 面向对象建模 分步实施 ii abstract as an integrated platform for enterprises information，pdm has been applied to more and more enterprises. but，at present，most of the pdm systems adopt conventional c/s mode. those systems based on this mode have such defaults as difficulty in installing or upgrading or maintaining software，weak adaptability to system，inconvenience to use， and hard to transplant， etc. furthermore， the practical requirements of enterprises， that development of those pdm systems should move from level， at which throwing emphasis on management and share of data during designing period to enterprise level， at which we pay more attention to the whole procedure， that the system could integrate existing application systems adequately， and call for information of trans- regional product data， all these ask for re- building of pdm system. the paper ，on the basis of the analysis of domestic and foreign products the status and under domestic product data management (pdm) system and the insufficient domestic smes own characteristics，use of distributed database technology，corba technology， the omt techniques， design and development of the country suitable for smes can step implementation pdms ， and design the database design and development， database interfaces with the corba design， modular design and related key technical functions carried out a detailed exposition of file system management ， systems management ， product structure and configuration management， workflow management， project management， and other functions. the innovative of the paper is a point of the smallest core pdm system to meet their own capital for smes less， the fast changes in the characteristics of the use of force in the economic strength and technological constraints of smes. key words：pdm;corba; distributed database;omf; 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，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个 人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体， 均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承 担。 学位论文作者签名： 日期： 年 月 日 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，即：学校有权保 留并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 授权华中科技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、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密? ，在_年解密后适用本授权书。 本论文属于 不保密?。 （请在以上方框内打“ v” ） 学位论文作者签名： 指导教师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日 1 1 绪 论 1.1 产品数据管理（pdm）技术概论 1.1.1 pdm 技术产生的背景 在 20 世纪的 60、70 年代，企业在其设计和生产过程中开始使用 cad、cam 等技术，新技术的应用在促进生产力发展的同时也带来了新的挑战。对于制造企 业而言，虽然各单元的计算机辅助技术已经日益成熟，但都自成体系，彼此之间 缺少有效的信息共享和利用，形成“ 信息孤岛” 。在这种情况下，许多企业已经意识 到：实现信息的有序管理将成为在未来的竞争中保持领先的关键因素，其中产品 信息的集成化（一体化）管理尤为重要。产品数据管理(product data management， pdm)正是在这一背景下应运而生的一项新的管理思想和技术。 企业在经营过程中通常要存储和管理大量的数据，同时由于计算机技术的飞 速发展和在企业越来越广泛的应用，需要把各种不同的应用系统集成起来，同时 数据库技术尤其是关系数据库技术得到飞速的发展，但同时关系数据库在工程数 据管理方面又力不从心，因此需要作进一步的努力，于是出现工程数据库管理系 统。同时，工程数据库对工程应用的不够的弱点，主要表现在一下几个方面1： （1）对工程应用的数据表示不够充分，不能全面描述数据类型之间的分类、 组合、继承和引用关系。 （2）对应用集成的支持能力不强，难于做到产品信息和应用程序的完全集成。 （3）应用开发接口能力差。 正是以上的缺点导致单独的工程数据库系统无法胜任庞大的工程数据管理的 任务，比较合理的方法是划清功能界限，各司其职，开发一些功能相对独立的应 用模块，同时采用面向对象技术，以面向对象技术所提供的分解，组合和继承特 性来描述工程数据，实现对数据的层次化管理。基于以上的思想，产品数据管理 （pdm）系统应运而生。 2 1.1.2 pdm 技术的定义和特点 pdm 是 product data management（产品数据管理）的缩写，是以软件技术为 基础，以产品为核心，实现对产品相关的数据、过程、资源一体化集成管理的技 术，是帮助企业、工程师和其他有关人员管理数据并支持产品开发过程的有力工 具。 我们可以这样理解 pdm：从产品来看，pdm 系统可帮助组织产品设计、完善 产品结构修改、跟踪设计进展情况、及时方便地找出存档数据以及相关产品信息。 从过程来看，pdm 系统可协调组织整个产品生命周期内诸如设计审查、批准、变 更、工作流优化以及产品发布等过程事件。 pdm 将所有与产品相关的信息和所有与产品有关的过程集成在一起。与产品 有关的信息包括任何属于产品的数据，如 cad/cae/cam 的文件、物料清单 (bom)、产品配置、事务文件、产品订单、电子表格、生产成本、供应商状况等、 与产品有关的过程包括任何与产品有关的加工工序、加工指南、工作标准、工作 流程、机构关系等所有过程处理的程序。 需要指明的是，pdm 并不只是一个技术模型，也不是一堆时髦的技术辞藻的 堆砌，更不是简单的编写程序。它必须是一种可以实现的技术；必须是一种可以 在不同行业、不同企业中实现的技术；必须是一种与企业文化相结合的技术。 pdm 具有如下特点： （1）开放性：支持不同的数据库管理系统，具有良好的开放性。 （2）集成性：实现整个设计、生产、管理的数据的一体化。 （3）继承性：保证 pdm 能够随企业的扩充时保证 pdm 不做或者少做改动。 （4）并行性：提供支持异地设计、管理和部门的并行性工作环境，同时保证 数据的一致性和完整性。 1.1.3 pdm 系统的体系结构 pdm 体系结构可分为四层，它们是支持层、面向对象层、功能层和用户层， 见图 1.1。 3 第一层是支持层。 目前流行的商业化的关系型数据库是pdm系统的支持平台， 关系型数据库提供了数据管理的最基本的功能。如存、取、删、改、查等操作。 第二层是面向对象层（产品主题化层） 。由于商用关系型数据库侧重管理事务 性数据，不能满足产品数据动态变化的管理要求。因此，在 pdm 系统中，采用若 干个二维关系表格来描述产品数据的动态变化。pdm 系统将其管理的动态变化数 据的功能转换成几个，甚至几百个二维关系型表格，实现面向产品对象管理的要 求。 第三层是功能层。面向对象层提供了描述产品数据动态变化的数学模型。在 此基础上，根据 pdm 系统的管理目标，在 pdm 系统中建立相应的功能模块。一 类是基本功能模块，包括文档管理、产品配置管理、工作流程管理、零件分类和 检索及项目管理等；另一类是系统管理模块，包括系统管理和工作环境。系统管 理主要是针对系统管理员如何维护系统，确保数据安全与正常运行的功能模块。 工作环境主要保证各类不同的用户能够正常、安全、可靠地使用 pdm 系统，既要 求方便、快捷，又要求安全、可靠。 第四层是用户层。包括开发工具层和界面层。不同的用户在不同的计算机上 操作 pdm 系统都要提供友好的人机交互界面。根据各自的经营目标，不同企业对 人机界面会有不同的要求。因此，在 pdm 系统中，通常除了提供标准的、不同硬 件平台上的人机界面外，还要提供开发用户化人机界面的工具，以满足各类用户 不同的特殊要求。 整个 pdm 系统和相应的关系型数据库， 如 oracle 都建立在计算机的操作系统 和网络系统的平台上。同时，还有各式各样的应用软件，如 cad、capp、cam、 cae、cat、文字处理、表格生成、图象显示和音像转换等等。在计算机硬件平台 上，构成了一个大型的信息管理系统，pdm 将有效地对各类信息进行合理、正确 和安全的管理。 4 图 1.1 pdm 的体系结构 1.2 pdm的现状 1.2.1 pdm 在国外的应用现状 产品数据管理系统技术出现在 80 代初期，早期实施此项技术的企业大部分在 美国，但是最近几年，在北美、欧洲、环太平洋区(特别是日本和韩国)，pdm 上 的投资都在不断增加，pdm 的实施呈现国际化趋向。一些先前从未开展实施这种 技术的国家和地区，如印度、巴西、中东等也开始实施 pdm。目前，欧洲在 pdm 上的投资增长率最高，投资额数量已经与北美难分伯仲。由于 pdm 技术的兴起和 发展，已以产生并形成了一个相关的新产业，涌现出一大批软、硬件供应厂商。 对一个企业来说，实施 pdm 已经不再是要与不要的问题，而是在什么时候实施的 问题。 pdm 技术在 90 年代的迅速发展， 主要归因于国际上许多大型企业正逐步接受 pdm 并把它作为支持经营过程重组、并行工程、is09000 认证等的使能技术。1994 年波音、奔驰、摩托罗拉这些本行业中的领头羊纷纷投入巨资实施 pdm 作为保持 企业竞争力的重要手段。 国外在 cad/capp/cam 技术运用的过程中早已意识到产品数据管理的重要 性，有实力的软件公司如 sharp，hewlett- packard，metaphase，ada，auto- trol， hormtek 和 workgroup techmologies 等开发了部分产品信息管理（pim- product information management）系统。autodesk 公司最近也开发了 workcenter 工具来管 理 cad 图形文件和文本文件。 5 根据著名的咨询公司 cimdata 公司调查： 全球的 pdm 业软体和服务市场年增 长率达 30%， 在调查的公司企业中有 98%都要实施 pdm。 根据国外资料统计， pdm 的应用能使产品设计周期缩短 25%，减少工程设计修改 4%，加快产品投放市场进 度 50%80%， 总成本削减 25%以上。 而且 pdm 的应用范围将不断扩大， 目前 pdm 的应用已超出了制造业，它处理大量异构数据的能力使其他行业也能从中受益。 因此，pdm 已广泛应用于医疗保健、保险、建筑、通信及软件行业。例如，按照 hp 公司的一份研究报告结果表明： hp 公司开发的pdm系统work manager有20% 是出售给非制造业的。目前国外已有许多著名的 pdm 软件，如 sdrc 公司 metaphase、 eds 公司的 iman、 ptc 公司的 winchill、 ibm 公司的 product manager、 cv 公司的 optegra 等，它们基本上代表了现今在 pdm 技术上的最高水平2。 1.2.2 pdm 在我国应用现状 pdm 技术在 90 年代的迅速发展，主要归因于国际上方兴未艾，产品数据管理 在实现企业的信息集成、提高企业的管理水平及产品开发效率等方面的意义是十 分巨大的。我国许多大中型企业都已充分认识到了这一点，但目前国内 pdm 的应 用还比较薄弱，此项技术目前也只是尝试摸索阶段，但它的生机和活力已被各界 所公认。 我国国内许多企业实施了 pdm 系统，pdm 的应用主要集中在如下几类企业 3： （1）竞争激烈的企业。例如生产电视、空调等家用电器等企业，目前我国家 电行业竞争十分激烈，产品生命周期越来越短，客户需求日趋多样化，为了适应 市场日新月异的变化，企业要不断地推陈出新，开发高质量的新产品，领导市场 的潮流。因此，充分利用原有的产品数据，减少新开发的工作量，缩短上市时间， 就成为采用 pdm 系统的主要目标。 （2） 生产复杂产品的企业。 这些企业每个产品都有几万甚至上百万个零部件， 而且设计复杂，经常会发生修改。采用 pdm 技术，可以大大地提高管理水平，减 少各种各样的差错，并使开展并行工程成为可能，同时可以降低成本，缩短产品 6 开发周期，创造巨大的经济效益。 （3）跨国（或地区）企业。对跨国（或地区）企业来说，产品数据可能分布 在不同的地区，甚至不同的国家，迫切需要对数据统一进行管理，使用户可以在 规定的权限内对产品数据进行操作而无须知道产品数据存放在哪个地区。同时由 于异地设计生产，在产品开发过程中需要多功能设计队伍的协同工作，在过程进 一步优化重组的基础上把产品信息和过程有机结合起来，做到在正确的时间将正 确的信息传递到正确的人，使身处异地的人员协同地工作必须做到整个设计过程 的可控。跨地区、跨国的异地设计和制造企业更需要 pdm 系统的支持。 （4）专业设计院。专业设计院由于采用 cad 技术，产生了大量的电子文档 和异构数据。为有效地管理和控制动态的数据，提高设计的重用率，缩短设计周 期，保证质量和降低成本，已经有少数设计院采用了面向产品的 pdm 技术来代替 面向文档的 edm 技术。 （5）中小型企业。中小型企业要想在市场中站稳脚跟，必须快速地提供高质 低价的产品，其突破口应在设计。这里一方面是指如何快速地利用现有设计产生 变形设计，并争取一次成功；另一方面是如何将设计成果快速地为加工制造和生 产计划等所使用。同时，由于中小型企业具有多品种、小批量的生产特点，产品 相关的信息多而杂乱，在变形设计时如何快速地检索和利用已有的各方面知识成 为了瓶颈。因此 pdm 技术对中小型企业的发展起着至关重要的作用。 总之， pdm 在我国大有发展前景，国内企业在改革中实际上面临着双重挑战： 既要达到工业文明要求的基本特征，实现规模、质量与资本的积累。又要借助信 息化建设，提高管理水平和企业综合实力，争取不被信息社会所淘汰。pdm 作为 连接企业技术职能与管理职能的桥梁，在这个特殊的时期具有特别重要的意义； pdm 中的产品及相关数据的管理对提高产品质量、缩短开发周期、降低开发成本、 技术创新、管理创新方面必将起到积极的推动作用。总之，pdm 中先进的管理思 想将提高企业的整体素质，使企业更具竞争力。 7 1.3 国内中小企业的特点及其需求分析 1.3.1 中小制造企业对 pdm 系统的需求 中小制造企业最迫切需要解决的问题是如何通过产品获取市场，获取效益， 从而逐步扩大企业规模。因此，中小制造企业信息化应从产品问题、市场问题着 手，通过信息化促进产品的研发、生产和销售，并由此产生经济效益4。 （1）现在大部分中小企业已经部分或全部采用了 cad/capp/cam 等先进的 计算机辅助工具，产生了大量的电子图文档资料，这些电子图文档资料在设计生 产中不断被查询、调用和更改，存在查询困难、版本混乱、容易丢失等问题，严 重影响了设计效率。因此，图文档管理是这些企业亟待解决的问题。 （2）多数中小企业是多品种、系列化、小批量的生产模式，这就要求设计部 门对市场需求能够快速、准确地响应。因此，最大程度地挖掘以前设计的资源， 避免重复设计，实现充分的产品配置功能是中小企业对 pdm 系统切实的要求。 （3）技术部门在产品设计、改进过程中要经过一系列的签审流程，很多中小 企业至今还采用手工传递签审的方法，有时需要反复出图、更改，浪费了设计人 员大量的宝贵时间，因此通过 pdm 的工作流程管理功能实现签审、更改等流程在 计算机网络上进行将会有效提高设计效率。 （4）大多中小企业存在资金紧缺的问题，对技术方面投资有限，因此迫切希 望市场上能提供相对物美价廉的 pdm 产品。 1.3.2 现有 pdm 系统的不足 随着产品信息管理技术研究与应用的不断发展，现在 pdm 系统越来越难以适 应企业的应用需求，其缺点也越来越明显，主要表现在5： （1）难以支持异地 大多基于局域网，对于一个规模较小，所有应用集中于本地的企业，它能够 较好的满足其应用需求。随着市场竞争的愈演愈烈，企业纷纷扩大规模，从而形 成许多跨地区，甚至是跨国企业，产品的开发过程也相应变化为一个多个领域专 家在多个不同的地区通过先进的通讯技术进行协同设计的过程，这就要求作为企 8 业集成框架的 pdm 系统能够提供对于远程数据库及应用系统的访问能力。 （2）系统升级维护困难 现有的 pdm 系统大多采用传统客户/服务器体系结构。在这种体系结构下， 服务器的数据库往往直接针对客户端的应用需求进行设计，两者之间的结合过于 紧密，这样，当客户端的应用发生变化时，往往会引起数据库的大幅度改变；另 外，原有的 pdm 系统在分析和设计过程中大多采用了模块化的思想，虽然各模块 之间相对独立，然而模块内部的各功能之间具有很大的依赖性，这样，一个局部 功能更改往往会造成整个模块的重新设计。随着 pdm 应用的不断深入，pdm 的 内涵和外延不断扩展，它的功能也随之不断的扩充和变化，这就要求 pdm 系统具 有很好的可扩充性和可维护性，现有的 pdm 系统难以适应这种需求。 （3）项目管理功能不强 缺乏有效的项目管理工具，使企业不能很好的按分目标一步步地完成任务， 造成项目的延期，所以完善该项功能的必要。 （4）信息反馈速度慢 企业进行信息传递的主要是通过书面文件、报告等形式，因此设计部门无法 及时收集工艺和制造部门的反馈信息。 （5）应用集成系统效率不高 几乎没有两个不同的应用软件能够直接分离或交换数据。而在较好的系统之 间均应有良好信息接口，从而满足信息共享的要求。 1.4 论文的选题背景和研究内容 1.4.1 选题的意义 中小企业经济实力和技术力量都相对薄弱，面对激烈的市场竞争，追求最佳 的劳动生产率是企业的根本目标。技术改造必须务实，在产品数据管理系统上不 宜投入大量的人力财力。因此，产品数据管理系统应该方便实用、技术先进、实 施简捷。 国内绝大多数中小企业实施 cad/cam 的平台是微机 windows系统，而且大 9 多建立了局域网，internet 技术的基本概念也己经普及。产品数据管理系统的建立 应该充分利用这些现有资源。 鉴于 pdm 系统本身的复杂性和实施的难度以及中小企业技术现状，从实用性 和经济性的角度出发，开发适用于中小企业基于 corba 技术的适合中小企业分 步实施产品数据管理系统有着非常重要的意义。 1.4.2 主要研究内容 （1）在对 pdm 产生的背景、特点、现状和发展前景进行充分分析的前提下， 论述中小企业实施 pdm 的意义和必要性，并就 pdm 的体系结构和在信息集成中 的地位进行了阐述。 （2）对 pdm 系统实现的相关关键技术进行了详细的论述。包括数据库技术、 面向对象建模技术、corba 技术、c/s 技术以及基于 activex 技术的 dwg 文件 标题信息的自动提取。 （3）详细论述了基于 corba 的 pdm 系统的系统架构以及开发步骤。 （4）详细论述分布式数据库设计以及实现机制、各功能模块的对象模型、以 及系统集成和数据库接口的实现。 （5）pdm 系统的各个功能模块进行详细设计。 1.4.3 课题来源 本文研究内容来源于课题 是“重庆增压厂小径流生产线计算机管理系统”的 协助。 1.5 本章小结 本章主要阐述了 pdm 的产生背景、特点、体系结构、国内外应用现状和发展 趋势；介绍了课题的背景、课题的主要研究内容、创新点和目的。 10 2 pdm 功能实现的关键技术 2.1 数据库技术 数据库技术起源于 20 世纪 60 年代。由于计算机的主要应用领域由科学计算 逐步转身事务处理，因此推动了数据库技术的发展。几十年来，数据库技术的发 展经历了由层次数据库、网状数据库到关系数据库系统，现在又面临着第三代新 型的面向对象的数据库系统的发展6。 第一代数据库系统是指 70 年代广为流行的层次和网状数据库系统，如 ims， codasyl dbtg等，其主要特点是在数据记录上，提供数据定义语言和数据操纵语 言，通过对数据记录的定义、查询和修改实现 dbms 的重要功能。 第二代数据库系统是关系数据库系统，是以 e.f.codd 的关系理论为基础的。 自 80 年代以来，关系数据库系统基本上已取代了第一代数据库系统。具有代表性 的几个系统有ibm的 db2， oracle公司的oracle， sybase公司的sybase， microsoft 公司的 sql server等。关系数据库系统的最大优点在于使用了非过程 化的数据操纵语言，具有很好的形式基础和高度的数据独立性。 随着计算机应用的发展，数据库的应用领域也在不断地扩大，传统的数据库 系统已经不能满足要求。随着对面向对象概念逐步取得共识，面向对象的数据库 管理系统也逐渐成熟地支持各种应用领域。目前一些商品化的系统有： orion/itasca，gemstone，ontos，objectstore 和 versant等。 面向对象数据库管理系统 oodbms 是数据库和面向对象技术的集成。 一方面 需要实现当前数据库系统的复杂操纵，同时需要用面向对象技术满足工程设计领 域对数据库的要求；另一方面，面向对象语言和系统的应用需要具有数据库系统 的能力，如持久性、并发控制和事务管理等。 2.2 面向对象的建模方法 1面向对象基本概念与特点7 11 （1）对象：在自然世界中，对象就是描述客观世界的实体。 （2）类 ：具有相同属性和允许操作的一组对象的一般描述，称之为对象类， 简称为类；类中的每个对象都是该类的对象实例。 （3）属性：属性表达了类的对象所具有的资源。属性的类型可以是系统或用 户定义的数据类型，也可以是一个抽象数据类型。 （4）消息：所谓消息，即为对象之间进行通信的一种方式，由发送对象向接 受对象发出的调用某个对象操作的请求，必要时还包括适当的参数传送。 （5）对象标识：对象标识是在对象创建时，由系统定义赋给对象的。每个对 象有一个惟一的标识，在对象的整个生命周期内，它是不可改变的。 （6）继承性：对象类定义了具有相同结构和操作的一组对象，继承是对象类 实现可重用性和可扩充性的重要特征。 （7）多态性：多态性是指用相同的接口形式表示不同对象类中的不同实现的 能力。 （8）动态联编：在面向对象的语言中，联编是把一个消息和一个对象相结合。 在程序运行时，对象接收到消息，处理消息的方法（过程）常常存储在高层次的 类中，通常要动态地找到方法的地址，然后把方法和对象中的数据加以结合。联 编可以在编辑和链接时进行，叫做静态联编或编译时联编；也可以在运行时进行， 叫做动态联编或运行时联编。 （9）封装性：又称信息隐蔽性，是将其他对象可访问的外部内容与对象隐蔽 的内部细节分开。这一特性保证了对象的界面独立于对象的内部表达。 2.面向对象的建模方法8 （1）面向对象分析 面向对象分析的目的是要构造能够理解实际系统的模型。 分析的过程如图所示。分析是从用户也可能是开发者白日做梦的问题描述开始， 这一描述是非完整的或非形式化的。分析使它更精确并且暴露二义的和不一致的 问题。虽然问题本身是可变的，但是应作为改进实际需求的基础。接下来必须理 解问题描述的实际系统，并且将它的重要性抽象成模型。分析模型强调对象的三 个方面：静态模型、动态模型和功能模型。模型用对象、关系、动态控制和转换 12 等来描述，并不断获取需求信息且把与客户间的交流贯穿整个分析过程。 静态对象模型：静态模型描述对象、类以及类之间的相互关系。它首先要确 定对象集合，识别对象类及其属性；其次要确定对象类之间的关系，主要有一般 化与特殊化关系、聚合关系以及关联关系等。 动态模型：用事件和对象状态来刻画系统的动态特性。动态模型包括内部应 用中的事件流，即事件跟踪；每个对象的动态的合法状态序列，即对象状态转换 图。动态模型包括两个方面的内容：一是单个对象自身的生命周期演化；二是整 个对象系统中对象间的消息传递和协同工作。 功能模型：表态模型只说明了实际系统的表态数据结构，而动态模型说明了 与时间相关的系统和在系统中的对象的特性。功能模型描述与值勤的变化有关的 系统属性功能、映射、约束及功能依赖条件等，功能模型只考虑系统如何从 输入值得到输出值，而不考虑所计算的值的次序。功能模型由多张数据流图组成， 数据流图说明数据流是如何从外部输入、经过操作和内部存储而到外部输出的。 （2）面向对象设计9 面向对象设计包括系统设计与对象设计。系统设计是为实现需求目标而对软 件的系统结构进行的总体设计，包括系统层次结构设计、系统数据存储设计、系 统资源访问设计、网络与分布设计、并发性设计、对象互操作方式设计等。对象 设计是根据具体的实施策略，对分析模型进行扩充的过程。对象设计包括：表态 结构设计，即人机界面的对象模型、资源访问和数据存取的对象模型、网络访问 支持的对象模型以及应用系统功能模型对应的对象模型；动态行为模型设计，即 根据设计时获得的表态结构，对动态行为分析模型进行相应的扩充，获得完整的 动态行为模型，然后将动态行为模型转换为对象模型中的操作来实现。通过对象 设计及系统设计就可以获得设计模型，这是系统实现的基础。 2.3 corba技术 corba（common object request broker architecture， 公共对象请求代理体 系结构）是由 omg（对象管理组织，object management group）提出的应用软件 13 体系结构和对象技术规范，其核心是一套标准的语言、接口和协议，以支持异构 分布应用程序间的互操作性及独立于平台和编程语言的对象重用10。 corba 规范充分利用了现今软件技术发展的最新成果，在基于网络的分布式 应用环境下实现应用软件的集成，使得面向对象的软件在分布、异构环境下实现 可重用、可移植和互操作。其特点可以总结为如下几个方面： （1）引入中间件（middleware）作为事务代理，完成客户机（client）向服务 对象方（server）提出的业务请求。 （2）实现客户与服务对象的完全分开，客户不需要了解服务对象的实现过程 以及具体位置。 （3）提供软总线机制，使得在任何环境下、采用任何语言开发的软件只要符 合接口规范的定义，均能够集成到分布式系统中。 （4）corba 规范软件系统采用面向对象的软件实现方法开发应用系统，实 现对象内部细节的完整封装，保留对象方法的对外接口定义。 在以上特点中，最突出的是中间件的引入， 在 corba 系统中称为对象请求 代理（orb，object request broker）和采用面向对象的开发模式。 对象模型是应用开发人员对客观事物属性和功能的具体抽象。由于 corba 使用了对象模型，将 corba 系统中所有的应用看成是对象及相关操作的集合， 因此，通过对象请求代理（orb） ，使 corba 系统中分布在网络中应用对象的获 取只取决于网络的畅通性和服务对象特征获取的准确程度，而与对象的位置以及 对象所处的设备环境无关。 corba 体系的主要内容包括以下几部分11： (1) 对象请求代理 orb(object request broker)：负责对象在分布环境中透明 地收发请求和响应，它是构建分布对象应用、在异构或同构环境下实现应用间互 操作的基础。 (2) 对象服务（object services） ：为使用和实现对象而提供的基本对象集合， 这些服务应独立于应用领域。主要的 corba 服务有：名录服务(naming service)、 事件服务(event service)、生命周期服务(life cycle service)、关系服务(relationship 14 service)、事务服务(transaction service)等。这些服务几乎包括分布系统和面向对象 系统的各个方面，每个组成部分都非常复杂。 (3) 公共设施(common facilities)：向终端用户提供一组共享服务接口，例如 系统管理、组合文档和电子邮件等。 (4) 应用接口(application interfaces)：由销售商提供的可控制其接口的产品， 相应于传统的应用层表示，处于参考模型的最高层。 (5) 领域接口(domain interfaces)：为应用领域服务而提供的接口。如 omg 组 织为 pdm 系统制定的规范。 corba 技术是先进技术发展的结果，它将面向对象的概念揉合到分布计算 中，使得 corba 规范成为开放的、基于客户/服务器模式的、面向对象的分布计 算的工业标准。 在 corba 体系结构的中心部分是对象请求代理程序（object request broker， orb） ，它作为一个软件总线来连接网络上的不同对象。在客户端，orb 提供一 个发送操作调用的接口；而在服务器端，orb 提供一个将操作调用传输到服务器 的 api。orb 的任务是定位一个合适的服务器，并且通过一个对象适配器（object adapter，oa）将操作调用传送给服务器。oa 的目的是：给框架发送方法，调用 并且支持服务器对象的生命周期（例如，对象的建立和删除） 。老版本的 corba 规范包含一个基本对象适配器（basic object adapter，boa） ，就像它的名字一样， boa是十分简单的。它定制的也不是很好，它禁止 corba 应用程序的可移植性。 作为 corba 标准的版本 2.2， boa被可对象适配器 （portable object adapter， poa） 所取代。mico 支持 boa和 poa。 在客户端，orb 提供一个一般的 api，它是一个动态调用接口（dynamic invocation interface，dii）来发送操作调用。在服务器端，oa 通过动态框架接口 （dynamic skeleton interface，dsi）来传输一个操作调用，它为服务器端镜像 dii 的行为。一个在客户和服务器之间的静态接口通过一种接口定义语言（interface definition language，idl）来定义。虽然 dii 和 dsi 代表到 orb 的一般接口，并 且通常被用于桥，但一个 idl 规范可以用于产生到 orb 的类型安全的、应用特定 15 的接口。 在客户端， 客户与 orb 之间的静态接口被称为静态调用接口 （static invocation interface，sii） ，在服务器端，这个接口被称为静态框架接口（static skeleton interface，ssi） 。一个 idl 编译器从一个 idl 规范来生成一个存根 stub 和一个框 架 skeleton。存根的功能类似于一个客户代理，而框架负责发送一个操作调作给一 个真正的此操作的实现程序。 corba 也定义了两个运行时的数据库。 接口存储库 （interface repository， ir） 包含运行时所需要的 idl规范。ir 可以查询用户定义的 idl 类型的详细情况，从 而提供一个基本类型映射机制。第二个数据库被称为实现存储库（implementation repository，imr） ，并且它包含服务器的详细信息（即哪一个执行程序需要被放置 到哪一个服务器上） 。oa 需要这个信息来自动激活服务器。 corba 标准也包含一个 orb 之间的协议， 它被称为互联网 orb 之间的协议 （internet inter- orb protocol，iiop） ，它描述了基本的和结构化的 idl类型的在线 表示，以及协议所需的协议数据单元。设计 iiop 的目的是使它保持简单、可升级 并且通作。iiop 使用 tcp/ip 来在不同的 orb 之间传输操作调作和它们的参数。 最后，需要说明一点，corba是一个规范而不是一个程序实现。corba提 供了一个允许在分布式和异构型环境中的应用程序之间进行互操作的框架，但是 关于如何实现 corba 标准的特定技术，它并没有给出任何规定。因此，目前在 市场上有许多的 corba 程序实现，如 iona 的 orbix，inprise 的 visibroker。 2.4 c/s技术 客户机/服务器指的是进程之间“请求”与“服务”的关系12。具体含义是： （1）客户机/服务器是一种合作关系，客户机和服务器各承担计算任务的一部 分缺一不可。客户机/服务器之间的合作关系不是固定的，多个客户机可以共享一 个服务器，一个客户机也可以向多个服务器发出请求。同时，这种服务关系可能 是临时的，即一旦它们之间的请求/服务过程结束，则合作关系也终止了。 （2）客户机/服务器的表现形式是进程，即客户机进程和服务器进程，它们的 16 协同工作就构成了一个应用。 （3）客户机/服务器的实质是请求和服务，客户机向服务器发出服务请求，服 务器根据客户的请求完成相应的任务并将处理后的结果返回给客户机，客户机只 需要了解服务器的界面而不必知道服务器的具体处理过程。 2.5 基于activex技术的dwg文件标题栏信息的自动提取 一个产品会产生大量的文件和图纸，而一系列的新产品必须承继老产品中约 80的成果，所以经常需查阅老产品的设计图纸。国内外许多企业都使用 autocad 作为 cad 平台，大量的设计信息以 dwg 文件的形式存在，这些图纸和文本文件 通过 pdm 系统进行统一管理。pdm 系统将工程图纸的标题栏、明细表信息录入 到数据库中进行管理，并在此基础上提供了检索、统计、查看工艺装备的装配树 和图形浏览等功能，有效地实现了对工程图纸的管理。用户可以使用 pdm 系统根 据图号、项目、设计人、工作阶段、审批情况日期、类型以及预先定义的各类参 数（如材料、重量等）作为条件进行查询。这些查询条件通常都是图纸标题栏和 明细表中的信息。但是用户在能够正常查询之前，需要逐个将旧图纸标题栏输入 pdm 数据库中，如采用手工录入这将是一个工作量很大的任务。将 autocad 的 dwg文件中图纸的标题栏和明细表信息自动提取出来并录入到数据库中， 是pdm 系统的关键问题。 在图纸文件中，标题栏数据都具有明确的语义信息，能对图纸文件进行标识 和说明，例如图号、图纸名称就常作为查询或输出的索引条件。因此，pdm 要把 图纸文件中标题栏信息进取出来，利用数据库系统对标题栏信息的统一管理，实 现对图纸文件的统一管理。dwg 文件是当前应用最广泛的绘图软件 autocad 的缺 省文件的格式， 本系统采用了一种利用autocad提供的新一代开发接口技术activex automation和 vc 数据库前端开发工具提供的 ole 自动化技术， 通过访问 autocad 软件的对象模型（object model） ，直接提取文件的标题栏信息的实现方法13。 首先将 autocad 集成到 pdm 系统中。标题栏提取通常是图档管理系统的输入 操作之一，为保证系统的高度集成性，必须把 autocad 系统作为系统的临时外挂部 17 件集成到管理系统之中，同时，为保证操作界面的一致性和防止用户修改图纸文 件，也应该将 autocad 系统设置在后台运行，这部分功能是通过 vc 前端开发工具 提供的 ole 自动化功能来实现 vc 和 autocad 都支持 ole 自动化或 activex automation技术，能非常方便地开发出 ole 自动化控制器和服务器程序。在实现 时，用 vc 开发的应用程序作为 ole 自动化控制器，用 autocad 作为 ole 自动化 服务器，就能将 autocad 完美地集成到应用系统中。标题栏位置的确定。为了提高 提取效率，防止把标题栏以外的信息也提取出来，提取前必须对标题栏进行定位。 标题栏一般都处于图纸的右下角，通常对设计、生产管理部门保存的大量图纸， 很难保证它们标题栏的位置、大小、内容都相同，但对同一单位或同一时间或同 一项设备的图纸及其标题栏信息常具有一定的统一性，因此可通过定义图纸和标 题栏模板对图纸进行分类，以标题栏的位置坐标作为阈值，以实体的起始点坐标， 作为判断依据，把标题栏以外的文本信息排除掉。也可以通过交互手段确定标题 栏提取范围。 访问 autocad 对象必须沿着它的树型结构按由高到低的层次进行访问，如图 2.所示： 是 否 图 2.1 文本数据的提取算法 标题栏信息自动提取的基本过程为：利用 ole 自动化技术，启动 autocad， 获得 autocad application对象，设置 application的 visual属性，使 autocad 工作 application autocad 在后 得到 设置活动空间为模型空 打开文件 获得实体总数目 对每一个实体 是文本 处理其他图形 提取数据并入 18 在后台； 访问 active document 对象， 设置图纸文件名并打开图纸文件； 通过 model space 对象得到当前 drawing 的模型空间的实体数目，然后根据各实体类型或名称 判断是否为 text、mtext 对象或 attribute对象，读取它们的相关属性的值，存储到 相应的数据结构中，最后统一存入数据库。 2.6 本章小结 本章介绍了 pdm 功能实现的关键技术。 对数据库技术、 面向对象的建模方法、 corba 技术、 客户机/服务器技术以及基于 activex技术的 dwg 文件标题栏信息 的自动提取进行了详细的讨论。 19 3 基于 corba 的中小企业 pdm 系统总体设计 当前计算机支持下的工作正在转移到一个复杂的分布式异构环境中，这是技 术发展和市场驱动的必然结果。考虑到中小企业自身的特点，需要一个新的模型 支持分布式异构环境下协同工作。面向对象技术和分布式计算模式相结合所产生 的分布式对象技术成为解决这些问题的途径。同时，也符合中小企业先实施“最 小核心系统” ，同时整体规划兼顾系统集成和扩充。 3.