（材料加工工程专业论文）铸造技术网络服务系统的构造与实现方法的研究.pdf

重庆大学硕十学位论文 中文摘要 摘要 随着网络通信技术、网络j 于发技术、分布式处理技术、协同技术、以及w e b 数据库技术等的不断发展与成熟，将铸造领域的传统单机程序架构于网络上，通 过网络向铸造业提供专业的技术服务具有非常重要的现实意义。方面。加速该 领域先进成果在中小铸造企业的推广和应用，另一方面可改变传统的铸造生产方 式，有利于专业化厂家的形成，提高我国铸造企业的固际竞争能力。 本文在对系统需求分析的基础上，按照a s p 经营模式和b s 计算模式建立了 整个系统的体系结构，并根据现有的网络通信技术、用户层次以及各项服务技术 的特点，。提出了自动服务和人工干预服务两种服务方式，通过这两种方式可以提 供全面的、多层次的技术服务。 通过对几种互连方式的对比分析，提出采用a s p 与a d o 方式实现对w e b 数 据库的访问，可以充分利用该方式开发简单、对客户端要求少、能充分发挥w e b 服务器强大功能的特点。 通过对m s d c o m 与o m g c o r b a 的对比分析，提出将c o r b a 与j a v a 结合、 c o r b a 与w e b 结合共同实现自动服务方式中的远程铸件缺陷分析和铸造c a e ， 并借助c o r b a “软件总线”的特点，实现不同平台、不同编程语言、不同网络协 议的异质系统问的互操作。 根据人工干预服务方式的特点，提出构造铸造协同平台来组织网络服务中心 各工作组协同完成用户提交的任务。在铸造协同平台的构建中，采用a s p + a d o 和s q l s e r v e r 2 0 0 0 方案实现系统权限设计和任务分配机制：利用现有p d m 系统， 并借助c o r b a 与w e b 技术实现图档文件的交互与共享。 在上述理论研究的基础上，本文建立了该技术服务原型系统。该系统可在w e b 浏览器上完成人工干预服务方式下的任务提交和任务的协同处理。这些应用证明 了本文提出的方法是切实可行的，为下一步进行更深入的研究积累了经验。 关键词：铸造技术，网络服务，铸造协同平台，c o r b a ，a s p 与a d o 重庆大学硕十学位论文英文摘要 a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n ta n dm a t u r i t yo fe a c ht e c h n o l o g y , i n c l u d i n gn e t w o r ka n d c o m m u n i c a t i o n ，t o o lo fn e t w o r kd e v e l o p m e n t ，d i s t r i b u t e dp r o c e s s i n g ，c o l l a b o r a t i o n ，a n d w 曲d a t a b a s ea n ds oo n ，i ti sv e r yi m p o r t a n tt ob u i l tt r a d i t i o n a lc a s t i n gs o f t w a r eo nw e b p l a t f o r ma n dp r o v i d es p e c i a l i z e dt e c h n i q u e ss e r v i c ef o rc a s t i n ge n t e r p r i s e st h r o u g ht h i s n e t w o r kp l a t f o r m f i r s t l y , i tc a ns p e e du pa d v a n c e da c h i e v e m e n tp o p u l a r i z e da n d a p p l i e d s e c o n d l ni tc a nc h a n g et r a d i t i o n a lc a s t i n gp r o d u c t i v ep a a e m ，h e l pf o r m i n g s p e c i a l i z e de n t e r p r i s e s ，a n di m p r o v et h e i ri n t e r n a t i o n a la b i l i t yo f c o m p e t i t i o n o nt h eb a s i so fa n a l y z i n gf u n c t i o nr e q u i r e m e n to ft h es y s t e m ，t h i sp a p e rh a sb u i l t t h es y s t e ma r c h i t e c t u r eb a s e do na s pa n db sm o d e a c c o r d i n gt oc u r r e n tt e c h n o l o g y o fn e t w o r ka n dc o m m u n i c a t i o n u s e r s l e v e l sa n dc h a r a c t e r i s t i c so fe a c hs e r v i n g t e c h n i q u e ，t h i sp a p e rp r e s e n t st w oi m p l e m e n t a t i o nm e a n s ：a u t o m a t i cs e r v i c ea n d m a n i n t e r v e n i n gs e r v i c e t h es y s t e m c a r lp r o v i d ec o m p r e h e n s i v ea n dm u l t i i e v e l s s e r v i c et h r o u g ht h et w om e a n s b ya n a l y z i n gs e v e r a lc o n n e c t i n gw a y sb e t w e e nw e bs e r v e ra n dd a t a b a s e ，t h i sp a p e r p r o p o s e sa d o p t i n ga s pa n da d ot or e a l i z ea c c e s st ow e bd a t a b a s e i tc a nt a k eg o o d a d v a n t a g eo ft h e i rc h a r a c t e r , s u c ha sd e v e l o p i n gs i m p l y , l i t t l er e q u i r e m e n tt oc l i e n ta n d e n a b l i n gf u n c t i o no f w e bs e r v e rc o m p l e t e l y b ya n a l y z i n gm sd c o ma n do m gc o r b a ，t h i sp a p e rp r o p o s e sc o m b i n i n g c o r b a ，j a v aa n dw e bt or e a l i z er e m o t ec a s t i n gd e f e c ta n a l y s i sa n dc a s t i n gc a eu n d e r t h em e a no fa u t o m a t i cs e r v i c e ，b e c a u s ec o r b ah a st h ec h a r a c t e r ：“s o f t w a r eb u s ”a n di t c a nm a k ea s y n c h r o n o u ss y s t e m si n t e r - o p e r a t e d ，w h i c ha r eb a s e do nd i f f e r e n tp l a t f o r m ， d i f f e r e n tp r o g r a m m i n gl a n g u a g ea n dn e t w o r k p r o t o c 0 1 a c c o r d i n gt ot h ec h a r a c t e r i s t i c so fm a l l i n t e r v e n i n gs e r v i c e ，t h i sp a p e rp r o p o s e s b u i l d i n gc a s t i n gc o l l a b o r a t i v ep l a t f o r m ，b yw h i c he a c hw o r kt e a mc a r lb eo r g a n i z e dt o c o m p l e t et a s kt h a tu s e r ss u b m i t m e c h a n i s m so fs y s t e mp o w e r sa n dt a s ka s s i g n a t i o no f c a s t i n gc o l l a b o r a t i v ep l a t f o r ma r er e a l i z e db ys q ls e r v e r2 0 0 0a n dt e c h n o l o g yo f a s p + a d o c o m m u n i c a t i o na n ds h a r eo fd r a w i n gf i l ea r er e a l i z e db yc u r r e n tp d m s o f t w a r ea n dt e c h n o l o g yo fc o r b aa n dw e b 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 mo fc a s t i n gn e t w o r k s e r v i c eh a sb e e ne s t a b i i s h e d t h es y s t e mc a l lc o m p l e t es u b m i s s i o na n dc o l l a b o r a t i v e p r o c e s s i o no f t a s ku n d e rt h em e a no f m a n i n t e r v e n i n gs e r v i c ei nw e bb r o w s e na j lt h o s e p r o v e t h a tt h e a p p r o a c h e sp r o p o s e d i nt h ed i s s e r t a t i o na r e f e a s i b l e ，m o r e o v e r , a c c u m u l a t er i c he x p e r i e n c e sf o rt h ef u t u r er e s e a r c h ， k e y w o r d s ：c a s t i n gt e c h n o l o g y , n e t w o r ks e r v i c e ，c a s t i n gc o l l a b o r a t i v ep l a t f o r m ， c o r b a ，a s pa n da d o 重庆夫学硕士学化论文绪论 1绪论 1 1 研究背景及意义 1 1 1 技术背景 2 1 世纪是网络和知识经济的时代。网络作为知识传播的工具，其发展速度呈 指数性增长，其触角正向全球的每一个角落蔓延，不断地改变着人们的生活方式 和企业的生产经营模式。知识经济是建立在知识和信息的生产、分配和使用上的 经济，其主要特征在于它是以科学和技术的研究f 发为重要基础，以信息和通信 技术为传播的载体川。因此，可以说知识也是第一生产力，知识通过网络这一现代 工具，可加速其到技术再到产品的转化时间，更好地为社会服务。 自1 9 6 9 年a r p a n e t 网问世以来，网络技术飞速发展，特别是1 9 8 9 年w e b 技术诞生和1 9 9 3 年m o s a i c 浏览器软件的开发成功，促进了i n t e m e t w e b 技术的大 发展。w e b 的应用己远远超过了原先的设想，它不仅成为i n t e r n e t 上最主要和最受 欢迎的应用，而且正是由于它的出现，i n t e m e t 普及推广的速度也得到了大大的提 高。 通信技术快速发展。全光网将是未来光通信发展的主要方向。以光纤通信为 主的高速传输技术正向更高、更灵活的组网方向发展，继g b i t 网之后，使用光通 信和密集波分复用( d w d m ) 技术的t b i t 网也即将出现 2 】。 计算机技术不断发展。计算速度大幅度增加，计算模式随着网络技术的发展 也在不断改进，由最初的批处理，到现在的集中处理、分布式处理【3 】。随着分布式 处理技术的不断发展和成熟，基于i n t e m e t 的分布式处理将是未来发展的主要形式。 计算机技术和网络技术与传统制造业相结合，产生了先进的制造生产和管理 模式，其中在理论上初具体系，在实践中己取得成效的主要包括计算机集成制造、 敏捷制造、精益生产、并行工程、虚拟制造、协同设计与制造系统等，以及其中 各单元技术c a d c a e c a m c a p p 、p d m 、e r p 、m r p1 1 等1 4 】。将这些先进的制造 生产和管理模式应用在传统的铸造业将会提高我国铸造业在国际竞争中的能力。 随着计算机及相关领域技术的快速发展和不断完善，计算机技术与铸造学科交 叉融合，不断诞生出崭新的技术，如铸造工艺c a d 、铸造c a e 以及快速原型r p ， 而这些高新技术在铸造生产中的广泛应用将会使铸造业继续不断地发生变革 5 】。 铸造过程数值模拟技术在计算的容量、速度、准确程度方面不断提高，模拟 分析的范围也迅速地扩大，从宏观模拟转向微观组织模拟【6 “。目前铸造充型凝固 过程数值模拟的发展已进入工程实用化阶段，各种商业化模拟软件包可用于指导 实际生产，应用较为广泛的有德国m a g m af o u n d r yt e c h n o l o g i e s 公司的 重庆人学硕 ：学位论文1 绪论 m a g m a s o f t 、美国u e ss o f t w a r e 公司的p r o c a s t 、a m e r i c a nf o u n d r y ss o c i e t y 公司的a f ss o l i d i f i c a t i o ns y s t e m ( 3 d ) 、n o v a c a s ta b 的n o v a f l o w & s o l i d 、 s i m t e c 公司的s i m t e c 、f l o ws c i e n c e 公司的f l o w 一3 d 、芬兰c a s t e c h 公司的 c a s t c h e c h ， 以及美国e k k 公司的e k km e t a lc a s t i n gs i m u l a t i o n s o f t w a r e 等 8 。o 】。此外，清华大学开发了铸造c a d c a m 系统f t - s t a r ，它以毛 坯的铸造工艺设计及仿真为核心内容，主要包括基于产品的铸造毛坯生成、铸造 工艺c a d 、网格自动划分、温度场和流场计算、缩孔缩松等缺陷预测，以及数据 库和彩色图形后处理等模块】。 铸造工艺计算机辅助设计( 铸造c a d ) 技术日臻完善，基于特征化造型的铸 造c a d 系统将是铸造企业实现现代化生产铸造工艺设计的基础与前提。新一代的 铸造c a d 系统将是一个集模拟分析、专家系统、人工智能于一体的集成化系统， 覆盖整个铸造生产过程的各个方面，采用模块化的体系和统一的数据结构，并且 能够与c a m 、c a p p 、e r p 、r p m 等无缝集成。近年来，国内外在铸造工艺计算 机辅助设计方面已作了较多的研究和开发，相继出现了批较实用的软件，如美 国铸造协会( a f s ) 的a f s s o r w a r e 软件，可用于铸钢铸铁的浇冒口设计；英国 f o s e c o 公司的f e e d e r c a l c 软件可计算铸钢件的浇冒口尺寸，补缩距离及选择 保温冒口套等：丹麦d i s a 公司的d i s a m a t i c 软件专用垂直分型生产线的浇冒口 设计；清华大学研制开发的f t - c a d 软件适用于球铁浇冒口系统设计；铸造工艺 辅助设计集成软件c a s t c a d 适用于铝合金、铸件和铸铡生产；华北工学院开发 的铸俐件集成软件提出了改进r u d d l e 三次方法设计冒口且实现了参数化设计。 此外，还有许多这方面的软件都已在铸造生产中得到较好的应用，产生了明显的 经济效益l i o “j 。 铸造工装的现代化水平已进一步提高，c a d 、c a m 、c a e 、r p m 、反求工程、 并行工程、远程设计与制造等将全面使用。铸造c a m 的主要内容是利用三维实体 模型数据库控制加工设备以进行模样、芯盒和模具的制造，进行铸件的后期处理。 该方面比较通用的软件，有m a s t e r c a m 等。c a m 技术对于缩短开发周期，提高 产品精度和适应激烈的市场竞争意义重大。虽然c a d c a m 技术可以显著缩短产 品的设汁周期，但要将c a d 系统的三维造型变成真正的实物仍需借助于机械加工 才能实现，产品的试制周期仍然较长。快速成形( r p ，r a p i dp r o t o t y p i n g ) 技术 作为8 0 年代末出现的一种先进的制造技术，完全摆脱了切削加工的限制，是一种 基于离散堆积成形思想的新型成形技术，集成计算机、数控、激光和新材料等最 新技术而发展起来的先进的产品研究与开发技术。在铸造工装模具生产中引入快 速原型技术，并与传统的铸造技术及c a d c a m 技术相结合将会降低新产品的试 制风险，提高设计速度和灵活性，降低成本并提高铸造厂家的市场响应能力。因 重庆火学硕。i j 学位论文 1 绪论 此，r p 技术将成为铸造设计验证的快速而有效的工具i 皓】。 人工智能与专家系统应用的领域不断地扩大，系统处理问题的规模和难度不 断地增强，各种知识处理技术进一步完善，包括搜索策略、似然推理、解释技术 以及知识的获取与管理等。随着上述问题的解决，一些商品化的铸造专家系统已 经问世，如型砂质量管理专家系统、铸造缺陷专家系统、自硬砂质量分析专家系 统、压铸工艺参数设计及缺陷专家系统等，能够处理大量数据信号的解释工作， 可以实时解决问题【5 】。 1 1 2 现实背景 铸造业作为制造业的重要组成部分，对国民经济的发展起着重要作用。我国 是铸件生产大国，铸件年产量达1 4 0 0 万1 5 0 0 万吨，已超过美国居世界之首，铸 件出口也居世界前列。我国已加入w t o ，世界制造业基地或中心正在向中国转移， 国内市场需求潜力巨大，国际需求不断增加，这一切为我国铸造企业的发展提供 了巨大的机遇。 但同时也面临肴巨大的挑战。我国铸造业的技术水平与国外相比还有很大的 差距。铸件年产量虽然已居世界之首，但其中高性能优质铸件的比例只占2 0 7 ， 而美国已占4 0 7 ( 1 9 9 8 年统计) ：精确铸件比例只占2 ，而美国已占1 3 ( 1 9 9 4 年统计) 1 6 o 同时必须注意，我国1 9 9 2 年铸件平均每吨出l 价值为5 2 3 美元，进 口为8 1 0 美元( 1 ：1 5 5 ) ；2 0 0 1 年铸件平均每吨出| 价值为5 9 8 美元，进口为1 6 4 8 美元( 1 ：2 7 6 ) ”7 o 从进出口铸件平均价差的差距之大可以看出，我国出口的铸件 多半是低价值、低水平、低档次的。文献1 8 1 认为，其中摄主要的一点在于我国铸 造企业厂点多、规模小、专业化程度和技术含量低。 从总体上来说，我国铸造企业特别是中小铸造企业在发展中确实存在着诸多 问题，这些问题多年来得不到解决，严重影响了企业的发展。主要表现在： 专业化程度低，生产工艺、技术装备等基础条件差，机械化、自动化程度 不高，很大部分还是手工操作。 利用先进制造技术的能力较筹。计算机技术与铸造业相结合，出现了大量 的实用化软件，如铸造c a d 、铸造c a e 等，在国外普遍采用先进的c a d c a m ， 而在中国，除少数企业外，多数企业还只是运用二维c a d 软件绘图，凭：1 ：艺员经 验进行设计。 缺乏高素质的专业人才。在知识经济时代，企业应该以人为本，但由于人 们对铸造业的传统偏见，以及铸造企业自身发展不景气，导致无法吸引人才和留 住人才。 生产管理方式落后。企业能发展， 会使自己在激烈的市场竞争中处于下风。 管理是关键，管理上的一个疏忽可能就 因此，中国铸造企业管理的现代化可以 重庆人学硕士学位论文 绪沦 说是一个比纯技术和纯装备的革新还更为迫切的问题。 敏捷性差。对市场的快速反应能力，以及f = i 常运行能力较差，不善于利用 网络这一现代工具来为自己服务。 1 1 3 研究意义 计算机网络技术、通信技术迅速发展，支持并行工程和基于参数化特征造型 的大型集成化软件系统，如u g l l 、p r o e 、c a t i a 、i - d e a s 以及铸造c a d c a e c a m 、 r p 等已进入工程实用化阶段，可用于指导实际生产；而我国铸造企业特别是中小 铸造企业，在主观上确实想利用这些先进手段提高自身的市场竞争能力，但由于 人力、物力和财力的限制，往往使它们无能为力。为解决这一矛盾，本文提出构 建基于w e b 的专业的铸造技术网络服务系统。该课题的研究具有非常重要的现实 意义。第一，可以加速这些先进成果在我国铸造! i t 的转化应用：第二，可以解决 我国中小铸造企业利用先进成果难的问题。它们可以不必支付大笔的费用构建自 己的c i m s 系统、购买先进的软件和雇佣大批高素质人才；第三，可以改变中小 铸造企业的生产管理方式，有利于专业化厂家的形成，提高我国铸造企业的市场 竞争能力。 1 2 基于w e b 的系统及其发展 1 2 1w e b 技术简介【1 9 , 2 0 作为2 0 世纪最伟大的科技成果之一的w e b 技术发展到今天，己经具有以下特 点： w e b 是一种超文本信息系统。w 曲的超文本链接使得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。一切都是如此简单：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 之所以能够迅速流行开来，一个很重 要的原凼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性能。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d o s 、w i n d o w s 、m a c o s 还是u n i x ，都可以通过i n t e r a c 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、音频利视 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 重庆人学硕l 学位论文 l 绪论 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 者可以经常的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 动态技术，用户现在己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。 1 2 2 基于w e b 的系统发展现状 随着i n t e m e t w e b 、w e b 数据库、分布式处理等技术的发展，许多传统的应用 系统开始向w e b 环境移植，基于w e b 的系统开发正逐渐成为各领域研究的热点。 早期的基于w e b 的系统仅仪是作为信息发布和交流的媒体，发布的信息主要 是一些静态的文本信息，功能单一，系统性能不高，开发难度电不大。而现在的 基于w e b 的系统已有很大的不同。从功能的角度束讲可分为以下几方面( 2 1 】：分 类信息发布；门户网站；交互式；事务性；工作流：协同工作；工 程应用服务。一个特定的网站和应用可以同时具备一项或多项功能。 信息发布是w e b 网站最基本最传统的用途，也是大多数网站的重要组成部分。 门户网站，以y a h o o 、新浪等为代表。现在更多的网站有了越来越丰富的动态特性， 信息交互不仅仪是浏览，也要用户提供特定信息或是定制访问，比如网上社区、 公众参与的网络交流、聊天、沦坛等。更复杂的w e b 应用也开始出现，如强调事 务完整性的电子商务、网上银行，有着系统工作流程的基于w e b 的办公自动化系 统，基于w e b 的协同设计平台、分布式著作系统和基于w e b 的工程技术服务等。 在制造业，基于w e b 的应用系统开发难逐渐成为周内外研究的热点。概括起 来主要有以下三方面： 基于w e b 的c a d c a m ： 基于w e b 的企业信息管理； 基于w e b 的远程诊断。 目前，在基于w e b 的c a d c a m 方面，国外公司起步较早，并投入了大量的 人力物力，取得了一定的进展，也开发出了一些相应的产晶。例如，美国e d s 公 司在其u g 软件中增加了有关w e b 技术的内容，为用户提供了一套工具，该工具 将u g 连接到w e b 服务器上，可通过浏览器来修改u g 模型；i b m 公司的c a t i a 系统v 5 3 提供了应用于w e b 的解决方案( c a t w e b ) ，审核人员可在i n t e r n e t 上 通过w e b 浏览器审查产品设计结果，并可对其中的问题进行批注，提示没计人员 进行相应的修改；美固s p a t i a lt e c h n o l o g y 公司建立了3 d s h a r e 网站，通过i n t e m e t 向用户提供3 dc a d 模型的数掘格式转换和模型缺陷的修补服务。此外还有其他 1 绪论 一些公司也推出了自己利用w e b 技术开发的一些c a d c a m 产品。国内在这方面 的研究也取得了一定的进展，j 三要对基于信息网络的设计与制造系统的体系结构 框架进行了概念研究和理论探讨，提出分布式网络化制造系统的初步构想、制造 模式，研究计算机支持卜j 的协同设计及其环境。在具体实现上，哈工大的孔振宇 等利用w e b 服务中的相应网关接口开发了基于i n t e r n e t 的电加工c a d c a m 系 统；清华大学吴华鹏等丌发了基于w e b 的异地协作设计系统c d e s i g m 【” 2 8 1 。 基于w e b 的远程诊断研究工作最先是从医学领域丌始的。1 9 9 7 年1 月，首届 基于因特网的工业远程诊断研讨会由斯坦福大学和麻省理工学院联合主办。会议 主要讨论了远程诊断系统连接开放式体系、诊断信息规程、传输协议，以及对用 户的合法限制，并对未来技术发展作了展望。会上确定由斯坦福大学和麻省理工 学院合作开发基于因特网的下一代远程诊断示范系统，泼项工作得到了制造业、 计算机业和仪表业的b o e i n g 、f o r d 、s e g a t e 、i n t e l 、s u n ，h p 等1 2 家大公司的支 持和通力合作，并很快建立了一个限于合作者问的远程诊断示范体系t e s t b e d 。此 外，密执安大学也在积极开展针对机械加工的远程诊断和制造系统的研究工作， 并在因特网上设立了一个宣传站点。国内就目前的资料来看，西安交通大学、上 海交通大学和哈尔滨工业大学都在向国外先进水平看齐，己开始从事一 业领域的 远程珍断研究工作；华中理工大学也于1 9 9 7 年初开始了前期研究工作，并于同年 1 1 月在因特网上设立了一个远程诊断宣传站点，向国内介绍远程珍断技术，并以 技术示范的方式向用户提供十分有限的远程诊断服务。同时b e n t l y 、e n t e k 、 s o l t r a n 等大公司也纷纷将他们最新的网络化设备状态监测产品推向中国市场， 这对增进我国学术界和企业界的网络化设备故障诊断意识和提高我国的设备故障 诊断水平也起到了积极的促进作用【2 9 “】。 在铸造领域，基于w e b 的应用系统研究还比较少。现有的研究大多停留在某 一方面的体系结构研究、概念研究、认识研究、理论探讨和可行性试验研究阶段， 服务功能比较局限，许多问题还有待深入。就目前的资料来看，在国外，一个典 型的代表是美国铸造协会a f s 开发的基于w e b 的铸造缺陷分析专家系统( h t t p ： w w w 4 e b a s i c c o m ) ，该系统可供该领域专家和用户进行在线交互对话，实现铸件 缺陷分析 32 】；在国内，清华大学的刘祥德等人对基于w e b 的凝固过程数值模拟仿 真进行了研究，建立了系统体系结构，提出了实现的关键技术和原理【3 ”。崔旭龙， 吕志刚等人研究开发了基于网络的精密铸造企业管理信息系统【 ”。 w e b 技术及相关技术处于持续高速发展中，各种具体应用领域广泛。基于w e b 的新型业务在不断拓展，传统单机应用也逐渐向w e b 环境移植，可以预见，在不 久的将来，w e b 将取代单机和局域网环境成为最流行、最开放的应用丌发基础网 络平台，而基于w e b 的系统功能也会越来越广泛。 重庆人学颂十学位沦文 绪论 1 3 铸造生产方式及支持技术 1 3 1 现代铸造生产方式 多年来铸造产品的设计和制造一直采用串行1 二程方法，这一方法使产品丌发 过程变成设计、加工、试验、修改设汁这样一个大循环。整个过程对经验依赖性 强，科学性差，造成设计与制造环节彼此相对分离，缺乏有效的信息交流和沟通。 在产品丌发过程中不能及早完善地考虑产品的可制造性、质量保证等问题，使所 设计的产品难以满足要求，导致修改设计，使产品开发的大循环町能多次重复， 从而造成设计改动量大、产品开发周期长、开发成本高等问题。 为了解决这一问题，越束越多的铸造部门丌始接受并采用并行工程方法，为 铸造产品并行开发设计、提高设计质量和速度提供了新的思路。并行工程是针对 传统的产品串行生产模式，而提出的一种集成、并行地i 垃计产品及其相关过程的 系统方法，能够使产品开发人员从一开始就考虑到产品整个生命周期中从概念设 计到报废处理的所有因素，包括质量、成本、作业调度以及用户需求。自1 9 8 6 年 首次提出以来，经过近几年的研究和实践，已取得了长足的进展，引起了制造业 的普遍重视，并将并行工程列为2 1 世纪制造业的重要经营运行模式。 并行工程强调多功能或多学科开发队伍的协同工作，即人的集成，多功能开 发队伍是围绕某一种产品或计划来组建其成员的。它要求从技术上形成一个计算 机环境来支持分离的产品开发者形成虚拟队伍，超越各种障碍协同_ 作。而且要 求计算机环境具备以下基本要求【】6 】：提供信息的共享，以便所有的开发人员都 能获得所需的信息；将整个产品生命周期的全部活动当成一个集成的过程看待， 对其进行建模、优化和管理；通过计算机网络支持多功能队伍的组织和结构； 使用一系列设计、制造和管理工具提高产品质量、降低生产成本和缩短产品开 发周期。 研究并行工程实施策略、开发支持工具，是切实实施好并行工程的重要环节。 有许多应用工具被视为并行工程的使能工具，如全面质量管理、计算机集成制造 等。计算机集成制造包括仿真与分析和c a d c a e c a m 等。经过多年的发展， c a d c a e c a m 、p d m 、e r p 、m r p i i 等技术已大量运用于生产实践；一批实用 化的软件和技术，如铸造工艺c a d 、铸造c a e 、r p 已出现并应用于铸造业；同 时其它支撑技术，如网络技术、协同技术，已逐步成熟。以上这些单项技术的成 熟和广泛应用为并行工程在铸造业的实施提供了技术支持，将推动我国铸造业继 续向前发展。 1 3 2 基于网络技术服务中心的生产方式 因特网对铸造, l k f l , j 影响是巨大的。网络技术及信息处理技术将以很快的速度 在铸造行业推广应用，以网络为基础的新的商务模式，新的研究、开发、设计与 重庆人学硕十学伊论文1 绪论 制造方式，新的售前、售后服务方式，新的企业管理方式，新的企业组够i 方式不 断出现，对铸造生产：产生巨大的影响。 w e b 技术的发展使其成为最流一 行、最开放的应用开发基础网络平i 虚拟铸造企业 f 7 囊具加上企矗、j 台。产品开发过程中的计算机辅助l 拶步，7 ，一t 一7 攀罴技ec术amcapp，铷,4。sl言kmrpi i i 纛黔7 7剥生产经营管理技术，企业信 c 、络服务中心掣嚣1 息管理系统软件e r p 都可进行网一一一i - - 延霉挈j 上支持，通过w e b 这一基础网络平一、铸件生产企业，) ： 台可向用户提供在线的交互式服i 务。 基于网络技术服务中心的铸 造生产方式是依托w e b 技术构建 图1 1 基于嘲络技术服务中心的铸造生产方式 f i gl - lc a s t i n gp r o d u c t i v ep a t t e r nb 8 s e do “e t w o r k s c l v i c ec c r l t c r 的面向我国中小铸造企业的新模式，该模式将为铸造企业的发展丌拓新的思路。 这种模式打破了传统铸造企业小而全的格局，使其能根据自己企业的实力有针对 性的发展，形成更专业化的生产企业。图1 1 给出了该模式下的铸造生产方式。 1 4 本论文研究的主要内容 本文主要从以下几方面进行了研究： 探讨网络环境下的计算模式和运营模式，选择满足系统需求的网络模式， 在此基础上建立系统体系结构和分析系统构成。并根据现有网络通信技术、各项 服务技术的特点和企业用户层次提出可行的服务方式。 对比分析w e b 服务器与数据库的互连方式，提出a s p 与a d o 技术实现对 w e b 数据库的访问是一种理想的方式，并对a s p + a d o 及其实现原理进行研究。 对分布式对象技术m sd c o m a c t i v e x 和o m gc o r b a 进行分析，提出远 程铸造缺陷分析和铸造c a e 实现的关键技术并对实现机理进行研究。 提出构建面向网络服务中心各工作组的铸造协同工作平台，对铸造协同平 台的体系结构、功能要求和实现方法进行了研究，还进一步对铸造c a d c a e c a m 一体化服务方式的实现进行了论述。 讨论了二维和三维图形文件在客户端的显示方式。 开发了网络技术服务原型系统。 重庆人学硕十学位论文2 铸造技术网络服务系统的构成 2 铸造技术网络服务系统的构成 2 1 网络环境下的计算模式 3 5 - 3 8 1 随着硬件和软件技术的发展，基于网络应用的计算模式也发生着巨大的变化。 计算模式从最初使用的大型主机外挂多台终端的主机终端( m a i n f r a m e t e r m i n a l ) 模式，经过了文件i n 务器( f i l e s e r v e r ) 、客户机i n 务器( c l i e n t s e r v e r ) 阶段，目 前已进入了最流行的基于w e b 的i n t e m e t 计算模式，也就是浏览器服务器 ( b r o w e r s e r v e r ) 模式。 第一代计算模式是集中式，它由大型主机和多个与之相连的终端组成，其核 心是大型主机。由于在这种体系结构中几乎所有的计算都是出主机来完成，而终 端仅仅是作为输入输出的设备，给主机带来了巨大的负荷，这种计算模式还具有 硬件投资大、可移植性差、增加计算能力的花费大等缺点。随着计算机硬件资源 的发展和更新以及网络技术的进步，主机终端体系结构已经逐步被淘汰。 2 0 世纪8 0 年代以后，集中式结构逐渐被以p c 为主的微机网络所取代。文件 i n 务器计算模式的产生，可以解决p c 机以及工作站的数据与外部设备的共享问 题。在一个局域网中共享数据，需要将文件存放在文件服务器上，所有用户都通 过这个存储数据文件的中央节点访问数据文件。这个节点【! 王是局域网中共享外部 设备的中枢。但文件j i b 务器计算模式的内在设计，使得它无法像大型机那样对多 用户请求、共享数据的应用提供足够充分的服务。文件l j 7 务器计算模式不提供多 用户应用要求的数据并发性，当某一用户封锁一个文件便阻止了其它用户共享该 文件。如果局域网中许多工作站请求和发送很多文件，网络很快达到信息传送的 饱和状态，造成瓶颈，从而降低整个网络的性能。 以p c 机为主体的f s 模式并不能满足分布式计算的需求，而c s 正是一种 分布式计算模式。在i n t e r n e t 中广泛使用的各种服务许多都是采用c s 计算模式来 访问资源的。这种模式的思想是：在i n t e r n e t 上服务器提供客户机可以访问的服务 和资源，在客户机上运行的客户程序能与服务器进行连接，并访问该服务器上所 需的服务和资源。c s 模式大大减轻了服务器的负担，在很长的一段时间里很流行， 但这种模式导致p c 机的配置较高，而且客户端应用软件的维护和升级相当麻烦， 不能实现跨平台的计算。 b s 结构是随着i n t e r n e t 技术的兴起，对c s 结构的一种变化或改进的结构。 在这种结构下，用户界面完全通过w e b 浏览器实现，一部分事务逻辑在前端实现， 但主要事务在服务器端实现，形成一个由用户服务层、应用服务层和数据服务层 组成的三层结构的体系结构，如图2 1 所示。 重庆大学硕1 二学位论文2 铸造技术网络服务系统的卡 = j 成 图2 1 b s 结构模式 f i g2 1b ss t r u c t u r a lm o d e 用户服务层也称为表示层。该层可以是j a v aa p p l e t 、a c t i v e x 组件也可以是 w e b 浏览器，它主要负责在客户端通过图形用户界面实现与用户的交互，并向应 用服务层提交服务请求，显示应用输出的数据。浚层对应于客户端的w e b 浏览器。 应用服务层也称为商业逻辑层。该层相当于应用的本体，它处理所有来自客 户端的服务请求，包括数值计算、数据分析、数据查询等工作。同时也能作为中 介，进一步向其它的分句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。 数据服务层就是数据库管理系统，负责管理对数据库数据的读写，系统通过 该层完成数据的查询、存储等操作。数据库管理系统必须能迅速执行大量数据的 更新和检索。现在的主流是关系数据库管理系统，因此，一般从应用层传送到数 据层的要求都是使用s q l 语言。 同c s 体系结构相比，b s 体系结构主要体现出以下优势： 简化了客户端。它无需像c s 模式那样在不同的客户机上安装不同的客户 应用程序，而只要安装通用的浏览器软件。这样不但可以节省客户机的硬盘空间 与内存，而且使安装过程更加的简便、网络更加灵活。 简化了i n t e r n e t 应用系统的开发和维护工作。系统的开发者无需再为不同的 用户设计开发不同的客户应用程序，只需把所有的功能都实现在w e b 服务器上， 并就不同的功能为各个组别的用户设置权限就可以了。各个用户通过h t t p 请求 在权限范围内调用w e b 服务器上的不同的处理程序，从而完成对数据的查询或修 改。相对于c s 模式，b s 的维护具有更大的灵活性。当形势变化时，它无需再为 每一个现有的客户应用程序升级，只需对w e b 服务器上的服务处理程序进行修改。 使用户的操作变得更简单。对于c s 模式，客户应用程序有自己的特定的 规格，使用者需要接受专门的培训。而采用b s 模式时，客户端只是一个简单易 用的浏览器软件。操作人员无需培训就可以直接使用。b s 模式的这种特性，使系 统维护的限制因素更少。 b s 特别适用于网上信息发布，这是c s 无法实现的。而这种新增的网上 重庆人学硕士二j 位论文2 铸造技术网络服务系统的构成 信扈、发布功能恰好是通过i n t e r a c t 进行协同工作所必须的。这使得大部分书面文件 可以被电子文件耿代，从而提高了工作效率，简化了中间环节，节省人力物力。 b s 结构把传统的c s 结构中的服务器部分分解为一个数据服务器与个或 多个应用服务器，用户只需使用浏览器就实现了原来需要复杂专用软件才能实现 的强大功能，具有很大的灵活性，并大大节约了开发成本，简化了网络应用系统 的丌发和维护，可实现跨平台