（机械制造及其自动化专业论文）asp网络化制造平台中共享资源的构建及实现.pdf

摘要 摘要 以a s p 商业模式为背景提出的t j a s p 网络化制造平台，集成了制造业内 的各种应用服务和制造资源，为中小型制造企业的信息化建设提供了一种解决 方案。本文依托t j a s p 网络化制造平台的技术支撑，构建与实现了制造资源 共享系统，为企业间制造资源的共享与管理提供了一个良好的技术平台，有效 地整合企业产品开发的共享制造资源，较大地提高各企业产品开发效率。论文 的主要研究内容如下： ( 1 ) t j a s p 制造资源共享系统的体系构建与建模。 主要在总体层面对系统结构进行了阐述，对系统底层数据的资源模型、表 达形式及存储方式进行了设计与说明，具体包括三个部分，即系统体系结构的 建立，制造资源元模型的面向对象建模方法及模型数据的表达，系统数据库的 结构模型、基于中粒度的关系型数据存储设计。 ( 2 ) t j a s p 制造资源权限管理系统的设计 针对制造资源权限管理的重要性，对资源共享权限系统进行了设计。主要 包括权限系统的目标、权限系统的模型( 用户控制策略模型、资源层次化定义 模型及权限控制结构模型) 、权限系统的关键技术( 单点登录技术、p o r t l e t 资源 封装技术及角色访问控制技术) 、资源共享权限系统的实现( 权限控制的类图设 计、数据库设计及权限的开发与配置) 。 ( 3 ) 零件库资源共享原型系统的实现与应用 对零件库资源共享原型系统进行了实现，包括系统需求与用例分析、系统 分析与对象类图设计、系统对象动念交互与状态设计及系统的相关代码、用户 交互界面实现。基于零件库资源共享系统，进行了参数化协同设计工具的开发 与研究。 最后对本文的主要工作进行了总结，并提出了下一步研究的主要方向。 关键词：制造资源共享，资源权限管理，零件库，参数化协同设计 a b s t r a c t a b s t r a c t t j a s pn e t w o r k e dm a n u f a c t u r i n gp l a t f o r m ，w h i c hb a s e do na s p b u s i n e s sm o d e , d e p l o y e da l lk i n d so fa p p l i c a t i o ns e r v i c e sa n dm a n u f a c t u r i n g r e s o u r c e sf o rs m e s ，a n d i t sa l s oa ne f f i c i e n tw a yt or e a l i z et h ei n f o r m a t i o n i z a t i o no fm a n u f a c t u r i n gi n d u s t r y am a n u f a c t u r i n gr e s o u r c e - s h a r i n gs y s t e mw a sb u i l to nt h et j - a s pp l a t f o r m , i t o f f e r e dm a n u f a c t u r i n gr e s o u r c ea n dm a n a g e m e n tf o rs m e s ，a n dg r e a t l yi m p r o v e dt h e e f f i c i e n c yo fp r o d u c td e s i g n m a i nc o n t e n t si n v o l v e di nt h ed i s s e r t a t i o na r el i s t e da s f o l l o w s ： ( 1 ) c o n s t r u c t i o na n dm o d e l i n go fm a n u f a c t u r i n gr e s o u r c e 。s h a r i n gs y s t e m b a s e do nt j - a s pp l a t f o r m a ni n f r a s t r u c t u r eo fr e s o r u c e s h a r i n gs y s t e mw a sp r o p o s e d ，a n dt h e nt h e r e s o u r c em o d e l ，e x p r e s s i o nf o r ma n dt h es t o r a g em a n n e ro ft h eu n d e r l y i n gd a t aw e r e d e s c r i b e di nd e t a i l t h i ss e c t i o ni n c l u d e dt h r e em a i np o i n t s ，t h a ti st h ec o n s t r u c t i o no f s y s t e mi n f r a s t r u c t i o n ，o b j e c t e d o r i e n t e dm o d e l i n ga n dd a t ae x p r e s s i o no fr e s o u r c e e l e m e n t s ，a n dt h ed e s i g no fr e l a t i o n a ld a t a b a s eo fm i d d l eg r a n u l a r i t y ( 2 ) r e s e a r c ho nt h ea c c e s sm a n a g e m e n to fs h a r i n gs y s t e m f o rt h ei m p o r t a n c eo fp e r m i s s i o nm a n a g e m e n tt om a n u f a c t u r i n gr e s o u r c e ，a s y s t e mo fa c c e s sm a n a g e m e n tf o rm a n u f a c t u r i n gr e s o u r c ei sp r o p o s e d m a i n l y , t h e c o n t e n ti n c l u d et h eo b j e c t i v e so ft h es y s t e m ，t h em o d e l ( t h es t r a t e g yo fu s e rc o n t r o l ， t h ed e f i n i t i o no fr e s o u r c e ，t h es t r u c t u r eo fp e r m i s s i o nc o n t r 0 1 ) ，k e yt e c h n o l o g i e s ( s i n g l es i g no nt e c h n o l o g y , p o r t l e tp a c k a g i n gt e c h n o l o g yo fr e s o u r c ea n dr o l e - b a s e d a c c e s sc o n t r 0 1 ) ，t h ei m p l e m e n t a t i o no fp e r m i s s i o nm a n a g e m e n t ( t h ed e s i g no ft h e c l a s sd i a g r a m sa n dd a t a b a s e ，t h ed e v e l o p m e n ta n dc o n f i g u r a t i o no fp e r m i s s i o n ) ( 3 ) d e v e l o p m e n ta n da p p l i c a t i o no fp a r t sl i b r a r yr e s o u r c es h a r i n gp r o t o t y p e s y s t e m t h ei m p l e m e n t a t i o no fp a r t l i b r a r yr e s o u r c e s h a r i n gp r o t o t y p es y s t e m ，i t i n c l u d e dt h ea n a l y s i so ft h er e q u i r e m e n ta n dt h ed e s i g no fu s ec a s e s ，c l a s sd i a g r a m ， d y n a m i ci n t e r a c t i o na n dc o d e b a s e do nt h ep a r t sl i b r a r yr e s o u r c e s h a r i n gs y s t e m ，a a b s t r a c t p a r a m e t r i cc o l l a b o r a t i v ed e s i g ns y s t e mw a si l l u s t r a t e d f i n a l l y , t h em a i nc o n t e n t sa n dc o n c l u s i o n sa r es u m m a r i z e d ，f u l t h e l r e s e a r c h w o r k w a sp r e s e n t e d 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 e - s h a r i n gs y s t e m ，p e r m i s s i o nm a n a g e m e n to f r e s o u r c e ，p a r t sl i b r a r y , p a r a m e t r i cc o l l a b o r a t i v ed e s i g n 学位论文版权使用授权书 本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定， 同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版 本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、 扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供 本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有 关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前 提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 学位论文作者签 1 年 ；月弘日 同济大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行 研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文 的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的 作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任 由本人承担。 列年。乡月矿日 第1 章绪论 1 1 问题提出与研究意义 第1 章绪论 网络化是信息技术( 特别是数字技术) 与通信技术的交融。网络化既是制造业 信息化、集成化必需的基础，又是制造业信息化、集成化的进一步发展的需要， 这将使制造企业走向全球化、整体化、有序化、资源互补共享。制造技术的网 络化是先进制造技术发展的必由之路【ij 。 然而，大量的中小型企业在进行企业信息化建设的过程中，面临经济、人 才等各方面的巨大压力，单靠传统制造业自身的资源很难跟得上信息技术的高 速发展，实施网络化制造更是无从谈起。中小企业如何突破约束自身发展的经 济、人才瓶颈，走先进制造技术发展之路，同时如何利用彼此之间丰富的制造 资源，降低企业产品开发的成本、快速响应客户需求来提高企业竞争力，是一 个值得深思的问题。 a s p ( a p p l i c a t i o ns e r v i c ep r o v i d e r - 应用服务提供商) 商业模式的产生和发 展，为制造企业的信息化建设提供了一个较好的解决办法【2 胡。a s p 网络化制造 平台通过计算机软件、硬件、网络和专业技术的合理搭配，向企业、企业合作 伙伴、客户提供方便、快捷、有效、完善的服务【5 】。而基于a s p 模式的网络化 制造，能使企业从“大而全”或“小而全的模式中走出来，向从事零部件设 计、生产的专业化方向发展，将使整个制造业呈现一个高度专业化分工的、企 业协同的生产模式。如果每个企业专注发展其核心产品，同时借助基于a s p 模 式的网络化制造平台提供的丰富的制造资源，快速响应客户需求，将极大地提 高企业的竞争力。基于a s p 模式的网络化制造平台，可以大大降低企业实施网 络化制造的成本，对社会制造资源更好的优化整合有重大的作用。 从发展趋势来看，网络化制造平台的应用同趋深入，已经从早期侧重于电 子商务向支持设计、制造和管理方向发展【6 j 。制造平台通过将资源和应用封装为 大量的制造业专业服务，构成整个制造平台的功能主体，企业和它的合作伙伴 可以在任意时间任意地点，以较少的资会使用这些服务，获得各种制造资源。 其中，零件库资源是产品开发中重要的资源，企业内部及企业问的零件库制造 第1 章绪论 资源的再利用，可以做到一次设计，多次使用的良好效果，从而提高企业产品 开发速度，减低成本。 在产品全生命的设计周期中，包含大量的标准件和常用件，也包含一些专 用件的设计，在对零件进行设计和应用时，标准件和常用件的设计往往需要做 许多重复性的工作。统计资料表明，在典型订单产品中，5 0 左右的零部件属 于标准件与外购外协件( 称为c 类件) ，4 0 左右的零部件属于典型的变型零部件 ( 称为b 类件) ，而1 0 左右的零部件属于全新零部件( 称为a 类件) 。伴随着制 造企业敏捷化和全球化的发展趋势，企业中更多的零部件将由供应商提供，特 别是与客户订单中的特殊要求紧密相联的a 类零部件在产品设计和生产中占用 了企业的大部分资源。但是，这些对企业来讲是全新的零部件，对其他企业可 能是成熟的b 类件甚至企业的c 类件，因此，如果能够通过有效的零部件供应 渠道，通过整个供应链的信息集成实现企业间零部件资源的共享，进而实现在 设计过程中对已有设计资源及成果最大限度的重用，这对于生产企业参与市场 竞争具有重要的实践意义【7 1 。 综上所述，中小型企业制造资源的重用与共享，特别是产品设计中零件库 资源的重用与共享，是企业减低成本，快速响应市场要求的重要方法。同时， a s p 网络化制造模式为解决中小型企业的经济、人才瓶颈，提供了一条很好的 解决途径。本文提出的a s p 网络化制造平台中共享资源的构建与实现，以a s p 网络化平台为技术基础，结合资源权限控制，构建了资源共享的通用模型与体 系结构，为企业内部及企业间的资源共享提供了实现方案，最后以零件库制造 资源为例，对零件库共享资源进行了构建与实现。a s p 网络化平台中共享资源 的构建与实现使得企业可以利用网络技术，最大限度地整合与共享产品开发的 制造资源，可以整体上提高了全社会产品开发的效率。 本课题来源于国家自然科学基金资助项目“基于a s p 模式网络化制造安全技 术研究 ( 项目编号：5 0 4 7 5 1 6 8 ) 。 1 2 课题研究基础与发展现状 2 第1 章绪论 1 2 1 网络化制造相关研究 1 2 1 1 网络化制造基本概论 网络技术，特别是i n t e m e t 技术的出现和迅速发展，正在给制造业及其制造 技术带来重大影响。在这种背景之下，网络技术与制造技术相结合而形成的网 络化制造技术应运而生【引。网络化制造是以快速响应市场需求和提高企业( 企业 群体) 竞争力为主要目标的一种先进制造模式。企业( 企业群体) 可通过采用先进 的网络技术、制造技术及其他相关技术，构建面向企业( 企业群体) 特定需求的基 于网络的制造系统，并在系统的支持下，突破空间地域的限制，实现企业间的 协同和各种社会资源的共享与集成，高速度、高质量、低成本地为市场提供产 品和服务，从而提高整个产业链和制造群体的竞争力【9 。1 0 l 。 网络化制造具有敏捷性、协同性、多样性、动态性以及多维差异性( 时域、 空间、参与者) 等特点。其技术上以网络技术与信息技术为支撑，体现了多种 理论与技术的统一与集成1 1 1 】。 网络化制造一般包括使能技术、基础技术、支撑技术和综合技术等关键技 术。使能技术主要是指一些网络化制造中的关键共性技术；基础技术主要包括 标准化技术、产品建模技术、知识管理技术等，这些技术主要作为使能技术的 基础，支持网络化制造；支撑技术主要指的是计算机技术、网络技术等影响网 络化制造系统运行效率和可靠性的基础设施和技术；综合技术指的是在使能技 术、基础技术和支撑技术支持下，结合网络化制造的特点，应用新的管理思想 解决问题的一些综合技术，比如产品生命周期管理( p l m ) 、协同产品商务( c p c ) 、 大批量定制( m c ) 、并行工程( c e ) 等【l o j 。 1 2 2 2t j - a s p 网络化制造平台 网络化制造平台是支持网络化制造系统构建和运行的集成平台。网络化制 造平台运行模式的核心思想是利用网络化制造平台来统一组织企业内部、企业 之i b j 的系统集成过程。通过网络化制造的相关关键支撑技术，平台为支持企业 开展网络化制造，提供了一个支持产品全生命周期内企业i 、日j 的动态联盟、工作 协同、信息资源共享等功能的网络化制造资源、技术环境。 本文研究工作基于a s p 运行模式的t j a s p 网络化制造平台。a s p 是指配置、 租赁和管理应用解决方案，为商业、个人提供服务的专业化服务公司1 1 2 1 。a s p 3 第1 章绪论 网络化制造平台，旨在为网络化分散制造系统提供一个统一的“中介 服务平 台，并在该平台的统一控制下，以互联网为支撑，发挥社会资源共享优势，将 技术资源、人力资源、物力资源、信息资源、知识和先进的管理方式有机集成 在一起，有效解决目前我国中d , n 造企业在信息化推进方面的难题。对于a s p 网络化制造平台的运行模式、体系结构，国内外的很多学者都进行了大量的研 究，也提出了很多模型和理论，并取得了一定的成果【1 3 9 1 。 t j a s p 网络化制造平台是依托国家自然科学基金项目“基于a s p 模式网 络化制造安全技术研究 ，建立的面向制造业中小企业的信息化集成平台。平 台的体系结构主要由四个部分组成：基础资源层、系统支持层、应用服务层和 客户入口层。 基础资源层主要为实施网络化制造提供基础的支持，主要包括：面向制造 行业的通用及专用共享信息库、共享资源库、基础数据库，包含企业数据库、 产品数据库、领域知识库、设计资源库、制造资源库、标准数据库等。 系统支持层是整个a s p 网络化制造平台和所有应用服务的支撑载体。主要 包括平台维护控制系统、制造系统、计算机网络等。 应用服务层是a s p 网络化制造的核心，它是企业实施a s p 网络化制造最主 要的模块，向制造企业提供的应用服务。比如零件设计系统、网络化协同设计 系统、计划调度系统、在线仿真系统、网络化供应链管理系统、网络化分销商 管理系统、企业动态联盟支持系统等。 客户入口层主要是指各类企业、机构和个人用户，通过i n t e m e t 接入和网络 浏览器访问a s p 网络化制造平台门户网站，对平台提供的各种应用服务和资源进 行操作和访问，实现平台的基本功能和营运，开展企业网络化制造实际应用。 本文研究工作主要在平台基础资源层、应用服务层实现。在基础资源层对 信息、产品数据、设计、制造等资源数据库的共享模型、数据结构、权限分配 进行了研究；在应用服务层结合基础资源层的资源数据库，对共享零件库系统 进行了研究，主要涉及零件库系统结构、零件信息表达、零件远程参数化技术 等。 4 第1 章绪论 1 2 2 资源共享相关概念 1 2 2 1 制造资源的定义 制造资源是企业完成产品设计、制造和服务的整个生命周期所有生产活动 的物理元素的总称【2 0 】。包括人力资源、机床设备、工艺装备、应用软件等物理 实体，以及产品技术数据、标准、培训与服务等信息资源。它是企业完成设计、 工艺、生产、管理和服务等活动的基础。网络化制造系统中，制造资源具有以 下的一些显著特点【2 1 】。 异构性和分布性。制造资源种类繁多，功能各异，且分布于不同国家的不 同企业和组织中，并不局限在某个国家的范围内。这些企业和组织对制造资源 的管理都有一套自己的共享标准和规范，并且位于各自的管理系统之上，因此， 这在资源的共享方面增加了异构性。 动态性。制造资源在时间、空间上呈现动态变化，随着条件的变化，资源 的表现形式、状态随之改变。一个制造资源提供给用户的使用能力也是随时问 而动态变化的。原来可用的资源随着时间的推移可能变得不再可用，而原来没 有的资源也会逐渐加入进来。 有偿性。任何资源都有其所有者、使用者、管理者。其不一定同属相同的 人员、企业。对资源的利用是一个资源消耗与价值创造过程。因此，必然伴随 着价值转换过程，资源的利用与共享是一个有偿的过程。 1 2 2 2 制造资源的分类 从资源提供者的角度，按照资源的属性、用户需求、使用方式以及在制造 活动中发挥的作用，将制造资源分为人力资源、设备资源、技术资源、物料资 源、信息资源和其他相关资源1 2 2 1 。 人力资源。人力资源就是在制造系统的整个生命周期中具有丰富经验的专 家。他们能够为资源使用者提供专家咨询、专家诊断等服务。根据制造系统的 整个生命周期的知识结构，可将人力资源细分为设计专家、工艺专家、技术专 家、管理专家和营销专家等。 设备资源。设备资源是具有具体制造、设计能力的硬件和软件资源的抽象， 它们主要为资源需求者提供服务。可以根据功能将硬件设备资源进一步细化为 机加工、铸造、焊接、锻造、冲压、粘接、装配、热处理等加工资源。软件资 5 第1 章绪论 源是在制造系统的整个生命周期中用到的所有软件资源的集合。它可以从功能 的角度细分为设计系统、分析系统、仿真系统、虚拟现实、三维展示系统和管 理系统等。 技术资源。技术资源是在企业制造过程中固化的设计图纸、设计流程、工 艺流程、管理流程和营销流程等的集合。可以按照制造过程将它们细分为制造 技术、设计技术、工艺技术、管理技术和营销技术等。 物料资源。物料资源就是在制造系统中制造某种产品所需的材料、半成品 和成品、空余的仓库以及运输工具等的集合，如零件加工中所需要的特种钢、 毛坯等。 信息资源。产品开发、设计、工艺规划、加工制造、检验装配、销售维护 直至产品消亡的整个生命周期中所有涉及到的相关信息。 其他相关资源。不属于上述资源里的所有资源的集合，如记账信息、日志 信息和公共信息等。 1 2 2 3 制造资源共享与发展现状 产品作为企业生产的对象，在产品全生命周期过程中伴随着制造资源的产 生、管理、共享等工作。其中产品数据是以一定的数据模式定义和描述与产品 有关的数据内容、活动过程及数据联系，是重要的制造资源【2 3 埘】。在制造业网 络化与信息化的变革下，制造企业内部、企业之间制造资源的发掘、整理、再 利用，使转化为企业后续产品开发的基础，形成产品开发的专家库、参数库、 零件库等知识积累，制造资源在企业内部、企业间进行共享再利用，可使企业 在产品需求快速变化的环境下缩短开发时间与降低成本，获得竞争优势1 2 副。 对于制造资源进行共享与再利用，国内外做了相关的研究工作，并取得了 一定的进展【2 6 1 。提出了基于元模型及面向服务的动态联盟间产品数据集成框架 1 2 7 】。面向制造资源，提出了基于w e bs e r v i c e s 的网络化制造资源管理系统，构 建了制造资源功能定义、关联关系定义的制造资源信息模型2 8 】o 一面对异构系统 问题，提出了基于s t e p 和x m l 的信息共享系统框梨2 5 】。结合p d m 框架技术 和w e b 技术，提出一个基于w e b 的分布式企业p d m 集成框架。对于以上不同 的系统，各自从不同方面进行了资源共享与管理的系统构建。但是，对于大量 的中小型企业而言，要求在网络化制造环境下对资源进行管理与共享，面临着 人力、财力、资源等方面的局限与约束。不太可能各个企业实现独立的网络化 6 第1 章绪论 制造系统来支持企业的生产活动。 然而，a s p 网络化制造平台在网络环境下可对资源进行了封装，是向企业、 企业合作伙伴、客户提供方便、快捷、有效、完善的服纠2 9 1 及构架产品信息、 数据交流的共享平台，能够满足中小型企业的信息化、网络化制造的要求。本 文对基于t j a s p 网络化制造平台的制造资源共享体系进行了研究，结合零件库 资源进行了系统的实例实现。 1 2 3 零件库资源的研究与发展现状 1 2 3 1 零件厍概述 所谓零件，是指还不能作为最终消费品向用户提供的产品，采购这种产品 的用户，一般都是把它作为自己所生产的产品的一个部分。零件库的内容应该 包括各种产品数据：国家标准规定的标准零件( 抽象零件) 、企业生产的可以作为 产品提供的零件( 具体零件) 。零件库通常是由各种通用的机械标准件组成，也可 以包括一些常用的非标准零件。它是为了满足用户的计算机辅助设计的要求， 按照一定的数据模型格式组织、存储和使用标准件或零件的数据信息集合。在 计算机中将可能用到的零部件信息存放到一起，采用标准的格式描述零件的数 据，由专用的系统进行管理，方便设计人员对零件信息进行检索，浏览和访问， 设计人员可以将需要的零件信息加入到他的设计文件中口o l 。 1 2 3 2 零件库共享研究现状 国内外对零件库技术一直给予了充分的重视。早在1 9 7 1 年，德国标准化协 会( d i n ) 为建立c a d 标准件库而制定了标准件和通用件的d i n 4 0 0 0 标准，并 逐渐被包括中国在内的多个国家所采用【3 。随着w e b 技术的发展和制造业的全 球化，对零件供应商和企业之间，企业与企业之间数据交换和共享的要求也日 益强烈。为了提供个中性的传输数据机制和独立于任何应用系统的零件库，7 i s o t c l 8 4 技术委员会( 工业自动化系统与集成) 的s c 4 分技术委员会在德国 国家标准d 1 n 4 0 0 0 的基础上，制定了一个关于计算机可解释的零件库数据表达 和交换的国际标准i s 0 1 3 5 8 41 3 2 】，现已正式发表了八个部分 s i o t c1 8 4 s c4 ， 1 9 9 8 。i s 0 1 3 5 8 4 对零件库的基本原理、零件库的概念模型、表达式的逻辑模型、 供应商库的逻辑模型、零件族构造方法学等进行了描述，为零件库的信息表达、 7 第l 章绪论 数据交换、使用和更新提供了必要的机制和定义。这一标准的制定和实施为基 于w e ；b 零件库的建立与应用提供了必要条件。在具体应用方面，目前国外已有 多家极具规模的网络零件库，如t r a c e p a r t s ( w e b 2 c a d ) 、i n p a r t 、3 d c o n t e n t c e n t r a l 、c a d c l i c k 和p a r t s x l 掣3 3 1 。 国内在理论研究方面，上海交通大学的杨东、张申生等对基于i s 0 1 3 5 8 4 的零件库的零件的表达方法、体系结构和实现方案等进行了研究【弭3 5 】；浙江大 学苏宝华等人基于零件库国际标准( i s 0 1 3 5 8 4 ) ，对零件库建立的方法及基于零件 库实现产品资源共享的原理进行了研究，分析了网上信息交互的类型，讨论了 零件库在产品设计中的应用【3 6 1 ；中科院软件研究所对基于h t c r n a i n t r a n c t 零件 库资源共享技术进行了研究；中国矿业大学的张宏林等对建立基于i n t e m e t 的符 合国际标准( i s 0 1 3 5 8 4 ) 的零件库总体开发方案进行了探讨【3 7 】。 在实际应用中，目前国内网络零件库有3 d s o u r c e 等提供一定量的标准件下 载，但成熟度与国外同类网站相比，还有待进一步的发展。 1 3 论文研究的主要内容 本文在前期工作的基础上，对a s p 网络化制造平台中共享资源的构建与实 现作进一步深入研究。文章主要围绕t j a s p 制造资源共享体系的构建和实现展 开，即t j a s p 制造资源共享系统的通用模型、资源共享权限系统设计，最后以 t j a s p 零件库制造资源共享系统为例进行了系统的实例构建与实现，同时基于 构建的t j a s p 零件库制造资源共享系统，对系统进行了进一步的实践应用和论 证。围绕这些工作，本文的内容章节安排如下： 第l 章引出本文选题的提出与课题来源，综述了网络化制造、a s p 网络化 制造平台、制造资源共享及零件库资源共享的基本概念、特点、研究现状和发 展趋势等，进而提出了本文的研究依据及研究的内容。 第2 章介绍了t j a s p 制造资源共享系统的体系与建模。包括系统的体系 结构与总体模型；制造资源元模型的相关概念、面向对象建模方法及模型数据 的表达；系统数据库的结构模型、基于中粒度的关系型数据存储设计。主要在 总体层面对系统进行了阐述，对支持系统的底层数据表达与存储进行了说明与 设计。 第3 章针对制造资源权限管理的重要性，对t j a s p 制造资源共享权限系 第l 章绪论 统进行了阐述。主要包括权限系统的目标、权限控制系统的模型( 用户控制策 略模型、资源层次化定义模型及权限控制结构模型) 、权限控制系统的关键技 术( 单点登录技术、p o r t l e t 资源封装技术及角色访问控制技术) 、资源共享权限 系统的实现( 权限控制的类图设计、数据库设计及权限开发与配置) 。 第4 章研究了t j a s p 零件库制造资源共享系统的实现与应用。首先对 t j - a s p 零件库制造资源共享系统进行了实现，包括系统需求与用例分析、系统 分析与对象类图设计、系统对象动态交互与状态设计及系统的相关代码、用户 交互界面实现。同时，基于t j a s p 零件库制造资源共享系统，进行了参数化协 同设计工具的开发与研究。 第5 章结论和展望。总结了本文的研究工作，并指出了需进一步研究的方 向。 1 4 本章小结 本章引出本文选题的提出与课题来源，综述了网络化制造、t j a s p 网络化 制造平台、制造资源共享及零件库资源共享的基本概念、特点、研究现状和发 展趋势等，进而提供了本文的研究依据及研究的内容。对本文研究的主要内容 进行简要的阐述，明确了本文研究的方向与要点。 9 第2 章t j - a s p 制造资源共享系统的体系与建模 第2 章t j - a s p 制造资源共享系统的体系与建模 2 1 系统总体结构与基于u m l 的开发 2 1 1 系统的体系结构 本文研究的制造资源共享系统基于t j a s p 网络化制造平台，以零件库制造 资源共享系统为实现原型。如图2 1 所示，t j - a s p 零件库制造资源共享系统作 为网络化制造平台应用服务功能之一，在平台的基础资源层、系统支持层的支 持下，在应用服务层对系统进行了实现及与平台的集成整合，同时利用客户入 口层与用户进行交互。 图2 1 基于t j a s p 网络平台的系统结构【3 8 】 1 0 第2 章t j a s p 制造资源共享系统的体系与建模 在客户入口层，不同功能要求的用户可以通过相应的用户验证登录到零件 库制造资源共享系统入口界面。系统采用j s p 、h t m l 、a j a x 、j a v a s c r i p t 等w 曲 网络技术对用户交互界面、交互功能进行设计。 w e b 应用层 s e l v a r p o r t a l s a p p l i c a t o n s 彳 查询引擎 结果返回ti 查询请求 存储管理事物处理 x m l 文档 直接数据 验证十 数据接口层 库操作 ， d t d x m l s c h e m a l 一 制造资源模型库， 彳卜s c 洲h e m 。 系统对制造资源 ) ( m l 文档调用 时，与牛 i 应模型库 x m ls c h e m a 模型 制造资源x m l 文l 文档进行验证 竺i ) ( m l 数据层 ， r彳 o oo (乃o 二二、，u 二二数据源层 图形数据库三维模掣数据库 文档数据库x m ls c h e m a 模懂数据库其他教据库 图片 三维模型技术文档信息资料制造资源层 图2 2 系统数据层 在应用服务层，各个应用服务系统以p o r t l e t 技术进行封装。p o r t l e t 是一种 以j a v a 技术为核心的可再用w e b 组件，对于各个p o r t l e t 封装的应用服务系统 而言，它们的开发、部署、管理、封装、显示等都是相互独立的。因此利用p o r t l e t 第2 章t j a s p 制造资源共享系统的体系与建模 技术封装的零件库制造资源共享系统与其他应用服务系统相互独立，但是可以 利用制造平台的基础资源层和系统支持层来获得公共的、底层的资源与系统支 持。这样零件库制造资源共享系统既保持了自己的独立性，同时又能与制造平 台进行无缝的技术集成。 基于制造平台系统支持层的用户管理功能，结合零件库制造资源共享系统 的资源，系统实现了基于角色访问控制的资源访问权限设计。资源访问的权限 设计有利于不同权限等级的用户对不同权限要求的资源实现特定的资源访问控 制要求。 在制造平台基础资源层实现了对零件库制造资源共享系统数据库的集成。 系统数据以面向对象技术建立数据的元模型，基于x m l 技术对资源进行建模 ( ls c h e m a ) 及数据表达，并采用中粒度的关系型模式数据存储方式对数据 库设计。图2 2 显示了系统底层基础资源层到用户应用服务层之间的数据流。 系统制造资源数据在不同阶段以不同的形态及格式作为数据表达的载体， 数据流的各个层次是抽象的概述，非严格意义上的物理表示。在制造资源层， 各数据：图形文件、三维模型、技术文档、x m l 文档等任何形式的制造资源以平 面文件数据库( 磁盘介质) 的形式存储，可以集中储存，也可以网络分布式模 式来存储，这里只以前者作为讨论对象。在数据源层，对存储在各个平面文件 库的制造资源信息进行提取并保持在各独立的关系数据库中，利用成熟的关系 数据库技术来提高信息检索、查询、规范的效率，其中x m ls c h e m a 模型数据库 对制造资源模型进行了存储。应用层可通过数据接口层直接访问数据源层的数 据，但为了保证系统良好的扩展性及通用性，系统采用x m l 文档为数据载体， 因此在数据接口层与数据源层之间增加了x m l 数据层。同时，以x m l 数据格式 作为数据接口层操作的数据形式，即使制造资源层与数据源层数据格式、类型 及存储方式的变化，系统应用服务层也无需进行修改、更新等，保持了系统的 稳定性。 2 1 2 基于u m l 的系统开发 本文系统丌发基于u m l 标准建模语言。u m l 是一种定义良好，易于表达、 功能强大、通用的可视化的面向对象分析与设计建模语言。u m l 适用于信息系 统、技术系统、嵌入式实时系统、分布式系统和商业系统。作为一种优秀的面 1 2 第2 章t j a s p 制造资源共享系统的体系与建模 向建模语言，u m l 拥有易于使用、可视化、表达能力强，与具体的实现无关， 可应用于任何语言平台和工具平台，与具体的过程无关，可应用于任何软件开 发过程等特点【3 9 删。在制造资源共享系统开发过程中，以t j a s p 零件库制造资 源共享系统为例，u m l 建模语言贯穿于系统总体设计、功能实现、代码编写等 全部过程，具体内容如下： ( 1 ) 系统结构、功能的表达与实现，主要包括用例图、类图、对象图、包 图等设计与实现。用例图，从用户角度描述零件库制造资源共享系统的功能， 并指出各功能的操作者，是对系统功能的抽象表示。类图描述系统中类的静态 结构，体现了系统的总体结构，类是系统的结构单元。类图定义了系统中的类， 表示类之间的联系如关联、依赖、聚合等，也包括了类的内部结构( 类的属性 和操作) 。类图描述的是一种静态关系，在系统的整个生命周期都是有效的，而 对象图则是类图的实例。 ( 2 ) 系统动态特性的实现。主要包括行为图、交互图。行为图描述系统的 动态模型和组成对象间的交互关系，包括状态图和活动图。其中状态图描述类 的对象所有可能的状态以及事件发生时状态的转移条件。活动图描述满足用例 要求所要进行的活动以及活动间的约束关系，有利于识别并行活动。交互图描 述对象间的交互关系，主要为顺序图。顺序图显示对象之间的动态合作关系， 它强调对象之间消息发送的顺序，同时显示对象之问的交互。 u m l 的应用贯穿在零件库资源共享系统开发的五个阶段： 需求阶段：u m l 的用例图可以表示客户的需求。通过用例建模，可以对外 部角色以及它们所需要的系统功能建模。 分析阶段：在分析阶段，找出系统的所有需求并加以描述，同时建立模型， 以定义系统中的关键领域类。不定义软件系统解决方案的细节( 如用户接口的 类、数据库等) 。可用u m l 的逻辑视图和动态视图来描述。类图描述系统的静 态结构，协作图、顺序图、活动图和状态图描述系统的动态特征。 设计阶段：在设计阶段，通过考虑所有的技术限制，以扩展和细化分析阶 段的模型。设计的目的是指明一种易转化成代码的工作方案，进一步细化分析 阶段所提取的类( 包括属性和操作) ，并且增加新类以处理诸如数据库、用户接口、 通信、设备等技术领域的问题。 构造阶段：在构造阶段( 或程序设计阶段) ，把设计阶段的类转换成某种面 向对象程序设计语言的代码。本文基于j a v a 技术对零件库系统进行实现。 第2 章t j a s p 制造资源共享系统的体系与建模 测试阶段：对系统的测试通常分为单元测试、集成测试、系统测试和验收 测试几个不同级别。 u m l 建模语言全面体现了面向对象的设计思想，它贯穿于系统开发的需求 分析、设计、构造以及测试等各个阶段，从而使得系统的开发标准化，同时具 有很强的扩充性。u m l 可以对任何具有静态结构和动态行为的系统进行建模， 利用u m l 的静态和动态机制可以对系统的功能、组织、工作流、信息流管理等 从宏观上给予总体描述。 2 2 制造资源数据元模型的建立 2 2 1 制造资源建模技术 2 2 1 1 制造资源建模的概念 制造资源模型是一个通过定义企业资源的属性、逻辑关系与相关要素，从 而描述企业的制造资源结构、能力的模型【4 。制造资源建模是一种建立描述制 造资源模型的方法与技术，它通过定义制造资源实体及其相互间的关系来描述 企业的制造资源结构和构成。 制造资源时间轴上伴随着产品全生命周期，空间轴上可以抽象为企业层、 车间层、制造单元层及设备层。不同时期与层次间的资源属性、能力、状态、 要素各不相同，建立模型的系统功能与需求也不相同。因此，国内外研究人员 针对不同的系统与需求，在研究内容上，从面向具体应用系统需求的局部制造 资源模型为研究对象，发展到面向不同的先进制造模式的统一制造资源模型的 研究，对资源模型提出了许多满足一定功能要求的资源模型。 基于制造网格平台，郝洪艳【4 2 】分析了中国模具制造企业制造资源利用现状 以及对信息化的需求，提出了基于制造网格平台的模具制造资源共享机制，对 中小模具企业里的各种与模具全生命周期有关的资源进行分类、规划和整合， 实现了资源的协同共享：从工艺设计的角度出发，张玉云等1 4 3 j 建立了基于动态 制造资源数据库的工艺设计模型；贺文锐【28 】等构建了面向制造资源功能定义、 关联关系定义的制造资源信息模型，并建立了面向制造特征的任务定义模型； 邵新宇掣删探讨了面向c i m 以及c e 环境下的制造资源的建模，提出了基于特 1 4 第2 章t j a s p 制造资源共享系统的体系与建模 征的制造资源模型及资源环境的分层模型等概念；邱晓峰等【4 5 】研究了敏捷制造 o 蝴) 环境下资源集成系统研究。 不同的模型各有的自己建模方法与理论，其目标都是为了满足自己的系统 要求，因此各具特点与功能。针对本文制造资源共享的功能要求，本文建立了 相应的制造资源共享模型。 2 2 i 2 制造资源模型的功能要求 本文制造资源建模是基于网络化制造平台，面向制造资源共享的，是以制 造资源的共享为目标。因此，所建立的制造资源模型应该满足制造资源共享的 需求，即制造资源模型应该反映制造资源的属性、能力、状态等，为用户提供 资源利用的相关信息，以支持制造资源的共享和发掘。制造资源共享模型要涉 及到企业生产的各个方面，其统一的模型也必须满足全生命周期里各个层次的 需要。因此，对建模提出了以下的功能要求。 组织结构 资源类别 ( 1 ) 层次化的资源结构 图2 3 制造资源结构坐标系 开发活动 第2 章t j a s p 制造资源共享系统的体系与建模 面向资源的不同层次与分类，任何资源实体( 具体的资源形式) 在整体的制造 资源结构坐标系中有自己的坐标点。这里的制造资源结构参考美国国家标准技 术研究所提出的五层结构，它为很多的企业所接受，作为企业制造环境设计和 构建的参考。五层结构、开发活动及资源类别的制造资源的结构坐标系如图2 3 所示。以制造资源结构坐标系为基础，可以对属于不同企业组织结构层次、生 命周期中的不同开发阶段及不同的资源类别进行准确定位。为资源共享系统完 善、快速的资源检索提供有力的支持，同时有利于资源的相对独立，对资源的 安全权限控制提供相应的条件。 ( 2 ) 完备与一致的属性定义 由于制造资源本身的属性是系统、复杂、多角度的，不同应用范围、应用 场合对制造资源信息要求的侧重点不同。对于制造资源的共享，最重要的是资 源的准确而快速的发现与检索，除了清晰的资源结构外，完备与一致的资源属 性定义