（机械设计及理论专业论文）基于web的工程图纸管理系统的研究与实现.pdf

大连理工大学硕士学位论文 摘要 工程图纸管理系统是一个具有重要理论研究意义和广阔工业应用背景的基础性研 究课题。目前企业已经基本实现了计算机绘图，也积累了大量电子图纸，许多企业已经 使用了图纸管理系统，不过随着i n t e m e t i n t r a n e t 的飞速发展，现在基于c s ( 客户机 服务器) 模式的图纸管理系统已经不能满足网络时代的需要。 本课题根据企业在工程图纸管理方面的需要，通过综合利用数据库技术、计算机网 络技术、图形图像处理技术、w e b 应用程序开发技术，采用j 2 e e 的框架技术，实现了 一个b s ( 浏览器服务器) 模式的三层网络架构的管理信息系统。具有平台无关、便于 扩展、使用方便、查阅或浏览快捷等优点，具有实际应用和推广价值。 目前w e b 数据库连接技术主要有：通用网关接口c g i 、i n t e r n e t 服务器编程接口 i s a p i 、i n t e m e t 数据库连接器i d c 、j a v a 数据库连接j d b c 和动态服务器网页a s p 等。 通过分析比较，笔者在系统开发中选用了w i n d o w sa d v a n c e ds e r v e r 、i i s 和t o m c a t 配合， 使用j a v a 、i s p 、s e r v l e t 、x m l 等多种面向对象的开发工具并结合数据库、动态网页等 相关技术。用户能够通过普通的w 曲浏览器，在权限允许的情况下，在异地或者远程 实现对工程图纸进行浏览、查询、上传、下载，更新及删除等基本的图纸管理系统功能； 同时系统还提供了人员管理和日志管理的功能。该系统具有平台无关性、部署简便，易 于扩展，既可以作为企业p d m 的一个模块。也可以架设在企业的i n t r a n e t 上独立进行工 作。 本文论述了本系统开发的流程和图档装配树、数据库设计、图纸浏览、文件传输、 权限管理等关键技术和实现方法。 经过程序编制，调试，并在局域网内部署之后反复测试，证实该程序成功实现了上 述功能，验证了这种配置和开发方法的正确性和实用性。 关键词：工程图纸管理；数据库；b s ；j d b c ；装配结构树 王晓军：基于w e b 的工程图纸管理系统的研究与实现 r e s e a r c ha n di m p l e m e n t a t i o no nm a n a g m e n t s y s t e mo f e n g i n e e r i n g d r a w i n gb a s e do nw e b a b s t r a c t m a n a g e m e n ts y s t e mo fe n g i n e e r i n gd r a w i n gi sab a s i cr e s e a r c hs u b j e c tw i t ht h e o r e t i c a l s i g n i f i c a n c ea n dw i d ee n g i n e e r i n ga p p l i c a t i o np r o s p e c ta tp r e s e n t ，c o m p a n i e sh a v ea l r e a d y r e a l i z e dc a d ，a n da c c u m u l a t e dn u m e r o u se l e c t r o n i c d r a w i n g s a n dm a n yo ft h e mh a v e a p p l i e dd r a w i n gm a n a g e m e n ts y s t e m , b u tw i t ht h ef a s td e v e l o p m e n to fi m e m e f fi n t r a n e t ， d r a w i n gm a n a g e m e n ts y s t e mb a s e do nc sm o d ec a n n o ts a r i s f yt h ed e m a n do f i n t e r n e te r a a c c o r d i n gt ot h ec o m p a n i e s d e m a n d so fm a n a g e m e n to fe n g i n e e r i n gd r a w i n g s ，w i t h c o m p r e h e n s i v eu t i l i z a t i o no fd a t a b a s et e c h n o l o g y , c o m p u t e rn e t w o r kt e c h n o l o g y ，i m a g e p r o c e s s i n gt e c h n o l o g y ，w e ba p p l i c a t i o na n dd e v e l o p m e n tt e c h n o l o g y ，a p p l y i n gj 2 e ef r a m e t e c h n o l o g y ，a l lm 3 s ( m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m ) o ft h r e e l a y e r e dn e t w o r kf l a m eh a s b e e na c h i e v e du n d e rt h eb sm o d e ，w h i c hh a st h ea d v a n t a g eo fp i m ( p l a t f o r mi n d e p e n d e n t m o d e l ) ，a n dc a n f a c i l i t a t et h e e x t e n s i o n , u t i l i z a t i o n , q u e r ya n db r o w s i n g ，w i t hg r e a t a p p l i c a t i o nv n u ea n dp r o m o t i o n a lv a l u e n o w a d a y s ，w e b d a t a b a s el i n kt e c h n o l o g ym a i n l yi n c l u d e s ：c g i ，i s a p i ，i d c ，i d b c ， a n da s pe t c a f t e ra 确l y z i n ga n dc o m p a r i s o n ，t h ea u t h o rc o m p r e h e n s i v e l ya d o p t sw i n d o w s a d v a n c e ds e r v e r ，i i sa n dt o m c a ti nt h es y s t e md e v e l o p m e n t ，a p p l y i n go b j e c t - o r i e n t e d d e v e l o p m e n tt o o l ss u c ha sj a v a , j s p ，s e r v l e t ，x m lw i t ht h ec o m b i n a t i o no fd a t a b a s e ， d h t m l t e c h n o l o g y t h r o u g hc o m l l o nw e be x p l o r e ra n dw i t hp r i v i l e g ep e r m i t t e d ，u s e r sc a n i m p l e m e n tt h eb a s i cf u n c t i o n so fm a n a g e m e n ts y s t e mo fd r a w i n gs u c ha sb r o w s i n g ，q u e r y ， u p l o a d ，d o w n l o a d ，r e n e w a la n dd e l e t i n ge t c m e a n w h i l e , t h es y g e ma l s op r o v i d e sp e o p l ea n d b l o gm a n a g e m e n tf u n c t i o n st h i ss y s t e mh a st h ec h a r a c t e r i s t i c so fp i m ，s i m p l ed i s t r i b u t e ， e a s ye x t e n s i o n ，a n di tc a nb eu s e da sc o r p o r a t i o np d ma n dw o r ki n d e p e n d e n t l yo nt h e c o r p o r a t i o n si n t r a n e t t h i st h e s i si l l u s t r a t e st h ek e yt e c h n i q u e sa n dr e a l i z i n gt e c h n o l o g yo nt h ep r o c e s so f s y s t e md e v e l o p m e n ta n dt r e eo fa s s e m b l y ，d a t a b a s ed e s i g n , d r a w i n gb r o w s i n g ，f i l et r a l l s f e r ， p o p e d o mm a n a g e m e n te t c t h ep r o g r a ms u c c e e d si nr e a l i z i n gt h ef u n c t i o n sa b o v e - m e n t i o n e d a f t e rp r o g r a m m i n g ，t e s t ，a n df r e q u e n tt e s ti n l o c a la r e an e t w o r k s ，t h u sf u r t h e rp r o v e st h e c o r r e c t n e s sa n dp r a c t i c a la p p l i c a b i l i t yo f t h i sd i s t r i b u t i o na n dd e v e l o p m e n t t e c h n o l o g y k e yw o r d s ：d r a w i n gm a n a g e m e n t ；d a t a b a s e ；b s ；j d b c ；t r e eo fa s s e m b l y i i 独创性说明 作者郑重声明：本硕士学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得研究成果。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的研究成果，也不包含为获得大连理 工大学或者其他单位的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志 对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 作者签名： 妒j 髓玛 大连理工大学硕士研究生学位论文 大连理工大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解“大连理工大学硕士、博士学位论文版权使用 规定”，同意大连理工大学保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子 版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连理工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，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论 文。 作者签名： 爻屯竿 导师签名 型年。三月三l 日 大连理工大学硕士学位论文 1 绪论 1 1 图纸管理现状及意义 计算机图纸管理系统是一个利用先进的计算机及网络通讯技术，以电子文档及c a d 工程图纸信息资源为基础，以全面实现c a d 工程图纸、电子文档动态管理，信息交换 为主要目标，实现对c a d 工程图纸、电子文档信息的协同处理和资源共享的大型应用 系统。 p d m ( p r o d u c td a t am a n a g e m e n t ) 作为企业信息管理系统中产品设计过程和生产过 程联系的纽带，是实现企业集成制造( c i m s ) 的基础，它对产品设计、制造、维护阶段 的信息进行存储和控制，而图纸管理是p d m 的最主要的个功能模块，也是企业生产 管理的重要环节。 “图纸管理应用一般又可分为静态管理和动态管理两个层次，前者偏重于静态档案 文件管理，提供对图纸的查询、检索及浏览；后者面向设计和生产全过程，支持共享环 境下的产品协同设计以及制造管理，包括项目管理、人员管理、图纸版本管理、图纸批 注及保持数据的安全性、一致性和共享性等内容，具有更广泛的意义”l ”。 1 1 1 图纸管理现状 现在整个社会已经全面进入信息化时代，c a d 引进我国已有十余年了，各行各业 对c a d 的应用也硕果累累，“目前很多工程设计院和企业的设计部门计算机出图率达 到9 0 以上”【2 。在机械制造加工行业，c a d 和企业信息化建设也在迅猛发展之中，而 且这种趋势必将随着经济和社会的进一步发展而不断发展。随着计算机技术在企业中的 广泛应用，必然会产生并积累大量的工程图纸文件，它们分布在企业的不同部门、不同 生产环节，甚至在不同的生产区域，随着这些图档的日益增多，对某种产品图纸的追踪、 浏览、更新和查询己成为图纸管理的日常工作。因此，如何便捷、安全地管理工程图纸 成为广大用户所关心的一项重要内容，成为工程设计在c a d 之后首先要解决的问题， 也是关键的环节。 企业对这些图纸和文档进行管理不仅仅是静态的、档案意义上的管理，更重要的是 面向设计过程的、动态的图档管理，包括共享环境下的图档组织结构定义和管理、图档 的安全性、一致性和版本管理、图档内容的快速浏览、快速索引和查询等方面。目前， 我国企业c a d 应用有相当部分还停留在计算机辅助绘图上，但当设计人员熟练掌握了 c a d 后，c a d 对提高设计工作效率将趋于一个极限。对电子图档进行有效的管理是提 高c a d 使用效率，提高设计工作效率的一个重要途径。但由于电子图纸和文档目前都 王晓军：基于w e b 的工程图纸管理系统的研究与实现 分散存储在各个设计人员的计算机中，企业缺乏对电子图档管理的有效手段，企业内部 通用图库、通用件库难以建立，电子数据和图纸无法重用，导致这些宝贵资源不断地流 失，c a d 效率得不到充分发挥。 “国外有关调查统计显示，工程设计人员每天约有3 0 左右的工作时间花费在查阅 图纸及相关资料上” 2 1 。国内企业由于对电子图档管理尤其是对在网络环境下面向生产 设计的、动态的图档管理的重要性认识不足，无法对电子图档进行有效的组织和管理， 这一问题日益成为制约工程设计行业和制造业设计部门工作的一大瓶颈。 当前，“也有许多企业已经实施了传统的c s ( c l i e n t s e r v e r ) 模式的图纸管理系 统，界面是传统的w i n d o w s 程序界面( 例如用v b ，v c + + ，d e l p h i 等工具开发的) ” 【3 】，客户端的负担过重，影响运行性能；对不同的数据库要分别编程，可移植性差；客 户直接操作数据库，不宣集中管理：客户端需要繁琐的配置。随着企业的发展，这些图 纸管理系统在企业中的应用都面临如下的难题： ( 1 ) 随着i n t e m e t i n t r a n e t 技术的高速发展，现代企业技术部门的各种应用软件得以 广泛应用和普及。产品数据管理系统( p d m ) 强大的功能可以有效地集成技术部门的各种 应用，解决困扰企业的产品信息集成问题。但c s 模式的工程图纸管理系统，由于其自 身的复杂性和实施的难度很大，对于大多数技术实力和经济实力并不深厚的中小企业来 说，并不具有良好的实用性和经济性； ( 2 ) 在经济全球化的今天，越来越多的企业采用生产外包的方式降低成本，实现最 佳的资源配置与利用。这些在地理上分散的企业间需要相互协作，快速交换产品数据， 以获得动态的市场信息。“同时由于技术条件的限制，同一种产品的设计和加工常常需 要由几个企业共同完成，企业间很难实现产品数据的一致性、最新性、共享性及安全性 或实现的成本太高”1 4 】； ( 3 ) “由于企业内或企业间的计算机软硬平台的异构性，因而很难有效集成各种应 用软件，以实现产品数据的共享和传输，同时也无法有效利用企业现有的网络”【4 j ； ( 4 ) 现代企业的发展要求是，产品生命周期中与产品有关的任何人都可能需要产品 信息，也需要访问产品数据库。除了最主要的设计人员需要及时了解产品数据外，原材 料供应商、产品代理商等，都可以基于相应的权限管理获得所需要的产品信息。 如上所述，随着c a d ，p d m 和网络的发展，制造性企业对于工程图纸管理系统又 提出了新的要求，已经不能满足于仅仅利用计算机来管理工程图纸，也不能满足于使用 c s 模式的工程图纸管理系统，上述的种种应用中的难题已经成为全球化时代企业提高 市场应变能力和竞争能力的瓶颈。因此，如何可以帮助企业的信息共享从内部扩展到企 大连理工大学硕士学位论文 业的整个供应链，从偏重于设计推向偏重于整个产品生命周期已经成了摆在企业面前迫 切需要解决的问题。 1 1 2 实施基于w e b 图纸管理系统的意义 产品信息管理的内容十分广泛，主要包括设计数据信息管理、工艺数据信息管理及 制造数据信息管理等，其中以设计信息的管理尤为重要，因为它是工艺和制造的前提， 也是产品信息管理的前提。 目前，产品模型信息的主要表现形式就是产品图纸。产品图纸一直是企业生产中表 达设计与制造信息的主要技术文件，从产品设计、工艺规程的制定到产品加工都以工程 图纸为主要载体。 在以计算机为基础的现代制造业中，由c a d 产生的大量“电子图纸”存储在计算 机中，在社会已经全面进入网络时代后，网络化c a d c a m 已成为制造业未来的发展趋 势，如何把这些电子图纸有效地管理和利用起来，如何使得企业内的电子图纸信息能够 在更大范围内快速、安全地进行传输、共享并进行管理，是目前许多企业亟待解决的问 题。 本文提出并实现了一个三层网络架构的基于w e b 的图纸管理系统，可以实现通过 网络在异地对图纸进行浏览、查询，上传，下载，更新、删除等基本操作，为企业实施 产品数据管理系统奠定了基础。 另外，基于w e b 的工程图纸管理系统的实施也为解决上述实施p d m 所面临的四大 问题提供了个有效的技术手段。 ( 1 ) w e b 技术本身就是在i n t e r n e t 基础上迅速发展起来，采用h t t p 协议，它的出现 一改以前互联网上单一呆板的文件形式，把声、图等多媒体与信息结合起来，以生动形 象的方式将信息展现在人们面前，而且w e b 浏览器异常廉价，安装方便，易于理解， 操作简单，能支持各种用户，且可运行于各种类型的计算机上，在不同平台上具有同样 的外观和风格。用w e b 技术开发客户端软件更便于用户使用，简单便宜的w e b 浏览器 也能让企业中更多的人使用该系统，使他们能方便地在线访问企业庞大的信息库。w e b 化的图纸管理系统友好的用户接口能提高人们的使用热情。“w e b 化的图纸管理系统与 其它系统相比需要最少的培训，排除了在每台计算机上安装和维护专门客户软件的必 要。而且国内大多数中小企业已经建立了局域网，i n t e m e t 技术的基本概念也已经普及” p 】。基于w e b 图纸管理系统的建立也能够充分利用这些现有资源。系统实施的总成本 也因此而减少。 王晓军：基于w e b 的工程图纸管理系统的研究与实现 ( 2 ) 现在i n t e r n e t 的发展已经使地球村的设想变成了现实，网络己成为企业之间紧 密联系的最有效方式，w e b 化的图纸管理系统可以使分布在各地的项目小组同时工作于 同个项目，每个小组能够查看由不同地区甚至不同国家的其它小组输入的信息。这种 协作使企业能以最小的代价把它的专业人员( 无论其地理位置) 聚在一起来完成项目。 ( 3 ) 应用w e b 技术使工程图纸管理系统可以应用于异构环境下，使之适应网络化 虚拟设计的产品设计和过程管理，支持异地和异构环境下的设计与制造，并可以由虚拟 企业提供技术支持，从而提高图纸管理系统的可扩展性、可维护性和跨平台性，充分有 效的利用现有的企业网络，并实现更大范围内的企业内和企业间信息的方便共享、更高 层次的企业集成的描述和动态联盟各企业间的数据管理，以适应新的经营模式的发展， 特别是在当前i n t e m e t 时代电子商务环境下的要求。 “) w e b 化的图纸管理系统对供应链的有效链接也有很大的优越性，易于改善供 应链各环节之间的协作。“它可以使企业很方便地与它们的供应商和战略伙伴共享关键 信息，在企业开发新产品和产品转型时，有利于实施供应商早期参与的并行工程策略” 【6 j 。通过w e b 技术中的一些安全手段可以方便地区分不同用户的不同权限，使得整个 流程上的各种用户各取所需。 综上所述，基于w e b 的图纸管理系统不失为一个既能解决企业当前实际问题，又 能为今后实施p d m 系统打下良好基础的优秀的方案选择。实施图纸管理系统对推动企 业的信息化建设向前发展有着相当的现实意义。 1 2 图纸管理技术概况及其发展方向 1 2 1 图纸管理技术概况 “图纸管理技术的发展经历了以下四个主要阶段” 7 s l ： ( 1 ) 人工管理 传统的产品设计以手工绘图为主，图纸管理采样人工完成，大量的纸质图档存放在 企业的档案室，由专人管理这些图纸的借阅、查看，手段落后，资料的安全性也很难得 到保证。 ( 2 ) 文件级的计算机管理 c a d 、c a m 技术的问世，大大提高了产品设计与制造的自动化程度，很多大公司 在计算机应用过程中发现，以纸质文件为基础的管理方式阻碍了公司的业务发展。为了 解决大量工程图纸的管理问题，通过使用图像进行管理，或者开始使用c a d 软件进行 工程图纸的绘制。这一阶段图纸管理的特点是将每张图纸作为单个文件进行管理。 ( 3 ) 利用数据库技术的图纸管理 4 大连理工大学硕士学位论文 随着数据库技术的发展与应用，软件管理的对象类型慢慢拓宽，简单的文件管理不 能满足人们的要求，于是，利用数据库来保存零部件的记录和相关信息，出现了基于数 据库系统的图纸管理。在数据库系统的图纸管理中，图形作为一种非结构性数据，与其 它结构性数据( 如图样名称、图样代号、设计者、日期等) 分别存储在文件和数据库的 记录项中。 这一阶段的管理系统能够提供数据安全性控制、文件存储、修正控制以及和其它应 用简单的集成等功能，简化了包括产品开发、资源配置、加工制造、计划调度等工程过 程。 ( 4 ) 面向产品全生命设计及制造的图纸管理p d m 技术 九十年代，c a d c a m 体化技术走向深入，人们逐渐认识到产品全生命周期数据 管理的含义及潜在的意义，提出了以产品对象为核心的信息管理思想及相应的技术，并 将这种能够集成管理与产品相关信息及过程的技术分为三个层次，即图纸文档的电子化 管理、部门间的数据管理、企业间的数据管理。p d m 技术作为先进的管理思想成为研 究的热点。 这一阶段的信息管理系统支持整个产品生命周期，包括与产品相关的所有信息及相 关过程的管理。图纸管理作为p d m 的主要功能正在向更加齐全、更大范围、更高层次 发展。 1 2 2 图纸管理技术发展方向 图纸管理技术主要朝着智能化、高效化和网络化的方向发展。 智能识图：利用人工智能技术识别每一张c a d 图纸内的文字信息，并储存在庞大 的数据库之中，以便让图纸管理系统来管理图纸和设计流程； 高效搜索：利用智能识图所建立的数据库，检索系统可以在庞大的工程图库中找出 任何一张图纸文件中的任何文字信息和微细的工程部件，让工程设计人员随时都可 以找出自己所需要的图纸，极大地提高工作效率。 网络管理：具有功能强大的信息管理功能和快捷方便的信息传达机制，确保团队成 员之间紧密无间的信息交流。项目负责人可利用网络系统随时了解工程进度，可以 对设计任务和设计人员进行监督和调整，极大提高设计效率。为满足电子商务时代 企业的需求，图纸管理系统必须架构在i n t e m e t i m r a n e t e x t r a n e t 之上，必须提供企 业产品开发的电子商务解决方案。 “近来又出现了一些最新的技术，正在商业p d m 软件中得至应用”f 卸： 王晓军：基于w e b 的工程图纸管理系统的研究与实现 ( 1 ) 分布式技术，基于网络的分布式计算技术也是近年来获得很大进步的技术之一。 以分布式计算技术为基础，基于构件的系统体系结构将逐渐取代模块化的系统体系结 构。在分布式计算技术的标准方面，一直存在着两大阵营，一个是以o m g 组织为核心 的c o r b a 标准，另一个是以微软为代表的基于d c o m 的a c t i v e x 标准。近年来，0 m g 组织在c o r b a 标准的制定和推广方面付出了巨大的努力，同时许多c o r b a 标准的产 品也在逐渐成熟和发展；同时由于微软在操作系统方面的绝对统治地位，a c t i v e x 标准 在w i n d o w s 系列平台上显得更加实用，相应的工具也更加成熟。目前这两大标准的争 夺仍然没有结束，许多商品化软件多是同时支持两个标准。 ( 2 ) j a v a 语言，其具有高度的可移植性、健壮性和安全性等优点，同时是一种移动 式的计算平台。j a v a 语言的“一次编程，到处可用”的特点使它成为了编写网络环境下 的移动式构件的最佳选择。将分布式计算框架和j a v a 技术结合起来将是构造网络信息系 统最理想的模式。 ( 3 ) 基于w e b 的p d m 系统，这是新一代p d m 技术和系统p d m i i ( p r o d u c t d e v e l o p m e n tm a n a g e m e n t ) 的目标，也是解决国内企业采用p d m 系统时所遇问题的基 础。美国m a t r i x o n e 公司的e m a t r i x 和p t c 公司的w i n d c h i l l 就是这类系统的代表。 1 3 图纸管理国内外发展状况 p d m 技术发展迅速，许多大公司如m e t a p h a s e 、s h e r p a 、h p 、m m 、u g s 、 d o c u m e n t u m 、p t c 等结合p d m 技术，成功地推出了商业p d m 软件，国际上许多大 型企业逐渐接受了p d m ，并把p d m 技术的应用作为一种企业竞争策略。这些软件大 部分都是基于大型c a d c a m 软件的p d m 产品，与原系统配套研制，系统集成性好， 能够对产品信息及相关过程实施比较完善的管理，但是这一项目投资较大。总体来说， 尽管这些p d m 软件产品各有特点，但就我国企业实际情况来说，大面积推广使用还存 在许多困难。 “当前p d m 领域处于领先地位的i m a n 是u n i g r a p h i c ss o l u t i o n s 公司( 简称u g s ) 的 旗舰产品。i m a n 通过单一的数据库来存储、追踪和管理产品信息及其过程，使有关人 员能够快捷地获取所需数据。基本功能包括文档管理、权限管理、产品结构配置管理和 工作流程管理等，支持自顶向下的产品设计方式和多种灵活可靠的产品结构配置规则。 采用以w e b 为中心的先进体系结构，企业可按自身需要配置模块，其灵活方便的二次 开发工具更可使系统易于裁剪。同时，简单易用的j a v a 交互界面和统一的w e b 接口方 式能很快地被各类企业所接受和实施。集成了众多著名的c a d c a m 软件和e r p 系统， 是最实用的分布式数据管理系统。i m a n 的数据管理功能可保证产品数据的集中管理和 大连理工大学硕士学位论文 安全性，提供多用户的并行访问和防止无权人员的修改，用户可根据自己的权限访问数 据信息，不同的保护级别提供给不同的访问人员、工作小组或角色。 美国s d r c 公司的m e t a p h a s e 迄今一直是企业级p d m 市场的佼佼者。使用 m e t a p h a s e ，可以使新技术尽快融入到功能强大的企业级p d m 系统，确保企业尽快地获 得全面的效益。m e t a p h a s e 的企业级产品数据管理系统包括：强大的、独立的、三层的、 基于w e b 的框架；易于客户化的面向对象的软件；综合、全面的解决方案。m e t a p l t s e 通过4 c s ( c o n t r o l ，c o n f i g u r a t i o n ，c o n n e c t i o n 以及c o l l a b o r a t i o n ) 来满足企业对数据管 理的要求。通过对各部门的应用系统集成、信息共享和对流程的参与，来加强各部门之 间的联系及协作，从而增强企业产品开发的能力，提高产品质量，缩短产品上市时间。 在m e t a p h a s e 系统中，用户无须了解数据存储的具体地点，可由系统来自动定位。用户 可以通过描述数据之间的内在关系来检索数据，提高检索效率”【l ”。 “s m a r ts o l u t i o n 公司的s m a r t t e a m 提供工作组m b r 埏r o u p ) 和企业级( e n t e r p r i s e ) 的 p d m 解决方案。不仅帮助设计工程师更有效地完成文档管理，版本管理和跟踪设计数 据等任务，还帮助整个企业内部各部门间及时获取最新数据信息，并将c a d 系统中生 成的数据自动发送到相关的生产车间或采购部门。s m a r t e a m 中内嵌了多种文件格式的 直接浏览功能。支持1 5 0 多种c a d 文件、办公自动化文件和光栅格式的浏览，如 s o l i d w o r k s 、a u t o c a d 、h p g l ，m sw o r d ，m se x c e l 等。设计者和管理者可以通过内 嵌式浏览器直接在p d m 系统中浏览各种应用程序文件格式的能力，特别是对那些只需 观看视图，而无需进行编辑修改的管理决策人员非常有用。s m a r t t e a m 采用o d m a ( 开 放文档管理体系结构) 技术，提供完全集成了最为流行的c a d 和办公室应用软件的产 品数据管理解决方案”【l ”。 “大恒p d m 系统采用三层c l i e n t s e r v e r 体系结构，强调系统的分布性和协作性， 其中间层的p d m 服务器的功能包括应用、数据、事务处理、系统管理等各方面。通过 该系统先进的数据集成技术和思想，使其成为c a d c a p p c a 】吲m i s 厄r p 等系统的集成 平台，实现企业全局信息集成。大恒p d m 系统具有使用方便、易于实施、完全客户化 等特点”【1 1 】。 “艾克斯特x t p d m 作为所有产品信息的集成平台，能有效地集成管理所有产品生 产准备用的技术文件和数据。为提高产品数据管理的有效性、集成性，x t p d m 系统坚 持单产品数据源原则，尽可能地通过各种手段来保证数据管理的完整性、正确性和一 致性，具有信息采集自动化，信息集成充分化等特点” 1 3 1 。 “清华同方p d m 系统的图文档管理解决了企业里纷繁复杂的电子图样、文件、技 术资料、相关标准、更改记录等产品数据的归档、检索、查询、借用、换版、控制等问 王晓军：基于w e b 的工程图纸管理系统的研究与实现 题。其中的图档管理功能，可以使企业不同身份的人员，诸如设计人员、工艺人员、生 产人员、销售人员在需要的时候，通过图文档管理提供的创建、入库、检入、检出、浏 览、打印等一系列操作并结合系统安全管理，方便、安全地维护企业产品数据或取得最 新、最准确的数据，从而最大限度的发挥信息技术的效益”【1 4 】。 “清华京渝天河软件公司的t h - p d m 采用的是面向对象的工程数据库系统，该系 统强调以抽象的数据对象来形象地描述现实的工程需求。同时每个数据对象都按照一定 的工程规则赋予一定的智能，自动处理数据对象中的数据在发生改变时应做出的反应。 该数据对象相对于关系型的数据库数据来说是动态的，而不是静态的，即该数据对象的 大小是变化的。同时该数据对象是主动的而不是被动的，即该数据对象能根据工程的规 则自动地做出反应”i l “。 “东大阿尔派公司出品的u n i v e r s a lp d m 系统是一个用来管理所有与产品相关 的数据及过程，包括产品的全生命周期。其处理方接是把数据一次性存入数据库中，安 全可靠地保持对数据的控制，并能自动地分配给所需要的人，所有的变化可监视、可控 制、可记录。用户在设计、分析或审查中能自由拷贝使用，新修改的数据再放回数据库 中，和原有数据一并保存。数据管理包括零件、文档与工程数据分类管理，以及产品结 构配置管理；过程管理是控制人们创建和修改数据的方法，包括工作管理、流程管理、 工作历史管理。基于c s 模式，支持多服务器平台，提供了跨地区的数据管理模式，支 持多种方式管理数据，零件族分类管理，文档分类管理，产品数据配置管理”【l ”。 综上所述，当前p d m 软件底层平台的发展主要有两个特点：一是适应能力不断扩 展，能够支持越来越多的软硬件环境，p d m 厂商一直致力于推出适应更多平台的p d m 系统。在硬件环境上，从最简单的用户终端、p c 机到高端的工作站和服务器都可以运 行相应的p d m 系统。二是底层平台朝廉价方向发展。操作系统上，u n i x 依然是大多数 p d m 使用的主要服务平台，但由于成本低廉、界面友好、操作方便等原因p c w i n d o w s 正在悄然扩张自己的领地。很多大型p d m 如m e t a p h a s e 、i m a n 、p m 等其服务器端还 是运行在u n i x 环境下，但都相继推出了各自的微机版。而像w i n d c h i l l 等新生贵族更是 以p c w i n d o w s 为主要平台，后来才推出u n i x 版本。 由于企业级p d m 系统庞大的数据量、高的性能要求，因此底层数据库几乎无一例 外都集中于o r a c l e 、s q ls e r v e r 、s y b a s e 等大型数据库。此外，p d m 软件几乎都支持 t c p i p 、h o p 、n e t b i o s 和h t t p 等局域网和广域网标准协议。 “国外几乎所有的p d m 都支持通过w e b 方式访问和操纵p d m ，较新的如e m a t r i x 、 w i n d c h i l l 等c b s 结构的p d m 都是以w e b 浏览器为客户端，而m e t a p h a s e 、i m a n 等 也相继推出了各自基于w e b 的客户端”f l l 】。 大连理工大学硕士学位论文 许多p d m 软件都通过多种方式与c a x d f x 等工程设计领域软件、w o r d 办公用软 件以及所有p d m 以夕 的其它应用软件等实现集成。 不过国内市场上主流的p d m 软件还是c s 模式的，基于w e b 的、b s 模式的p d m 正在迅速发展中。 1 4 课题的基本任务 图纸管理方案采用了j 2 e e 的w e b 构件如j s p 、s e r v l e t 、j d b c 、j s t l 等技术，选 择m v c 模式作为系统的设计模式，能够通过普通的i e n e t s c a p e 浏览器来管理图档数据 库，实现对电子图档的远程或异地管理。特色是所用到的技术和软件多为免费软件，系 统各功能模块化，松耦合，易于扩展，可以在此基础上继续添加其他p d m 管理模块。 本课题的目的是形成一个实用的、便捷的基于w e b 的工程图纸管理系统框架。研 究内容主要是围绕系统框架的建设、图纸数据库设计和w e b 图纸管理的一些基本功能 来展开的。主要包括以下几项内容： f 1 ) 系统框架的建设 分析比较现在流行的各种系统框架，并选择实现系统框架的各项技术和软件， 并进行配置；图纸信息数据库和用户数据库的设计；m v c 设计模式的实现； ( 2 ) 工程图纸数据库的设计 分析了工程图纸的特殊性质和数据的实体关系模型，设计了产品、部件和零 件三个图纸信息表来存储工程图纸信息。 ( 3 ) 图纸管理的一些基本功能 设计友好方便的w e b 用户界面，完成图纸的缩略图预览，d w f 浏览，提供包 括简单查询和组合查询在内的多种搜索方式，实现图纸的异地上传、下载，更新， 删除等图纸基本管理功能。 ( 4 ) 产品装配结构树的实现 通过j d b c 技术从数据库中取出己入库产品信息，按产品零部件装配关系生成 装配结构树。 ( 5 ) 权限和安全管理 实现用户登录和权限控制，保护图纸信息不被非法拷贝、打印。 重点要解决的问题主要有：为便于以后的扩展，系统框架的选择和建立以及m v c 模式的实现成为课题的基础；由于装配树是图纸管理系统中使用其他的功能“桥梁”， 如何能方便、快捷地实现装配图档结构树并把此结构树与数据库中的图纸信息相关联是 课题的关键之处；此外，图纸的缩略图预览，用户权限管理等也是课题的难点。 王晓军：基于w e b 的工程图纸管理系统的研究与实现 2 系统框架基础 2 1 系统总体框架 2 1 ，1 系统框架选型 目前可以进行企业级w e b 程序开发的技术途径主要有m i c r o s o r 的w i n d o w sd n a ( n e t ) ，s u n 公司的j 2 e e ，o r a c l e 公司的o r a c l e9 ii n t e r n e tp l a t f o r m 以及a p p l e 公司 的w e b o b j e c t 等，其中n e t 和j 2 e e 是目前应用最广的w e b 解决方案。 “n e t 是一个在j 2 e e 之后出现的平台，它吸收了j a v a 平台的优点。不再以本地 机器代码运行，而是编译成中间代码，通过称为c l r 的虚拟机来运行。n e t 不但在底 层实现跨平台，且在开发语言上能以较小的代价支持更多的开发语言，包括v b n e t 、 c 牟、c + + 、j s c f i p t 等都被编译成相同的中间代码，使用相同的运行库执行。因此， 从平台特性而言，n e t 平台是迄今为止最“通用”的应用开发和部署平台。n e t 策略 充分考虑到目前p d m 的发展方向，如分布式技术，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 ) 技术，信息标准化( s t e p l 等。n e t 新增的a d o ( a c t i v e x d a t ao b j e c t s ) 数据对象模型 增加了访问离线数据源的功能，增强了类型安全，可以实现代码重用、代码规范化、多 语言开发、安全、部署和自动内存和垃圾回收，同时可以解决异构系统的数据共享问题” “”j 。但是，n e t 是微软的产品，微软是否会允许将它完全移植到其他平台上，这一 点一直在人们的怀疑之中，现在将n e t 作为一种跨平台的解决方案仍旧是一场高风险 的赌博。 j 2 e e 是一种利用j a v a 2 平台来简化企业解决方案的开发、部署和管理相关的复杂问 题的体系结构。“j 2 e e 技术不仅继承了j a v a 编写一次、随处运行的特性，方便存 取数据库的j d b ca p i 、c o r b a 技术以及能够在i n t e m e t 应用中保护数据的安全模式等 等，同时还提供了对e j b ( e n t e r p r i s ej a v a b e a n s ) 、j a v as e r v l e ta p ! 、j s p ( j a v as e r v e r p a g e s ) 以及x m l 技术的全面支持。j 2 e e 为搭建具有可伸缩性、灵活性、易维护性的商务系统 提供了良好的机制” 1 s - 2 0 。j 2 e e 平台建立在多层分布式应用模型之上，j 2 e e 把企业信 息系统分为客户层、中间层、企业信息系统层。其中，中间层可分为w e b 层和业务逻 辑层，该层把现有企业信息系统集成起来。这种把请求和处理分开的方式，简化了组件 的部署和客户端应用的维护，同时最大限度地保留了企业现有信息系统。它提供中间层 集成框架用来满足无需太多费用而又需要高可用性、高可靠性以及可扩展性的应用需 求，基于j 2 e e 平台的产品几乎能够在任何操作系统和硬件配置上运行。 如图2 ，l 为j 2 e e 框架的主要构成： 大连理工大学硕士学位论文 应用程序逻辑 2 1j 2 雎框架的主要构成 f i g2 1m a i ns t r u c t u r eo f j 2 e ef r a m e w o r k 在众多的开发途径中选择了跨平台的1 2 e e 软件架构，其优势在于： ( 1 ) 平台独立性，企业的电子图档信息可能分布在不同的平台和应用中； ( 2 ) 可重用性，其组件重用和面向对象的封装技术可大大提高后续系统开发的效率 和重构； ( 3 ) 模块化，这种设计方法有利于将图纸管理系统按照功能划分为各个模块和不同 的层次进行开发。 本系统利用s u nm i c r o s