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中文摘要 基于n e t 框架的车间层信息系统的开发与研究 摘要 研究生：周师 导师：史金飞教授 学校：东南大学 制造执行系统( 强) 是位于上层的计划管理系统与底层的工业控制之间的面向车间层的管理信 息系统，能弥补企业资源计划( e r p ) 系统的不足，已逐步成为近年来信息系统的研究热点，但是 i r e s 针对不同行业和企业的定制性很强，没有统一的成型产品，尤其在车间生产现场数据采集模块， 通常都实施得不够理想。 针对江苏长电科技股份有限公司i c 测试分厂对生产现场数据信息获取和对测试设备运行状态 实时监测的需求，开发了一套车间层信息系统，作为实施m e s 系统的基础和前期准备，为后期实施 的m e s 系统提供基础数据。 系统结合长电科技现行e r p 系统和后期将实施的m e s 系统需求，在了解芯片封装企业生产特点 的基础上，分析了i c 测试分厂信息系统的需求，设计出系统实现的软件架构、硬件架构和网络结构， 提出了基于m i c r o s o f t n e t 框架的解决方案。系统采用统一建模语言( o i l l ) 建模，对生产现场测试 设备运行状态信息的获取和测试数据的通讯作了详细分析，对服务端系统的整体组织结构作了总体 设计。) a l l 技术和设计模式的运用提高了系统的性能，增强了系统的柔性、通用性和可定制性，便 于系统后期的升级维护和与其他系统的集成。最后，论述了系统的数据库设计。 论文所研究的车间层信息系统已在江苏长电科技股份有限公司器件测试分厂投入实际运行近半 年，系统的运作达到了预期目标，提高了器件测试分厂的生产效率与产品质量，为企业带来了良好 的经济效益。 关键词：n e t 框架，信息系统、统一建模语言( o m l ) ，设计模式 英文摘要 d e v e l o p i e n ta n dr e s e a r c ho fs h o pf l o o r 扑m o r m w r i o ns y s t e mb a s e do n n e tf r a m e w o r k a b s t i t a c t b yz 删s h i s u p e r v i s e db yp r o f s h ij i n - f e i s o u t h e a s tu n i v e r s i t y m e s ( m a n u f a c t u r i n ge x e c u t i o ns y s t e m ) i sam a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e mo fs h o pf l o o r v h i c h1i e sb e t w e e nt h ep l a n n i n gs y s t e mo ft h eu p p e rl a y e ra n di n d u s t r i a lc o n t r o lo ft h e g r o u n df l o o r i th a sb e c o m et h er e s e a r c hf o c u so fi n f o r m a t i o ns y s t e m b u tm e sh a sn o ta s t a n d a r ds y s t e m ，e s p e c i a l l yt h ed a t ac o l l e c t i o nm o d e lo fs h o pf l o o r w h i c hi sn o tm a d e p e r f e c t l y as h o pf l o o ri n f o r m a t i o n s y s t e m i ss t u d i e df o rj i a n g s uc h a n g j i a n ge l e c t r o n i c s t e c h n o l o g yc o 。l t d ，w h i c hp r o v i d e st h ed a t af o rm e s c o n s i d e r i n gt h ep r e s e n te r p ( e n t e r p r i s er e s o u r c e sp l a n n i n g ) s y s t e ma n dt h el a t e rm e s r e q u i r e m e n t s ，t h es o f ta n dh a r da r c h i t e c t u r ea r ed e s i g n e dt h r o u g hm i c o r s o f t n e tf r a m e w o r k o i lt h eb a s i so fa n a l y i n gt h ec h a r a c t e ro fc h i pe n c a p s u l a t i o nc o m p a n ya n d t h er e q u i r e m e n t s o ft h es h o pf l o o ri n f o r m a t i o ns y s t e m u 虬i su s e dt ob u i l dt h em o d e lo ft h ec l i e n ts y s t e m a n dt h ed e v i c ed a t aa c q u i r e m e n ta a dt r a n s f e ra r ea n a l y z e da n da r ed e s i g n e di nd e t a i l t h e o r g a n i z a t i o nf r a m e w o r ko ft h es e r v e rs y s t e mi sa l s os t u d i e d l l ( e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e ) t e c h n o l o g ya n dd e s i g np a t t e r na r ea l s ou s e dt ob u i l daf l e x i b l es y s t e m f i n a l l y ，t h ed a t a b a s e d e s i g ni si n t r o d u c e d t h i si n f o r m a t i o ns y s t e mb a s e do ns h o pf l o o rm e e t st h ei n d u s t r yr e q u i r e m e n ta n di s r u n n i n gi nt h ef a c t o r ye f f i c i e n t l y k e yw o r d s ：n e tf r a m e w o r k 、i n f o r m a t i o ns y s t e m 、u m l 、d e s i g np a t t e r n i i 东南大学学位论文独创性声明 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，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他入已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用 过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明 并表示了谢意。 矽衫弓弩 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的 复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内 容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可 以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权东南大学研 究生院办理。 第一章绪论 1 1 课题背景及意义 第一章绪论 江苏省长电科技股份有限公司( 以下简称长电科技) 是中国半导体封装生产基地，国内著名的 三极管制造商，集成电路封装测试龙头企业。几年来公司的产量、产值、生产能力均以超过2 0 的 速度递增。2 0 0 4 年形成年产：集成电路2 5 亿块；大中小功率三极管1 5 0 亿只的能力1 1 】 长电科技为适应高速发展的需求，建立了企业资源计划系统( e n t e r p r i s er e s o u r c e sp l a n n i n g e r p ) 。e r p 是近年来应用较为广泛的信息化系统之一e r p 指建立在信息技术基础上，以系统化的 管理思想，为企业决策层及员工提供决策运行手段的管理平台，是将企业的三大流，即物流、资金 流和信息流进行全面一体化管理的管理信息系统e r p 系统的实施推动了企业生产、质量与管理的 提高。在国外，e r p 得到了广泛的应用。并迅速转化为现实生产力，成为推动企业发展的巨大动力， 国内各种企业也掀起了实施e r p 的高潮。 e r p 系统在企业实施后，企业领导与员工对信息化的认同上升到了新的阶段。但是随着实践的 增多，e r p 中的一些问题也暴露出来。m r p i i 既p 软件主要是针对资源计划，这些系统通常能处理 昨天以前发生的事情( 作历史分析) ，亦可预计并处理明天将要发生的事件，但对今天正在发生的事 件却往往留下了不规范的缺口。而传统生产现场管理只是一个黑箱作业，这已无法满足今天复杂多 变的竞争需要。因此如何将此黑箱作业透明化，找出任何影响产品品质和成本的问题，提高计划的 实时性和灵活性，同时又能改善生产线的运行效率已成为企业所关心的问题。 制造执行系统( m a n u f a c t u r i n ge x e c u t i o ns y s t e m ，m e s ) 恰好能填补e r p 的空白。m e s 是处于计 划层和车间层操作控制系统之间的执行层，主要负责生产管理和调度执行。它通过控制包括物料、 设备、人员、流程指令和设施在内的所有工厂资源来提高制造竞争力，提供了一种系统的、在统一 平台上集成诸如质量控制、文档管理、生产调度等功能的方式，从而实现企业实时化的e r p m e s p c s 三层架构系统通过l l e s 系统的实旆，以优化企业管理、整合企业资源、降低运营成本、提高工作 效率，从而提高整个企业的竞争力刚刚q 。m e s 定位模型如图卜1 所示阿嘲【7 】嘲。 尽管长电科技在实施e r p 的基础上进一步实施m e s ，提高企业的信息化水平，对长电科技现有 的信息系统进行架构上面的重组，已经提到了公司的议事日程上来，但在考虑实施m e s 系统的过程 中遇到了诸多问题： 对于长电科技这样一个大型企业，m e s 的实施要恰当的规划和细致的分析，不是一朝一夕 的事，至少需要一两年甚至更长的时间开发和实施； m e s 与工业控制紧密结合，其研发和实施需要很强的工业自动化基础和工业现场工程经验， 这是一道比较高的技术门槛，将很多e r p 类型的i t 厂商拒之f q 步b 长电科技的某下属公司花了两年多时间，实施了一套m e s 系统，虽然部分解决了e r p 不能 解决的问题，但是企业十分关心的生产现场数据采集模块并不成功，相当多的数据获取依 然是通过现场的操作工手工输入来实现，反而增加了工人的操作，并没有达到预期的效果 这也与芯片封装企业的生产特点有关。 另一方面，长电科技的各个分厂在生产过程中又迫切需要掌握实际生产过程中的各项数据，了 解设备运行状况，对车间层的生产进行有效的管理，提高生产计划执行的准确性，加强生产线的运 行效率，改善产品的品质。鉴二f 此，同时结合某些单位m e s 实施的经验，公司考虑先解决一两个当 1 东南大学硕士学位论文 务之急的工厂生产瓶颈问题，在公司的i c 测试分厂先实施一套用于生产数据采集和设备状况监测的 车间层信息系统，作为将来实施- m s 系统的基础和前期准备，再在此基础上逐步地扩大本项目的 提出正缘于此。 i c 分厂车问层信息系统( 以下简称i c 信息系统) 作为慨s 系统实施的第一步，主要解决i c 测 试分厂测试程序维护和测试数据管理的难题，同时负责采集车间生产过程中的各类信息，为m e s 系 统的各模块提供基础数据。 s m a n u f a c t u r i n ef a t e c u t i a ns y s t e m 积p 一e r 吐e r p r i e er e s o u r c e sp l m m i n i c r j 卜一c u 摹t o m e er e l a t i o n s h i pm a n a g e m e n t c j 配- - - c o l l a b o r a t i v ei a n u f a c t u r i n c o n e r c e p d 肛一p r o d u c td a t am a n a g e m e n t s c 一一s u p p l yc h a i nl m m t n e n t t & l - - t r a n s p o r t s t i o nll o l i s t i c s 图1 - 1m e s 定位模型 实施本系统的意义在于： 为上层信息管理系统提供及时准确的生产数据和设备运行状态信息。使原有e r p 系统更加 高效地运转让管理层更加准确地掌握当前生产现场的情况。 减轻了基层操作工的工作量，避免其录入大量数据，为企业节省了宝贵的人力资源。 夺系统负责实现测试程序的管理和下载，以及设备运行状态的远程监控，这将大大提高生产 自动化程度，优化生产调度，发挥设备的最大效能，提高设备利用率，提高生产效率。 解决i c 测试分厂生产的瓶颈问题，系统成功实施以后再向其它分厂推广应用，并进一步扩 充，这就为将来m e s 的实施奠定了坚实的基础。 夺长电科技的客户能够及时了解他们所要芯片的加工进度和测试数据，准确掌握每一批芯片 的产品质量。 通过良好的架构设计，开发一套通用化产品，使之能与多种企业信息管理系统集成，并方 便地移植到其它分厂，甚至其他制造企业，节约了开发成本和开发时间 1 2 企业信息系统概述 企业信息系统( e n t e r p r i s ei n f o r m a t i o ns y s t e m ，e i s ) 对企业信息进行科学的管理和规范化， 帮助企业进行正确的决策和分析，是现代企业不可缺少的重要组成部分。 现代企业信息系统是集标准化的计算机技术、网络技术、数据制造技术、自动控制技术等一系 列最先进的技术于一体，整合各种不同功能的标准化子信息系统而建立的网络化、集成化、智能化、 2 第一章绪论 开放化、系统化的现代信息系统 g l 。 1 2 1 企业信息系统的发展阶段 信息系统的产生，起源于计算机在企业管理中的应用。计算机在企业管理中的应用起始于1 9 5 4 年美国i b l 4 公司首次将计算机应用于处理工资信息，编制工资报表以及进行工资管理自此以后， 随着计算机技术迅猛发展，特别是随着计算机存储容量的增加、处理速度的加快以及价格的下降， 计算机已经成为现代企业管理和决策中必不可少的工具，同时信息系统也不断地发展，经历了多个 历史发展阶段，并经历了一系列质的变化表卜1 概要描述了信息系统发展的四个阶段，反映了信 息技术与管理活动相互融合的进程。 表卜i 信息系统发展的四个阶段 阶段年代 主要目标典型功能 核心技术 代表性系统 事务处理 5 0 - 7 0 提高文书、统计、统计、计算、制高级语言、文件电子数据处理 报表等事务处理表、文字处理管理( e d p ) 系统 工作的效率 信息管理6 0 8 0提高管理信息处计划、综合统数据库技术、数 早期的管理信 理的综合性、系统计、管理报告生据通信与计算息系统 性、及时性与准确成机网络 性 决策支持 7 0 - 9 0 支持管理者的决分析、优化、评人机对话、模型决策支持系统 策活动以提高管价、预测管理、人工智能( d s s ) 、现代的 理决策的有效性的应用 管理信息系统 综合服务 9 0 年代实现信息的集成为管理者的智 i n t e r n e t i n t r基于w e b 的信 以后管理，提高管理者能活动( 决策分a n e t 技术多媒息系统，职p 系 的素质与管理决析、研究、学习)体技术、人工智统，电子商务， 策水平提供支持能应用 供用链管理 第一阶段事务处理阶段 计算机应用于企业是从最简单的数据处理开始的早期的计算机程序设计人员的重要贡献是， 将计算机从单纯的科学计算拓展到数据处理，从而开辟了一个计算机应用最为广阔的应用领域。最 早的计算机在数据处理中的应用，仅着眼于减轻人们在计算方面的劳动强度，如用于计算工资、统 计数据、管理雇员等，属于一类所谓电子数据处理。即e d p 业务。这一阶段的系统往往只属于某一 个职能部门，如会计部门，数据的处理量相当大。 第二阶段信息管理阶段 2 0 世纪7 0 年代初，随着数据库技术、网络技术和科学管理方法的发展，计算机在管理上的应 用日益广泛，从而使管理信息系统逐渐成熟。管理信息系统( m i s ) 是利用数据库技术实现各级管理者 的管理业务，在计算机上进行各类事务处理工作，是一个覆盖企业主要业务部门的辅助的人机系统。 中央数据库和网络系统是构成m i s 的标志与e d p 相比，早期i j i s 更强调信息处理的系统性、综合 性，强调系统对决策的支持。 第三阶段决策支持阶段 3 东南大学硕士学位论文 m i s 的信息处理滞后，对信息的管理是垂直的、有层次的，因此同一层次的部门间难以真正形 成信息共享，而且m i s 主要解决结构化问题，对半结构化和非结构化问题的处理能力较弱。2 0 世纪 7 0 年代后期，人们开始研究利用计算机来解决管理中的半结构化和非结构化决策问题的决策支持系 统( d s s ) 。d s s 是一种人机交互，辅助决策者探索可能方案的人机系统。此后企业计算机管理应用的 重点逐渐由事务性处理向企业的管理控制、计划和分析等高层次决策制定方向发展。 第四阶段综合服务阶段 2 0 世纪9 0 年代以来，随着数据库技术、网络技术和科学管理方法的进一步发展，同时经济的 全球化进程的加快，企业面临的市场形势更加复杂多变、竞争激烈、需求苛刻。新一代企业信息系 统依据现代企业管理理论的要求，适应市场竞争的外部环境，对工作流程进行改革和优化，充分利 用信息技术的优点，从企业经营管理的整体性出发，将企业以前分散的业务过程、管理功能和各种 信息加以集成。这一时期的信息系统也因此得到了快速的发展，出现了多种新型的信息系统，如： e r p ( 企业资源计划) 系统，s c y ( 供应链管理) 系统，c r h ( 客户关系管理) 系统，电子商务，k m ( 知识管 理) 等。其中e r p 系统是这一阶段的典型代表i 1 2 2 企业信息系统面临的挑战 随着企业信息系统向网络化、集成化、智能化的趋势发展，企业信息系统技术对企业生产方式 产生了深刻的影响反过来，企业级用户也对信息技术的发展不断提出更高的要求。这使企业信息 系统面临着许多新的挑战： 1 规模和复杂度 企业级的应用规模一般都十分庞大，复杂程度也相对较高。一个成熟的企业信息系统，需要一 个庞大体系的支撑，不仅能解决用户所提出的各种应用要求，还能充分考虑到行业发展所需涉及到 的领域。除了业务上的应用要求之外，对诸如系统事务的处理要求也是日渐复杂。 2 成本 现代企业在信息化方面都投入了很大的成本，尤其是计算机软件。在发达国家中计算机软件所 占的比重一般可以达到甚至超过5 0 ，在银行、证券等关键应用领域这个比重值更可高达8 0 以上。 软件成本的居高不下往往成为制约企业信息化建设的重要原因。如何降低成本，成为节约企业i t 投 资的关键。 3 进度 社会的发展和企业间竞争的加剧，促使企业发展新业务的速度也越来越快，企业应用软件为适 应新业务而需要修改，所能争取到的时间也越来越短。企业信息系统必须是能够适应变化的具备快 速开发能力的应用。 4 可定制 企业为了适应竞争的要求，其应用软件很少会千篇一律。在实施e i s 时往往需要进行大量的应 用软件定制工作，将企业应用软件与业务处理流程进行整合，才能真正达到促进业务发展的效果。 要实现定制，往往不是设置一些参数这么简单。企业级的应用必须具有灵活性，具备二次开发能力， 可随时调整业务流程以适应企业和环境的变化。 5 依赖性 e i s 是一个大型的应用软件，它具有软件的典型特征，就是它的隐蔽性。局外人看不见摸不着， 无从直观地看到它的全貌，只有少数开发的人员了解其中的奥秘。也因为这个原因，它对少数了解 内情的人有很强的依赖性唧。 4 第一章绪论 1 3 系统的软件开发技术 软件开发是本系统开发中很关键的一个方面，而传统的软件开发技术存在很多不足，使得编写 健壮的企业应用程序十分复杂。软件的集成、升级和后期维护都存在不少问题。 1 3 1 软件开发存在的问题 1 w i n d o w s 的不一致性 w i n d o w s 平台的发展比较混乱。例如至少有三种不同的编程模型( g d i ，d i r e c t x 和o p e n g l ) 可 以用来开发图形密集的应用程序，而每种模型彼此都是完全不同的。m i c r o s o f t 还开发了几种 访问数据库的编程模型数据访问对象( d a o ) 、远程数据对象( r d o ) 和a c t i v e x 数据对象 ( a d o ) ，他们在很大程度上彼此也互不兼容。 w i u d o w s 系统自身也有很多版本，包括w i n d o w 9 5 、w i n d o w s 9 8 、w i n d o w s m e 、w i n d o w s n t 、w i n d o w s 2 0 0 0 、w i n d o w sc e 和w i n d o w sx p 等。不是所有的版本都支持所有的特征，由于联网的需要， 开发人员不得不放弃某些特征，目的是使应用程序为尽可能多的用户所使用。 安全性与开发人员所使用的平台密切相关，开发人员必须处理多种安全特性，因此一般情况下， 大多数企业应用程序通常都是在开发后才考虑安全性问题，这也使得它们更容易遭受攻击。 2 c 伽的缺点 夺组件对象模型( c o m ) 已成为许多企业分布式应用程序的基础，但是组件对象模型过于复杂，开 发人员更希望将精力集中在当前的业务问题上。另外，c o m 应用程序本质上很不稳定，它们很 大程度上依赖与系统注册表中存储的信息，而系统注册表一向很容易崩溃。 夺c o m 应用程序往往会出现版本间的不兼容性，而使程序中断运行 夺在部署方面，安装基于c o m 的应用程序并不容易，不但要在系统目录中安装必需的组件，还要 在注册表中注册组件，以及对组件进行配置等。 3 面向对象的问题 开发者能以一种简单而且安全的方式重用和扩展自己或他人所写的代码，编程工作就会相对容 易，但是c o m 编程模型在这方面的支持很少。虽然c o m 允许采用面向对象的技术进行编程，但是并 不十分适用与这一技术。c o m 内存管理器依赖于引用计数器( r e f e r e n c ec o u n t e r ) 的概念，并且在 一个对象被另一个对象所引用，而没有被主程序所引用时，c o l 矗内存管理器无法检测到因此很多 对象将继续保留在内存中，直到应用程序结束为止。这对于服务器端组件会成为严重的问题。 4 跨语言互操作性 在w i n d o w s 平台上将用不同编写的多个代码段集成起来时极端困难的，因为每种语言都有自己 的调用约定、限制条件以及特质。 由于集成不同语言非常困难，很多软件开发商更愿意使用单一一种语言进行开发，但是这样会 丧失其他语言所具有的特殊优点。如果跨语言互操作性更好，则可以使用最合适的语言开发大型应 用程序的各组成部分，而开发过程也更省时，且成本更低。 5 a s p 的问题 由于a s p 只能使用脚本语言，因而受到脚本语言的诸多限制：由于程序被解释而不是被编译， 5 东南大学硕士学位论文 因此执行速度更慢；代码采用晚期绑定技术，使得方法名称的任何拼写错误在运行时而不是在 编译时引发错误；脚本语言不能访问w i n d o w sa p i 中的高级特性。 夺 由于a s p 代码和用户界面( 1 j i ) 代码是混合在一起的，因此很难将商业逻辑同u i 代码分离开来， 另外a s p 应用程序的调试也是很棘手的工作 虽然使用编译后的c o m 组件可以克服脚本代码的缺点，但是c o m 组件本身也存在问题，首先如 果不退出并重启w e b 站点。无法对c 删组件的版本进行更新。此外，由于c 叫组件必须在系统 注册表中进行注册，使得w e b 应用程序的部署更加困难。 夺大多数a s pw e b 站点都把与连接到该站点的各个客户端有关信息，存储在会话( s e s s i o n ) 变量 中，因为a s p 编程( 以及一般的i n t e r n e t 编程) 是无状态的，即不保留对服务器的相邻两次请 求之间的值。会话变量为客户端的状态提供了存储空间，但是它们不适用与w e b 领域( 即当站 点运行在多台计算机上时) ，而且如果用户在浏览器中禁用c o o k i e 功能时。它们也不可用。 6 ，i n t e r n e t 面临的挑战 i n t e r n e t 编程的一个关键问题是缺少关于在i n t e r n e t 上共享信息的统一标准。h t m l 只规定了 信息在浏览器中的显示方式，程序很难从中提取所需的信息1 1 1 1 1 3 2 n e t 的解决方案 n e t 提供了一种全新的软件开发方法，开发人员可以更快、更容易地开发健壮的应用程序。它 的出现很好地弥补了以上软件开发的缺陷。 1 消除w i n d o w s 平台的不一致性 _ l i c r o s o f t n e t 提供了w i n d o w s 操作系统的面向对象的概念，并含有数百个封装了所有最重要 的w i n d o w s 内核对象的类 n e t 中引入了安全性，所以不必担心底层的操作系统的安全性n e t 安全机制比起w i n d o w s 在 很多方面都有所进步，而且管理员能够授予或取消单个应用程序访问注册表或文件系统等资源的权 限。这种安全模型独立于运行该应用程序的w i n d o w s 系统版本。 n e t 组件和应用程序本质上也比c o m 组件和“旧式的”w i n d o w s 应用程序更安全。例如，n e t 能够自动检查其组件，以确保组件的代码没有被更改。 2 n e t 是更好用的c 0 m n e t 应用程序可由一个或多个程序集组成每个程序集通常是一个单独的e x e 或d l l 可执行文 件。程序集还可包含其他文件，例如附加的d l l 或h t m ，g i f 或其他可执行文件。程序集是进行 版本管理和逻辑部署的单元。 n e t 不使用注册表存储任何与程序集有关的信息( 尽管仍然使用注册表存储有关n e t 框架本身 的信息) 。通常情况下，与应用程序及其所使用的组件有关的所有信息都存储在应用程序主目录下的 配置文件中配置文件使用l 语法存储分层数据，因此比过去的i n i 文件更为灵活。 n e t 的组件有两种：私有组件和共享组件。私有组件存储在应用程序的主目录下，对于其他程 序是不可见的所以不同的应用程序可以使用某以组件的不同版本。共享组件对于所有应用程序都 是可见的，同一组件的不同版本可在一台计算机上共享。 n e t 的版本管理比c o m 更为灵活，开发人员或系统管理员可以使用配置文件将指定组件的请求 重新定位到同一组件的另一个版本。 6 第章绪论 3 n e t 框架类的层次结构 n e t 框架是围绕继承这一概念设计的。n e t 框架中的所有对象构成了一个层次结构，这个层次 结构只有一个根：s y s t e m o b j e c t 类，所有的其他类都是从这个类派生而来的这些派生类几乎可 以提供所有能够想得到的功能，包括用户接口、数据访问、i n t e r n e t 编程、埘l 处理、安全性，以 及跨机器通信等。 n e t 框架采用一种新颖的方法实现对象的相互引用，这种方法避免了困扰c 删应用程序多年的 循环引用问题。所有的n e t 对象都从s y s t e m o b j e c t 类那里继承了当主程序不再保存对对象的引用 时被释放的能力。这种能力对于直接引用和间接引用都是有效的。因此在n e t 环境下循环引用不会 导致内存泄漏。 4 n e t 编程语言能力相等 n e t 将大部分功能从语言中移入了n e t 框架中语言仅仅是n e t 框架上面的一个“薄层”，因 而非常相似。由于所有可用的对象都属于n e t 对象层次结构，因此任何一种n e t 语言都很容易对这 些对象进行处理。这种方式提供了一定的跨语言互操作性，这种互操作性在c o m 模型下是不可能实 现的。 在n e t 里，程序员可以使用不同的语言进行开发，但是这些语言编写的组件却可以相互调用， 这使得程序员可以使用自己熟悉的语言来进行开发，而不用学习新的语言。 5 w e b 窗体：a s p 的继承者 a s p n e t 由两种互相独立但又密切相关的技术组成：w e b 窗体和x m lw e b 服务。w e b 窗体用于创 建带有用户界面的i n t e r n e t 应用程序，w e b 服务用于没有用户界面的i n t e r n e t 应用程序。 a s p n e t 应用程序是用功能齐全的编译语言编写的。因此a s p n e t 代码的运行速度可以比相应 的a s p 脚本代码更快。a s p n e t 可以使用早期绑定和强制类型变量，并且对w i n d o w sa p i 的组件和 函数具有完全的访问权限。 a s p n e t 真正可以实现并促进用户界面和创建应用程序的代码之间的分离，用户可以将a s p n e t 页面拆分为两个独立的文件，其中一个文件包含h t m l 代码和控件，另一个文件包含源代码。 因为a s p n e t 使用的是已编译的代码，所以可能无须像在a s p 中那样频繁地编写组件 a s p n e t 支持一种更灵活地s e s s i o n 对象版本。更重要的是，可以创建不依赖于客户端c o o k i e 的s e s s i o n 对象，这样a s p n e t 应用程序就能使用禁用了c o o k i e 功能的浏览器了。 6 x m lw e b 服务：未来的i n t e r n e t 引入x t i lw e b 服务是为了解决一种查询站点以及获取站点中存储的信息的标准方式。这些服务 不以任何专利技术为基础，所使用的所有协议和技术都是开放标准。事实上也可以在w i n d o w s 以外 的操作系统上实现x m lw e b 服务 由于以现有技术为基础，因此x m l w e b 服务并不需要由n e t 来实现，但是使用n e t 创建和利用 x l l lw e b 服务比使用传统技术效率更高【1 1 】。 n e t 是m i c r o s o f t 推出的全新的开发平台，它可以开发目前的各种各样的应用程序。鉴于n e t 开发技术在软件开发领域的诸多优势，笔者所在的项耳组最终决定采用n b t 开发i c 信息系统。 东南大学硕士学位论文 1 4 本论文的研究内容 本文将首先探讨n e t 框架技术在了解芯片封装企业生产特点和对i c 测试分厂的需求作详细 调研和分析的基础上，提出基于n e t 框架的解决方案，设计系统的整体架构。 对于i c 信息系统的客户端部分，将首先采用统一建模语言( u n i f i e dm o d e li n gl a n g u a g e ，l m i l ) 进行了建模，并将研究设备状态数据获取的实现，同时通过研究n e tr e m o t i n g 技术实现设备数据 的通讯 对于i c 信息系统的服务端部分，将重点研究系统的整体组织结构，使系统结构清晰，增强系统 的可维护性。最后将研究系统的数据库设计 同时，为了使系统便于向长电科技的其它分厂移植，也为了更好地适应新需求的变化，符合今 后实施m e s 系统的要求，本论文将研究如何在n e t 框架的基础上，结合删l 技术和良好的设计模式 尽可能开发出通用化，柔性化的系统 8 第二章n e t 框架技术 第二章n e t 框架技术 m i c r o s o f t n e t 是微软推出的下一代基于互联网平台的软件开发构想，其背后的基本理念就是： 不再关注单个的网站和单个设备，而是要让所有的计算机群、相关设备和服务商协同工作，提供更 加广泛和丰富的解决方案。人们将能够控制何种信息、在何时、以何种方式传递给自己。用- i i c r o s o f t 总裁兼首席执行官史蒂夫鲍尔墨的话：“n e t 代表了一个集合、一个环境、一个编程的基本结构， 作为一个平台来支持下一代的互联网。n e t 也是一个用户环境，是一组基本的用户服务，可以作用 于客户端、服务器或任何地方。与改编成模式具有很好的一致性，并有新的创意。因此，它不仅是 一个用户体验，而且是开发人员体验的集合”。这是对n e t 的概念性描述。 2 1 n e t 的体系结构 m i c r o s o f t n e t 给开发人员带来了一种全新的开发框架一n e t 框架( n e tf r a m e w o r k ) 在n e t f r a m e w o r k 发布之前，程序是以w i n 3 2 a p i 及c o m 对象为接口，a s p 网页则是以a s p d l l 所提供的对 象为接口，但n e tf r a m e w o r k 发布之后，不管是程序或网页都是以n e tf r a m e w o r k 所提供的类库为 接口，如图2 - 1 所示 n e tf f a m e 蜘r k 发布前n e tr a m e w d r k 发布后 i n e tf r a m e 伽蝤对象类库 图2 一i n e tf r a m e w o r k 发布前后程序接口的比较 n e t 框架包含了在操作系统上进行软件开发的所有层。它使微软或其他平台上的显示技术、组 件技术和数据技术实现高度集成。该构架从最下面的内存管理和组件加载层开始，向上到达显示用 户和程序接口的多种方式、在它们中间的一些层可以提供开发人员需要的任何系统级功能。n e t 框 架的主要结构图如图2 2 所示 w i n d o w sa p i 与c o m + 服务 位于最底层的是w i n d o w sa p h n e t 提供了操作系统函数的一种面向对象式的视图，但并未替 换这些函数，大多数对n e t 框架的调用最终都被解析为对一个w i n d o w s 内核d l l 的调用。 l i i c r o s o f t 决定让n e t 框架依赖于组件服务，这样既可以创建可以利用c o m + 所提供的事务、同 步和安全服务的n e t 组件，n e t 程序员也可以继续使用过去所学的编程模型来编写企业级应用程 9 东南大学硕士学位论文 序，并可以利用在o 咧+ 模式下可用的相同服务。 公共语言运行库 公共语言运行库位于n e t 框架的第一层。这一层负责n e t 的基础服务，例如内存管理，垃圾回 收、结构化异常处理，以及多线程处理等如果n e t 被导入非w i n d o w s 体系结构，首先必须为新主 机编写相应的公麸语言运行库。 图2 2 n e t 框架的主要结构 基类库( b c l ) 基类库( b c l ) 是n e t 框架的组成部分，它用于定义所有的基本数据类型，b c l 还包含用于管 理n e t 核心特征( 如文件i 0 、线程处理、串行化和安全性) 的类。还定义了类型从其他类型继承 以及可能重写其成员的方式。由于所有n e t 语言都认可这些规范因此它们可以交换数据、相互调 用类，甚至继承用其他语言编写的类 数据和x i i l 数据和x m l 层包含的n e t 类用于处理数据库和x m l 对x m l 的支持被直接嵌入到n e t 框架中， 而不是通过外部组件嵌入的。实际上，可以将x m l 视为是n e t 用来实际存储任何类型信息的格式 所有n e t 配置文件都以x m l 为基础，任何对象都可以通过少量语句被保存为x m l 。 这一层的数据部分指的就是a d o ，n e t ，a d o n e t 的重点是断开连接的结果集( d a t a s e t ) ，它能够 存储来自相同或不同数据库的多个表格的数据。可以创建不同数据表格之间的关系，还可以将数据 和元数据以x m l 格式导入或导出。 a s p n e t 和w i n d o w s 窗体 a s p n e t 和w i n d o w s 窗体位于框架结构的同一级，框架的这两部分中包含所有能够生成用户界 面的类，对于a s p n e t 是在浏览器中生成。w i n d o w s 窗体使用标准w i n 3 2 窗口生成尽管这两个部 分出现在框架的同一级中，并具有相似性，但两者之间仍然存在很大差异。w e b 窗体运行在服务器 上，并能生成h t m l 代码，显示在客户的浏览器中；而w i n d o w s 窗体则运行在客户端上。 公共语言规范( c l s ) 公共语言规范( c l s ) 是一组由m i c r o s o f t 提供的，用于向编译器开发商提供帮助的规范。这些 1 0 第二章n 旰框架技术 规范规定了n e t 语言必须具有的一组特性，例如支持1 6 位、3 2 位或6 4 位的带符号整数、零下限数 组，以及结构化异常处理功能等。 n e t 编程语言 最上层是符合c l s 规范的各编程语言。m i c r o s o f t 提供的语言有：v i s u a lb a s i c n e t 、雠、c + + 、 和j s c r i p t 等i “。所有n e t 语言生成的都是托管代码，这种代码在运行库的控制之下运行托管代 码和传统编译器所生成的本机代码差别很大，本机代码现在称为非托管代码。在m i c r o s o f t 提供的 所有新语言中，只有c + + 能够生成托管和非托管两种代码。但是即使是c + + 开发人员也只有在迫不得 已的情况下才使用非托管代码，因为只有托管代码才能利用n e t 平台的所有优点。 由于所有n e t 语言，不管是来自m i c r o s o f t 还是其他厂商，其目标都是符合c l s 规范，并且使 用的都是n e t 框架中的类和数据类型，因此比起以前的语言，它们彼此之间现在更为相似。这种相 似性可以产生以下3 种重要影响： 第一。所有语言的执行速度都趋于相同，因此应当根据其他因素，例如掌握程度，来选择使用 哪种语言 第二，因为所有语言都使用相同的数据类型并以相同的方式报告错误，因而可以保证语言问的 互操作性。这样就可以使用不同的语言编写应用程序的不同部分，而不必担心各个部分的集成问题。 第三，从开发人员的观点来看，如果已经掌握了某一种n e t 语言，学习一种新的n e t 语言会非 常容易1 1 1 j 旧 2 2 n e tr e m o t i n g 技术 n e tr e m o t i n g 可以看作是一种分布式处理方式从微软的产品角度来看，可以说r e m o t i n g 就 是d c o m 的一种升级，它改善了很多功能，并极好的融合到n e t 平台下。m i c r o s o f t n e tk e m o t i n g 提供了一种允许对象通过应用程序域与另一对象进行交互的框架这也正是使用r e m o t i n g 的原因。 在w i n d o w s 操作系统中，是将应用程序分离为单独的进程，这个进程形成了应用程序代码和数据周 围的一道边界。如果不采用进程间通信( r p c ) 机制，则在一个进程中执行的代码就不能访问另一进 程。这是一种操作系统对应用程序的保护机制。然而在某些情况下，需要跨过应用程序域，与另外 的应用程序域进行通信，即穿越边界1 1 引 c h a n n e i 鼬n g s y s m ：爿r 曲鸣s y 栅 参 ( 一二嘉i 、)r 瓦慧 、： 图2 - 3r e m o t i n g 实现的通信的方式 l l 东南大学硕士学位论文 如图2 - 3 ，在r e m o t i n g 中是通过信道( c h a n n e l ) 来实现两个应用程序域之间对象的通信的首 先，客户端通过r e m o t i n g ，访问通道以获得服务端对象，再通过代理解析为客户端对象。这就提供 一种可能性，即以服务的方式来发布服务器对象远程对象代码可以运行在服务器上( 如服务器激 活的对象和客户端激活的对象) ，然后客户端再通过r e m o t i n g 连接服务器，获得该服务对象并通过 序列化在客户端运行 在r e m o t i n g 中，对于要传递的对象，设计者除了需要了解信道的类型和端口号之外，无需再了 解数据包的格式。客户端在获取服务器端对象时。并不是获得实际的服务端对象，而是获得它的引 用。这既保证了客户端和服务器端有关对象的松散耦合，同时也优化了信道的性能1 1 p 4 2 3 n e t 的特征及优势 m i c r o s o f t n e t 是一项革命性的技术框架。n e t 的核心技术包括分布