（机械制造及其自动化专业论文）面向虚拟企业的工艺信息集成管理技术研究.pdf

硕士论文 面向虚拟企业的工艺信息集成管理技术研究 摘要 虚拟企业是一种新的企业运作模式，具有广阔的发展前景，但目前制约虚拟企业 发展因素的很大的一方面是信息( 制造信息、管理信息等) 的集成和共享问题，其中工 艺信息也是很重要的一方面，这又集中体现在如何实现分布式、异构数据库的集成这一 问题上，而c o r b a 技术为这一问题的解决提供了很好的方案。 本文首先叙述了课题背景和相关技术发展的背景，对虚拟企业和工艺信息管理系 统进行了研究，并建立了系统工艺信息模型，根据模型创建了系统工艺数据库；接着， 对c o 胁技术和对使用c o r b a 中间件实现对数据库的访问进行了探讨。然后本文对 系统需求和功能进行分析，并建立了系统的框架。在系统的实现过程中，使用u m l ( u n i f i e dm o d e l i n gl a n g u a g e ) 从各个侧面建立系统模型，以指导系统的开发和编程实 现过程。最后，本文对系统的安全问题进行了探讨。 关键词：虚拟企业工艺信息管理系统c o r b au m lw e b 堡主坠皇 亘鱼虐垫垒、业盟三茎笪皇苤盛笪垄垫查婴! i a b s t r a c t a st h ean e w e n t e r p r i s en m n i n gm o d e ，v i r m 面e n t e r p r i s e h a sa p r o r n i s i n gf u t u r e ，h o w e v e r ，t h e m o s ti m p o r t a n tp a r to ft h ep r o b l e mw h i c hh a sa l w a y sb e e nt h eo b s t a c l ef o rv i r t u a le n t e r p r i s e s d e v e l o p m e n t i st h ei r a e g r a t i o na n ds h a r eo f i n f o r m a t i o n ( m a n u f a c t u r i n gi n f o r m a t i o n , m a n a g e m e n t i n f o r m a t i o ne t c ) a m o n gw h i c hp r o c e s si n f o r m a t i o ni sa l s oav e r yc r i t i c a la s p e c ta n di tf i n a l l y c x ) m e s t o t h e p r o b l e m o f h o w t o 址t a i n t h e i n t e g r a t i o n o f d i s t r i b u t e da n d i n h o m o g e n e o u s d a t a b a s e s f o r t u n a t e l y , t h ec o r b a t e c h n o l o g yp u t sf o r w a r d a ne x c e l l e n t p l a n t os o l v et h i sk i n do f p r o b l e m f i r s to f a l l ，t h ea r t i c l en o to n l yn a r r a t e st h et a s k sb a c k g r o u n d sa n d t h er e l e v a n tt e c h n o l o g i e s p r o g r e s sb a c k g r o u n d s , b u t a l s or e s e a r c h e so ne n t e r p r i s e sa n dp r o c e s si n f o r m a t i o ns y s t e mf u r t h e r m o r ei ts e t su pap r o c e s si n f o r m a t i o nm o d e lf o rt h es y s t e ma n dc r e a t et h ep r o c e s sd a t ad a t a b a s e a c c o r d i n g t ot h ep r o c e s si n f o r m a t i o nm o d e lt h e n , i tp r o b e si n t ot h ep r o b l e mo f h o wt oi m p l e m e n t t h ea c c e s so fd a t a b a s et h r o u g ht h em i d d l e w a r eo fc o r b aa f t e rt h a ti t a n a l y z e st h es y s t e m r e q u i r e m e n t sa n ds y s t e mr u n i o n sa n ds e t su pas y s t e mf i a m e w o r k d u r i n gt h ei m p l e m e n t a t i o n o d u r s eo f t h es y s t e m , a l lk i n d so f m g d e l sa r ee s t a b l i s h e db ym e a n so f u m l t og u i d et h ep r o c e s so f s y s t e m sd e v e l o p m e n ta n di m p l e m e n t a t i o n a tl a s t , t h es e o a r i t yp r o b l e mo ft h es y s t e mi sa l s o d i s c u s s e d w e b k e y w o r d s ：v i r t u a le n t e r p r i s e p r o c e s si n f o r m a t i o n m a n a g e m e n ts y s t e m c o r b au m l y 5 8 0 0 8 5 声明 本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果，尽我所知，在 本学位论文中，除了加以标注和致谢的部分外，不包含其他人已经发 表或公布过的研究成果，也不包含我为获得任何教育机构的学位或学 历而使用过的材料。与我一同工作的同事对本学位论文做出的贡献均 己在论文中作了明确的说明。 研究生签名：至兰型孥一 。￥年7 月，碉 学位论文使用授权声明 南京理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文档，可以借阅 或上网公布本学位论文的全部或部分内容，可以向有关部门或机构送 交并授权其保存、借阅或上网公布本学位论文的全部或部分内容。对 于保密论文，按保密的有关规定和程序处理。 研究生签名： 至查垄 碑年) 月，中目 硕士论文 面向虚拟企业的工艺信息集成管理技术研究 1 绪论 1 1 课题背景 信息技术的发展和全球化统一市场的形成，制造业市场竞争日趋激烈，产品需求 朝着多元化发展，促使生产规模从少品种大批量朝着多品种变批量方向发展。制造企业 要在竞争中立于不败之地，必须改变原有的组织和生产模式，迅速响应市场需求，适应 连续改变不可预见的市场环境。在此背景下产生了计算机集成制造系统( c o m p u t e r i n t e g r a t e dm a n u f a c t u r i n gs y s t e m ：c n 、4 s ) 、并行工程( c o n c u r r e n te n g i n e e r i n g ：c e ) 、智能制 造系统( i n t e l l i g e n tm a n u f a c t u r i n gs y s t e m ：i m s ) 、虚拟制造系统( v i r n 】a lm a n u f a c a u i n g s y s t e m ：v m s ) 、敏捷制造( a g i l em a n u f a c t u r i n g ：a m ) 等先进制造系统。 随着w e b 技术，i n l r a n e t 、i n t e a n e t 等技术的发展和社会的不断进步，虚拟企业应运 而生，并获得了蓬勃发展。虚拟企业代表一种新的企业运作模式，极具发展前途，但目 前制约虚拟企业发展的很大的一方面因素是信息( 制造信息、管理信息等) 的集成和共 享问题，其中工艺信息也是重要的一方面，这又集中体现在如何实现分布式、异构数据 库的集成这一问题上。一般来说，分布性是很容易理解的，而这种异构性可以从以下几 个层次理解： ( 1 ) 操作系统和网络平台的异构； ( 2 ) 数据模型的异构，查询语言的异构，事务管理、并发控制机制的异构和查 询优化方法的异构等； ( 3 ) 数据库系统的开发环境和运行环境的不同，以及所使用的编程语言的不 同。 解决这些问题的途径有多种，c o r b a 技术正是其中之一。 基于c o r b a 的异构数据库和w e b 数据库的集成，可以为最终用户提供一个统一 友好的数据库应用接口，并屏蔽掉各种异构成分，包括数据库管理系统的异构，网络操 作系统的异构，硬件平台的异构以及网络拓扑的异构等。这使得使用异构数据库的数据 就像使用单个的数据库系统的数据一样方便，同样也使得在网络上浏览和修改各种异构 数据库就像用户浏览h t m l 页面一样容易和方便。 硕士论文面向虚拟企业的工艺信息集成管理技术研究 c o r b a 提供了一个很好的模式来封装和构建各种异构数据库的应用，它能提供访 问各种异构数据库，尤其是w e b 数据库时所需要的各种特性：面向对象性、模块性、 灵活性和分布性等。 本课题为柔性制造系统技术国防科技重点实验室( 长春) 研5 1 4 5 8 0 3 0 1 0 3 b q 0 2 0 5 “面向虚拟企业的柔性工艺及实现技术”的予项目。 1 _ 2 国内外相关技术的发展 1 2lw e b 和w e b 数据库技术 从简单的文档获取到复杂的交互应用，w e b 技术发展过程经过了以下几个阶段： ( 1 ) 取发布于w e b 站点的电子文档； ( 2 ) 使用c g i 建立交互式系统； ( 3 ) 使用j a v aa p p l e t s 提供客户端功能； ( 4 ) j a v a 和c o r b a 联合实现分布式计算和应用。 h t t p c g i 模式有不少缺陷而且来自不同供应商的多样的c g i 扩展将会导致一个完 全不相容的服务w e b 。联合使用分布式对象将会很好的解决这些问题。例子之一就是 使用c o r b a j a v a 建造w e b 基础设施，这样做具有以下优点： ( 1 ) c o r b a 的分布式对象基础设施扩展了j a v a ( 2 ) c o r b a 提供了可扩展的服务器对服务器的基础设施 ( 3 ) c o r b a 避免了c g i 瓶颈 当前i n t e m e t 调用的趋势被称为如图1 1 所示的对象w e b l 2 1 7 出f ! ：1 人，一、， s e r v e r 、c g i 一7 厂、a p p l i c a t i o n s j 广 7 c o r b a l s e r v e r b u r f _ 一 图11 对象w e b 示意图 - 2 一 硕士论文 面向虚拟企业的工艺信息集成管理技术研究 自w w w 建立以来，w e b 就与数据库有着极其紧密的关系。可以说整个i n t e r n e t 就是一个大的数据库，而我们只用坐在世界的某一个角落里，就可以遍览世界各地的信 息，查找自己需要的资料信息和数据，并且可以和其他个体进行交互式信息交流。 随着i n t e r n e t 技术发展，传统的c s 形式的软件构造开始向b s 形式转变，相应 地，数据库也开始在网络中开发和应用，从而诞生了w e b 数据库技术。把w e b 和数据 库技术结合在一起是一种良性互补，很难说是谁为谁服务，而是在某种应用需要层面上 的结合，它们是相互依存，相辅相成的。 1 2 1 1w e b 数据库的结构 w c b 数据库采用三层或多层体系结构，前端采用基于瘦客户机的浏览器技术，通 过w e b 服务器和中间件访问数据库。这种结构如图l2 所示： 图1 2w e b 数据库的三层体系结构 这里，中间件只是一个象征概念，它代表了客户端访问数据库时，建立在服务器 与数据库之间的中间环节，其实现可有多种途径。这种三层结构可以是c s 模式或者是 b s 模式结构。三层b s 结构如图1 3 所示【4 】。 羽户层浏览罂扣y ah p p l 。t s | m t p 厂i 臣圃口叵 削回 互 中间层 f 器ff m 用雕务嚣 i ff 数据层|文件系统fc s 数据库- j 图13 三层b $ 结构 硕士论文 面向虚拟企业的工艺信息集成管理技术研究 图中： ( 1 ) 用户层即w w w 浏览器。客户向由l r r l 指定的w e b 服务器提出服务申 请。w e b 服务器对用户进行身份验证后，通过h t i p 协议将用户所需的信息数据传送给 客户，客户端接收数据并在浏览器上显示 ( 2 )中间层即具有应用程序处理逻辑的w e b 服务器。w e b 服务器接收用户请求 后，首先必须执行某一接口程序与后端数据库连接，针对用户请求进行处理。而后将处 理结果返回给w e b 服务器，再由服务器将数据返回给客户端。 ( 3 ) 数据层即后端数据源。它用于存储客户方所需的和服务方所提供的信息和 数据。 1 2 1 2 三层结构的特点 三层b s 结构通过中间层服务器，实现了客户端、数据、数据处理逻辑的完全分 离。其特点体现在： ( 1 ) 较小的网络阻塞可能性和灵活的客户服务逻辑。 ( 2 ) 客户端使用通用的浏览器，不需要任何维护工作。 ( 3 ) 客户得到的数据已经经过服务器处理，而不是一大堆的原始数据。 ( 4 ) 系统的扩展性好，只要安装了浏览器就可以随时连接到系统中：信息共享程度 高，开放性好，能够很方便的提供广域网支持。 ( 53 系统更为安全：第一层与第二层之间的协议是用户自定义的，并可以编入密码， 设计者可以指定数据的合法操作，而不允许对原始数据的任意获取。 1 2 1 3w e b 数据库访问技术 目前流行的访问w e b 数据库的技术主要有c g i 、i s a p i 、a c t j v e x 、j d b c o d b c 和 j s p a s p 等【4 1 1 1 4 6 。 ( 1 ) c g i 技术 c g i 是外部应用程序与w e b 服务器交互的一个标准接口，它允许用户根据需要采 用各种语言来实现h 丌p 、h t m l 无法实现的功能。c g i 程序可以使用p e r l 、c a 斗等语 言编写，实现其与浏览w e b 站点的用户之间的交互能力，使信息网关、反馈机制、访 问数据库、订阅和查询等一系列复杂灵活的操作得以实现。但是身为独立的可执行的程 序的c g i 在与w e b 交互的过程中占据着各自不同的进程，并且每个c g i 程序只能处理 一个用户请求，当用户请求数量增多时，大量的c g i 程序就会挤占系统资源，从而造 4 硕士论文面向虚拟企业的工艺信息集成管理技术研究 成效率低下。另外c g i 功能有限、开发较为复杂，且不具备事物处理功能，这在一定 的程度上限制了它的应用。 ( 2 ) i s a p i 数据库程序的一个关键组件是数据库a p i 。w e b 服务器供应商为了扩展服务器的性 能，各自开发了a p i 来取代c g i 。目前最流行的两种a p i 是m i c r o s o f t 的i s a p i 和 n e t s c a p e 的n s a p i ，这两种接e l 允许我们以标准方式编写w e b 服务器交互的应用程 序。用i s a p i 编制的程序以动态连接库的形式存在，可实现c g i 程序的全部功能。在 i s a p i 的调用中，被用户激活的d l l 和w w w 服务处于同一进程中，在处理完某个用 户请求后不会马上消失，而是驻留在内存中等待其它用户的h t t p 请求，直至指定时间 以后没有用户请求时为止。基于i s a p i 的所有进程都可以获得h t t ps e r v e r 上的任何资 源，而且当它调用外部c g is c r i p t 时，需要的开销也比c g i 少，所以i s a p i 的运行效率 显著高于c g i 。但是开发i s a p i 应用要用到微软的一套a p i ，所以能用来开发i s a p i 应 用的语言不如c g i 多。主要有v i s u a lb a s i c 、b o r l a n d 等，而且开发i s a p i 程序要比开发 c g i 程序要复杂得多p j 。 ( 3 ) a c t i v e x a c t i v e x 控件有点类似于j a v aa p p l e t ，又有点像插件，它是介于插件和j a v aa p p l e t 之间的。a c t i v e x 作为二进制标准实现，代码的执行效率比j a v aa p p l e t 要高，不依赖于 平台和语言，但目前它还只能在w i n d o w s 平台上使用。a c t i v e x 控件代码的执行完全由 本地的操作系统控制，浏览器不必介入。浏览器只在开始的时候激活a c t i v e x ，使它装 载到操作系统中，此后的执行过程和顺序就由操作系统决定了，与用户的交互显示于浏 览器中。a c f i v e x 平衡了本地机系统中浏览器与其它进程的资源分配，从而平衡了服务 器与浏览器之间的负载。然而本地机上必须具有空间所需的运行环境，这与瘦客户端的 趋势是相悖的。 ( 4 ) j d b c o d b c j d b c 技术j d b c 是由s u n 公司推出的第一个标准的、支持j a v a 的数据库a p i 。主 要目的是为了使j a v a 能够更加容易地与数据库进行连接。j d b c 在功能上与微软的 o d b c 相同，只是j d b c 用纯j a v a 实现，而o d b c 用纯c 实现而已，都给开发人员提 供了一个统一的接口来访问关系数据库。j d b c 是执行s q l 语句的j a v aa p i , 它由一组用 j a v a 语言编的类与接口组成。使用j d b c 可以很容易地把s q l 语句传送到任何关系数 据库中。j a v a 与j d b c 的结合，使程序员可以只写一次数据库应用软件后就能在各种数 据库系统上运行。j d b c 这种高通用性是由于j a v a 语言的跨平台特性造就的，同时扩充 了j a v a 的应用范围。 5 硕士论文 面向虚拟企业的工艺信息集成管理技术研究 m i c r o s o f t 的o d b c ( o p e nd a t a b a s ec o n n e c t i v i t y ) 是最初的关系数据库访问标 准，它的后续a d o 和o l ed b 是基于c 硎d c o m 的数据库访问中间件，它可以以相同的界 面访问关系数据库数据、o i a p 数据、e m a i l 信息和目录服务信息，实现通用数据访问。 o d b c 是开放式数据库接口，用来在数据库系统之间存取数据的标准应用程序接口，它 使数据库系统具有很好的开放性，数据格式转换也很方便。 ( 5 ) j s p a s p j s p ( j a v as e r v e rp a g e s ) 是由s u nm i c r o s y s t e m s 公司倡导、许多公司参与起建立的一 种动态网页技术标准。在传统的网页h t m l 文件( + h t m ，+ h t r i l l ) 中加入j a v a 程序片 段( s 田p t l 由和j s p 标记( t a 曲，就构成了j s p 网页( + j s p ) 。w e b 服务器在遇到访问j s p 网 页的请求时，首先执行其中的程序片段，然后将执行结果以h r m l 格式返回给客户。 程序片段可以操作数据库、重新定向网页以及发送e m a i l 等，这就是建立动态网站所需 要的功能。所有程序操作都在服务器端执行，网络上传送给客户端的仅是得到的结果， 对客户浏览器的要求最低，可以实现无p i u 舀n ，无a c t i v e x ，无j a v aa p p l e t ，甚至无 f r a m e1 6 。 a s p ( a c t i v es e i v e rp a g e s ) 是微软公司于1 9 9 6 年11 月推出的w e b 应用程序开发技 术，是基于w i n d o w sn ts e r v e r 和s 的服务器端脚本运行环境，通过a s p 可以让用户 结合h t m l 、v b s c r i p t j a v a s c r i p t 等脚本语言和a c t i v e xs e r v e rc o m p o n e n t ( a c t i v e x 服务器 组件) 来建立动态的w e b 站点。a s p 是微软s 内置的运行于服务器端的一个脚本环 境，a s p 可以接收来自远程客户的传入参数，实现在i n t e m e t 应用中与o d b c 数据库互 连，也可以通过a d o 、o l ed bp r o v i d e r 等方式访问数据库。a s p 克服了c g i 脚本的某 些缺点，使得客户可以共享服务端进程，从而降低了系统开销，但a s p 只能运行在微 软的s 平台下，限制了系统的跨平台性能。a s p 性能优于c g i 和i s a p i ，具体体现 在：完全与h t m l 融合在一体，创建简单，不需要编译和连接，脚本可以在a s p 环境 下直接运行；面向对象，功能可以由a c t i v e x 服务器构件扩展；由于脚本在服务器端执 行，因此它几乎可以支持任何一种浏览器r 7 】。 1 2 2 分布对象技术 分布对象技术为发展先进的信息系统提出了一种新的基于组件的框架。它提出了 一种应用集成的新范例，在这种范例中应用和服务被看作为具有良好接口的对象；客户 应用通过接口获得对象实现，从而只需对接口进行编码 8 1 。分布对象是指其位置透明 ( 可存在于网络的任何地方) ，并能被远程客户应用以方法调用的形式访问的实体。分 布对象具有动态性，可以在网络上到处移动。 6 硕士论文面向虚拟企业的工艺信息集成管理技术研究 12 2 1 分布式对象系统的逻辑模型 分布式对象技术的核心是解决对象跨平台的连接和交互问题。因而分布式对象技 术的主要思想是：在分布式系统中引入一种可分布的、可互操作的对象机制，并且把分 布于网络上可用的所有软硬件资源，如文件、数据库、打印机、硬盘空间、甚至一个应 用系统或一个自治系统等等，看作公共可存取的对象集合，使得不同的对象可以集成在 一起，最终建立开放的分布式系统。 分布式系统是由对象请求代理o r b 和许多包含对象和接口的组件组成。组件是对 象的载体，对象是最终的资源，一个客户能够通过定义在分布式对象模型上的接口来访 问分布式系统中的可用对象。对象请求代理( o r b ) 为组件间或组件使用者与组件间 提供透明的通讯通道。分布式对象系统的逻辑模型【9 1 如图1 4 所示： 1 2 2 2 组件的概念 图1 4 分布式对象系统的逻辑模型 件 我们可以这样认识组件的内涵： ( 1 ) 组件首先是一个分布对象，这就规定了组件必须按照一定的接口规范向外 界声明服务。 ( 2 ) 组件是一块独立可重用的二进制代码，这就规定了组件和传统意义上的可 重用对象( 如类库) 之间的本质区别。类库等可重用对象与特定的面向对象编程语言有 关，只是源代码一级的重用方式，不能做到真正的“独立可重用”。而组件与此不同， 它是在二进制代码一级的重用，它既可以用不同平台开发，也可以分布在网络上的不同 平台上，被不同的系统所重用。 ( 3 ) 组件是完成特定功能的软件模块。虽然从概念上讲，简单控件也可以属于 组件，但我们所研究的的组件，尤其是信息系统开发领域的组件，一般都是能够完成特 定功能的软件模块，也就是说组件的粒度应该比简单控件粗，组件应该是由简单控件组 ，7 一 硕士论文 面向虚拟企业的工艺信息集成管理技术研究 成的。 ( 4 )组件不是一个完整的应用。随着组件粒度的越来越粗，组件集成度的越来 越高，组件( 主要指领域组件) 与较小的应用在规模上已经越来越接近。但是，无论组 件的规模有多大，它都只能是组成应用的一个部件，它都需要在应用环境中获取各种参 数，由应用环境来驱动。 1223 分布式对象技术的三大流派 目前，分布对象技术主要分为三个派系：o m g 的c o r b a c c m 技术，微软的 d c o m 和s u n m i c r o s y s t e m 的j 2 e e r m i 。这三大派系的分布式对象技术之间的差别如 表l1 【1 ”所示： ( 1 )c o r b a c c m 0 m g 定义了一套服务器端构件c c m ( c o mc o m p o n e n tm o d e l ，即c o r b a 构件模型) 规范。c c m 是在充分吸取了s u n 的日b 的基础上提出来的，二者非常相 似，但o c m 保持了c o r b a 平台无关的特性，不受j a v a 语言的限制，用户可以使用 其它语言。这里先略过c o r b a ，稍后将有详细介绍。 ( 2 ) c o m c o m d c o m 是微软公司在2 0 世纪9 0 年代开发的面向对象的软件体系结构。 c o m 即组件对象模型，d c o m 即分布式组件对象模型，用于支持c o h 在分布式环境 下的应用。用户通过浏览器下载a c t i v e x 控件、脚本或文档，通过对象远程过程调用 o r p c ( o b j e c tr e m o t ep r o c e d u r e dc a l l ) 去访问应用服务器中的d c o m 对象，通过 i s a p i ( i n t e r n e ts e r v i c ea p p l i c a t i o np r o g r a m m i n gi n t e r f a c e ) 接口访问后台的数据 库系统上资源。与c o r b a 相比d c o m 有三点主要的不足之处：首先，它是由单一的 供应商定义和控制的，这将给d c o m 开发者的选择( 如工具等) 带来限制；其次， d c o m 的平台限制阻碍了代码的继承重用，和d c o m 应用的扩展。最后，和c o r b a 比起来d c o m 还很不成熟。 d c o m 是一组为了提高分布式异构环境中软件对象的互操作性的面向对象模型。它 是微软的组件对象模型( c o m ) 的扩展；c o m 的目标是允许两个或者更多的应用和对 象很容易地进行相互协作，尽管这些应用和对象可能是由不同供应商在不同时间以不同 语言编写的，甚至它们运行于不同机器和不同的操作系统上。通过对象和其接口传入的 用户请求是由指针代表的，因此，实现用户程序的编程语言必须有能力创建指针和通过 指针调用函数，并且用户必须有正确的指针指向该接口【l ”。 ( 3 ) j 2 e e 爪 硕士论文面向虚拟企业的工艺信息集成管理技术研究 j 2 e e 是由s u i l 公司领导、多家公司共同参与制定的一个企业应用程序开发标准”1 。 j 2 e e 包含各种技术，这些技术为用户提供了稳定安全的开发平台、功能强大的应用服 务器、方便移植和跨平台的应用程序。 j 2 e e 的体系结构如图l5 所示： j 2 e e 应用程序一 医葡孬丽 j 2 e e 应用程序二- w e b 浏览器 r j s p s e r v i e t enterpri坐se b e a n 客户端层 w e b 组件 e j b 层 二二二重型三二至至至三二至至三三薹垂i ! 二 企业信息系统层 图1 5j 2 e e 体系结构 客户端层 这一层直接与客户交互，j 2 e e 支持多种客户端，它既可以是通过i t 瓤l e t 访问的w e b 浏览器客户端，也可以是通过企业i n t r a n e t 运行的瘦客户端。 w e b 层 这一层是为基于w e b 的应用程序服务的，j 2 e e 0 0 的j a v as e r v e rp a g e s 年 1 j a v as e r v l e t 技 术可以访问封装有应用逻辑的组件，并负责响应w e b 客户端的请求。 e j b 层 e n t e r p r i s ej a v ab e a 硅# 装了应用逻辑，完成企业计算。e j b 层建立在个强大的分布 式计算模式之上，程序员用这种模式编写e j b ，可以不关心诸如组件通信、事务处理等 底层，而只需把注意力放在应用逻辑的实现上。 e i s 层 e i s ( 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 ) 企业信息系统层包括企业已有系统( 如日冲系 统) 、数据库系统、文件系统等。j 2 e e 提供了多种技术来访问这些系统，如利用j d b c 技术来访问数据库。 9 硕士论文 面向虚拟企业的工艺信息集成管理技术研究 表1 1三种分布对象技术之间的差别 c o r b a c c md c o mj 2 e e ，王1 v 操作系统任何操作系统 、w 试9 5 9 8 i ? n 泣0 0 0 任何操作系统 浏览器任何浏览器 i n t e m e te x p l o r e r任何浏览器 浏览器构件 n aa c t i v e ) ( 控件 a p p l e t j a v a b e a n w e b 服务器任意w e b 服务器 s任意w e b 服务器 a c t i v es e r v e r w e b 服务器构件 n ，as e r v l e t j s p p a g e ( a s p ) 任何c o r b a 服务 应用服务器 r r s 任何j 2 e e 服务器 器 c c m 构件( 未 应用服务器构件m r s 构件e j b 构件 来) 通信协议 o pm i c r o s o rr p c r m i ( j r m p ii o p ) c c m 配置( 未任何构件配置浏览 x m l 支持 i n t e m e te x p l o r e r 来)器 接口定义o m g 皿i l皿lj a v a 舢 数据库访问 n ，aa d o ，o i 甩d b j d b c s q l j 对象事务服务分布事务协调器j a v a 事务借口j t a 分布事务处理 ( o t s )( d t s )( j r s ) 名字目录服务 c o s n a m m g 注册表j n d i 安全服务c o r b a 安全服务s s p ij a v a 安全服务 对象生命周期管c o r b a 生命周期 客户程序控制容器自动控制 理管理 对象句柄对象引用接口指针j a v a 对象 方法类型信息接口仓库类型库j a v a 代码内嵌 服务实现定位o r bs a mw e b 容器但j b 容器 服务对象激活对象适配器s ( ：mw e b 容器但j b 容器 对象引用生成对象适配器对象输出器w e b 容器但j b 容器 接口实例标识符对象键i dn 限 1 0 硕士论文面向虚拟企业的工艺信息集成管理技术研究 13 本课题的实际意义和目标 由于加盟虚拟企业的各企业中不可避免地存在企业管理模式( 以实物的形式体现在 企业所采用的不同管理软件上) 、系统平台、数据格式等的差异，要实现高效、真正意 义上的虚拟企业，就必然要面对和解决这些差异问题。在实现工艺信息共享时，同样会 面对这些差异问题。而面向对象的编程技术、组件技术以及分布式对象技术( d c o m 、 c o r b a ) 等又使这些问题的解决成为可能。理论上来说，c o r b a 规范的提出和不断完 善可以解决任何分布式，异构中的信息交流和共享问题，但实际上要达到这样的目标或 多或少存在着各种各样的困难和挑战。本课题旨在研究虚拟企业工艺信息集成管理和共 享问题，通过原理的应用和系统框架的构建和实现，将会对虚拟企业信息基础设施的建 设和实现虚拟企业其余信息的共享具有重要的参考价值。 堡主丝皇 亘回生型垒些盟三茎笪星苤盛笪墨垫查墨1 2 l 2 虚拟企业和工艺管理信息系统 2 1 虚拟企业 虚拟企业由两个或两个以上的企业组成，它的创建是为了抓住特定的市场机遇， 快速便捷地聚集生产资源。它们以成本收效性和产品唯一性为基础组合在一起，而不管 组织规模的大小，地域分布、计算环境、技术部署和过程的实现【。虚拟企业环境使 得低成本地、高质量地制造和装配产品成为可能，同时也降低了风险和缩短了开发周 期。 2l1 虚拟企业的本质 对于什么是虚拟企业，可谓仁者见仁，智者见智州5 ”。伯恩( b y m e ，1 9 9 3 ) 将虚拟企 业描述成企业伙伴间的联盟关系，且虚拟企业并没有明确的组织架构，而是由各独立公 司所构成的暂时性网络，通过信息技术连接起来，共享技术、成本以及对方的市场。霍 奇、安索尼和吉尔斯( i - i o d g e ，a n t h o n y ，c a l e s l 9 9 6 ) 从核心能力的观点出发，提出虚拟企 、是由一核心组织为中心，执行关键的功能，其余功能则由暂时或签约的员工，以及由 核心组织与其它组织所组成的联盟来完成。另外，他们也指出核心组织对这些关系的维 持只限于具有生产力或有利可图时。阿波格特、麦克法兰和麦坎尼( a p p l e g a t e ， m c f a r l a n ，m c k e n n e r ，1 9 9 6 ) 认为：虚拟企业是指企业保留了协调、控制以及资源管理 的活动，而将所有或大部分的其它活动外包，本身只保留了少数的核心能力以及为了协 调控制其关系网络所需的管理系统。普瑞斯0 9 9 5 ) 等人认为，虚拟组织是为了迎合明确 的时间机遇或预期的时间机遇而产生的各种企业单位形成的一种集团，其中人员和 工作过程都来自这些企业单位，他们彼此紧密联系，相互影响和相互作用，为共同的利 益而奋斗。大卫德和马克( w i l l i a md a c v i d o w ，m i c h a e n l s m a l o l l e ，1 9 9 2 ) 给虚拟企业下的 定义是：虚拟企业是由一些独立的厂商、顾客、甚至同行的竞争对手，通过信息技术联 成的临时网络组织，以达到共享技术、分摊费用以及满足市场需求的目的。它既没有中 央办公室，也没有正式的组织，更不象传统企业那样具有多层次的组织结构。 虽然上面所述专家、学者对虚拟企业的理解和定义不尽相同，但从中我们可以看 出虚拟企业的本质是生产者、经营者利用计算机、网络等信息技术，组成的动态联盟， 其目的是通过联合的成本与技术响应快速变化的机遇，它们通过共享资金、技术、成 1 2 亟主丝皇 亘旦生型垒、业笪三茎笪星叁盛篁垄垫查婴塞 本、人员来响应多变的市场，完成单个企业无法完成的任务。 所以说，虚拟企业是未来的一种企业模式，它是指企业在生产某一产品时，通过 网络寻找合适的伙伴，由各个专业化的自治单元通过工业信息高速公路，完成某一新产 品的设计、制造、装配、销售和维护的全过程。 21 2 虚拟企业的特性 虚拟企业的特性主要表现在以下三个方面： ( 1 ) 灵活性 虚拟企业是为了某项任务而临时组合起来的，集中了最合适的人员、技术和资 源，因而能够最有效地完成任务。在任务完成后，虚拟企业即告解散，成员之间的合作 关系也随之消失。当代世界经济领域的竞争最终是知识和技术的较量，虚拟企业通过借 脑、借技术、借资金的方式，能够迅速融通大量的资金、多种学科的尖端技术、组织最 强的新产品、新技术开发阵容。由于融合了各个成员的先进思想和方法，虚拟企业开发 的产品往往具有一流的质量和功能。同时，虚拟企业还可以组织最适宜的规模来达到传 统企业所无法达到的最佳经济效益。 ( 2 ) 企业界限模糊性 虚拟企业以信息网络为媒介，它不是法律意义上的完整的经济实体，多数不具备 独立的法人资格，而是一些具有不同资源及优势的企业为了共同的利益或目标而结成的 动态联盟。 ( 3 ) 对信息网络的依赖性。 虚拟企业各成员之间的联络依赖于信息高速公路，采用通用数字进行信息交换， 共享设计、生产和销售信息等资源，互相协调，形成真诚协作、彼此依赖的企业网络 【5 司。大多数情况下，虚拟企业的成员之间不用直接接触，只需通过计算机终端来交换 信息，进行合作。 21 , 3虚拟企业信息基础设施的建设 通过上述分析可知，虚拟企业的运作过程就是重组、配置、管理成员公司核心资 源的过程，这就要求不同地域、不同计算环境、不同应用的成员公司的过程、应用、数 据能在虚拟企业内实现共享。为了提高竞争能力，虚拟企业各成员公司必须精简自己的 经营过程，减少不必要的活动、循环时间和成本，提高效率，这就是要在部门内和部门 之间实现企业实施方案信息交换的自动化。 由于虚拟企业中合作伙伴处于不同的地域、运行于不同平台和系统之上，因此， 如何构造一个适应于未来企业发展的信息基础设旋，来支持虚拟企业的运行，是建立虚 一1 3 一 堡主丝皇 亘塑星垫垒、业笪三茎笪星薹盛笪垄垫查婴塞 拟企业的基础。同时信息基础设施的研究和开发也为虚拟企业的形成和运作提供了可遵 循的标准。信息基础设施将提供标准化机制，通过标准接口提供服务，支持虚拟企业信 息流和控制流的管理，实现产品开发环境下的过程和数据管理。 213 1 信息基础设施的功能分析 图21 为信息基础设施层次结构图【1 6 1 ： j信息管理系统需求设定11 ( f u ) 一l j 功能层 l! 皇竺塑竺里i ( c o w z ) f 会话模型管理 jj台话层 r j 硕士论文面向虚拟企业的工艺信息集成管理技术研究 4 面向虚拟企业的工艺信息管理系统数据库的设计与开发 4 1 数据库基础理论 从2 0 世纪6 0 年代开始，数据库技术持续发展，已经成为计算机科学的一个重要分 支。数据库具有数据结构化、冗余度低、数据独立性高、容易扩充和操纵的特点，较大 的信息系统都是建立在数据库设计之上的。 4 11关系数据库和关系模型 数据库技术的一大进步就是开发了关系型数据库。关系数据库起源于2 0 世纪6 0 年代i b m 公司的一名数学家e f c o d d 所做的工作 4 9 1 。他的模型是以集合论和谓词逻辑 的数学理论为基础的。 c o d d 的关系模型包含了数据中三个必要条件：结构、完整性和数据处理。关系模 型的基本原理如下： 关系数据库由许多无序表组成； 这些表的结构独立于存储这些数据的物理存储介质； 表的内容可以由返回表的非程序性操作进行处理。 执行c o d d 关系模型意味着要访问和管理数据库中的数据，用户不必理解数据的 结构。关系模型使数据呈现给用户的逻辑视图和数据在系统中存储的物理结构之间保持 明显的差别。这就是数据的逻辑模型和物理模型之间的差别。尽管c o d d 将表称之为关 系，但其模型是以一个简单的表格结构为基础的。每个表由一行或更多的行( 或元组) 组成。每行包含着各种字段，与表中的列或属性相对应。 41 2 常用的数据模型 数据模型是对客观事物及其联系的数据描述。在数据模型中不仅存储了数据而且 以某种结构形式表示了各种不同数据之间的联系。常用的数据模型有两类：信息模型和 结构数据模型【”。 ( 1 ) 实体联系( e - r ) 模型 实体联系模型( e n t i t yr e l a t i o n s h i pm o d e l ) 简称e - r 模型是p p c h e n 于1 9 7 6 年提出 的。e - r 模型通过e - r 图表示实体及其联系。设计数据库时可以先用e - r 图准确反映信 息，再从e - r 图出发，结合具体的计算机系统和d b m s ，构造实际的数据模型。实体 2 5 硕士论文 面向虚拟企业的工艺信息集成管理技术研究 问的联系有三种情况：一对一，一对多和多对多。 e - r 图由以下元素构成： 矩形。代表实体集 椭圆。代表属性 菱形。代表实体集间的联系 段。将属性与实体集相连或将实体集与联系相连。 ( 2 ) 结构数据模型 任何一个关系数据库系统( d 卧舔) 都是根据某种数据模型有针对性地设计出来 的，所以数据库的组织应符合d b m s 规定的数据模型。这就是结构数据模型，它包括 层次模型、网状模型和关系模型等。结构数据模型是能够在计算机中真正实现的模型， 它有着严格的形式化定义。模型一般有三个组成部分： 数据结构这部分解决数据和联系如何表达和实现的问题 数据操作对数据库有检索和更新两大类操作，数据模型必须实现这些操作 数据完整性约束数据模型必须给出数据及联系应具有的制约和以来规则， 从而保证数据库的数据是正确的。 4 1 3数据库的开发流程 数据库的设计和开发是一个系统工程，必须遵从一定的开发流程，以确保数据库的 合理性。这种合理性主要体现在数据库的易使用、易维护和强壮性等。通常，数据库的 设计从需求分析开始，换句话说就是数据库中要存在哪些数据。我们可以先建立数据的 逻辑模型e - r 关系模型。接