（机械设计及理论专业论文）基于网络的工程材料数据库管理系统的研究与实践.pdf

华中科技大学硕士学位论文 攘要 面对激烈的市场竞争，制造业企业必须不断缩短产品设计开发周期，降低开发成本， 映适应客户日益多样化的需求。网络技术、信息技术的发展为企业转变产品开发和管 理模式提供了契机。有必要为企业提供产品开发的设计资源辅助支撑平台，实现设计 资源共享，为企业进一步实施并行工程、c i m s 乃至动态联盟作了技术准备。 作者以设计资源辅助平台中工程材料库这一分支作为研发对象，结合当前网络数据 库和分布式对象技术的发展状况，针对企业的实施环境，设计和开发了一个基于网络 的工程材料数据库管理系统，为企业的不同部门和用户通过浏览器异地查询和管理常 用的工程材料信息提供辅助支撑。丫 首先，在综合分析了当前工程材料库管理系统相关方面的发展状况后，开发了基 于e j b j 2 e e 分布式对象技术的工程材料数据库管理系统，实现该系统在分布式异构环 境下的调用和管理。 其次，结合系统实现，对相关技术作了介绍，包括网络数据库技术、e j b h 2 e e 分 布式对象技术以及数据库设计等，强调了e j b 同c o r b a 结合的可行性。 然后，基于b s 三层结构模型建立系统的功能模块体系，对各功能模块分别作了 说明。并且，基于m o d e l v i e w c o n t r o l l e r 模式完成系统的j 2 e e 体系设计，清晰地定 义了系统的层次关系。 接下来，研究了系统的实现方法。系统数据库设计时基于关系数据库模型，引入 了动态设计的思想，用户可以方便地添加材料的各种性能参数、基本参数和手册参数 等详细信息。该系统各功能模块均以e j b 组件方式来设计和实现，结合j s p 、s e r v l e t 技术，实现了以网络浏览的方式对工程材料信息的查询和管理。作者提出将e j b 同 c o r b a 规范相结合实现分布式应用的方法，增强了系统的适用性和开放性。 作者以中国三江航天集团实际项目“特种越野车虚拟设计系统”中“工程材料管 理子系统”为背景，详细介绍了该系统的操作和运行情况，验证了前述方法的可行性。 最后，对全文作了总结，并对未来工作重点作了展望。 翔讯魂嗲擗雠獭闱微群砑械艨赫“j b 、j s p 华中科技大学硕士学位论文 a b s t r c t f a c i n gf i e r c ec o m p e t i t i o n s ，e n t e r p r i s e so fm a n u f a c t u r i n gm u s tk e e p o ns h o r t e n i n gt h e p r o d u c td e v e l o p m e n t t i m ea sw e l la sc u t t i n gd o w nt h ec o s ts oa st ob e t t e ra d a p tt ot h em o r e d i v e r s i f i e dc u s t o m e r r e q u i r e m e n t s t h ed e v e l o p m e n t o fi n t e m e ta n di n f o r m a t i o n t e c h n o l o g i e sp r o v i d e s c h a n c e so fm o d e l c h a n g i n g f o rt h e s e e n t e r p r i s e s o n p r o d u c t d e v e l o p m e n ta n da d m i n i s t r a t i o n i ti sn e c e s s a r yt op r o v i d et h e ms u p p o r t i n gp l a t f o r mo f p r o d u c td e s i g nr e s o u r c e s ，w h i c hc a nm a k e t h e s er e s o u r c e sb es h a r e dt h r o u g hn e t w o r ka n d p r e p a r ef o r t h ef u t u r ew o r k so f c o n c u r r e n te n g i n e e r i n g 、c i m sa n de v e nd y n a m i ca l l i a n c e t a k i n ge n g i n e e r i n gm a t e r i a l sd a t a b a s ea sr e s e a r c hp r o j e c t ，i n c o r p o r a t i n gd e v e l o p m e n t o f m o d e md a t a b a s ea n dd i s t r i b u t e d o b j e at e c h n i q u e w h i l e c o n s i d e r i n gi m p l e m e n t a t i o n e n v i r o n m e n to fe n t e r p r i s e ，t h ew r i t e rd e s i g n e da n dd e v e l o p e daw e bb a s e dd a t a b a s e m a n a g e m e n ts y s t e m ( d b m s ) o f e n g i n e e r i n g m a t e r i a l sw h i c hc a n s u p p o r t d i f f e r e n tu s e r so f d i f f e r e n td e p a r t m e n t st oi n q u i r ea n dm a n a g e rc o m m o nm a t e r i a li n f o r m a t i o ns i m p l yb y u s i n g w e bb r o w s e r s f i r s t l y a f t e ra n a l y s i n g t h e d e v e l o p m e n t t r e n do f e n g i n e e r i n g m a t e r i a ld a t a b a s e m a n a g e m e n ts y s t e m t h e e j b j 2 e e t e c h n i q u e i s a p p l i e d t or e a l i z et h ew e b b a s e d e n g i n e e r i n gm a t e r i a ld a t a b a s em a n a g e m e n ts y s t e m ，w h i c hc a nb ei n q u i r e da n dm a n a g e d t h r o u l g hn e t w o r k i nt h ed i s t r i b u t e d 、h e t e r o g e n e o u se n v i r o n m e n t s e c o n d l y , i n c o r p o r a t i n g t h er e a l i z a t i o no fs y s t e m ，t h e t e c h n i q u e s c o n c e r n e da r e i n t r o d u c e di n c l u d i n gw j bd a t a b a s e 、e j b j 2 e ed i s t r i b u t e do b j e c tt e c h n i q u ea n dd a t a b a s e d e s i g n w h i l ee m p h a s i z i n g t h ef e a s i b i l i t yo f i n c o r p o r a t i n ge j ba n dc o r b a t h e n ，b a s e du p o nb r o w s e r s e r v e rm o d e lo fn l r e e t i es t r u c t u r e ，t h ef u n c t i o nm o d u l e f r a m e w o r ko ft h es y s t e mi se s t a b l i s h e da n de a c hm o d u l ei sd e s c r i b e d a l s o t h ej 2 e e f r a m e w o r ko ft h es y s t e mi sc o m p l e t e db ya d o p t i n gm o d e l v i e w c o n t r o l l e rm e t h o dw h i c h c a n c l e a r l yd e f i n ei t sh i e r a r c h ys t r u c t u r e a n dt h e n 。t h em e t h o do fs y s t e mr e a l i z a t i o ni s s t u d i e d d y n a m i cd e s i g n i d e ai s i n t r o d u c e dd u r i n gd a t a b a s ed e s i g n i n gp r o c e s so nt h eb a s eo fr e l a t i o n a ld a t a b a s et h e o r ys o t h a tu s e r sc a n e x p e d i e n t l y a d da l lk i n d so fm a t e r i a l i n f o r m a t i o n ，s u c ha s c a p a b i l i t y p a r a m e t e r 、b a s i cp a r a m e t e ra n dm a n i l a lp a r a m e t e ra n ds oo n e a c hf u n c t i o nm o d u l ei s d e s i g n e da n d r e a l i z e di nt h ef o r mo fe bc o m p o n e n t w h i l ei n c o r p o r a t i n gj s pa n ds e r v l e t t e c h n i q u e sw h i c hm a k e st h em a t e r i a li n f o r m a t i o nb ei n q u i r e da n dm a n a g e di nt h ew a yo f w e bb r o w s i n g a d a p t a b i l i t ya n do p e n n e s so ft h es y s t e mc o u l db ei m p r o v e da st h ew r i t e r p r o v i d e sm e t h o do f c o m b i n i n g c o r b aa n de j bf o rd i s t r i b u t e da p p l i c a t i o n s t a k i n gt h e ”e n g i n e e r i n gm a t e r i a lm a n a g e m e n ts y s t e m ”a se x a m p l e ，w h i c hi sas u b s y s t e m o f ”a u t o m a t i cd e s i g ns y s t e mo f t y p i c a lw o r k p i e c e s ”o f s a n j i a n ga e r o s p a c eg r o u p ，t h ew r i t e r i n t r o d u c e si t so p e r a t i o na n d a p p l i c a t i o n ，v a l i d a t i n gt h ef e a s i b i l i t yo f p r e v i o u sm e t h o d f i n a l l y ，c o n c l u s i o n i sd r a w na n d k e yp o i n t so f f u t u r ew o r ka r ee x p e c t e d k e yw o r d s ：e n g i n e e r i n gm a t e r i a ld b m s ，w e bd a t a b a s e ，d i s t r i b u t e do b j e c tt e c h n i q u e ，e j b ， j s p i i 华中科技大学硕士学位论文 1 绪论 1 1 课题背景 随着市场竞争的全球化，制造业面临着更为激烈的全球市场竞争。产品的生产模 式由少品种、大批量逐步转变为多品种、变批量。产品的设计制造过程也由一个企业 独自完成发展到具有互补性企业之间的强强联合，由此，产品的异地设计和制造、敏 捷制造技术、虚拟制造技术等先进的制造模式和技术正在成为制造工程界研究和应用 的热点和重点领域”o j 。 材料是工业产品设计的物质基础，任何种产品设计只有同选用材料的性能特点 及其加工工艺性相一致，才能实现设计的目的和要求。材料的品种繁多，性能各异， 但只有通过设计和加工才能实现真正的使用价值和审美价值。随着人们对工业产品的 使用性能、技术性能及造型款式的要求愈来愈高，需要设计人员熟悉产品设计与材料 的关系，掌握各种材料的性能特点及其加工工艺，了解新型材料，从而运用设计手段， 充分利用材料的内在功能和表面特征，创造出使用功能好、技术性能高、款式薪颖的 工业产品。在机械产品设计中，材料设计的重要性愈来愈显著，它对机械产品的性能、 价格、造型、重量等都有直接的影响l j 4 l 。 传统的机械设计方法中，材料设计实际上仅仅是“材料选择设计”，而这些材料的选 择设计过程中，往往也是根据以往设计人员的经验，即设计手册中提供的参考资料或 数据来进行的，而这些参考数据常常仅是在定的标准试验条件下得到的实验数据。 这样的材料设计方法，有几个方面的缺点：其一，由于使用条件与实验条件的差异， 标准试验过程本身的不确定度问题等，根据参考资料和数据选择材料生产出的机械产 品在使用过程中常常会发现不合适，某个( 些) 零( 部) 件材料或者因为仅能很好满 足整机使用的部分功能而其它功能一般，或者因其某个方面的性能特点产生了对整机 其它方面性能的不良影响而致使整个机械产品性能达不到要求，甚至报废：其二，现 在工程材料研究发展很快，特别是一些材料加工方法、工艺的改进和发展，使得原有 的材料可以达到更高的性能要求。发挥更大、更好的作用。但是这些新材料、新方法、 新工艺不可能在短期内编入设计手册，有些内容甚至会滞后十年或几十年，这与当今 社会发展对新产品更新速度的要求显然是不适应的，换言之，按手册选择的材料在新 产品的开发创新设计中往往是落后的，这将直接影响产品的竞争力或生命力。通过人 工查阅设计手册的方式来选择合适的工程材料，工作量大且容易出错，另外由于材料 手册的版本、出版社单位的不同可能导致手册数据的不一致，阻碍了设计效率的提高 和后续阶段试生产、更改和校验等工作的标准化和规范化。 企业经过长期的发展，积累了大量的技术资料和产品数据，其中结合自身经验特点 华中科技大学硕士学位论文 积累记录的工程材料数据是众多工程设计人员反复需要查询和实时更新的重要组成部 分，其管理和维护往往耗费了企业大量的人力和物力。为此，结合当前i n t e r n e t 的最 新发展，基于计算机信息技术将其有效地组织和管理起来，建立一个分布式的企业级 工程材料管理系统，将材料标准结合企业自身需求定制后放在网络上进行数据共享， 实现对常用工程材料的动态查询和更新，不仅节省了材料手册等实物开支，关键是方 便了设计人员的查询乃至更新工作，提高了设计效率。缩短了设计周期，为整个工程 设计过程提供了很好的计算机辅助支撑环境垆j 。 在企业全球化动态联盟的制造环境下，产品的设计是由物理上分散的异地设计部门 之间协同完成的，因此，如何解决异地企业之间的信息快速传输和信息共享是一个关 键问题，这也是一个企业信息化改造的过程，主要内容包括企业间的网络支撑环境、 网络安全性问题、面向对象分布式数据库管理技术、分布式产品数据管理( p d m ) 技术、 异构环境下的信息互操作技术等等，如下所示1 6 ： ( 1 ) 计算机网络。计算机网络是实现产品异地无纸化设计与制造的首要支撑环境， 建立企业间的专用网络环境不仅投资高、周期长，而且维护费用也非常昂贵近年来， 随着i n t e r n e t 技术的迅猛发展，建立基于i n t e r n e t 网络环境的企业间互联网络是重 要解决方案，由于i n t e r n e t 是个公共的数据传输网络，信息安全性问题随之成为 i n t e r n e t 网络应用的关键问题。 ( 2 ) 面向对象的分布式数据库管理技术。分布式的产品数据管理问题对数据库技术 提出了一些特殊要求，如分布式事务处理要求管理程序从查询程序或事务处理程序接 收处理请求并将这些请求转换成数据库管理程序将要执行的动作：数据库管理则根据 动作命令检索或更新数据。采用工程数据库和面向对象技术，研究对分布式复杂对象 管理的机制，并进行相应的系统实现，满足分布式产品数据管理的需要。 ( 3 ) 分布式产品数据管理技术。面向产品对象的企业动态联盟一般由产品主开发企 业和多家相互平行的伙伴联盟开发企业组成。主开发企业称为盟主，负责产品开发全 过程及产品整个生命周期的任务分发、工作协调、进度控制等工作，每个联盟企业根 据各自的企业资源优势和协作分工负责完成产品生命周期中各自的任务，这些企业一 般是各自独立的单位。所以，其分布式数据管理模式为一种相互平行的多服务器模式。 ( 4 ) 异构环境下的产品信息互操作技术。在动态联盟企业的分布式计算环境下，不 同企业之间、企业内部不同应用之间需要信息传输和交换，如c a d 、c a p p 、c a m 之间， 工程设计系统与e r p 之间等，在分布式数据集成环境下，进行面向对象的分布式应用 开发具有很大的难度。c o r b a 、c o m d c o m 和e j b 是目前几种主要的分布式计算模型和支 持系统。如果所开发的应用是面向w i n d o w s 平台，那么c o m d c o m 是一种最佳的解决方 案；但由于敏捷联盟企业应用系统的异构性，需要使用c o r b a 技术，对采用不同语言、 华中科技大学硕士学位论文 ii -w -= 不同操作系统和不同硬件平台的分布式应用系统进行集成，e j b 则兼容了c o r b a 的优 点，不止局限于j a v a 平台，可以方便地构建j 2 e e 体系结构，实现分布式对象间的互 操作删。 在企业信息化实施过程中，有必要为企业提供产品开发的统一的一个设计资源辅助 支撑平台，支持产品设计相关的所有c a d 、c a e 、p d m 以及e r p 等软件系统，从而方便 设计者对相关的设计资源如工程材料信息、标准件信息、图纸符号信息等以客户浏览 的方式基于网络进行快速查询和统一管理，减少手工查询相关手册、标准的工作量， 在加快产品开发速度和降低设计成本的同时也提升企业信息化管理的等级，符合当前 制造业企业技术管理信息化的发展趋势。 本文的重点是基于网络的工程材料库管理系统的设计及实现，以网络技术、分布 式数据库技术、分布式对象技术为基础，为产品的异地，协同设计提供动态的数据支 持。该系统还可以同其他c a d 、c a e 等软件实现无缝集成，通过对该系统的研究和实现， 为企业实施并行工程、敏捷制造、c i m s 乃至动态联盟提供支撑环境和技术准备【l o “】。 1 2 课曩的来源目的及意义 本课题来源于中国三江航天工业集团特种车辆技术中心c i m s 环境下工程设计与 产品数据管理子项下的一个分系统：典型零部件自动设计系统。 典型零部件自动设计系统是技术中心c i m s 的数据源头之一。它为后续的分析与 仿真系统提供三维几何模型和材料、质心等与仿真和分析相关的物性信息，通过p d m 系统为综合信息管理分系统和质量保证分系统提供产品配置、物料清单等信息。典型 零部件自动设计系统主要任务是为产品开发提供设计支持，因此它需要包括设计工具 集( 称“典型零部件自动设计工具集”) 和一些库资源( 称“设计支撑环境”) 两部分。 本文所研究的工程材料信息管理系统即属于设计支撑环境，如图1 1 所示。 本项目将致力于开发基于组件的具有开放体系的设计资源库系统，通过组织该系统 提供的组件，可以方便形成一个独立的应用系统，也可方便的嵌入到分布式异构平台 中的各种c a d 系统或分析系统中，为设计和分析提供强有力的支持。工程材料库管理 系统作为其中重要的一个模块，应当在网络上的不同客户和不同开发环境中得到复用， 并且和不同的c a d 软件系统实现无缝集成，能够为产品设计人员提供辅助支持，减少 手工查询相关材料信息的工作量，提高开发效率，降低设计成本。例如，当设计人员 进行如制动盘设计与校核时，选择制动盘的材料类型、热处理方式等信息，程序自动 根据这些信息查询材料库，找到与之匹配的材料记录，获取其许用应力等属性数据， 华中科技大学硕士学位论文 从而辅助设计、提高设计的智能化。 l 技术l | 心c i m s l l ill 宗合信息管理工程设计与产品数据管理质量保证 i i 虚拟设计与分析仿真系统 l l il 典型零部件自动设计系统 j 分析与仿真系统j l 典 标 t 设型 j 系准 系程 计零 统件 统材 系部 库 料 统件 库 图i i 工程材料库系统的来源 本文是作者在参与“三江”项目实践和研究的基础上，针对目前大型企业实际工 程设计的需求和存在的主要问题，从计算机可实现的、技术的和总体的角度，经过进 一步研究而形成的。通过工程材料库的建设有助于提高设计人员进行计算机辅助虚拟 设计的效率，使技术人员能将主要精力投入到新产品开发和创新设计上，从而从整体 上提高设计水平，降低设计成本，缩短产品的开发周期。通过跟踪当前i n t e m e t i n t r a n e t 发展的最新状况，运用正在走向成熟的网络数据库及分布式对象技术，结合企业实施 c i m s 以及异地制造、动态联盟、虚拟制造的未来趋势，用电子化手段对企业的资源进 行统一管理，不仅在理论上具有一定的前沿性，同时对企业实施信息化有较强的实际 应用价值。 1 3 文献综述 1 3 1 工程材料数据库管理系统的发晨和需求 长期以来，企业在从事产品设计时主要通过人工查阅设计手册的方式来选择合适的 工程材料，工作量大且容易出错，另外由于材料手册的版本、出版社单位的不同可能 导致手册数据的不一致，阻碍了设计效率的提高和后续阶段试生产、更改和校验等工 4 华中科技大学硕士学位论文 = ：= 一= = = = = = = = = = = = = ；= = = ；= = = ；= = ；= = ；= = = = = = = = 作的标准化和规范化。为此，企业往往基于自身需求开发了各自的材料库管理系统管 理其常用的材料清单“，一般以基于关系数据库理论的主流数据库系统作为管理平台， 如s q ls e r v e r 、s y b a s e 、f o x b a s e 、a c c e s s 等，规模较小且容量有限，而且仅供本机用 户查询和修改旺1 。由于材料库仅仅以电子文档的方式在固定数据库服务器上存储，不 能在企业内灵活地供设计人员方便快捷地获取材料数据，开发效率没能得到充分提高。 随着i n t e r a c t 技术的飞速发展，将材料标准结合企业自身需求定制后放在网络上进 行数据共享，建立企业级工程材料库，实现对常用工程材料的动态查询和更新，不但 提高了查询速度，保持数据的最新和一致，而且可以节省大量的手册费用开支。此外， 该材料库还应当可以同其它的c a d c a e 软件系统进行集成，以便在产品丌发的不同 阶段均能提供有关材料信息的支持。在企业内部，可以建立本地的i n t r a n e t 局域网，通 过企业内部网络，将企业内部的各个部门之间联系起来，由一台中央计算机作为管理机。 生产部门和设计部门都可以通过自己的本地机通过局域网向中央管理机查询和索取有 关的材料数据信息。随着企业在实施c i m s 过程中异地、并行设计以及动态联盟等趋 势的不断发展，材料库信息不再限制于本地局域网，不同企业或是不同设计部门的用 户应当能够通过浏览器方式在i n t e r a c t 网上共享查询，并能基于企业的特点进行动态的 定制和更新。同时，数据库系统不能局限于一台主服务器，应当分布于不同的部门和 地点构成网络上单独的节点，各节点能够自行处理材料数据并完成用户操作，同时必 要时不同节点之间需要进行互操作，但对用户来说材料库本身则始终是一个统一的、 透明调用的全局数据库1 4 ，”j 。 常用的c a d 软件系统如c a t i a 、u g 、p r o e 等一般都带有材料库系统，但这些 材料系统一般都是根据通用标准开发的，企业不能根据自身需求进行定制，只能利用 有限的接口函数进行二次开发来扩充，网络化功能有限。 目前，基于网络开发的材料库系统为数很少，一般只能够让技术人员通过客户浏 览的方式来浏览和查询材料数据，但是所对应的数据库往往是基于特定标准一次性定 制的，用户不能根据自己的需要及时对数据库的内容进行扩充，限制了其使用范围， 不够灵活。例如中国机械网已经将常用的工程材料库信息发布到其网站，为制造企业 提供在线服务，企业通过注册付费获取不同的查询权限，所有的工程材料信息由中国 机械网负责定期更新。 事实上，鉴于传统的材料设计方法即“查手册设计法”的不足，作者认为，应尽 快建立基于i n t e r n e t 的动态的机械工程材料库。换言之，在i n t e r n e t 上建立独立的 机械工程材料库网页及数据库，该数据库内容不仅涵盖传统机械零部件常用材料， 而且包括用户材料库，即由机械工程材料有关生产厂家或有关经营部门直接访问网站， 随时添加国内外最新研制的新机械工程材料的有关资料数据。项目包括材料的机械性 华中科技大学硕士学位论文 能和物理化学性能( 如强度、硬度、韧性、比重、导热性、耐腐蚀性等) 、价格、厂家、 供货途径等。这样的材料库不仅可以满足现代机械设计高效、快速、合理、经济的要 求，而且可以与c a d c a m c e 、并行设计、即时技术等现代先进制造技术相适应【l “。 作者为此针对当前企业用户进行产品开发时，在采用基于w e b 的数据建库和访问 技术的同时，结合了动态设计思想，为其设计和开发一个企业级的w e b 工程材料库系 统。该系统一方面实现了材料数据在i n t e m e t 网上的共享访问，使之成为一个跨平台的， 使用方便的资源体系，同时，其数据库本身是动态生成的，随时可以根据用户的需求 而更新，并且该材料库系统同用户的交互页面也是动态的，能够随时反映数据库的变 化，使用起来更为灵活、方便。作为实现的技术基础，网络数据库技术以及分布式对 象技术是该系统的技术核心。 1 3 2 网络数据库发展状况 数据库技术与w e b 技术的结合是当前及未来软件应用的发展方向。w e b 为信息的提 供者和需求者提供了世界范围内信息发布、获取和资源共享的方便快捷的解决方案。 近几年，w e b 技术向着基于数据库的交互式应用发展。动态交互式w e b 技术与三层c s 结构的数据库技术的融合发展，产生了当前最流行的b s 结构的软件应用模型。应该 说b s 结构是三层c s 结构在i n t e r n e t i n t r a n e t 环境下的成功应用 1 5 1 。 目前，许多国际性软件公司都看准w e b 与数据库结合日益紧密的大趋势，纷纷提出 了自己的w e b 应用解决方案，但从总体上讲，它们的实现都具有相同的基本原理。使用 不同技术编写的动态页面保存在w e b 服务器内，当客户端用户向w e b 服务器发出访问动 态页面的请求时，w e b 服务器将根据用户所访问页面的后缀名确定该页面所使用的网络 编程技术，然后把该页面提交给相应的解释引擎：解释引擎扫描整个页面找到特定的定 界符，并执行位于定界符内的脚本代码以实现访问数据库的功能，最后把执行结果返回 w e b 服务器：最终w e b 服务器把解释引擎的执行结果连同页面上的h t m l 内容以及各种客 户端脚本同传送到客户端。虽然，客户端用户所接收到的页面与传统页面并没有任何 区别，但是，实际上页面内容已经经过t i l l 务端处理，访问和操纵了数据库中的数据，完 成了动态的个性化设置。 当前实现动态网页主要有以下几种技术：c g i 、a s p 、p h p 、s e r v l e t s j s p 等，它们也 都有各自不同的特点。其中的a s p 和s e r v l e t s j s p 技术都获得了如可扩展性、分布式 处理和组件对象模型( c o m d c 0 m 、c o r b a 或j a v a b e a n s e j b ) 等这样的企业级支持。 s e r l e t s j s p 是基于纯j a v a 技术的，具有一般j a v a 程序的优点。另外，与a s p 相比的 一个不同点是它的服务器端程序是经过编译运行的，因此，它的运行速度比解释执行的 a s p 服务器脚本要快“。 为适应当前分布式异构环境下调用和管理网络数据库的需要，在实现网络数据库 华中科技大学硕士学位论文 时必须结合当前快速发展的分布式对象技术，如c o r b a 、e j b 等，实现数据库在网络的 不同节点位置分布处理及互操作。 1 3 4b s 网络体系结构 客户端服务器结构( 以下简称c s 结构) 是目前最为成熟的企业级应用软件体系结 构。但随着i n t e m e t 的飞速发展，c s 结构的应用软件越来越显示出它的缺点，而越来越 多的企业开始采用i n t e m e t 协议标准和w e b 技术构筑企业内部网一i n t r a m e t ，继而上升到 i n t e r n e t 网，基于w e b 开发企业的应用软件，实现信息发布与数据共享i l 引。由此 b r o w e r s e r s e r v e r 结构，即浏览器朋& 务器结构( 以下简称b s 结构) 将逐渐成为企业今后 开发应用软件的主要体系结构。 随着i n t e m e t 网络技术的发展，国内外许多计算机企业开始推出自己的新的大型分 布式计算环境解决方案，这些方案一般都是基于b s 体系结构，如：i b m 的s a n 、微 软的d n a 、s y b a s e 的a c a 。就产品数据管理而言，p t c 的w i n d c h i l l 系统的开发设计 从一开始就采用了现代网络技术，被认为是最先进的p d m 系统之一。它把客户，服务 器的能力与i n t e m e t 易实施、易管理和易使用的优点有机地结合在一起，全面支持整个 产品生命周期中有关产品结构和变化的管理和信息通讯。其结构的各个层次基本上都 是基于标准的i n t e m e t ，w e b ，j a v a 和o r a c l e 技术，是真正网络化的p d m 系统而在产 品设计领域，无论是并行设计、敏捷制造还是虚拟加工，b s 模式业已成为主流，为企 业间建立动态联盟奠定基础l l ”。 1 3 5 组件开发及软件复用 在提倡结构化程序设计的时代，软件重用主要体现在以下方面：( 1 ) 源代码重用，这是 最低级的重用。它的缺点很明显，一是程序员要花很大力气看懂源代码，= 是程序员经常 会在重用的过程中犯错误。( 2 ) 目标代码级重用，这是目前用得较多的一种重用方式， 一般体现为函数库方式。程序员通过引用函数名称，重用库中标准函数。但由于程序员 不能对其做任何修改，而使其灵活性大大降低。此外与源代码重用受语言限制一样，这 种重用也不能做到与开发平台无关它最根本的缺点在于未能与数据结合在一起。从而 程序员无法大规模使用p j 。 面向对象开发方法的出现将软件重用引入一个崭新的时代。传统软件开发方法最 根本的缺陷在于从需求分析到设计阶段表示方法的转变。面向对象的开发方法是软件 开发方法的一次根本变革，它能反映人们认识客观事物的基本方法，其最大优点是提供 了从需求分析、设计到实现的一致表示方法，同时该方法把握了系统中最稳定的因素一 一对象。这种开发方法从分析、设计到实现的过程实际上是类及其对象不断扩充、不 华中科技大学硕士学位论文 断细化的过程剐。 在面向对象的程序设计环境中，与传统重用方式相比出现了如下新的软件重用方 式：( 1 ) 类库：类库与函数库一样都是经过特定开发语言编译后的二进制码。但它与函数库 有本质区别，主要表现在继承、封装和派生上。类库的出现使大规模的软件重用得以实 现并使软件的重用性及可维护性得到大大增强。( 2 ) 组件：组件( 又称部件或构件) 是一种 具有某种特定功能的软件模块。使用组件开发软件就象搭积木一样容易，这比传统的函 数( 过程) 重用方式有了很大提高。组件是迄今为止最优秀的软件重用手段。 所谓组件就是可以自行进行内部管理的一个或多个类所组成的群体滁了群体提供 的外部操作界面外，其内部信息和运行方式外部不知道，使用它的对象只能通过接口操 作它【h l 。每个组件包含一组属性、事件和方法，组合若干组件就可以生成设计者所需要 的特定程序。组件往往设计成第三方厂家可以生产和销售的形式，并能集成到其它软件 产品中。应用程序开发者可以购买现成的组件，他们只要利用现有的组件，再加上自己的 业务规则，就可以开发出一个应用软件。总之，组件开发技术使软件设计变得更加简单和 快捷，并极大地增强软件的重用能力1 1 。 目前常用的组件模型可以分为两种：一是微软公司的c o m 组件模型( 包括 a u t o m a t i o n 和a c t i v e x ) ；- - 是s u n 公司的j a v a b e a n 事实上，随着英特网和分布式计算 方法的不断发展，这两种组件模型也分别发展为c o m d c o m 和e j b 体系结构【2 “。 1 3 6 分布式对象技术 9 0 年代初出现的分布式对象技术为网络计算平台上软件的开发提供了强有力的 技术解决方案。它是伴随网络而发展起来的一种面向对象的技术。9 0 年代初c o r b a l 0 标准的颁布，揭开了分布式对象计算的序幕。目前，分布式对象技术已经成为建立服 务器框架和软件构件的核心技术，在开发大型分布式应用系统出表现极大的生命力， 逐渐形成了三大流派：o m g 组织的c o r b a 、s u n 公司的e j 8 和m i c r o s o f t 公司的 c o m d c o m l ”i 。 c o r b a ( t h ec o m m o no b j e c tr e q u e s tb r o k e ra r c h i t e c t u r e ) 是由0 m g 组织制定 的丌放的、独立于开发商的体系结构。通过c o r b a ，计算机可以通过网络协同工作。因 为使用了标准的i i o p ( t h e i n t e r n e ti n t e r o r bp r o t o c 0 1 ) 协议，基于c o r b a 的程序， 不管是使用什么操作系统、编程语言和何种机器，都可以通过网络，协同工作 2 0 1 。 o m g 是由许多开发商、开发人员和最终用户于1 9 8 9 年组成的联盟。其目的是在分 布及异构计算机环境下为应用软件的开发提供一个公共的框架，使开发的软件既面向 对象又具有可重用、可移植及互操作等特点。为此，o m g 提出了采用对象请求代理o r b ( o b j e c tr e q u e s tb r o k e r ) 的分布式计算模型。这个模型是分布式对象系统中对象间 华中科技大学硕士学位论文 发送和接受消息的“软总线”，可以简化本地与远地对象间的通信，使之以透明的方式 实现互连、互通与互操作，免去易于出错的底层工作，使大型分布式软件开发相对的 提高速度和可靠性。c o r b a 的体系结构围绕三个部分构建：o m g 的接口定义语言( i d l ) 、 对象请求代理和标准协议( ii o p ) 。 e j b 是s u n 公司j 2 e e 平台的核心技术，是j a v a b e a n 在服务器端的扩展。它作为 j 2 e e 的服务器端构件结构，为商业应用提供全面、可重用、可移植的快速开发工具。 e j b 规范创建了一种底层结构，它关系到系统级编程，如事务、安全、线程、命名、对 象生命周期、资源共享、远程访问和持久性等等；它同时也简化了访问现存应用程序 的过程，并为工具的创建和使用提供了统一的应用程序开发模型。因此e j b 技术具有 广泛的适用性。e j b 体系结构设计灵活，支持使用任意复杂的方式连接企业级b e a n ， 因此可构建许多不同的方案，来说明应用程序可怎样使用企业级b e a n 。应用系统具有 多层结构，中间层的j s p 通过其它的对象或者e j b 来访问后台资源。e j b 服务器和e j b 提供访问资源的方法，支持事务，支持安全管理。利用s e r v l e t 或者b e a n 可以把开发 者角色分得更清楚，提高代码的可重用性1 2 ”。 因为s u n 是o m g 的创始成员，c o r b a 标准中的许多内容( 例如i d l 标准、i i o p 标准) 是以s u n 公司提交的方案为核心定的，所以c o r b a 技术与j a v a 技术存在天然的联系。 e j b 技术很好的补充了c o r b a 体系规范，在c o r b a 体系上引入e j b 技术使得建造应用程 序更为容易。事实上最近发布的c o r b a 规范中在建立j a v a 语言的c o r b a 组件时已大量 参考了e j b 的体系结构。 c 0 m d c o m 技术是m i c r o s o f t 独家推出的分布式技术。经历了o l e 2 c o m 、a c t i v e x 、 d c o m 和c o m + 等几个阶段，目前c o m + 把消息通讯模块m s m q 和解决关键业务的交易模块 m t s 都加进去了，是分布式对象计算的一个比较完整的平1 2 0 。它有许多开发工具支 持，但是它有一个致命的弱点就是c o m 的跨平台性较差。从分布式对象发展的角度来 看，大多数人认为c o m 竞争不过c o r b a 。 综上所述，各种分布式技术都有各自的优缺点。为了保持系统的跨平台性，尽可能 的利用分布式对象计算模型的优势，开发适合于分布式环境下的产品开发过程管理系 统，作者选择了基于e j b 组件体系的开发方案，同时兼容c o r b a 规范1 2 2 】。 9 华中科技大学硕士学位论文 1 4 论文主要内窖及章节安排 第一章详析论述了本文的研究背景、目的和意义，并就基于网络的工程材料数据 库管理系统发展现状以及相关理论作了综述和分析。 第二章分析了本系统涉及的相关技术。在介绍了网络数据库技术的当前状况后，提 出基于e j b j 2 e e 分布式对象技术完成工程材料数据库管理系统在网络环境下的实现， 并就数据库设计的一般原则作了介绍。 第三章对系统的体系结构和功能模块设计进行了阐述。在介绍了b s 三层体系结构 的意义后，介绍了系统功能模块体系的构成，在此基础上说明如何基于m v c 模式完成 j 2 e e 体系设计。 第四章详细阐述了基于网络的工程材料数据库管理系统的实现方法。包括数据库 的动态设计思想和实现过程、e j b 组件体系的实现方法、w e b 服务器端j s p s e r v l e t 的 技术实现、e j b 同c o r b a 结合实现分布式应用等。 第五章通过详细介绍系统的实际应用验证了研究成果的可行性、实用性。 第六章对全文工作的总结和今后研究工作的展望。 全文结构如图1 2 所示： 图i 2 全文组织结构 l o 华中科技大学硕士学位论文 2 系统相关技术分析 2 1 引言 w o r l dw i d ew e b ( w w w ) 是i n t e r n e t 上最为流行的信息服务，它采用超链接的方式进 行各种信息的集成与传递，具有界面友好、操作简单等特点。随着信息量的不断增加， 和w w w 的应用领域在不断拓展，静态的w e b 页面也越来越不能满足对信息服务的动态 性、实时性和交互性的要求，而数据库技术经过几十年的发展，其功能越来越强大。目 f j 大量的信息通过数据库系统进行存储和管理，各种大型关系数据库系统，如d b 2 、 o r a c l e 、i n f o r m i x 、s y b a s e 、m s s q ls e r v e r 等。都具有对大批薰数据进行有效的组织管 理和快速的查询检索功能。因此将w e b 技术与数据库技术相结合，开发动态的w e b 数 据库应用，已成必然“。 分布式对象技术是种伴随着网络而发展起来的一种面向对象技术。随着网络的发 展，许多软件需要在不同厂家的网络产品、硬件平台、操作系统和网络协议异构环境 下运行，应用程