金钒 开题报告.doc

电 子 科 技 大 学 工程硕士学位论文开题报告工程领域名称： 软件工程 班级、学号： 201191020155 硕士生姓名： 金钒 校内导师姓名： 甘露 企业方导师姓名： 硕士生所在单位名称： 辽宁省高级人民法院 填表日期：2011年10月01日论文题目:基于组件技术的B/S结构工程设计管理信息系统开 题 报 告主要内容提示：本课题研究的目的和意义；国内外同类课题研究的现状及发展前景；前期调研及准备工作；课题研究计划；主要参考文献。一、 本课题研究的目的和意义本课题主要研究组件技术与B/S软件体系结构模式在工程设计管理信息系统中的应用，因此，本课题的研究目的和意义可以从以下三方面来概括：1 工程图档管理系统的重要性随着CAD技术的发展、应用范围的扩展以及国家的大力推广，越来越多的企事业单位运用CAD来进行计算机辅助设计的工作，摆脱了图板和绘图笔的束缚。然而，随着CAD应用的不断深入，工程设计单位或企业的设计部门逐渐积累了数量庞大的以电子形式存在的工程图样电子图档，新的问题又浮出水面。 这些图档是广大设计人员劳动的结晶，是一笔巨大的技术和知识财富。由于积累过多，检索十分困难，降低了图档再利用价值。因此如何采用计算机技术有效的组织、管理这些图档，构成一个企业信息共享的环境受到当前企事业单位的高度重视与关注。这里的图档管理不仅指静态的、档案意义上的对纸质图档扫描处理、归档、借阅等，更重要的是指面向设计过程、动态的图档管理，主要有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的问题1。据国外有关报道，通过对大量的工程设计人员的调查统计发现，设计人员每天约有30%左右的时间花费在对所需图档、相关资料的查阅上2。由于国内企业对电子图档管理的认识不足，尤其对面向生产设计的、动态的图档管理的重要性认识不足，电子图档无法有效的组织成为一个重大的问题。因此，如何建立合理有效的电子图档管理系统成为了关系CAD技术继续发展和应用推广的关键问题。2 基于Web应用的重要性目前的大多数信息管理系统构建于传统的客户/服务器应用模式，以实现企业部门与部门之间数据共享，但这种应用模式大都是基于“胖客户机”结构下的两层结构应用软件。客户机软件一般由应用程序及相应的数据库连接程序组成，服务器软件一般是某种数据库系统。他所面临的问题是系统的可伸缩性和安装维护困难。多层结构应用软件与传统的C/S模式下的两层结构应用软件相比，有着可伸缩性好、可管理性强、安全性高、软件重用性好以及节省开发时间等诸多优点3。在internet/intranet环境下，这些优点显得更加突出。很多企业为适应未来的发展，也提出了建立多层应用软件体系结构。三层结构的客户/服务器模型是一种先进的协同应用程序开发模型，这种方案将系统化分为三层：表示层、功能层与数据服务层，该种模式系统的数据及应用可通过不同平台、不同网络存取，与平台无关，伸缩性大。本课题的开发主要采用了这种三层B/S结构，用户完全可以通过浏览器来执行应用4。3 组件技术在工程图档管理上的应用组件技术是继面向对象技术之后在软件工程领域提出的又一软件构造技术，它具有面向对象技术的所有优点，它不仅提供了分布式环境下的交互操作性，而且实现了最大程度的代码重用。在组件结构中，组件是按照软件规范设计的基本单元，是一种封装良好的功能部件，组件之间通过框架和对象总线相互协同构成一个应用程序。由于组件对外具有一致的接口，组件之间的通信由总线统一代理，因此降低了组件之间的相互依赖，使软件开发者可以非常方便地定义和构造新的即插即用组件来扩充现有系统5。由于设计院推行信息化建设的时间还不长，目前，设计院信息化建设的现状应实行多阶段多方向持续投入、稳步发展、分步推进实施信息管理集成系统的发展战略。 在这种情况下，开发信息化管理集成系统要做到模块化设计，并且这些模块之间具有良好的接口，可以实现数据传递和共享，不同模块既能独立运行，同时又可以集成方式运行。这样符合现阶段设计院工作的实际情况。因此本系统运用组件技术将系统的主要功能封装起来，并分别形成软件构件，通过软件构件可以像搭积木一样快速构造应用程序。这样不仅可以节省时间和经费，提高工作效率，而且可以产生更加规范、更加可靠的应用软件。二、国内外研究现状及发展趋势1 电子图档管理的研究现状及进展对于电子图档的管理，目前大多数小型CAD用户采用的方法是基于文件系统的，通常的做法是：运行AutoCAD，逐个打开文件，判断该文件是否还有用，手工记录没用文件的文件名，将硬盘中的图形文件都浏览过一遍后，退出AutoCAD，打开文件浏览器，寻找刚才手工记录的图形文件，逐个删除。这种管理方法及反所有容易出错且效率低下，对于现今一动就是上百兆的图形文件而言不蒂于杯水车薪，使许多人无奈之下只能听之任之 6。对于大型的已拥有PDM系统的CAD用户，他们的电子图档的管理主要通过PDM系统来实现，管理现状也比较理想 7。PDM产品数据管理 是以软件为基础，管理与产品相关的信息（包括电子文档、数字化文件、数据库记录等）和所有与产品相关的过程（包括审批/发放过程、工程更改过程、一般工作流程等）的技术。它提供产品全生命（包括市场需求调研、产品开发、产品设计、销售、售后服务）的信息管理，并可在企业范围内为产品设计和制造建立一个并行化的协作环境。PDM技术最早出现于八十年代初期，目的是解决大量工程图纸、技术文档以及CAD文件的计算机化的管理问题，后来逐渐扩展到产品开发中的主要领域：设计图纸和电子文档的管理、材料报表的管理以及与工程文档的集成、工程变更请求/指令的跟踪与管理 8。目前国内市场上成熟的图档管理系统，大都是基于AutoCAD二次开发的，并且大都是基于单机版的或两层客户机/服务器结构的模式，网络化和可靠性比较低。2三层应用体系结构的发展及现状三层结构是在分布式技术成熟之后建立起来的，它的基本思想是将用户界面通企业逻辑分离，把信息系统按功能划分为表示、功能和数据三大块，对应的软件层：1) 客户层（表示层），表示层是应用的用户接口部分，他担负着用户与应用键的对话功能。它用于检查用户输入的数据，显示输出的数据。一般在客户层不存放业务逻辑或存放很少。2) 中间层（业务逻辑层），通常由应用服务器或WEB服务器实现，中间层提供业务逻辑、事物调度，并与数据库有连接，他充当客户与数据库之间的桥梁。MTS或Sybase CTS等事务服务器都是中间层服务器，COM或CORBA对象可以嵌入其中提供业务逻辑。3) 数据库层，即DBMS，负责管理对数据库数据的读写，能迅速执行大量数据的更新和检索 9。三层结构中的三层，只是逻辑上的概念。具体实现时，物理结构上的差异可能会很大。三层可以在一台计算机上，也可以在两台、三台，甚至更多的计算机上，只要它们在体系上遵循三层C/S（Client/Server）结构即可，只不过在一台或两台计算机上实现三层C/S结构，它的优势是很难体现的。在三层结构中，每一层支持应用程序的一个独立部分。在事务处理过程中，每个客户机只向服务器发出一个请求，这就减少了网络通信和竞争。每个应用程序的商业逻辑部分是由该程序的所有用户共享，这就更好地控制了商业逻辑，大大简化了变化的实现。另外，应用服务器和数据库之间是一定数目的常连接（拥护不比作连接和断开数据库的操作）。而且，三层结构中的特性是客户请求应用服务器而不是数据请求。所以，随着用户的增加，三层结构更加有效并容易扩展。当前，最典型的也是最有前途的三层结构是Browser/Web Server/DB Server(B/S),由于B/S结构是一种新兴的技术，它在本质上也是一种C/S结构，它是一种由传统的C/S结构发展而来的在Web上的应用。与三层C/S结构不同的是，B/S结构的表示层是Web浏览器，功能层为Web服务器。Web浏览器一般为专用的软件产品，如Microsoft的IE，它的任务是由Web浏览器向网络的某一Web服务器提出服务请求，Web服务器对用户身份验证后再将所需的资料传送给客户端，客户端接受传来的文件资料，并把它显示在Web浏览器上。Web服务器也是专用的产品，软件开发人员只需开发基于Web服务器的应用程序，实现所需的商业逻辑，它包括了应用中全部的业务处理程序。换句话说，除了输入/输出功能在表示层、数据库在数据层以外，全部的统计、汇总、分析、打印功能全部存放在功能层。相对三层C/S结构而言，B/S结构是一次深刻的变革，它具有如下突出优点：1) 简化了客户端。只需安装通用的浏览器软件。这样不但可以节省客户机的硬盘空间与内存，而且是安装过程更加简便、网络结构更加灵活。2) 更易于维护、更易于升级。维护人员不再为程序的维护工作奔波于每个客户之间，而把主要精力放在功能服务器上。由于用户端无需专用的软件，当企业对网络应用进行升级时，只需更新服务器端的软件，减轻了系统维护与升级的成本与工作量。3) 用户操作使用简便。B/S结构的客户端只是一个提供友好界面的浏览器，通过鼠标即可访问文本、图像、声音、电影及数据库等信息，用户无需培训便可直接使用，利于推广。4) 更适合于网上发布信息。B/S结构使用的是Internet的Web技术，因而更适合网上信息的发布，拓展了传统的数据库应用的功能，更适合Internet时代的需要 10。鉴于B/S结构先进性，B/S结构逐渐成为一种流行的MIS系统平台。各软件公司纷纷推出自己的Internet方案，基于Web的财务系统、基于Web的ERP。一些企业已经领先使用它，并且受到了一定的成效3 软件构件技术的研究进展及现状软件构件技术是目前软件开发的主流技术。近年来，为了促进基于软件构件技术的企业级开发，工业界提出了若干构件模型。这些构件模型定义了开发、使用、部署、运行和维护软件所必须遵循的协议和标准，即所谓的构件接口技术 11。软件构件模型是关于开发可重用软件构件和构件之间相互通信的一组标准的描述。构件模型是为开发者定义软件构件而建立的体系结构和API集，使开发者可通过软件构件的动态组合来建立应用系统。构件模型由构件与容器两种主要成分构成。构件是具有可重用性的基本软件部件。容器用于存放和安排构件，实现构件间的交互。容器也可以作为另一个容器的构件使用。目前，产业界广泛使用的具有代表性的构件模型由三种，即对象管理组织(OMG)的CORBA、微软公司的COM/DCOM、SUN公司的EJB/J2EE。三、前期调研及准备工作在导师的指导下，学习了图档管理的基本知识，组件的基本理论。查阅了大量有关组件技术和图档管理的知识。了解了与课题相关的一些基本概念，比较当前使用较多的实现组件的方法，找到适合本次课题的实现方法。阅读了大量的期刊、杂志及相关学术论文，利用学校的图书馆的光盘检索，查阅了中文学术期刊、中国学术会议论文数据库、中国学位论文数据库、清华版的中文科技期刊数据库等。并通过检索在网上查询到许多相关的论文资料，了解了国内外的研究动态，理清思路。与此同时，还学习了有关工程图纸方面的知识，并对其存储格式有所了解。在调研与准备过程中,主要是掌握了目前读取工程图纸文件的各种方法，并从中选取了适合本课题并且比较理想的方法。四、课题研究计划：本次课题研究是基于组件的B/S结构的工程设计管理信息系统，系统要求使用组件库来搭建基本功能框架。本系统的设计思想完全符合现代企业管理制度，企业可以应用其提高企业信息管理的效率，存储企业中有关图纸设计、审校、质量管理、图档维护、客户资料等过程中的所有资料以及这些资料间的数据。1、 设计的技术路线1） 集成二次开发DWG文件是AutoCAD生成的一种图形文件，它是一种二进制文件，格式不公开，在程序中实现直接读取DWG文件的操作非常困难。图档管理类软件实现的关键就是实现对DWG文件的访问。目前，对DWG文件应用软件的开发方式主要有以下几种： 独立开发 独立开发指不依赖任何AutoCAD软件以及与AutoCAD相关的工具软件，独立进行应用系统开发。 单纯二次开发 指完全借助于AutoCAD软件提供的AutoLisp和ADS语言进行应用系统开发。此种开发方式，用户必须以AutoCAD软件为开发平台，开发出自己的应用程序。 集成二次开发 集成二次开发指利用AutoCAD及其相关软件实现操作DWG文件的基本功能，以通用编程软件尤其是面向对象的可视化开发工具为开发平台，充分发挥AutoCAD软件处理DWG文件上的优势及可视化开发工具在应用程序开发上的强大功能，进行两者的集成二次开发 12 。 总的来说，独立开发的好处在于无需依赖任何AutoCAD软件及与AutoCAD相关的工具软件，这样减少了开发成本，但对于大多数开发者来说，能力、时间、财力方面很难于其它软件相匹敌。单纯二次开发由于是借助于AutoCAD软件提供的AutoLisp和ADS语言进行的，省时省心，但开发出的程序不尽人意，效率低下，界面相对单一。集成二次开发不仅大大提高了应用系统的开发效率，而且开发出来的应用程序具有良好的外观、完善的功能，且可靠性好、便于维护。综上所述，集成二次开发成为DWG文件应用软件开发的主流方向。所以本系统采用了集成二次开发，借助于AutoCAD的相关工具软件FME读取DWG文件中的内容。FME Suite是一套完整的访问空间数据的软件，可用于读取存储和转换各种空间数据，而且其中提供了FME Object API，用户可以通过这些接口函数将FME嵌入到自己的应用系统当中，实现方便的系统集成。2) 图档信息的自动提取 目前标题栏信息提取主要有两种方法：一种是在工程图纸中预定义特殊实体，作为信息附加和承载的容器对象，信息提取可以通过查询对象的扩展属性来实现13，其优点在于提取效率和准确度较高，但先决条件是图纸中必须存在预定以对象，否则将无法处理。另一种方法是通过分析标题栏信息的相关特征，采用虚表方法获取数据14，其优点在于克服了预制对象的限制，适用范围广，可以处理不同格式的标题栏信息，但对于不规则程度较高的表题栏而言，其提取准确度和效率都有待于进一步提高。本系统中的图纸归档管理的主要数据来源是工程图纸上的标题栏信息，通过分析标题栏信息表的构成特点，提出了基于单元概念的描述方法，在此基础上采用基表来表达同类信息表的格式，并建立基表与数据库之间的映射关系15。通过单元识别和格式识别，获取标题栏信息表的所有信息，在同格式基表映射关系的约束下，实现标题栏信息的自动提取和入库。 3) B/S结构中的各层实现技术本系统主要采用java技术实现，因此其中的客户端技术为Java Applet,服务器端为Java Servlet,服务器与数据库之间的通信采用JDBC技术16。其主要工作过程如下： Web客户端通过浏览器连上Web服务器，经过身份验证后下载用户界面的Applet到本机； Web客户端Applet通过HTTP协议发送请求至服务端，建立通信； 与服务器建立通信后得到相应Servlet的URL地址，随后触发此Servlet; Servlet在Web Server上运行，通过JDBC直接连接到数据库服务器上执行SQL语句，并将获取的数据生成响应内容传给Server或将处理后的结果存入数据库。该响应内容动态生成，通常取决于客户端的不同请求； Web Server将生成的动态响应内容同样通过HTTP协议返回到客户端的Applet，从而完成一次完整的交互17。2 设计的基本功能1） 计划管理 建立新项目：确定项目编号、名称、项目负责人等项目的详细信息。 项目计划：对新建的项目进行阶段进度设置、专业设置和人员安排和制定出图计划。 项目信息：项目信息的浏览。可以按年度浏览本年度项目的基本信息、阶段信息、专业信息、参加人员、进展情况（完成、归档、获奖）等。还可以删除项目、修改项目。 人员变更：对参加项目人员的重新设置。 计划变更：对原项目计划重新制定。 合同管理：合同恰谈后，将合同扫描（变为PDF格式）存入，发给各个参加评审的人员。同时，可以起草合同、查询合同。 收费管理：收费计划、收费记录、实际收费情况。有查询、统计、报表。 报奖评优：各个项目的申报及获奖情况的管理 客户资源：增加、删除、修改、查询 施工单位：增加、删除、修改、查询2） 设计管理：1 设计：可以浏览当前用户参加的项目的信息，在原基础上增加创建时间、人员安排和领导批示；可以在线添加、编辑、浏览图纸；可以送校对、审核、审定等。2 校对：对本人负责的图纸进行校对。3 审核：对本人负责的图纸进行审核。4 审定：对本人负责的图纸进行审定。5 归档：整理并提交已经审定通过的电子文件，分为临时归档（含有版本管理）和最终归档。项目的蓝图已归档，但电子文件未提交，给出提示。3） 图档管理 电子图档管理1 归档提醒：浏览未完成项目的图纸归档情况，若项目的蓝图已归档，但电子文件未提交，对相关人员给出提示。若项目的蓝图发生变更，但变更电子文件未提交，也对相关人员给出提示。2 归档整理：对已经提交的电子文件进行整理，若一个电子文件含有多幅图纸，将文件进行分割，形成以图纸名称为文件名的多个归档文件，并将其归到相应的项目/专业/目录下，以便刻录光盘；若该文件只含有一幅图纸，则直接归档。同时与图纸目录进行校对，若图纸完整，该项目完成；否则对相关人员给出提示。对变更的电子文件同样进行整理。3 公告管理：汇总各个项目的归档情况，可以打印并发出公告。4 图档成品：在线查询已完成的项目的电子文件，可以浏览和下载。5 光盘管理：刻录情况、借阅情况 纸质图档管理1 案卷管理2 借阅管理3 变更管理4） 系统维护1 人事档案2 数据字典3 系统配置4 系统授权五、进度安排：2011. 82011. 9 ：查阅资料，了解相关概念；2011.102011.12 ：确定方法及思路，写出需求分析；2012. 12012. 7 ：进行详细设计，编写程序；2012. 82012. 9 ：进一步完善程序，测试软件功能；2012.102012.10 ：详细写出规格说明，用户手册；2012.112012.12 ：总结成果，整理数据，撰写学位论文，准备答辩。六、文献综述随着CAD技术的发展、应用范围的扩展以及国家的大力推广，越来越多的企事业单位运用CAD来进行计算机辅助设计的工作，摆脱了图板和绘图笔的束缚。然而，随着CAD应用的不断深入，工程设计单位或企业的设计部门逐渐积累了数量庞大的以电子形式存在的工程图样电子图档，这些图档是广大设计人员劳动的结晶，是一笔巨大的技术和知识财富。由于积累过多，检索十分困难，降低了图档再利用价值。因此如何采用计算机技术有效的组织、管理这些图档，构成一个企业信息共享的环境受到工程设计单位的高度重视与关注。这里的图档管理不仅指静态的、档案意义上的对纸质图档扫描处理、归档、借阅等，更重要的是指面向设计过程、动态的图档管理，主要解决在共享环境下图档的组织结构定义、图档的安全性、一致性和版本管理、图档内容的快速浏览、快速索引和查询等问题。据国外权威调查统计报告，设计人员每天约30%左右的时间花费在对所需图档、相关资料的查阅上。由于国内企业对电子图档管理的认识不足，尤其对面向生产设计的、动态的图档管理的重要性认识不足，使电子图档无法有效的组织成为一个重大的问题。参考文献：1 赵双强，张洪明，张立祥 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