（光学工程专业论文）基于saas的汽车零部件设计模式研究.pdf

study on design mode of automotive parts based on saas a thesis submitted to chongqing university in partial fulfillment of the requirement for the degree of master of engineering by wang hui supervised by prof. deng zhao-xiang major: vehicle engineering college of mechanical engineering of chongqing university, chongqing, china april 2011 中文摘要 i 摘 要 随着市场竞争的加剧，中小企业急需提高技术水平才能在竞争中立于不败之 地。工程软件可以显著减少产品开发周期，提高产品质量，对于制造业范围内的 企业有着重要作用。中小企业资金有限、规模小，同时又缺乏专业技术人员，所 以工程软件昂贵的价格和复杂的操作超出了中小企业的承担范围。 在对重庆汽车零部件产业范围内中小企业情况进行调查后， 发现中小企业主要 是凭借经验来进行产品开发而不是依据严格的工程计算和分析，使用的工程软件 较少。因为零部件设计分析复杂，需要专业的技术人员和工程软件的协助，而专 业技术人员和工程软件都是中小企业不具备的条件。 鉴于上述问题，本文提出了在汽车零部件产业范围内应用 saas 来解决中小企 业所处困境的方案，并论证了 saas 模式在汽车零部件产业范围内应用的可行性。 在汽车零部件产业范围内针对中小企业应用 saas 模式既能解决中小企业的问题也 能为 saas 服务提供商开拓广阔的市场。在对汽车零部件产业特点进行分析的基础 上，确定了 saas 的应用模式并开发了公共技术服务平台，根据零部件产业的特殊 性设计了平台的架构和数据库。考虑到汽车零部件产业所需工程软件不同于普通 文字信息处理系统，提出针对不同零部件开发专门化工具。专门化工工具是对 ansys 等工程软件进行二次开发实现的。用户只需输入参数即可得到结果，操作 简单。考虑到仅依靠在线工具无法彻底提高中小企业技术水平，采用 silverlight 提供了专家在线支持，实现了专家的“saas”化。同时，采用 web2.0 技术开发了 知识库系统供用户查阅相关技术资料。最后对平台各主要功能模块进行实际试用， 并讲解了汽车膜片弹簧在线设计工具的开发和使用过程，验证了专门化工具的正 确性和有效性。 对汽车零部件产业的调查和工程软件的研究， 对于增强 saas 模式在汽车零部 件产业应用的有效性很有意义，对于提供中小企业的信息化水平有很大帮助。 关键词：关键词：saas，汽车零部件，工程软件，专家在线支持，知识库 重庆大学硕士学位论文 ii 英文摘要 iii abstract as the market competition increase rapidly, small and medium enterprises need to improve the technological level to survive in competition. engineering software can significantly reduce product development time and improve product quality, which plays a key role in the manufacturing companies. small and medium enterprises are character by limited finance and small scale, and also technical personnel, who cannot afford engineering software which is expensive and needs complex operations. after investigate of the chongqing automotive parts industry, find small and medium enterprises design product by experience rather than calculations and analysis and use engineering software less. because complicated parts need the assistance of engineering software and technical personnel which not belong to small and medium enterprises. in view of the above problems, the paper presents a solution to solve the difficulties faced by small and medium enterprises within the industry of automotive part, and also research the feasibility of application. saas can provide a vast market for isv and improve technical level of small and medium enterprises. analyze the application mode specifically and develop a public technology service platform. design architecture and database of platform according to the specialty of parts and industry. develop specific tools for different parts based on the thinking of the different need of engineering software between parts industry and typical system for text processing. specific tools are developed based on ansys, and users simply input parameters to get results. online tools can not boost technology thoroughly, so developed expert support online system using silverlght to realize the experts saas of. and also, via web2.0 build knowledge library for the user access to relevant technical information. finally, tests the diaphragm spring online design tool development and use, verify the correctness of the specialized tools and effectiveness the survey of parts industry and research of engineering software can enhance the effectiveness and boost the level of information within small and medium enterprises. key words: saas, part of automotive, engineering software, expert support online, knowledge library 重庆大学硕士学位论文 iv 目 录 v 目 录 中文中文摘要摘要 . i 英文摘要英文摘要 . iii 1 绪绪 论论 . 1 1.1 论文研究背景及意义论文研究背景及意义 . 1 1.1.1 论文研究背景 . 1 1.1.2 论文研究意义 . 2 1.2 saas 国内外研究现状国内外研究现状 . 3 1.2.1 saas 国外研究现状 . 3 1.2.2 saas 国内研究现状 . 3 1.3 本文研究目的和内容本文研究目的和内容 . 4 1.3.1 本文研究目的 . 4 1.3.2 本文研究内容 . 4 2 saas 在汽车零部件产业的应用模式研究在汽车零部件产业的应用模式研究 . 5 2.1 saas 模式介绍模式介绍 . 5 2.1.1 saas 模式内涵 . 5 2.1.2 saas 成熟度模型 . 6 2.1.3 saas 模式理论基础 . 7 2.2 saas 应用状况应用状况 . 9 2.2.1 应用 saas 模式所需考虑因素 . 9 2.2.2 saas 应用现状 . 10 2.2.3 saas 模式的规模效应 . 10 2.3 重庆汽车零部件产业的状况和服务需求重庆汽车零部件产业的状况和服务需求 . 11 2.3.1 中小企业的界定 . 12 2.3.2 重庆汽车零部件产业现状 . 12 2.3.3 重庆汽车零部件产业范围内的中小企业调查 . 12 2.3.4 saas 模式在汽车零件产业应用的可行性 . 13 2.4 汽车零部件汽车零部件产业应用产业应用 saas 面临的问题面临的问题 . 13 2.4.1 工程软件 . 13 2.4.2 工程数据 . 14 2.4.3 工程数据库和商用数据库联系和区别 . 14 2.4.4 cax 系统集成 . 15 重庆大学硕士学位论文 vi 2.5 saas 模式在汽车零部件产业模式在汽车零部件产业的应用的应用 . 16 2.5.1 saas 在汽车零部件产业的应用模式 . 16 2.5.2 专家“saas”化 . 17 2.5.3 saas 在汽车零部件产业应用的特殊性 . 17 2.6 本章小结本章小结 . 19 3 平台需求分析平台需求分析 . 21 3.1 企业需求描述企业需求描述 . 21 3.2 平台整体需求分析平台整体需求分析 . 22 3.2.1 平台定位 . 22 3.2.2 平台功能模块 . 23 3.3 工程软件服务工程软件服务 . 24 3.3.1 专门化工具要求 . 24 3.3.2 专门化工具功能及使用流程 . 24 3.3.3 专门化工具扩展 . 26 3.3.4 离线任务 . 26 3.4 专家在线支持服务专家在线支持服务 . 26 3.4.1 专家在线支持模式 . 26 3.4.2 专家在线支持系统功能 . 27 3.5 知识库知识库 . 28 3.6 平台其他功能平台其他功能 . 29 3.7 平台用户角色平台用户角色 . 30 3.8 saas 模式潜在需求模式潜在需求 . 30 3.9 本章小结本章小结 . 31 4 平台设计与实现平台设计与实现 . 33 4.1 平台运行环境平台运行环境 . 33 4.1.1 平台开发及运行环境 . 33 4.1.2 平台服务器组建 . 33 4.1.3 平台网络结构 . 35 4.2 平台架构设计平台架构设计 . 35 4.2.1 平台四层架构 . 35 4.2.2 平台数据库设计 . 36 4.2.3 平台扩展性 . 39 4.3 专门化工具专门化工具 . 40 4.3.1 ansys 和 apdl 介绍 . 40 目 录 vii 4.3.2 专门化工具开发及实现 . 41 4.3.3 专门化工具使用 . 44 4.3.4 专门化工具扩展 . 45 4.4. 专家在线支持系统专家在线支持系统 . 46 4.4.1 silverlight 介绍 . 46 4.4.2 专家在线支持系统实现 . 48 4.5 知识库知识库 . 50 4.5.1 web2.0 介绍 . 51 4.5.2 知识库评价体系 . 51 4.5.3 知识库组织及检索 . 53 4.5.4 文章添加 . 57 4.6 企业自主管理企业自主管理 . 58 4.6.1 服务等级定制 . 58 4.6.2 企业子用户管理 . 58 4.7 本章小结本章小结 . 58 5 运行实例运行实例 . 59 5.1 平台运行平台运行 . 59 5.2 膜片弹簧专门化工具的实现及使用膜片弹簧专门化工具的实现及使用 . 62 5.2.1 膜片弹簧专门化工具的实现 . 62 5.2.2 膜片弹簧专门化工具的使用 . 66 6 总结与展望总结与展望 . 71 致致 谢谢 . 73 参考文献参考文献 . 75 附附 录录 . 79 作者在攻读学位期间发表的论文目录作者在攻读学位期间发表的论文目录. 79 重庆大学硕士学位论文 viii 1 绪 论 1 1 绪 论 1.1 论文研究背景及意义 1.1.1 论文研究背景 中小企业是我国国民经济的重要组成部分，是经济中最活跃的部分和增长点。 我国中小企业数量多1，占所有企业总数的 99%以上；涵盖行业范围广，除一些特 殊行业外，中小企业几乎涵盖了所有剩余行业；地域分布广泛，无论在城市还是 农村，都有大量的中小企业。中小企业是增加就业的主要渠道，是经济增长的重 要推动力。中小企业的健康、快速发展对于维护社会稳定、促进经济增长有积极 作用。 汽车零部件产业不断发展为独立于整车的行业，汽车零部件产业的健康发展 对于整个汽车行业至关重要。汽车零部件产业是我国汽车行业中相对薄弱的产业， 但同时也是发展速度较快的产业。随着经济全球化的进一步发展和生产力水平的 不断提高，市场竞争变得越来越激烈，汽车零部件产业也面临着同样问题，尤其 是其中的中小企业，面临的挑战更加严峻。针对我国制造业面临的困境和经济全 球化的趋势，国家制订了“以信息化带动工业化，以工业化促进信息化，走新型 工业化道路”的战略方针。 从信息化方面来说，工程软件在现代制造业中扮演的角色越来越重要。工程 软件可以显著的缩短产品开发周期，加快上市时间；可以有效的将产品的缺陷消 灭在设计阶段；可以代替人工进行复杂任务的设计、分析、计算、辅助绘图等。 工程软件对于制造业范围内的企业来说有重要作用，可以有效的帮助企业提高技 术水平，增强竞争力。 专门为企业提供网络应用服务的 asp（application service provider，应用服务 提供商）模式的出现2，为中小企业信息化建设提供了可行方案，自 20 世纪 90 年 代以来得到了很好的发展。asp 是有别于传统软件的一种经营模式。在 asp 模式 下，服务提供商将各种应用软件安装在服务器上，同时也负责 asp 平台的建设和 维护，并通过互联网将软件作为一种服务提供给用户；用户根据自身需要，通过 网络向服务提供商租用服务即可使用相关软件。在 asp 模式下，企业无须在公司 成立前期购买价格昂贵的软件和硬件设备，也无须雇用专业人员来维护相关软件， 可以大大降低企业信息化建设的门槛。但是进入 21 世纪后，asp 增长率却出现了 下降。目前这些 asp 存在“应用孤岛”问题3，不同服务间耦合性弱，asp 难以 实现面向应用服务的系统集成；同时，由于 asp 为不同企业分别部署，企业间交 流不畅，不利于企业间的合作和联盟；再者，目前 asp 模式在企业信息化建设方 重庆大学硕士学位论文 2 面应用在文字信息处理方面，罕有 asp 平台提供工程软件供用户使用。 在 asp 模式的基础上， keith bennett 等人于 1999 年首次提出 saas （software as a service， 软件即服务） 模式4， 该模式继承了 asp 模式 “软件部署为托管服务， 通过因特网存取”的重要思想，并克服了 asp 模式存在的不足。saas 模式为中小 企业信息化建设提供了一条新的出路。 目前 saas 主要应用在文字信息处理领域，在工程领域的应用很少。web services、soa、web2.0 等新互联网应用模式的不断出现，网页动态交互的广泛应 用，这些条件为采用 saas 模式提供工程软件服务提供了基础保障和技术支持。 1.1.2 论文研究意义 中小企业较大企业有优势，但是更多的是劣势。中小企业具有“船小好调头” 的优势，较大企业转行更频繁，转行也比较容易，经营方式更加灵活。规模小、 资金不足、人力资源短缺是中小企业先天固有的劣势；中小企业实力薄弱，承担 风险能力差；经营状态稳定性差，建立和倒闭都较大企业频繁。 在汽车零部件产业中地位越来越重的工程软件大都具有价格昂贵、操作复杂 的特点。工程软件一般几万、几十万、甚至上百万，如果中小企业在建立初期就 购买工程软件的话，需要在前期投入大量资金；而且工程软件都是针对特定领域 开发的，所以企业可能需要购买多个软件来共同协作处理某个问题，这无疑增加 了企业的投入和风险；再者，中小企业往往具有经营方向变化频繁的特点，如果 因为转行或企业倒闭的话，就会导致已购买的工程软件闲置，造成资金浪费。操 作复杂是中小企业使用工程软件面对的另一个重要问题。工程软件一般安装、维 护比较繁琐，工程软件丰富的功能导致其使用、操作复杂。工程软件需要专业知 识来支撑软件的使用、分析软件处理结果、根据结果给出解决方案。中小企业普 遍缺少高技术员工来使用复杂的工程软件。 高技术员工不仅可以解决中小企业在使用工程软件方面遇到的软件操作复 杂、需要专业知识为支撑的问题，同时也可以解决其他工程技术难题、企业决策 等问题。高技术员工是企业技术水平的重要标志之一。中小企业资金不足，难以 支付具有专业知识的高技术员工的高额报酬，导致企业人力资源匮乏，技术落后。 本文正是在分析汽车零部件产业范围内的中小企业的现状和特点，以及综合 考虑企业使用工程软件遇到的问题的基础上，提出一种新的解决方案，即 saas 模 式。采用 saas 模式开发了公共技术服务平台，为中小企业提供工程软件服务和专 家在线支持服务。此平台对于提高中小企业技术水平、提高竞争力有很大帮助， 有利于促进中小企业健康、快速的发展。 1 绪 论 3 1.2 saas 国内外研究现状 1.2.1 saas 国外研究现状 自 1999 年 keith bennett 等人首次提出 saas 概念以来，saas 模式得到了很好 的发展。美国的 salesforce 公司开发的 saas 模式 crm（customer relationships management，客户关系管理）取得了极大成功5，自 2003 年推出该系统以来，目 前已经占据美国 saas 市场 crm 领域约 90%的市场份额。autodesk 公司推出了基 于 web 的室内装修 autocad 系统6。截止到 2007 年，美国约有 60%的中小企业 不同程度上采用了 saas 模式开展电子商务7。 amr research 于 2007 年调查了 625 家美国公司对于 saas 的理解8、使用、规划，调查结果显示：在美国的各主要行 业和不同规模企业中，有 78%的企业目前正在使用或考虑使用 saas 软件，18%的企 业表示没有采用 saas 软件的计划。 在短短几年间，saas 的应用领域和使用范围不断增大。saas 的功能也越来越 丰富，包括服务定制、内容管理、工作流程、数据共享等。与此同时，saas 的技 术也不断成熟， 德国斯图加特大学的 ralph mietzner9等人提出使用 sca 技术实现 saas 模式下的个性化配置，brian moore10等人提出了 saas 模式的商用模型。 1.2.2 saas 国内研究现状 在国内，saas 服务起步较国外晚，很多 saas 服务商都是由早期的 asp 转变 过来的。目前，国内主要有三种类型的 isv11，第一类是以中国电信、中国移动、 中国联通等为代表的电信运行商，第二类是以阿里巴巴为代表的网络服务提供商。 第三类是以用友、金蝶为代表的行业软件提供商。 在 2008 年以前，saas 模式在中国处于“雷声大雨点小”的状况，但是 2008 年的金融危机使中小企业资金捉襟见肘，这一定程度上为 saas 模式的广泛应用提 供了环境。 saas 目前主要应用在以 crm、erp（enterprise resource planning，企业资源 计划系统） 、scm（supply chain management，供应链管理）等为代表的信息处理 领域。金蝶公司开发了在线 scm，八百客公司开发了 800crm，占 saas 客户市场 份额（2007 年有 267 万用户）63%的阿里软件于 2008 年初推出了阿里巴巴软件互 联平台。 ict 领域国际知名的研究机构计世资讯（ccw research） 在其最新发布的软 件业的下一个十年中国软件运营服务（saas）市场发展趋势研究报告12中指 出，saas 是未来十年软