（航空宇航制造工程专业论文）网络环境下基于实例的装配工艺派生研究与应用.pdf

南京航空航天大学硕士学位论文 摘要 在分析网络环境下装配c a p p ( c o m p m e r a i d e dp r o c e s sp l a n n i n g ，计算机辅 助工艺设计) 的功能需求基础上，建立了支撑层、服务层和应用层三层结构的 c a p p 系统框架。在此框架的基础上，详细论述了基于实例的装配工艺的实现原 理及相关技术。 首先根据基于实例的装配工艺派生系统的通用功能结构，建立网络环境下工 艺派生系统的三层体系框架和技术框架，然后分析了基于w e b 服务的软件总线 结构、客户服务器处理技术、网络数据库、智能表单技术以及x m l 等实现系统 的相关技术。然后论述了网络环境下工艺派生系统的实现原理，涉及客户端朋艮 务器端的实现方式和数据交互，研究基于x m l 的工艺知识库，以装配结构树的 思想建立产品结构模型、零件知识模型，以及三层网络结构的企业制造资源定 制体系结构。同时以基于实例的思想为基础，讨论了装配工艺派生，并在相关技 术基础上实现装配工艺派生。 然后，以南京汽车仪表厂c a p p 集成系统为实例，阐述了在c a p e n e t 平台 框架下，基于实例的装配工艺派生以及相关技术的实现及其应用。最后对本文的 研究做了总结和展望。 关键词：计算机辅助工艺设计，x m l ，基于实例推理，装配，工艺派生 网络环境卜基于实例的装配r 艺派生研究与应_ e a b s t r a c t b a s e do nt h ea n a t y s i so ft h ef u n c t i o nr e q u i r e m e n to fa s s e m b l yc a p pi nn e t w o r k e n v i r o n m e n t ，as y s t e mf r a m e w o r kf o rc a p pi sp r o p o s e di nt h i sp a p e r i ti n c l u d e s s u p p o r tl a y e r , s e r v i c el a y e ra n da p p l i c a t i o nl a y e r t h ei m p l e m e n t a t i o np r i n c i p l ea n d k e yt e c h n o l o g i e so f t h ec a s e - b a s e da s s e m b l yp r o c e s sa r ee x p l o r e di nd e t a i l sb a s e do n t h ep m p o s e dc a p p s y s t e mf r a m e w o r k a tf i r s t , t h es y s t e mf r a m e w o r ka n d t e c h n o l o g yf r a m e w o r k a r es e tu p a c c o r d i n g t o t h eg e n e r a lf u n c t i o nc o n f i g u r a t i o no ft h ec a s e - b a s e da s s e m b l yp r o c e s si nn e t w o r k e n v i r o n m e n t t h e nc o r r e l a t e dt e c h n o l o g i e sa r ea n a l y z e da n du s e dt oi m p l e m e n tt h e s y s t e m ，w h i c h i n c l u d es o r - b u sf r a m e w o r ki nt h ew e bs e r v i c e ，c l i e n t s e r v e r t e c h n o l o g i e s ，n e t w o r kd a t a b a s e ，i n t e l l i g e n tt a b l e ，a n d x m le r e t h i s p a p e r a d d r e s s e st w oi s s u e s p e r t a i n i n g t ot h e i m p l e m e n t a t i o np r i n c i p l e o ft h i s s y s t e m ： c l i e n t s e r v e ri m p l e m e n t a t i o nm o d ea n dd a t ai n t e r c h a n g e ，t h ep r o c e s sk n o w l e d g e b a s ei f lx m li sa l s oi n t r o d u c e d 。t h ep r o d u c tf r a m e w o r km o d e la n dp a r tk n o w l e d g e m o d e la r ee s t a b l i s h e d ，a n dt h e e n t e r p r i s e m a n u f a c t u r er e s o u r c e i n t h r e e l a y e r n e t w o r ki sc u s t o m i z e db a s e do nt h ei d e ao fa s s e m b l ys t r u c t u r et r e e t h ep a p e ra l s o d i s c u s s e sa n dr e a l i z e sa s s e m b l yd e r i v e dp r o c e s sw i t hc o r r e l a t e dt e c h n o l o g i e s i na d d i t i o n ，t h et h e o r yo ft h ec a s e - b a s e da s s e m b l yp r o c e s si ni t sp l a t f o r mf r a m e c a p r n e ti si l l u s t r a t e db ya t le x a m p l eo fn q _ c a p e i nt h ee n d ，c o n c l u s i o ni sm a d e a n d p o s s i b l ee x t e n s i o n s t ot h i ss y s t e ma r cb r i e f l yd i s c u s s e d k e yw o r d s ：c o m p u t e ra i d e dp r o c e s sp l a n n i n g ，x m l ，c a s e b a s e dr e a s o n i n g ， a s s e m n y ，d e r i v e dp r o c e s s 承诺书 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立 进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容 外，本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。对本 论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均己在文中以明 确方式标明。 本人授权南京航空航天大学可以有权保留送交论文的复印件，允 许论文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数 据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 作者签名： 日期： 南京航空航天大学硕七学位论文 1 1 引言 第一章绪论 随着计算机技术、网络技术的快速发展，世界经济进入了网络经济时代。网 络经济时代中，各国经济都离不开国际市场的信息、资源、技术，因此企业快速、 有效的获取信息是提高自身市场竞争力的关键因素。作为社会经济基础的制造 业，同样面临全球性的市场、资源、技术竞争，因此需要建立一种按市场需求驱 动，具有快速响应机制的网络化制造模式。 在制造业中，工艺过程设计是连接产品设计与制造的桥梁，是整个制造系统 中的重要环节，对产品质量和制造成本具有极为重要的影响。随着计算机在制造 型企业中的应用，通过计算机进行工艺过程设计己成为可能，c a p p ( c o m p u t e r a i d e dp r o c e s sp l a n n i n g ，计算机辅助工艺设计) 应用技术，可以使工艺人员从繁 琐重复的工艺过程设计工作中解脱出来，迅速编制出完整而详尽的工艺文件，缩 短生产准备周期，提高产品制造质量。所以网络化制造模式的实施必须获得工艺 过程设计的支持。研究和开发网络环境下的工艺派生是网络化制造的关键环节。 同时，制造业向着专业化协作生产模式发展，因此装配型企业应运而生，这 类企业多数零部件通过采购和外协来解决，他们将主要精力放在产品的快速开发 设计和市场销售上，生产工作以产品装配环节为中心。这类企业的工艺工作以装 配过程的规划为主线，编制的工艺文件主要为装配工艺。如何快速实现装配工艺 派生，是装配型企业缩短产品生产周期的关键。 装配型企业中同类产品的功能结构往往相同或相似，所以装配工艺可能相同 或相似；不同产品最低层的零件大部分也是相同或相似的，其互相配合关系也有 相同或相似之处，因此用过去实际中所用的装配实例和经验推理新产品的装配工 艺，可以快速实现装配工艺派生，提高生产效率。 基于上述思想，本文在传统c a p p 系统研究的基础上，迸一步研究网络环境 下基于实例的装配工艺派生的设计思想，它是利用网络技术，构建网络化的c a p p 平台，在此平台上实现基于实例的装配工艺派生。 本章作为全文的导弓 ，首先阐述了c a p p 的基本原理和发展状况，然后，论 述网络环境下基于实例的装配工艺派生。给出系统所涉及的主要技术。最后，简 述了课题来源和主要研究内容。 网络环境r 基于实例的装配】：艺派生研究与应瑚 1 2 c a p p 简述 1 2 1c a p p 的基本原理 c a p p 是通过向计算机输入被加工零件的几何信息( 图形) 和加工工艺信息 ( 材料、热处理、批量等) ，由计算机自动输出零件的工艺路线和工序内容等工 艺文件的过程。 计算机辅助工艺过程设计属于工程分析与设计范畴，是重要的生产准备工作 之一。由于制造系统的出现，计算机辅助工艺过程设计向上与计算机辅助设计相 接，向下与计算机辅助制造相连，它是设计与制造之间的桥梁，设计信息只能通 过工艺过程设计才能生成制造信息设计只能通过工艺设计才能与制造实现信息 和功能的集成。 目前，按照传统的设计方式，c a p p 分为以下三类【l l ，如图】1 所示： c a p p 系统 派生式系统 v a r i a n t 基于成组技术的c a p p 系统 基于特征的c a p p 系统 基于知识的c a p p 争家系统 笔璧黧h f 鬲磊丽 综合式系统 h y b r i d 派生式和创成式相结合的c a p p 系统 基于实例与知识的混合式c a p p 系统 豳i ic a p p 系统分类 1 派生式c a p p 系统：建立在成组技术的基础上，它的基本原理是利用零件 的相似性即相似零件有相似工艺规程。一个新零件的工艺规程是通过检索系统中 已有的相似零件的工艺规程并加以筛选或编辑而成的。计算机内存储的是一些标 准工艺过程和标准工序。从设计角度看，与常规工艺的类比设计相同，也就是用 计算机模拟人工设计的方式，其继承和应用的是标准工艺。 派生式c a p p 系统必须有定量的样板( 标准) 工艺文件，在已有文件的基 础上修改、编制、生成新的文件。 2 创成式c a p p 系统：创成式系统的工艺规程是根据程序中所反映的决策逻 辑和制造工程数据信息生成的，这些信息主要是有关各种加工方法的能力和对 南京航空航天大学硕士学位论文 象、各种设备及刀具的适用范围等一系列的基本知识。工艺决策中的各种决策逻 辑存入相对独立的工艺知识库，供主程序调用。向创成式系统输入待加工零件的 信息后，系统能自动生成各种工艺规程文件，用户不需或略加修改即可。 创成式c a p p 系统不需要派生法中的样板工艺文件，在创成系统中只有决策 逻辑与规则，系统必须读取零件的全面信息，在此基础上按照程序所规定的逻辑 规则自动生成工艺文件。 3 综合式c a p p 系统：综合式c a p p 系统是将派生式、创成式与人工智能结 合在一起，综合而成的。 从以上三种系统中工艺文件产生的方式可以看出，派生式系统必须有样板文 件，因此它的适用范围局限性很大，它只能针对某些具有相似性的零件产生工艺 文件。在一个企业中这种零件只是一部分，那么其它零件的工艺文件派生式系统 就无法解决。创成式系统虽然基于专家系统，自动生成工艺文件，但需输入全面 的零件信息，包括工艺加工的信息。信息需求量极大、极全面，系统要确定零件 的加工路线、定位基准、装夹方式等从工艺设计的特殊性及其个性化分析，这 些知识的表达和推理无法很好地实现；正是由于知识表达的“瓶颈”与理论推理 的“匹配冲突”至今无法很好地解决，自优化和自完善功能差，因此目前的专家 系统方法仍停留在理论研究和简单应用的阶段。 1 2 2c a p p 的发展状况 早在6 0 年代末，人们就开始了c a p p 的研究与开发，最早研究c a p p 技术 的有挪威及前苏联等。但在c a p p 发展史上具有里程碑意义的产品是设在美国的 国际性组织c a m - i 于1 9 7 6 年开发的c a p p ( c a m i s a u t o m a t e dp r o c e s sp l a n n i n g ) 系统。 国内最早开发的c a p p 系统是同济大学的修订式t o j i c a p p 系统和西北工业 大学的创成式c a o s 系统，其完成时间都在8 0 年代初。国内最早开展 c a d c a p p c a m 智能集成化研究与原型系统开发的是清华大学( 用于国家c i m s 实验工程的箱体类零件，1 9 8 7 1 9 9 3 年) 与西北工业大学( 用于国家c i m s 实验工 程的回转体零件，1 9 8 7 1 9 9 3 年) ，而第一个有重要实用价值、并取得突出社会和 经济效益的智能集成化f a c a d c a p p c a m 系统则是由西北工业大学、航空部 6 2 5 所在成都飞机工业公司开发的( 1 9 9 1 1 9 9 4 年) 。其中，由西北工业大学丌发的 f a c a p p 分系统是完全自动决策的创成式专家系统，该智能集成系统已从原束 的工作站平台移植到微机w i n d o w s 平台( 1 9 9 8 - 2 0 0 0 年) 。 随着制造业的不断发展，对c a p p 系统也提出更高的要求。在这种形势下， c a p p 系统的发展呈现两个趋势： 网络化趋势：在网络化非常普及的今天，传统的单机版式已经不能适应，因 网络环境f 基f 实例的装配1 ：艺派生研究与应川 此以互联网为基础，通过先进的软件、开放的协议和格式，将软件产品介质与网 站服务紧密联系起来成为必然的发展趋势。 技术趋势：在原有c a p p 的开发模式、体系结构框架内，结合现代计算机、 信息等相关技术的进展，采用新的决策算法、发展新的功能，且已在并行、智能、 分布、面向对象等方面进行着有益的尝试。而基于实例推理是近年来出现的一种 问题求解方法，基本思想是利用过去的实例和经验解决新问题。这种方法不仅符 合人类解决问题的认知过程，而且克服了一般智能系统的知识获取“瓶颈”。 因此网络环境下基于实例的装配工艺派生正是在此趋势的情况下出现的。 1 3 网络环境下基于实例的装配工艺派生 1 3 1 基于实例的工艺派生 基于实例推理( c a s e b a s e dr e a s o n i n g ，c b r ) 是一种相似或类比推理方法，它 是一种相似问题求解方法，其核心在于用过去实际中所用的实例和经验来解决新 闻题，它以实例为主进行推理，直接利用以往的设计结果( 实例) 进行推理，从 而大大减少知识获取量，而往往设计专家的经验知识是难于总结、获取和表达， 因此在一定程度上克服知识获取的瓶颈阀题，具有较高的问题求解效率和实用 性。基于实例推理的过程是一个模拟人工设计的过程，其优点如下： 更符合人的思维过程。当我们对新的零件进行工艺设计时，首先想到的是找 出以往与该零件相似的实例或找出类似的典型零件，参考它们的工艺规程并 进行适当修改，产生该零件的工艺规程。c b r 的推理模式也就是模拟人的 这种相似推理的模式而产生的。 对于需重现和大部分借鉴以往设计工艺规划的情况，c b r 直接从类似实例 开始类比推理，而不是从初始规则开始，这样就提高了设计效率。 实例是针对以| j 设计问题的优化结果，它本身就包含了大量的设计经验知 识，可省去大量经验知识的获取与表达，因此在设计规则难于总结时，以设 计实例作为主要的设计依据的实例推理显得更为有效。 具有自学习功能，每完成一个工艺编制方案，系统就多了一个实例，其推理 能力也就得到增强。 这种方法符合人类解决问题的认知过程。因此，本文采用基于实例的工艺派 生。 1 3 2 基于实例的装配工艺派生 装配就是按照确定的精度标准和技术条件，将一组零散的零件通过合理的工 艺流程及各种必要的方式连接组合起来的过程。因此企业的同类产品具有相似装 南京航空航天大学硕士学位论文 配工艺，不同产品的底层零件也具有相似装配工艺。根据这种相似理论，本文采 用基于实例的工艺派生技术实现装配工艺派生。 1 3 3 网络环境下基于实例的装配工艺派生 本文所讨论的基于实例的装配工艺派生构架于网络环境中的c a p p 平台，通 过i n t e m e t i n t r a n e t 实现异地操作、多人协同工作、工艺资源共享等。建立在微软 的n e t 平台上，通过w e b 服务，使用智能客户端技术，x m l ( 可扩展标记语言 e x t e n s i b l em a r k u p l a n g u a g e ) 存储和传递数据，从而实现系统的网络化。 1 4 网络环境下基于实例的装配工艺派生所涉及的主要技术 网络环境下基于实例的装配工艺派生系统的目的是为了通过网络技术，将分 散的信息，如装配工艺信息、制造信息等聚集起来，采用客户端服务器端模式 实现c a p p 的网络化：同时采用已有的装配实例，进行对比、修改、编辑，生成 新的装配工艺文件，实现装配加工的快速化，缩短装配周期适应市场快速发展 的要求。所涉及的主要技术如下： 基于w e b 的三层平台框架结构，建立基于网络“n e t ”模式的c a p p 系统( 简 称c a p p n e t ) ，提供异地操作、协同设计以及信息共享； 利用x m l ( 可扩展标记语言e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e ) 强大的数据描述 能力，描述层次型模式的数据和关系型模式的数据，并在两者间转化； 采用基于x m l 的数据库存储产品零件信息、装配工艺信息、装配实例信息、 机床设备信息、人力资源等； 使用二级检索机制，将装配实例从装配实例库中检索出来； 通过x m l 的数据交换功能，将数据与s q ls e r v e r 、a c c e s s 、o r a c l e 等其它 数据库进行导入导出，实现数据扩充无瓶颈。 1 5 课题来源及主要研究内容 课题来源： 江苏省“十五”科技重大攻关项目：企业信息化集成套装软件( 项目编号： b g 2 0 0 0 0 0 7 ) ； 南京科技攻关项目：网络化c a p p 平台的研究( 项目编号：2 0 0 2 4 0 0 3 ) ： 南京汽车仪表厂：c a p e n e t 集成系统。 主要研究内容： 本文t 网络环境下基于实例的装配工艺派生研究与应用”是针对以上项目迸 网络环境下基于实例的装配工艺派生研究与应用 行研究讨论的，重点研究在网络环境下，采用基于实例的工艺推理机制，实现装 配工艺派生。本文将围绕网络环境下基于实例的装配工艺派生所涉及的最根本的 几个问题展丌研究和应用： l 、研究适用于跨国界跨地区合作的网络环境下的c a p p 系统，为实现异地 操作、协同设计以及信息共享提供支撑环境； 2 、在分析汽车、家电、工程机械等行业工艺设计和资源管理的基础上，提 取工艺设计过程中的共性，并整理为适合各行业的通用服务； 3 、根据项目实施的具体企业进行定制服务，解决工艺设计过程中的个性问 题； 4 、研究工艺派生系统通用服务的实现，主要涉及产品结构定义、零件知识 定义、资源管理等，以及系统的个性服务，如工艺卡片模板的定制、工 艺查询、统计，安全、权限控制等； 5 、研究基于实例的装配工艺派生系统的总体框架，其中包括装配信息获取、 装配实例库的组织形式、装配实例检索机制、装配实例修正方法、装配 实例存储实现以及装配工艺表示方法。 在此研究的基础上，建立w e b 环境下一个开放的c a p r n e t 企业平台，架构 基于实例的装配工艺派生的体系结构，并开发出适用于网络环境下基于实例的装 配工艺派生系统，以南京汽车仪表厂为项目具体实施对象。 1 6 论文组织 全文共分为六章，论文的组织结构如图1 2 所示： 第一章绪论，是全文的总论，首先简述了c a p p 的基本原理、发展状况，然 后主要介绍网络环境下基于实例的装配工艺派生系统思想提出的缘由，并提出该 系统涉及的主要技术、本文主要的研究内容和课题来源。 第二章研究了网络环境下基于实例的装配工艺派生系统的体系结构。根据系 统的功能需求确定开发方法；根据基于实例的装配工艺派生系统的通用功能结构 制定网络环境下基于实例的装配工艺派生系统的平台总体结构和技术体系结构； 最后介绍了系统涉及的相关技术和实现方法。 第三章说明了网络环境下工艺派生系统的实现原理。主要分为客户端，服务 器端的实现方式和数据交互，系统三层构架中服务层的部分功能实现，包括基于 x m l 的产品结构定义、零件知识定义、企业资源库定制，以及工艺卡片模板定 制、工艺统计、工艺查询、系统安全和权限的控制等。 第四章阐述了基于实例的装配工艺派生系统的实现原理首先给出了基于实 例的装配工艺派生系统框架，然后详细论述了该框架的具体内容，主要涉及装配 6 南京航空航天大学硕士学位论文 信息的两种获取方式，装配实例库组织形式和实现方式，装配实例的二级检索机 制的建立和实现，装配实例修正的实现，装配实例存储以及装配工艺的表示方式 和实现。 第五章以南京汽车仪表厂c a p p 集成系统为应用实例，论述了网络环境下基 于实例的装配工艺派生系统的功能特点和具体应用功能。 第六章对全文进行总结，并提出以后研究的方向。 第一章绪论 第一章网络环境下基于实例的 装配t 艺派生系统的体系结构 第章网络环境下工艺 派生系统的实现原理 第四章基r 实例的装配 工艺派生系统实现原理 第五章i 旬4 络环境下基丁| 蜜例的 装配工艺派生系统麻用实铡 第六章_ _ r = 作总结与展望 图1 2 论文组织结构 网络环境下基于实例的装配工艺派生研究与应用 第二章网络环境下基于实例的装配工艺派生系统的体系结构 网络化、智能化、集成化是网络环境下基于实例的装配工艺派生系统的根本 要求，也是c a p p 系统发展的目标。下面从满足网络环境下，基于实例的装配工 艺派生系统的功能需求出发，研究c a p p 系统的开发方法和通用功能结构，建立 网络环境下基于实例的装配工艺派生系统的平台总体结构，以及技术体系结构和 所用到的相关技术。 2 1 系统的功能需求 根据第一章的论述，由于互联网以及计算机技术的快速发展，使得当今的制 造业已经不再是传统的企业内部小范围加工，需要企业间更广泛的合作，面对世 界范围内的加工生产。因此网络环境下基于实例的装配工艺派生系统与传统制造 模式下c a p p 系统最大的区别是：在网络化设计、制造全过程中更为强调功能和 数据集成和协作两个方面的工艺设计。 因此网络环境下基于实例的装配工艺派生系统具有网络化、智能化、集成化 的特点，这是该系统的根本要求。所开发的c a p p 系统应该具有下列功能： 网络化：为了快速适应市场要求，需要通过网络了解最新的市场信息，同时 由于现在的制造业不仅局限于企业内部，还需要通过网络向外扩展和延伸， 将不同地理位置的企业资源整合利用，实现利润最大化。 智能化：c a p p 的智能化是以交互式为基础，以知识库为核心，采用基于实 例的检索方法，实现装配工艺的生成。 集成化：c a p p 是c a d 和c a m 的桥梁，因此c 4 d 忙 p p ，c a m 的系统集 成可以实现制造业信息化应用中产品设计、制造数据的产生、建立、共享、 流动的完整和畅通，保证信息化各相关项目( c a d 、c a m 、p d m 、e r p ) 的 顺利实施。 2 2 系统的开发方法 为了解决现有c a p p 系统开发周期长、通用性差、数据接口不一致等缺点， 建立一个开放的c a p p 开发平台，为制造业企业提供计算机辅助工艺服务的 c a p p 系统级解决方案。在此提出了建立c a p e n c t 平台，所谓“n e t ”，是指以 互联网为基础，通过先进的软件、开放的协议和格式，将软件产品介质与网蟊占服 务紧密联系起来的一种新兴的服务经营模式f 2 j 。 南京航空航天大学硕士学位论文 把c a p p 功能分解成基于实例的装配工艺派生和系统功能集，针对不同的应 用环境，选择相应的系统功能，实现在c a p e n e t 的开发平台上构造符合用户需 求的c a p p 系统。如图2 1 c a p p 系统开发结构图。 c a p p 系统 c a p p n e t l z 台 + 基于实例的装配工艺派生ff 系统功能集 i l + 知识库 2 3 系统的体系结构 图2 ic a p p 系统开发结构图 2 3 1 系统的通用功能结构 从工艺设计流程分析，c a p p 系统是一个相关条件输入、工艺路线生成、工 艺参数计算和生成工艺结果的信息处理过程，这一流程不随企业的变化而变化。 因此，可以抽取出c a p p 系统实现机制的共性，为不同企业、不同产品的c a p p 系统开发提供一个通用的设计环境。根据工艺设计方法可知，c a p p 系统都具有 信息输入、工艺推理、工艺生成等基本功能模块，结合基于实例的装配工艺派生 系统，其通用功能结构如图2 2 所示。 图2 2 基于实铡的装配工艺派生系统通用功能结构图 2 3 2 系统的平台总体结构 以w e b 服务的形式构造现代集成制造环境中复杂产品工艺设计、管理系统 9 网络环境下基于实例的装配工艺派生研究与应用 开发平台及其关键技术，并在该平台系统与c a d 、c a m 、p d m 、e r p 等系统的 无缝集成基础上，提出一个解决工艺设计和管理系统开发的通用性与专用性之间 的矛盾以及企业应用系统间集成困难的c a p p 开发平台c a p p n e t ，以实现制 造业信息化应用中产品设计、制造数据的产生、建立、共享、流动的完整和畅通， 保证信息化各相关项目( c a d 、c a m 、p d m 、e r p ) 的顺利实旄。该平台技术包括 开发平台和工具的选择与特性分析；关键技术的解决：复杂产品工艺设计、管理 平台的结构分析和设计；该平台之上应用软件的开发和测试；应用系统的开发和 推广模式等。本课题研究平台的结构如图2 3 所示。 应用层 服务层 支撑层 x m l 数据交换工具和接口 定制服务 针对企业定制的服务 i 企业1l 企业2 i i m 阡 f 吣 和h 针对行业定制的服务 汽车i 家电l 工程机械i i ， 撵斋 菇 蔼鑫 j 蔼 癣醇 通用服务 麓 楚 妇瞄 产品结零件知工艺流赉溽工艺工艺工艺分析工艺 构定义识定义程设计管理生成编辑与评价仿真口d m ) 基于w e b 的客户端协同组件 基于w e b 脏l 务的软件总线 基于n 矗的核心类库封装技术基于x m l 的标准化数据封装 目目 产晶( 零件) 库装配知识库知识参考库图形库卡片模板库 图2 3 网络环境下基于实例的装配工艺派生系统的平台总体结构 系统平台由以下三个层次构成： 1 、应用层 应用层提供了c a p p 与c a d 、e r p 以及其它信息管理系统之间的接口和工 具。通过以x m l 为载体的数据集成方案，使c a p p 能与三维c a d 系统共享零 件设计特征和参数，为制造规划、企业资源管理提供源头数据，实现远程、跨平 台的异构系统之间的集成。数据交换支持覆盖式集成和增量式集成，为i n t e m e t 1 0 南京航空航天大学硕士学位论文 范围大容量数据的传输提供了优化手段。远程工艺交互设计工具提供用户以丰富 的交互式界面以及i n t e m e t 的资源共享和协同设计工具。配置管理工具提供可视 化的系统管理和企业模板配置、规则配置界面，为c a p p 系统的实施提供快速支 持。 2 、服务层 在总结c a p p 软件共性和核心目标的基础上，把c a p p 所实现的功能抽象成 产品结构定义、零件知识定义、工艺流程设计、资源管理、工艺生成、工艺编辑、 工艺分析与评价、工艺仿真等八个框架服务，每个服务包含了一系列为实现该服 务所需要的接口。在通用服务的基础上，可以针对企业或行业的特点对其中的某 些接口进行定制，使服务的功能得以细化和扩充，以形成有针对性的c a p p 应用。 安全和权限控制贯穿于服务层的始终，为系统提供可靠的数据安全保障和灵活的 权限控制。服务层还提供与p d m 集成的产品数据管理和工作流管理。 3 、支撑层 支撑层定义系统的核心构件、核心数据模型和核心访问技术。基于n e t 组件 技术封装的核心类库使系统具有良好的可重构性，除了继承c o m d c o m 的优点 外，n e t 组件还使类库在多种语言环境下工作，并更好地支持网络应用。x m l 为基础的标准化统一数据模型使系统具有良好的开放性和扩展性。基于w e b 服 务的软件总线提供服务与构件之间、服务与服务之间、服务与应用终端之间协作 和通讯的标准，以实现可装配、可插拔、可替换的软件“即插即用”架构。w e b 协同组件和协议为各服务之间的有序组织、作业调度提供统一的接口和工具。 2 3 3 系统的技术体系缩构 在上述分析的基础上，采用图2 4 所示的系统技术体系结构图。 应用层 服务层 支撑层 图2 4 网络环境下工艺派生系统的技术体系结构图 网络环境下基于实例的装配工艺派生研究与应用 2 4 基于w e b 的装配工艺派生系统的相关技术 2 4 1 软件总线结构 通过w 曲服务将软件的功能实现捆绑到w e b 服务接口内部，建立c a p e n e t 的平台构架。软件总线把所有的功能部件以相同的方式连接在一个用来相互通信 的结构性部件上，每个功能部件的接口在服务列表中均登记一个服务名称和一个 映射u r l 地址。当w e b 服务的软件总线部署以后，其它w e b 服务应用程序可以 发现并调用它部署的服务：通过h t t p 基础协议的g e t p o s t 方法，获取服务器上 的数据。w e b 服务使用两种技术； x m l ：x m l 在w e b 上传送结构化数据，w e b 服务以一种可靠的自动的方 式操作数据，h 聊l 无法满足要求，而) 啪l 可以使w e b 服务十分方便的 处理数据。实现内容与表示的分离。 s o a p ( s i m p l eo b j e c ta c c e s sp r o t o c o l 简单对象访问协议) ：s o a p 使用x m l 消息调用远程方法，这样w 曲服务可以通过h t t p 协议的p o s t 和g e t 方法 与远程机器交互，而且，s o a p 更加健壮和灵活易用。 2 4 2 客户服务器处理技术 传统的c a p p 系统使用c s ( c l i e n t s e r v e r 客户端服务器端) 模式或者b s ( b r o w s e r s e r v e r 浏览器服务器) 模式进行信息交互。c s 模式具有较强的事物 处理能力，b s 模式具有网络扩展性和兼容性，同时两者又有各自的缺点【3 】。微 软推出的智能客户端技术，结合了这两种模式的优点，因此在网络环境下基于实 例的装配工艺派生系统中采用了智能客户端技术。 智能客户端是易于部署和管理的客户端应用程序，它们通过统筹使用本地资 源和到分布式数据资源的智能连接，从而提供适应的、快速响应的和丰富的交互 式体验。智能客户端要素： 本地资源：智能客户端应用程序具有利用本地资源的能力； 连接：在企业或i n t e m e t i n t r a n e t 范围内，智能客户端应用程序能够轻松地与 系统连接并与之进行数据交换。w e b 服务使智能客户端解决方案能够利用 行业标准协议( 例如，x m l 、h t t p 和s o a p ) 来与任何类型的远程系统 交换信息。 具备离线的能力：无论是否连接到i n t e r a c t ，智能客户端应用程序都可以正 常工作。在没有网络连接或网络连接断续时，智能客户端能够利用本地缓存 和处理进行操作 本文采用a s p n e t 框架，v b 编写程序，实现智能客户端，服务器端的信息交 1 2 南京航空航天大学硕士学位论文 互，以“请求一 接收请求一 处理请求一 发送响应”的模式工作。 2 4 3 网络数据库技术 网络环境下基于实例的装配工艺派生系统的零件信息、工艺信息、装配信息 等都存放在数据库中，为了在动态交互网页中使用这些信息，就要采用基于w e b 的网络数据库技术。现在的网络数据库技术发展较快，目前较为流行的网络数据 库解决方案主要有： c g i ( 通用网关接口c o m m o ng a t e w a yi n t e r f a c e ) 方式； i s a p i ( i n t e r n e t 服务器应用程序接口，i n t e m e ts e r v e ra p p l i c a t i o np r o g r a m i n t e r f a c e ) 方式； a s p ( 活动服务器页面a c t i v es e r v e rp a g e s ) 与a d o 方式f 4 】； a s p n e t 与a d o n e t 方式：a s p n e t 是a c t i v es e r v e rp a g e s 的升级版本，它 提供了一种以m i c r o s o f t n e tf r a m e w o r k 为基础开发w e b 应用程序的全新程 序设计模型。 经过比较，采用a s p n e t 与a d o n e t 方式作为网络数据库的解决方案，如 图2 5 所示。 a 图2 5 基于w e b 的网络数据库解决方案流程图 2 4 4 智能表单技术 c a p p 系统的最终目标，是为了获取以工艺卡片形式表述的工艺流程。根据 这一要求，网络环境下基于实例的装配工艺派生系统使用了“所见即所得”智能 表单技术它解决了工艺表格的定制、工艺表的交互编辑、工艺知识的智能提 示、工艺简图的插入、特殊符号的插入等问题。 工艺表格定制：用户根据本企业的具体要求，定制企业标准的工艺卡片。采 用大家所熟悉的m i c r o s o f to f f i c e 制作任意形式的卡片模板，通过c a p e n e t 的上载接口上载后，智能表单通过一系列的d h t m l 的处理将其转变成支 持交互编辑且能方便的插入工艺简图和特殊符号的工艺模板，如图2 6 所示。 工艺表的交互编辑：智能表单处理后得到的最终工艺表格是网页形式的。在 网络环境下基于实例的装配工艺派生研究与应用 这个网页上用户可以直接对单元格内容进行交互编辑。智能表单在技术上实 现了模板和数据的分离管理。每一个模板对应一个h t m l 文件，而每个 数据实例都单独存成一个x m l 文件，并在其中根节点的属性中指明所用的 模板名称，一个模板可以对应多个数据实例。模板和数据的分离保存一方面 可以保证工艺文件模板的一致性，另一方面可以使工艺数据的管理、查询和 统计等功能的实现变得更加容易，有利于典型零件工艺的重复利用。 工艺知识的智能提示：将鼠标焦点置于工艺表格上的任意单元格，智能表单 会自动从入库工艺文件数据中搜索相同单元格曾经用过的内容，并按照使用 频率的高低排序( 使用频率越高字体颜色越深) 后在小窗口中显示，用户可 以直接点击选用。智能提示功能可以有效的提高工艺表格编辑的效率。 工艺简图的插入：智能表单可以方便的在单元格中嵌入各种控件，所以要在 智能表单处理所得到的工艺卡片中插入工艺简图实现起来很方便。 特殊符号的插入：采用v m l 技术智能表单实现了粗糙度、尺寸公差、位置 公差等特殊符号的插入。 图2 6 智能表单处理流程 “x m l 是一种扩展的源标记语言，其目标是允许普通的s g m l 在w e b 上以 目前h t m l 的方式被服务、接受和处理。”w 3 c 组织对x m l 的描述。 随着网络需求的扩大，x m l 由设计之初的面向文档定义功能逐步被引用到 程序设计和数据开发过程中，涉及三个主要领域：文档管理、w e b 开发、数据对 象定义和面向程序设计： 文档管理；具有强大的数据描述能力，用户可以借助于x m l 自定义文档格 式，来表达和存储文档、数据等信息。在网络环境下基于实例的装配工艺派 生系统中使用x m l 定义的文档结构存储产品结构信息、零件知识信息、装 配知识信息、资源信息等。 w e b 开发：实现w e b 中的信息共享与交互，网络环境下基于实例的装配工 艺派生系统中的信息交互采用x m l 格式的数据交换技术。 1 4 南京航空航天大学硕士学位论文 建立数据对象和面向对象的程序设计：利用x m l 的格式标记和定义数据可 以集成不同来源的数据，整合异地数据资源，并允许用面向对象的程序设计 语言处理数据。 因此采用x m l 语言作为网络数据的组织语言，借助x m l 技术实现信息存 储、交互、共享和集成。 2 5 小结 本章首先研究了网络环境下基于实例的装配工艺派生系统的功能需求，提出 网络化、智能化、集成化是该系统的根本特点。根据这三个特点，本文论述了满 足系统要求的开发方法建立c a p r n e t 开发平台。然后分析并抽象出基于实 例的装配工艺派生系统通用功能结构，在此基础上建立网络环境下基于实例的装 配工艺派生系统的平台总体结构，并从技术角度分析系统的体系结构。最后阐述 了实现系统功能所用到的几个相关技术，包括基于w e b 服务的软件总线结构、 基于w e b 的客户，服务器处理技术、智能表单技术、网络数据库技术以及x m l 语言。 网络环境卜- 基于实例的装配i ：艺派生研究与应用 第三章网络环境下工艺派生系统的实现原理 根据第二章网络环境下基于实例的装配工艺派生系统体系结构的研究，以及 相关技术的介绍，该章着重于研究网络环境下工艺派生系统的实现原理。主要分 为客户端朋艮务器端的实现方式、数据交互，系统三层构架中服务层的功能实现。 3 1 客户端服务器端的实现方式 3 1 1 客户端的实现方式 采用微软推出的智能客户端技术【6 。，客户端应用程序有两种运行方式： 1 网络运行： 根据w e b 服务器地址，浏览器可以定位到该w e b 服务器，进入网络环境下 基于实例的装配工艺派生系统，从而实现网上工艺派生系统的各项功能。具体的 功能实现方式为用户在浏览器通过i n t e m e t i n t r a n e t 向w e b 服务器提出h t t p 请 求，w e b 服务器执行相应的操作，以h t m l 网页形式将响应结果返还给浏览器。 通过i e 的缓存机制实现应用程序自动更新，当需要下载并运行一个应用程 序时，i e 向w e b 服务器发送一个h t t p 请求，该请求获取服务器上该程序的最 新更新日期，如果该日期大于本地缓存的程序的r 期或者本地缓存中不存在该程 序，则从服务器上下载，否则直接使用本地缓存的程序。 2 本地运行： 用户首先下载网络环境下基于实例的装配工艺派生系统的客户端程序集并 保存到本地目录下，然后运行。这样客户端应用程序以及其他应用组件就拥有了 所有的本地安全权限。 使用微软提供的更新组件实现应用组件以及程序的自动更新。 3 1 2 服务器端实现方式 使用v i s u a lb a s i c n e t 语言、x m l 、a s p n e t 以及借助于n e tf r a m e w o r k 架构 中自带的类库来实现服务器端的程序开发。 3 2 客户端服务器端的数据交互 3 2 1 传输协议的选择 网络环境下基于实例的装配工艺派生系统以w e b 服务为基础，而任何运行 南京航空航天大学硕七学位论文 w e b 浏览器的机器都使用h t t p 协议，同时当前许多防火墙配置只允许h t t p 连接，因此选用h t t p 传输协议。 客户端采用h t r p 的g e t 、p o s t 方式向服务器端发送h t t p 请求，服务器端 接受浚请求后，调用相应的应用程序进行处理，最后将结果以h t t p 响应的形式 返回给客户端。 h t t pg e t 请求：只包含消息头，没有消息体。如果发送的内容不多，可以 将发送内容作为u r l 的一部份发送，如c a p p 系统登陆、出错页面等。 h t t pp o s t 请求：包含消息头和消息体两部分，在消息体中传输数据。如零 件信息、装配工艺信息等使用h t t pp o s t 请求。 3 2 2 客户端浏览运作 用户有两种方式获取浏览的网页，客户端第一