0	基于XML&Web的产品协同设计系统的研究 所投刊社及刊社评论 | 作者个人资料
	投票	0条评论 收藏  推荐本文 博客引用 作者:王煊    所属分类: 半导体/电子技术

摘要 基于XML&Web的产品协同设计系统的研究 王 煊 （西南大学工程技术学院，重庆400716） 摘要：先进制造技术的发展和市场竞争的需要，使协同设计成为未来制造企业产品开发的主要模式。本文介绍了XML技术在产品信息交流中的巨大优势，在此基础上提出了一种基于Web的系统模型，满足了协同产品设计的要求。 关键词：XML 协同设计 Web Research on Product Collaborative Design System Based on XML and Web Wang Xuan (Engineering and Technology College, Southwe 正文 字体大小：大 中 小

st University,Chongqing 400716,CHN) Abstract：The requests of advanced manufacture technology and market competition make collaborative design become the primary mode of product design. This paper introduces the vast advantage of XML in product information exchange, then constructs a system model based on XML and Web, which satisfies the need for collaborative design. Key words: XML collaborative Design Web 1 引言 随着经济全球化的快速发展，世界大市场的逐步形成以及全球交通运输系统和通讯网络的建立，国际间的经济贸易交往与技术交流更加频繁和密切。这使得制造产业、制造技术和产品逐步走向国际化，导致制造业在全球范围内重新分布和组合。现代产品的复杂性意味着单个设计者或设计团队不在能够管理全部的产品开发工作。复杂产品的设计越来越成为设计者或者设计团队之间的协同任务，在时间和空间上呈现分布性。如果没有足够多的多学科专家知识用于开发产品，会导致产品开发周期延长、开发费用增加以及产生质量问题。在这种情况下，企业在产品开发上充分利用全球的技术力量，实现异地设计、并行设计，已成为未来产品设计模式的发展趋势。 产品信息的交换和共享是协同设计能够顺利开展的基础。在技术上，使用Internet作为产品设计的集成平台，利用Web技术使设计的各个环节的信息与知识在数字化描述的基础上得到流通与集成，从而使异地的、不同部门的开发设计人员可以共享资源，实时交互、协同参与、合作设计，完成共同的设计开发任务。随着因特网的迅猛发展与普及应用，传统的信息技术也发生了深刻的变化，众多与因特网相关的网络技术的涌现也给产品信息交换与共享技术的研究提供了新的方法和途径。XML这一互联网通用语言的出现，很大程度上解决了不同格式信息的传递和交流问题，使协同产品开发成为可能。 2 XML技术介绍 2.1 XML的产生及特点 可扩展标记语言（Extensible Markup language, XML）是标准通用语言（Standard Generic markup Language,SGML）的一个子集，或者说是SGML的一种受限形式，描述了一类称为XML文档的数据对象，同时也部分地描述了处理这些数据对象的计算机程序的行为。XML的出现大大地方便了数据的交换和传递，它一经出现即受到世界各大厂商的关注和支持。 XML作为WWW上数据描述和交换的新标准，主要具有以下特点： （1）可扩展性。XML是元标记语言，可以根据应用的需要，创建应用于各种情况下的标记语言。 （2）结构化。因为可以自己定义标记，因此 XML文档可以被设计为高度结构化的文本文档。 （3）有效性。XML文档具有严格的语法检查，只有严格遵守XML语言规范的XML文档才能被解析和处理。 （4）数据内容与显示是分离的。XML数据是基于内容的数据标示，而不是基于显示的数据标示，数据的显示可用CSS或XSL来指定。 （5）XML文档是纯文本文档。因此XML文档的创建、编辑和处理都非常简单。 2.2 XML包含的要素 XML包含三个要素：DTD（Document Type Definition，文档类型定义）或XML Schema（XML 大纲）、XSL（ eXtensible Stylesheet Language，可扩展样式语言）和 XLink（eXtensible Link Language，可扩展链接语言）。DTD和XML大纲规定了XML文件的逻辑结构，定义了XML中的元素、元素的属性以及元素和元素属性之间的联系；XSL是用于规定XML文档显示格式的语言，它使得数据与其表现形式相互独立；而XLink将进一步扩展目前Web上已有的简单链接。 2.3 XML在产品信息表达方面的优势 2.3.1 XML能够实现产品信息语义的表达 XML集成网络中产品信息的前提是它必须能够表达产品信息的语义。 XML是通过标记来实现的。XML中的标记就是元数据（关于数据的数据）。通过元数据，我们可以描述产品数据的意义。 比如说一个圆柱形产品的外型特征可以用底面半径2、高度3来描述，即 表示为（2，3）。可是如果以（2，3）这样的格式加入到文件当中在网络上发布，接收到该文件的人将无法知道这三个数字所代表的具体含义。而假如给这两个数字两端分别加上，这样的标记的话，那么接收到文件的人就可以知道2、3代表的是零件的底面半径和高度。通过添加这样的标记，不仅可以使人明白数据代表的含义，计算机也可以理解数据的含义。XML分析器一旦分析到标记，就会寻找对应的标记，并且把两个标记之间的数据理解为底面半径。此外，有些产品的数据是非常复杂的，对它的描述并不简单，这时可以利用产品的属性。比如可以给零件添加一个“material”属性，令material=“copper”，就表示了零件材料是铜。如果需要有多个描述才能完整表达某数据的含义，可以通过添加多个属性来实现。 2.3.2 XML能够实现产品信息的数据结构的表达 在产品信息中，有许多需要结构化的数据。比如一辆汽车中包含传动系统、制动系统，这是一个包含关系。而传动系统与制动系统之间则是并列的关系。这些关系是采用非结构化的数据所无法表达的。XML为文件的结构的定义提供了文档结构定义DTD（Document Type Definition）。DTD就是定义数据结构的方法。DTD包括标记声明或者参数实体引用，有时候还包括外部实体的ID。标记声明可以是元素类型声明、属性表声明、实体声明或符号声明。XML没有自己固定的标记及属性，用户必须自己定义标记、属性或者实体参考才可以使用它们。这不仅保证了可以添加关于产品数据的定义，而且保证了添加进去的产品数据的定义符合设计者对于产品数据的构想。通过将一个XML文件中可能出现的所有产品数据的各种结构关系完整地转换到DTD中，可以实现对XML文件的结构的定义。同时，又可以通过XML文件结构的定义，来保证从XML文件中获取的产品的数据不会出现错误。 另外，XML Schema可以实现与 DTD类似的功能，而且功能更为强大。 2.3.3 XML能够集成各种设计工具中的产品信息 产品信息在每一个设计工具中都有自己特定的私有格式。这些私有格式从 根本上说就是定义了产品信息的结构和数据，而这些数据结构被隐藏在设计 工具中。这使得设计工具之间互相理解数据存在困难，数据交换、信息交流和 集成也发生困难。XML的出现解决了这个难题。这是由于XML自身在数据表达和传输方面具有不可比拟的巨大优势。XML有平台无关性和应用无关性，它的定义本身就不是为了任何平台或者应用设计的；XML具有无限的可扩展性，用户可以自己定义标记并为标记赋予意义；XML本身就是为了SGML标准能在Web上应用而设计的，所以它和网络天然的结合在一起，能够依照已有的网络协议进行信息传递。 2.3.4 XML能够实现基于STEP标准的产品信息表达 SETP，是产品模型数据交换标准（Standard for the Exchange of Product Model Data）的非正式缩写。它是一个描述怎样表达和交换数字化产品信息的ISO标准。STEP涵盖几何、拓扑、公差、约束、属性、装配、尺寸和其他许多方面的内容，它是一个由多个部分组成的ISO标准。STEP最为重要的一点是可扩充性，它建立于EXPRESS语言之上，对任何需要交换的工程信息，EXPRESS语言均能规范描述其结构和正确性条件。另外，EXPRESS语言不仅能描述数据结构，还能够表达约束，这些一致性约束条件是数字化产品数据的一种显式正确性标准。因此，XML所描述的产品数据应参照STEP标准，建立XML与STEP标准之间的匹配关系，并实现XML与用STEP表示的产品数据之间的转换。 现有的STEP标准都是使用EXPRESS来进行格式定义，在STEP Part 28中定义了用XML来表示EXPRESS模式语言和数据的方法，从而解决了EXPRESS到XML之间的映射问题。XML与STEP的结合在产品数据的静态交换和专门应用领域中继续发挥了STEP的优势，并把 STEP推向Internet。 3 基于Web和XML的产品协同设计系统模型 3.1系统功能分析 在本系统中，各个处于不同地点的设计人员或团体通过Internet连接到系统Web服务器，提出对服务器的请求，Web服务器根据请求访问后端产品信息数据库。当设计人员请求某种产品信息时，Web 服务器查询数据库，并将查询结果转化为加密的XML格式数据信息传递给设计人员；当设计人员提交XML格式的产品信息时，Web服务器将加密的产品数据信息解密，并按照 DTD提取出产品信息并存入产品信息数据库。这样，处于不同地点的设计人员通过Web服务器提供的服务，可以就整个产品的开发设计信息进行相互沟通，并在整个设计流程中相互协调，从而保证开发设计工作并行、有序、高效进行。 3.2系统关键技术 在本系统中，各产品开发小组向Web服务器提交的是不同结构、不同内容、不同规则并且保存在不同类型数据库中的产品信息。因此，如何集成各异构数据库中的数据，并按照开发人员的不同要求返回查询结果，成为该系统的核心功能。其中利用到的主要技术有： 3.2.1产品数据库数据数据转化为动态XML标准格式文档 要把多种不同结构的产品数据以一种标准的格式呈现给开发人员，首先要把这些异构数据转化为标准的XML数据模型格式。 这个过程主要是通过ASP（Active Server Pages,动态服务器页面）来实现。ASP应用程序通过ADO从产品数据库中提取数据，然后把ADO数据集转换成XML格式再传递到Web服务器上。XML文档以DTD定义的格式在开发人员端通过Web浏览器正确显示，从而实现了各开发小组对产品数据库数据的访问。 产品数据转化为XML数据源一般通过ASP来生成，而不是静态创建XML文件。这样从数据库中动态地生成的XML文档可以随着产品数据库的更新而自动更新。通过使用ASP，可以将关系型产品数据转换成XML数据源。在ASP中生成动态页面，关键是设置Response对象的ContentType属性，当ContentType属性的值设置为“text/html”时，生成的动态页面是HTML页面；当设置为“text/xml”时，则生成的是动态XML页面。 一般情况下，各个产品数据库的表字段的定义已经代表了所保存数据的含义，所以，在XML文档中，就可以利用各个表的字段名来当作要表现数据的标记。 在用Response.write生成XML脚本的过程中，生成标记数据脚本的格式为： <% response.write<标记名>数据 %> 在此格式中有两部分数据需要动态生成，一个是标记的生成，另一个就是具体数据的动态生成。标记的生成，主要是取得各产品数据库定义的表及字段名。利用ADO的本地连接对象Local_conn,与动态生成数据库查询语句一样，从产品信息表中取得所查询的表以及字段名，用“表.字段”的格式组合成一个标记的名字。因此，标记部分的生成可以简单表示为： 标记名=Rs（tab_name）& Rs（column_name） 其中，Rs为本地连接对象Local_conn对本地数据库查询返回的结果集。具体的数据部分是从产品数据库中查询取得的，因此，同样需要ADO的连接对象来实现。 3.2.2 XML文档的加密 所谓加密是指采用软件或硬件的方法来重新组织信息，将一个信息经过加密钥匙及加密函数转换，变成无意义的密文，而接收方则将此密文经过解密函、解密钥匙还原成明文，使得非法得到者读懂信息的真正内容非常困难甚至不可能。 由于XML文档包含大量的技术信息，而这些技术信息属于企业的机密，因此要采取必要的措施防止这些信息被非法获取，对XML文档进行加密处理就较好地解决了这个问题。在本系统中，采用非对称密钥加密算法RSA在服务器端和用户端对信息进行加、解密，既能够保证产品信息的安全，同时又使得系统实现了相对较高的保密性能。 4 结语 随着先进制造技术和市场竞争的需要，制造业不断呈现出全球化、网络化的发展趋势。本文在对制造企业所面临的发展环境进行全面分析的基础上，指出了协同开发设计将是未来产品开发的主要模式。同时结合XML这一未来互联网通用语言在数据传输和交换方面所具有的不可比拟的优势，提出了一种产品协同开发系统模型，实现了产品协同开发的基本功能，为制造企业产品开发模式多样化提供了一种新思路。 参 考 文 献 [1]李敏贤.面向21世纪的先进制造技术[J].机械工业自动化，1998,20（4）:1-3 [2]李腊元，李春林著.计算机网络技术.北京：国防工业出版社.2001 [3]杨叔子等.网络化制造与企业集成[J].中国机械工程，2000（11）:45-48 [4]Bernes-Lee.WWW:Past，Present，and Future[J].IEEE Computer，1999，29（10） [5]Ann Navarro，Chuck White，Linda Burman著，周生炳，宋浩，袁海洋，肖伟译. XML 从入门到精通. 电子工业出版社.2000 [6]孙一中等.XML理论和应用基础.北京:北京邮电大学出版社.2000

我来说两句