基于网络的异构图档中间件系统的研究
摘要
当今，在制造业企业中往往同时使用多种CAx应用系统。这些由不同软件开发商提供的产品在不同程度上都存在差异性，从而导致企业不得不面对不同应用系统所产生的异构数据的问题，给产品数据信息的共享、集成造成了极大的困难；再者，这些应用系统都是基于C／S架构开发，传统软件架构的不足给企业造成了经济上的负担和使用上的不便。针对这些问题，本文提出了一种基于网络的异构图档中间件系统的解决方案，采用STEP标准为产品数据信息交换的“桥梁”、以Java~(TM)+XML技术为基础开发一种基于B／S架构的中间件系统，旨在实现异构产品数据信息在网络中的交流和共享。
针对基于网络的异构图档中间件系统，本论文主要做了以下的研究工作：
1．研究了异构应用问题的解决方案 C／S架构的不足造成了不同应用之间的异构性，以B／S架构为基础开发的中间件可以有效解决异构应用的问题；
2．研究了异构产品数据信息的共享技术 异构数据的问题导致了产品数据信息难以进行交流和共享，产品数据不同的集成模式和STEP标准是实现异构产品数据信息进行交流和共享的技术基础；
3．提出了基于网络异构图档中间件系统的解决方案 突破了传统研究方法的一些局限，结合了当前技术的发展以及将来的趋势，提出了一种基于三层B／M／S架构的异构图档中间件的解决方案，采用了Java~(TM)+XML技术作为系统实现的基础，使得系统具有高度的灵活性、先进性和前瞻性；
4．研究了系统实现所要用到的关键技术 以在Web浏览器下实现产品数据信息浏览为目的，以Java~(TM)+XML技术为系统的实现基础，研究如何把各种不同的CAD应用系统导出中性文件转换为一种易于处理的XML格式文件，从生成的XML格式文件提取有关的产品数据信息，对信息进行加工处理，利用Java3D API技术构造虚拟现实场景图来重构产品数据信息的几何真实感图形，得到可以在网络中发布的Java类文件；
5．开发了一个原型系统 原型系统可以实现在客户端的Web浏览器下对一些比较简单的零件产品的几何数据信息进行浏览和一定的互操作功能。
Nowadays, several CAx application systems have been often using at the same time in one manufacturing enterprise. These software products developed by different software developers have some differences between them, which consequently result that enterprises have to be up against the heterogeneous-data problems produced by different application systems and makes an obstacle to achieve product data information's sharing and integration. Furthenjnore, these application systems were developed based on C/S model, the insufficiency of C/S model makes a burden of economy to enterprises and an obstacle to use the softwares. Aim at these problems: a solution of web-based heterogeneous graphics middleware system is put forward in this thesis. We adopt STEP as the bridge of product data information's intercommunion and use Java?XML as technical basic to develop a middleware based on B/S model, which can achieve product data information's intercommunion and sharing in network.
In order to implement the web-based heterogeneous graphics middleware system, several key technologies and techniques are studied in this thesis.
a. The solution to heterogeneous applications. The middleware developed based on B/S model is the solution to heterogeneous applications.
b. The intercommunion technology of heterogeneous product data information.
The model of product data's integration and STEP is the technical basic of this problem.
c. The web-based heterogeneous graphics middleware system. The framework of web-based heterogeneous graphics middleware system is put forward, Java?XML is used as the technical basic to develop the system.
d. Several key technologies and techniques. The key technologies and techniques in system developing including transform from ISO 10303-21 to ISO 10303-28, pick-up concerned product data [information from ISO 10303-28, transaction of information and visualization of product data information.
e. A prototype. This prototype can be used to browse some product data information of simple parts produced from CAD system.
针对基于网络的异构图档中间件系统，本论文主要做了以下的研究工作：
1．研究了异构应用问题的解决方案 C／S架构的不足造成了不同应用之间的异构性，以B／S架构为基础开发的中间件可以有效解决异构应用的问题；
2．研究了异构产品数据信息的共享技术 异构数据的问题导致了产品数据信息难以进行交流和共享，产品数据不同的集成模式和STEP标准是实现异构产品数据信息进行交流和共享的技术基础；
3．提出了基于网络异构图档中间件系统的解决方案 突破了传统研究方法的一些局限，结合了当前技术的发展以及将来的趋势，提出了一种基于三层B／M／S架构的异构图档中间件的解决方案，采用了Java~(TM)+XML技术作为系统实现的基础，使得系统具有高度的灵活性、先进性和前瞻性；
4．研究了系统实现所要用到的关键技术 以在Web浏览器下实现产品数据信息浏览为目的，以Java~(TM)+XML技术为系统的实现基础，研究如何把各种不同的CAD应用系统导出中性文件转换为一种易于处理的XML格式文件，从生成的XML格式文件提取有关的产品数据信息，对信息进行加工处理，利用Java3D API技术构造虚拟现实场景图来重构产品数据信息的几何真实感图形，得到可以在网络中发布的Java类文件；
5．开发了一个原型系统 原型系统可以实现在客户端的Web浏览器下对一些比较简单的零件产品的几何数据信息进行浏览和一定的互操作功能。
Nowadays, several CAx application systems have been often using at the same time in one manufacturing enterprise. These software products developed by different software developers have some differences between them, which consequently result that enterprises have to be up against the heterogeneous-data problems produced by different application systems and makes an obstacle to achieve product data information's sharing and integration. Furthenjnore, these application systems were developed based on C/S model, the insufficiency of C/S model makes a burden of economy to enterprises and an obstacle to use the softwares. Aim at these problems: a solution of web-based heterogeneous graphics middleware system is put forward in this thesis. We adopt STEP as the bridge of product data information's intercommunion and use Java?XML as technical basic to develop a middleware based on B/S model, which can achieve product data information's intercommunion and sharing in network.
In order to implement the web-based heterogeneous graphics middleware system, several key technologies and techniques are studied in this thesis.
a. The solution to heterogeneous applications. The middleware developed based on B/S model is the solution to heterogeneous applications.
b. The intercommunion technology of heterogeneous product data information.
The model of product data's integration and STEP is the technical basic of this problem.
c. The web-based heterogeneous graphics middleware system. The framework of web-based heterogeneous graphics middleware system is put forward, Java?XML is used as the technical basic to develop the system.
d. Several key technologies and techniques. The key technologies and techniques in system developing including transform from ISO 10303-21 to ISO 10303-28, pick-up concerned product data [information from ISO 10303-28, transaction of information and visualization of product data information.
e. A prototype. This prototype can be used to browse some product data information of simple parts produced from CAD system.
引文
[1] Editorial, Some aspects of product and process development in the 21st Century, Computer-Aided Design 32(2000) 83
[2] Simon Szykman, Steven J.Fenves, Walid Keirouz, Steven B.Shooter, A foundation for interoperability in next-generation product development systems, Computer-Aided Design 33(2001) 54-559
[3] M. Rezayat, The Enterprise-Web portal for life-cycle support, Computer-Aided Design 32(2001)85-96
[4] YEONGHO KIM, YONGSANG CHOI and SANG BONG YOO, Brokering and 3D collaborative viewing of mechanical part models on the Web, COMPUTER INTEGRATED MANUFACTURING, 2001, VOL, 14 No. 1,28-40
[5] G.Q. HUANG and K.L. MAK, Web-integrated manufacturing: recent development and emerging issues, COMPUTER INTEGRATED MANUFACTURING, 2001, VOL. 14 No. 1,3-13
[6] William C. Burkett, Product data markup language: a new paradigm for product data exchange and integration, Computer-Aided Design 33(2001) 489-500
[7] SHEN-CHOU YEH and CHUN-FONG YOU, STEP-based data schema for implementing product data management system, COMPUTER INTEGRATED MANUFACTURING, 2002, VOL. 15, 1-17
[8] DAVID A. KOONCE and ROBERT P. JUDD, A visual modeling languages for EXPRESS schema, COMPUTER INTEGRATED MANUFACTURING, 2001, VOL. 14, No. 5,457-472
[9] Shen-Chou Yeh and Chun_Fong You, Combining EXPRESS and UML to implement a STEP-based System, International Journal of Computer Applications in Technology, Volume 15, Nos. 1/2/3, 2002
[10] Youchon Oh, Soon-hung Han, Hyowon Sub, Mapping product structures between CAD and PDM systems using UML, Computer-Aided Design 33(2001) 521-529
[11] M. Rezayat, Knowledge-based product development using XML and KCs, Computer-Aided Design 32(2000) 299-309
[12] 都志辉等编著，Java3D编程实践，清华大学出版社，2002．11
[13] 张维，何卫平，张定华，杨海成，异构CAD系统的信息交换研究，计算机工程，2002年5月
[14] 陈俊，周来水，一种基于Web的CAD/CAM系统开发方案，机械设计与制造工程．2002年1月
[15] 曹伟生．许映秋，钱进，基于Web应用信息集成系统的网络架构研究，机械设计与制造工程 2002年1月
[16] 蒋俊杰，李春波，黄利平，李建明，基于Web二维产品模型浏览与批注系统的研究，计算机集成制造系统—CIMS，2001年9月
[17] 哈进兵，张友良，李舟洲，异地企业协同工作的Web模型及其实现，计算机集成制造系统—CIMS，2001年5月
[18] 张士芬，冯开平，基于Web的矢量图形和三维模型的创建与显示方法，计算机工程，2001年5月
[19] 杨古勇，邓家禔，STEP模块化方法研究，计算机集成制造系统—CIMS，2001年12月
[20] 张思荣，谭建荣．张家泰，邱长华，STEP中性交换文件的实现方法，计算机辅助设计与图形学学报，1999年1月
[21] 袁清珂，刘宁，曹岩，赵汝嘉，产品数据表达与交换标准STEP的研究及应用，机械科学与技术，1997年11月
[22] 彭维，常智勇，莫蓉，张铁昌，基于Internet的协同CAD技术研究，计算机应用，2000年8月
[23] 简蜂，谭建荣，基于XML的STEP产品数据网上描述与识别，计算机辅助设计与图形学学报，2001年11月
[24] 赵福民，王治森，王纯贤，褚学宁，基于XML与STEP的网络化产品信息集成，制造业自动化，2001年4月
[25] 仇晓黎，易红，吴锡英，汤文成，网络化设计和制造信息共享中的STEP和XML技术，成组技术与生产现代化，2001年第18卷第3期
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[27] STEP TOOLS, Inc. ST-XML Manual, http://www.steptools.com/
[28] Non-Neutral Comparison of the Part 28 Early Bindings, http://www.steptools.com/
[29] Containment Early Bindings Draft1.6, http://www.steptools.com/
[30] 李伟青，彭群生，一个通用的快速三角化算法，计算机辅助设计与幽形学学报，2001年9月
[31] 朱培烨，王红建，王继新，二维复杂域的Delaunay三角剖分，航空计算技术，2000年3月
[32] 孙宏伟，王健，杨百龙，张树生，STEP到VRML格式转化中实体三角剖分的快速算法，机械科学与技术，2001年4月
[33] 中间件：中国软件的又一次机会，http://www.csdn.net/
[34] 中间件作为无限，http://www.edu.cn/
[35] 董金祥，杨小虎等编著，产品数据表达与交换标准STEP及其应用，机械工业出版社，1993
[36] 孙家广，陈玉键，辜凯宁，计算机辅助几何造型技术，清华大学出版社，1990．2
[37] 唐泽圣，周嘉玉，李新友编著．计算机图形学基础，清华大学出版社，1995．12
[38] 孙家广等编著，计算机图形学(第三版)，清华大学出版社，1998．9
[39] 王世忠主编，JAVA入门与提高，电子工业出版社，1997．5
[40] Harvey M. Deitel, Paul J. Deitel著，Java程序设计教科(原书第3版)，机械工业出版社，2001．1
[41] Herbert Schildt著，张玉清等译，Java2参考大全．清华大学出版社，2002．1
[42] Elliotte Rusty Harold著，杜大鹏，李善茂等译，XML实用大全，中国水利水电出版社，2000．4
[43] Tom Myers, Alexander Nakhimovsky著，王辉，张晓晖等译，Java XML编程指南，电子工业出版社，2001．4
[44] Mohammad Akif, etc著，马树奇等译，Java XML程序员参考手册，电子工业出版社，2002．5
[45] 飞思科技产品研发中心编著，Jbuilder 5应用开发详解，电子工业出版社，2002．1
[46] Java与XML联合编程之DOM篇，http://www.ccidnet.com/tech/guide/2001/10/08/58_3393.html
[47] 使用XPath查找XML文档中的信息，http://www.zdnet.com.cn/
[48] JSP简介，http://www.pconline.com.cn
[49] 孙宏伟，STEP格式到VRML格式转换技术的研究与实现，西北工业大学硕士学位论文
[50] 杨百龙，基于Web的产品数据共享及可视化技术的研究，西北工业大学博士学位论文
[51] 彭维，网络化协同CAD系统的关键技术研究，西北工业大学博士学位论文
[52] 周竞涛，基于XML的异构数据库集成中间件技术研究，西北工业大学硕士学位论文
[2] Simon Szykman, Steven J.Fenves, Walid Keirouz, Steven B.Shooter, A foundation for interoperability in next-generation product development systems, Computer-Aided Design 33(2001) 54-559
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[39] 王世忠主编，JAVA入门与提高，电子工业出版社，1997．5
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[42] Elliotte Rusty Harold著，杜大鹏，李善茂等译，XML实用大全，中国水利水电出版社，2000．4
[43] Tom Myers, Alexander Nakhimovsky著，王辉，张晓晖等译，Java XML编程指南，电子工业出版社，2001．4
[44] Mohammad Akif, etc著，马树奇等译，Java XML程序员参考手册，电子工业出版社，2002．5
[45] 飞思科技产品研发中心编著，Jbuilder 5应用开发详解，电子工业出版社，2002．1
[46] Java与XML联合编程之DOM篇，http://www.ccidnet.com/tech/guide/2001/10/08/58_3393.html
[47] 使用XPath查找XML文档中的信息，http://www.zdnet.com.cn/
[48] JSP简介，http://www.pconline.com.cn
[49] 孙宏伟，STEP格式到VRML格式转换技术的研究与实现，西北工业大学硕士学位论文
[50] 杨百龙，基于Web的产品数据共享及可视化技术的研究，西北工业大学博士学位论文
[51] 彭维，网络化协同CAD系统的关键技术研究，西北工业大学博士学位论文
[52] 周竞涛，基于XML的异构数据库集成中间件技术研究，西北工业大学硕士学位论文