基于ASP的產(chǎn)品協(xié)同設(shè)計系統(tǒng)研究

1、基于ASP的產(chǎn)品協(xié)同設(shè)計系統(tǒng)研究孫偉，刁志剛，高天一，劉洋（大連理工大學(xué)精密與特種加工教育部重點實驗室，大連 116024）摘 要：企業(yè)間進行產(chǎn)品協(xié)同設(shè)計是日益激烈的全球性市場競爭的結(jié)果，是企業(yè)持續(xù)發(fā)展的要求。本論文根據(jù)產(chǎn)品協(xié)同設(shè)計的特點和需求，以ASP模式的思想為指導(dǎo)，介紹了基于ASP的產(chǎn)品協(xié)同設(shè)計系統(tǒng)的基本思想；利用EJB技術(shù)，實現(xiàn)了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其功能模塊，并對協(xié)同設(shè)計中部分關(guān)鍵問題如（協(xié)同設(shè)計工具、沖突的檢測和解決、信息共享與檢索等技術(shù)）進行了研究。該系統(tǒng)經(jīng)某企業(yè)的電熱水瓶協(xié)同設(shè)計進行驗證，實際運行結(jié)果表明了系統(tǒng)能夠合理、有效地管理產(chǎn)品協(xié)同設(shè)計過程，從而提高工作效率和企業(yè)市場競爭力。關(guān) 鍵

2、 詞：ASP；協(xié)同設(shè)計；EJB；元數(shù)據(jù)；XML中圖分類號：TP399 文獻標識碼：AResearch on ASP-based System for Cooperative Product DesignSun Wei，Diao Zhi gang，Gao Tian yi，Liu Yang（Key Laboratory of Precision & Non-traditional Machining of Ministry of Education,Dalian University of Technology，Dalian 116024）Abstract:：Cooperative product

3、 design in different enterprises is a result from the increasing drastic competition of global market， also is a request for persistent development of the enterprise. Based on the characteristics and request of cooperative product design， the basic ideas of ASP-based system for cooperative product d

4、esign are introduced under the guide of ASP mode. The system architecture and its function modules are realized using the technology of EBJ. Some key problems on cooperative design are investigated, including cooperative design tool, collision detecting and resolution, information sharing and index.

5、 The system is tested by the cooperative design of electro-thermal flask in some enterprise. The actual running results showed that the system could manage the process of product cooperative design reasonably and effectively, and that enhance the work efficiency of designers and the market competiti

6、ve capacity.Key words:：ASP；Cooperative design；EJB；Metadata；XML在全球制造環(huán)境下，產(chǎn)品設(shè)計和制造的異地化將成為主要的和重要的產(chǎn)品設(shè)計制造模式。各個企業(yè)聯(lián)合起來進行產(chǎn)品協(xié)同設(shè)計是企業(yè)特別是研發(fā)實力較弱的中小企業(yè)進行產(chǎn)品設(shè)計的必要手段。這就提高了企業(yè)的建設(shè)成本、經(jīng)營成本，一般的中小企業(yè)難以承受。ASP（Application Service2Provider）是1999年由美國推出的新的電子業(yè)務(wù)模式，是未來企業(yè)信息化的主要解決方案之一。3ASP指通過Internet提供成套軟件配置、支持、管理及租賃的服務(wù)。ASP通過計算機網(wǎng)絡(luò)為客戶提供各

7、種“應(yīng)用技術(shù)服務(wù)”，用戶并不購買應(yīng)用技術(shù)，只是使用該技術(shù)并按照“服務(wù)”的具體情況為供應(yīng)商付費。ASP作為新型的企業(yè)信息化模式，應(yīng)該提供適應(yīng)大多數(shù)企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計要求的協(xié)同設(shè)計平臺。建立基于ASP的產(chǎn)品協(xié)同開發(fā)系統(tǒng)，用于為那些想建立信息化平臺而又存在資金不足，IT1人才匱乏等問題的企業(yè)提供了切實可行的解決方案，是適合當前我國中小企業(yè)具體國情的一種先進的信息化改造技術(shù)模式。1 基于ASP的產(chǎn)品協(xié)同設(shè)計系統(tǒng) 1.1 系統(tǒng)的模型產(chǎn)品開發(fā)的ASP架構(gòu)將企業(yè)所需要的各種信息化服務(wù)提升到Internet上的一種大型、集成化服務(wù)系統(tǒng)，它為企業(yè)提供專業(yè)級的應(yīng)用服務(wù)，還可以提供數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)處理、信息交互等交流手段。

8、它利用計算機技術(shù)、多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，支持工作群體成員在共享環(huán)境下的協(xié)同工作、交互協(xié)商、分工合作、共同完成某些任務(wù)，支持多個時間上分離、空間上分布，而工作又相互依賴的工作成員協(xié)同工作。其系統(tǒng)是在Internet/Intranet上構(gòu)建的，通過Internet/Intranet及相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)軟件環(huán)境，為整個系統(tǒng)的硬件載體和軟件底層提供支撐；ASP協(xié)同管理對整個設(shè)計過程進行總體的管理、協(xié)調(diào)調(diào)度和組織。信息共享平臺存儲了工作中所需和工作中生成的各種數(shù)據(jù)、電子文檔等。基于ASP的協(xié)同設(shè)計系統(tǒng)對所有的資源（軟件、硬件、設(shè)計人員以及設(shè)計知識等）采用統(tǒng)一4的資源定位管理URL（Uniform resou

9、rce locator）,方便了系統(tǒng)的組織與管理，系統(tǒng)模型如圖1所示。在工作過程中，各工作小組接受產(chǎn)品開發(fā)管理者的調(diào)度，通過共享的資源進行產(chǎn)品開發(fā)。這樣就建立了一個能為多數(shù)企業(yè)同時服務(wù)的服務(wù)體系，這種服務(wù)體系的建立能極大地打破傳統(tǒng)的開發(fā)模式，為敏捷制造和虛擬企業(yè)的建立提供了良好的環(huán)境，企業(yè)只要把握自己最核心的業(yè)務(wù)，而將其他的處理部分通過ASP交與其他企業(yè)完成就可以。圖1 基于ASP模式的產(chǎn)品設(shè)計系統(tǒng)模型1.2 系統(tǒng)的功能模塊基于ASP的產(chǎn)品協(xié)同設(shè)計系統(tǒng)主要有信息共享平臺、協(xié)同設(shè)計平臺、協(xié)作管理平臺組成，系統(tǒng)功能模塊如圖2所示。信息共享平臺主要包括：信息發(fā)布模塊，輔助設(shè)計模塊，公共產(chǎn)品庫模塊，權(quán)

10、限管理模塊。 信息發(fā)布模塊：企業(yè)通過此模塊對外發(fā)布設(shè)計任務(wù)，與其它企業(yè)進行信息交流。輔助設(shè)計模塊：提供各種常用的輔助設(shè)計功能模塊，如機構(gòu)設(shè)計分析、機械傳動設(shè)計、機械強度分析等功能模塊，幫助設(shè)計人員進行輔助設(shè)計，加快設(shè)計進程。公共產(chǎn)品庫模塊：建立一個分類的產(chǎn)品庫，各個企業(yè)都將自己能對外提供的產(chǎn)品其名稱、參數(shù)、報價、圖片、說明書等添加到產(chǎn)品庫，形成完備的公共信息。提供樹形和關(guān)鍵字查詢，使設(shè)計人員都能快速得到自己需要的零部件產(chǎn)品信息和廠商信息。權(quán)限管理模塊：主要功能是對產(chǎn)品設(shè)計者和設(shè)計組織者進行權(quán)限的設(shè)置。協(xié)同工作平臺主要包括設(shè)計組織模塊，通訊模塊，數(shù)據(jù)傳輸模塊。設(shè)計組織模塊：完成異地產(chǎn)品協(xié)同設(shè)計的

11、組織工作。主要包括在產(chǎn)品設(shè)計組織者把產(chǎn)品設(shè)計任務(wù)分解后進行任務(wù)的發(fā)布，其他的企業(yè)通過瀏覽任務(wù)發(fā)布頁面來得到任務(wù)信息，提交任務(wù)申請，組織者從申請人員中挑選合適的企業(yè)，建立協(xié)同合作關(guān)系。通訊模塊：在設(shè)計者和產(chǎn)品設(shè)計組織者，設(shè)計者與設(shè)計者之間建立通訊聯(lián)系，包括建立通訊地址表、電子郵件聯(lián)系、視頻會議聯(lián)系等多種方式。數(shù)據(jù)傳輸模塊：主要包括文檔傳輸和管理等功能。這里，文檔傳輸可采用FTP的方式。在數(shù)據(jù)文檔中設(shè)置專門的數(shù)據(jù)位標示文檔的設(shè)計狀態(tài)（未設(shè)計、未審核、已審核）?？蛻粼赪eb瀏覽器中可使用各種方式來查看文檔數(shù)據(jù)。協(xié)作管理平臺主要包括流程管理模塊，圖文檔管理模塊。流程管理模塊：主要功能是管理設(shè)計流程。在

12、設(shè)計的初始階段制定設(shè)計計劃，分發(fā)給各設(shè)計者；在設(shè)計中根據(jù)設(shè)計者的反饋信息來修改設(shè)計進程，并將其通知各設(shè)計者；當設(shè)計者發(fā)生沖突時，建立沖突解決協(xié)商機制，解決設(shè)計過程中出現(xiàn)的沖突。圖文檔管理模塊：ASP為企業(yè)提供圖文檔管理服務(wù)，使企業(yè)利用ASP平臺提供的服務(wù)對企業(yè)自身服務(wù)器上存儲的設(shè)計資源進行有效的管理和訪問控制。圖 基于ASP的產(chǎn)品設(shè)計系統(tǒng)功能模塊1.3 基于ASP的協(xié)同層次架構(gòu)基于ASP的產(chǎn)品設(shè)計系統(tǒng)的設(shè)計參考了J2EE標準應(yīng)用模型，采用了分布式組件結(jié)構(gòu)，具有很大的靈活性。基于ASP的產(chǎn)品協(xié)同設(shè)計系統(tǒng)為設(shè)計和部署產(chǎn)品協(xié)同設(shè)計提供了一組完整的功能，體系結(jié)構(gòu)如圖3所示。系統(tǒng)包括四層，分別為客戶層、

13、請求接收層、應(yīng)用邏輯層、資源層。圖3 系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)1) 客戶層：是整個信息化應(yīng)用解決方案同客戶的交互界面，具有傳送圖紙文檔、音頻數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)、及實時控制數(shù)據(jù)等功能。2) 請求接收層：主要將客戶層的請求轉(zhuǎn)交到應(yīng)用邏輯層，因此可以不考慮系統(tǒng)業(yè)務(wù)的實現(xiàn)細節(jié)，也往往作為登陸管理，會話管理等服務(wù)的網(wǎng)關(guān)。一般用JSP/Servlet來實現(xiàn)。3) 應(yīng)用邏輯層：實行所有產(chǎn)品設(shè)計業(yè)務(wù)過程的實際處理邏輯，包括協(xié)同設(shè)計過程管理，產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化，協(xié)同設(shè)計工具等。負責(zé)處理請求接收層傳過來的客戶請求并對它進行處理，同時將處理后的請求結(jié)果返回給請求接受層，如果需要的話還需要將處理結(jié)果交給資源層進行存儲。一般由EJB中

14、的Session Beans和Entity Beans，MessageDriven Beans來實現(xiàn)。所有的業(yè)務(wù)邏輯均封裝于EJB（Enterprise JavaBeans）組件中。4) 資源層：資源層由數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)倉庫兩部分組成。主要是為業(yè)務(wù)邏輯層提供數(shù)據(jù)服務(wù)?？蛻魯?shù)據(jù)庫存放各個客戶企業(yè)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，客戶數(shù)據(jù)倉庫則是為了滿足客戶的決策分析需求。數(shù)據(jù)倉庫定期從數(shù)據(jù)庫中抽取數(shù)據(jù)，將其載入客戶數(shù)據(jù)倉庫。2 關(guān)鍵問題研究2.1 協(xié)同技術(shù)如何有效地協(xié)調(diào)時間、空間上分布的設(shè)計活動使之高效工作并保證信息的實時交互是協(xié)同技術(shù)關(guān)鍵。本系統(tǒng)設(shè)計任務(wù)的協(xié)同是設(shè)計管理者將設(shè)計任務(wù)分解成多個子任務(wù)，通過ASP平臺招標的

15、方式來完成設(shè)計子任務(wù)的分配。設(shè)計成員的協(xié)同是企業(yè)根據(jù)承擔(dān)的設(shè)計任務(wù)組織設(shè)計小組，分配各設(shè)計人員的設(shè)計任務(wù)，設(shè)計結(jié)束后解散設(shè)計小組，釋放設(shè)計資源，以及對設(shè)計成員的實時管理。ASP為用戶提供了同步式協(xié)同工具和異步式協(xié)同工具。同步式協(xié)同工具如瀏覽器同步、共享白板等；異步式協(xié)同工具如文件傳輸、文本交流、視頻會議、電子郵件等。2.2 系統(tǒng)協(xié)同設(shè)計流程系統(tǒng)的工作流程主要包括任務(wù)分解、任務(wù)調(diào)度和協(xié)同設(shè)計等。設(shè)計管理者首先要明確設(shè)計任務(wù)，盡可能地將其量化、細化、明確化。然后把設(shè)計任務(wù)對外發(fā)布。各設(shè)計小組根據(jù)自身的設(shè)計能力和設(shè)計任務(wù)的實際情況及其涉及的內(nèi)容，提出相應(yīng)任務(wù)的申請。任務(wù)管理者通過多方面的對比，在提出

16、任務(wù)申請的設(shè)計小組中選擇合適的合作伙伴。設(shè)計小組中在承擔(dān)任務(wù)后，將復(fù)雜的設(shè)計任務(wù)分解、細化，通過設(shè)計小組內(nèi)部的協(xié)調(diào)與調(diào)度，將子任務(wù)分配到某一個設(shè)計成員或某幾個成員進行設(shè)計，實現(xiàn)協(xié)同設(shè)計。2.3 約束與沖突的檢測及解決在協(xié)同設(shè)計過程中，各種約束和沖突貫通整個設(shè)計的全過程。其中關(guān)鍵的是沖突的解決方案?？梢杂谢谝?guī)則的沖突協(xié)調(diào)、基于實例的沖突協(xié)調(diào)、基于知識的沖突協(xié)調(diào)以及人工協(xié)調(diào)等。ASP平臺協(xié)調(diào)協(xié)同設(shè)計過程中沖突的方法為:在ASP平臺管理的協(xié)同設(shè)計組織結(jié)構(gòu)下，設(shè)計管理者及時地采集設(shè)計過程中有關(guān)決策信息，及時發(fā)現(xiàn)協(xié)同設(shè)計過程中已出現(xiàn)的錯誤及在設(shè)計過程后期才可能暴露出來的錯誤，通過調(diào)整設(shè)計小組間及各設(shè)計

17、小組內(nèi)的各種相互依賴關(guān)系，提供有效的決策方案和沖突仲裁方案，從而保證產(chǎn)品設(shè)計總目標的實現(xiàn)。2.4 基于XML的元數(shù)據(jù)應(yīng)用基于ASP的產(chǎn)品設(shè)計系統(tǒng)中，其信息共享平臺是提供各種信息服務(wù)的關(guān)鍵。為了方便用戶對海量數(shù)據(jù)和資源快速檢索和數(shù)據(jù)跨平臺訪問，需要對數(shù)據(jù)和資源進行統(tǒng)一的描述。本系統(tǒng)采用基于XML的元數(shù)據(jù)來描述信息共享平臺的各種數(shù)據(jù)。首先對信息共享平臺的各種信息進行分類，通過有效分析得到可以對信息進行描述的元數(shù)據(jù)。然后利用可擴展標記性語言XML對這些元數(shù)據(jù)進行表示。利用用XML表示的元數(shù)據(jù)對ASP環(huán)境下的數(shù)據(jù)進行描述和管理。這樣就通過基于XML的元數(shù)據(jù)實現(xiàn)了對ASP平臺信息資源的描述。2.5 基于

18、XML的信息檢索基于XML的信息檢索在準確性和查詢效率方面都有非常明顯的優(yōu)勢。因為傳統(tǒng)搜索方式無法區(qū)分數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)。而利用XML建立核心元數(shù)據(jù)后，信息資源被XML唯一標識。這樣各種技術(shù)資料就可以很容易的以標準的方式按照所有者、類型、型號等標準分類，使搜索變得十分方便。本系統(tǒng)的查詢過程分為四個步驟：生成查詢條件、解析查詢條件、執(zhí)行查詢條件、返回查詢結(jié) 5果，查詢流程如圖4所示。1) 生成查詢條件：首先ASP平臺根據(jù)用戶查詢內(nèi)容，確定和選擇進入那個數(shù)據(jù)源。然后再根據(jù)數(shù)據(jù)源的內(nèi)容，確定要查詢的關(guān)鍵字段并填充需要查找的值，最后提交。系統(tǒng)將這些已經(jīng)提交的查詢條件以XML的方式發(fā)送至EJB處理單元并進行處

19、理。2) 解析查詢條件：EJB處理單元對提交過來的XML格式的查詢條件進行解析，分離出用戶所用到的數(shù)據(jù)源位置、用到的表名稱，需要查詢的關(guān)鍵字段和相對應(yīng)的值。3) 執(zhí)行查詢條件：根據(jù)解析出來的信息，系統(tǒng)與數(shù)據(jù)源相連接，利用解析條件創(chuàng)建SQL格式的查詢語句，執(zhí)行對遠端數(shù)據(jù)源的查詢操作。4) 返回查詢結(jié)果：遠端數(shù)據(jù)源執(zhí)行SQL查詢條件后，將查詢的結(jié)果集或把有關(guān)結(jié)果轉(zhuǎn)換為XML流返回給用戶。系統(tǒng)查詢的流程為：客戶端瀏覽器提交數(shù)據(jù)檢索請求給ASP中心，ASP中心從后臺數(shù)據(jù)庫中提取數(shù)據(jù)；將數(shù)據(jù)庫返回的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)接口格式轉(zhuǎn)換為XML文件；web服務(wù)器將XML格式轉(zhuǎn)換為HTML文件并返回客戶端瀏覽器?？蛻舳?/p>

20、查詢條件 EJB處理單元 圖 基于XML的信息查詢流程圖 SQL查詢語句 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫3 系統(tǒng)應(yīng)用實例在上述研究的基礎(chǔ)上，大連理工大學(xué)精密與特種加工實驗室利用J2EE技術(shù)以及Java和SQL Server數(shù)據(jù)庫等技術(shù)建立了基于ASP的協(xié)同設(shè)計系統(tǒng)原型。并以其與大連三洋家電公司協(xié)同進行電熱水瓶設(shè)計工作為例對系統(tǒng)原型進行了驗證。在大連三洋家電公司電熱水瓶的協(xié)同設(shè)計過程中，大連三洋家電公司首先將電熱水瓶的協(xié)同設(shè)計任務(wù)在系統(tǒng)上發(fā)布，填寫任務(wù)的設(shè)計要求、聯(lián)系方式、任務(wù)名稱、要求、上傳設(shè)計任務(wù)書。系統(tǒng)的論壇會自動生成任務(wù)相關(guān)的欄目，供用戶交流。各設(shè)計單位使用任務(wù)查詢界面查找新發(fā)布的任務(wù)，向大連三洋家電公司提

21、出項目申請，上傳任務(wù)申請書。大連三洋家電公司在發(fā)布電熱水瓶設(shè)計任務(wù)可后，可以查看任務(wù)的申請要求，批閱申請任務(wù)企業(yè)的任務(wù)申請書。與適合承擔(dān)項目的企業(yè)進行交流，從中選擇了大連理工大學(xué)精密與特種加工實驗室，作為協(xié)同合作的對象，并簽訂并上傳任務(wù)合同書。精密與特種加工實驗室在承包到項目后，將任務(wù)進行分解成電熱水瓶蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計、電熱水瓶體結(jié)構(gòu)設(shè)計、電熱水瓶電路設(shè)計等干個子任務(wù)，由幾位制定人員進行負責(zé)管理。這些人根據(jù)自己負責(zé)管理的子任務(wù)，給自己分管的設(shè)計人員分配具體的工作，規(guī)定工作的完成時間、審核人員，工作要求等。設(shè)計人員根據(jù)工作要求，進行具體的設(shè)計工作，并按時填寫工作日志供檢查工作進度，及時發(fā)現(xiàn)并解決工作中出現(xiàn)的問題和沖突。精密與特種加工實驗室根據(jù)設(shè)計員工的進度，向大連三洋家電公司提交工作進度報告，使大連三洋家電公司能夠掌握工