产品信息共享的相关基本理论与关键技术研究

论文摘要

网络技术的发展给制造业带来了深刻的革命,使网络化制造这一先进的制造模式得到了迅猛的发展。网络化制造强调企业各部门之间的协作和产品开发全生命周期内的信息共享,并以此达到缩短产品开发周期、降低产品开发成本、提高产品开发质量和增强企业市场竞争力的目的。由于产品信息具有分布性、动态性和异构性等显著特征,使得产品信息在统一、透明、无缝和高效共享方面面临着难题。与此同时,由于产品信息的共享与交换通过Internet来实现,而Internet是一个开放的网络,任何人、任何组织都可以自由加入,因此产品信息在共享过程中的安全也面临着严重的威胁。本文以解决上述问题为目标,依托国家自然科学基金等项目,按照“研究相关理论、突破关键技术和解决实际问题”的技术路线,对产品信息共享的相关理论和关键技术进行了深入研究,主要工作如下:(1)首先研究了产品信息共享的概念模型、控制模型、共享层次和产品信息库的构建理论以及产品信息共享的服务质量衡量指标。然后研究了产品信息建模的基本理论和相关关键技术,提出了一个基于STEP(Standard for theExchange of Product Model Data)的通用产品建模框架(Generic Product ModellingFramework,GPMF)。该框架可以为不同类型的产品提供一种通用、标准、中性的机制对产品开发过程的不同阶段的产品信息进行建模,使得不同的应用系统或程序可以对同一信息模型根据自身需求进行存取,是实现产品开发全生命周期内的产品信息共享的基础。(2)基于GPMF框架,以注塑产品为例,建立了产品开发全生命周期内所有产品信息的集成数据模型,并根据一定的映射规则,将这些产品信息模型映射到数据库中,开发了一个关系型的产品信息数据库,实现了产品信息数据的统一存取与管理。以产品信息数据库为核心,设计开发了一个集中式产品信息共享原型系统,使得用户可以通过Internet/Intranet方便的对产品信息数据库的信息进行访问、搜索、编辑、修改和管理,从而实现了产品信息的共享。(3)在分析了制造网格(Manufacturing Grid,MGrid)的内涵与基本理论的基础上,创建了包含分布式信息聚合层、网络层、协议层、信息管理层、网格服务中间件层、网格应用层、网格门户在内的侧重于产品信息共享的七层MGrid体系结构。基于MGrid体系,设计了一个分布式产品信息共享原型系统,该系统能提供一个高效的、动态的、安全的信息共享平台,实现不同地域、不同格式、不同内容的产品信息的无缝共享与交换。为了提高系统的性能,还研究了基于工作流的网格服务集成技术和分布式信息并行查询技术。(4)在分析了产品信息安全共享所面临的问题的基础上,对保证产品信息安全共享的相关关键技术进行了研究,提出了一个产品信息共享的信息安全体系,该体系可以控制用户的登录操作、对登录产品信息共享系统的用户进行身份验证、根据用户所分配的权限严格控制用户的访问操作、对共享的产品信息的版权进行保护、并且对用户对产品信息数据库的操作进行安全审计。基于该信息安全体系和集中式产品信息共享原型系统,设计了一个产品信息安全共享原型系统。分别对原型系统的体系结构、逻辑结构和功能模块进行了设计,并给出了典型模块的运行实例,验证了系统的可行性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 课题来源
• 1.1.2 研究目的与意义
• 1.1.3 研究目标
• 1.2 相关领域的国内外研究现状
• 1.2.1 产品建模的国内外研究现状
• 1.2.2 制造网格的研究现状
• 1.2.3 产品信息共享的信息安全国内外研究现状
• 1.3 本文的主要工作和结构安排
• 1.3.1 本文的主要工作
• 1.3.2 本文的结构安排
• 第2章 产品信息共享的相关理论与技术研究
• 2.1 概述
• 2.2 产品信息共享理论
• 2.2.1 产品信息共享的概念模型和控制模型
• 2.2.2 基于Internet/Intranet的产品信息共享层次
• 2.2.3 面向信息共享的产品信息库
• 2.2.4 产品信息共享的服务质量
• 2.3 产品信息建模相关理论
• 2.3.1 产品信息模型的概念
• 2.3.2 产品信息建模原理
• 2.3.3 产品信息建模要求
• 2.3.4 常用产品信息建模方法
• 2.3.5 广义产品信息建模
• 2.4 产品信息建模的相关关键技术
• 2.4.1 产品数据交换标准
• 2.4.2 产品模型与数据交换
• 2.5 基于STEP的通用产品建模框架
• 2.5.1 GPMF框架结构
• 2.5.2 EDM结构
• 2.5.3 基于STEP的建模环境
• 2.5.4 五步建模法
• 2.5.5 EDM数据交换与共享方法
• 2.6 本章小结
• 第3章 基于产品信息模型的集中式产品信息 共享研究
• 3.1 概述
• 3.2 注塑产品信息模型
• 3.2.1 产品与装配信息数据模型
• 3.2.2 工具信息数据模型
• 3.2.3 机床信息数据模型
• 3.2.4 制造信息数据模型
• 3.2.5 原料信息数据模型
• 3.2.6 供应商信息数据模型
• 3.2.7 员工信息数据模型
• 3.3 产品信息数据库
• 3.3.1 关系数据库原理
• 3.3.2 EXPRESS模式到关系数据库模式的映射
• 3.3.3 产品信息数据库
• 3.4 基于WWW的集中式产品信息共享原型系统
• 3.4.1 系统总体结构
• 3.4.2 产品信息共享实例
• 3.5 本章小结
• 第4章 基于制造网格的分布式产品信息 共享研究
• 4.1 概述
• 4.2 制造网格的内涵
• 4.2.1 制造网格的概念
• 4.2.2 制造网格的基本特征
• 4.2.3 制造网格的内涵
• 4.3 侧重产品信息共享的制造网格体系结构
• 4.4 基于MGrid的分布式产品信息共享原型系统
• 4.4.1 系统的总体结构
• 4.4.2 系统网格门户设计
• 4.4.3 OGSA-DAI
• 4.4.4 基于工作流的网格服务集成
• 4.4.5 分布式信息并行查询
• 4.4.6 系统安全性
• 4.4.7 产品信息共享过程
• 4.5 分布式产品信息共享实例
• 4.6 本章小结
• 第5章 产品信息安全共享原型系统设计
• 5.1 概述
• 5.2 产品信息安全共享关键技术
• 5.2.1 应用密码技术
• 5.2.2 PKI/CA技术
• 5.2.3 版权保护与数字水印技术
• 5.2.4 安全审计技术
• 5.3 产品信息共享的信息安全体系
• 5.3.1 系统登录控制流程
• 5.3.2 基于数字证书的身份认证实现
• 5.3.3 基于角色的访问控制策略
• 5.3.4 产品信息版权保护方案
• 5.3.5 产品信息数据库的安全审计框架
• 5.4 产品信息安全共享原型系统总体设计
• 5.4.1 系统体系结构设计
• 5.4.2 系统逻辑结构设计
• 5.4.3 系统功能模块设计
• 5.5 典型模块及其实现界面
• 5.6 本章小结
• 第6章 全文总结与展望
• 6.1 本文的主要研究工作
• 6.2 下一步的研究工作
• 参考文献
• 致谢
• 攻读博士学位期间参与的科研项目
• 攻读博士学位期间发表的学术论文
• 附录 术语表