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网络化制造集成平台若干关键技术研究与应用

作　者: 井浩
导　师: 张璟
学　校: 西安理工大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 网络化制造集成平台资源封装应用系统集成门户知识检索 Web服务
分类号: TH166
类　型: 博士论文
年　份: 2007年
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引　用: 5次
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内容摘要

网络化制造是为应对知识经济和制造全球化的挑战，以快速响应市场需求和提高企业(企业群体)竞争力为主要目标的一种先进制造模式。网络化制造集成平台是一个支持网络化制造的企业间协同支撑环境，它为实现大范围异构分布环境下的企业间协同提供基础软硬件环境、相关协议、公共服务、使能工具以及系统管理等功能。同时为企业间信息集成、过程集成和资源共享提供透明、一致的信息访问与应用互操作手段，为实现不同企业间应用软件系统集成与制造资源共享提供支持。开展网络化制造集成平台相关理论与技术的研究开发具有非常重要的理论意义、应用价值和产业化前景。本论文课题以国家863计划项目“关中区域网络化制造集成平台开发与应用”为背景，以支撑区域网络化制造应用为目标，深入研究了区域网络化制造集成平台的若干关键技术，包括VPN、XML、Web服务、WSRF、制造资源建模与封装、应用系统集成、集成平台门户开发、制造知识发现等技术。在理论研究的基础上，完成了关中区域网络化制造集成服务平台的开发。作者的主要研究开发工作与贡献如下：在深入分析网络化制造集成平台功能需求的基础上，提出了面向服务的区域网络化制造集成平台六层体系结构，为区域性网络化制造集成平台的分析、设计、实现与维护奠定了理论基础。采用面向对象的思想对制造资源进行了科学分类，系统地建立了网络化制造资源层次结构模型，提出了遵循Web服务资源框架(WSRF)规范封装制造资源的新方法，可把制造资源封装成符合WS-Resource结构的制造网格服务，通过集成平台的Web服务系统发布，为实现异构分布环境下制造资源共享奠定了基础。提出并实现了集成平台门户的系统结构，以及基于WSRF的集中认证系统解决方案，可实现用户身份集中验证与授权的统一机制，以及对制造资源服务级的访问控制。应用模块化门户网站设计技术，以及基于角色的访问控制方法，可根据用户级别以及系统安全需要进行灵活控制，减小了权限管理的负担和代价。提出了基于门户、以流程为中心的网络化制造服务导航系统，给出并实现了主要算法。提出并实现了基于Web服务的网络化制造应用系统集成框架，以及基于Web服务的应用集成中间件算法，包括集成事务管理引擎和SOAP路由器算法。提出了一种融合Web服务与网格技术，基于WSRF的网络化制造应用集成框架模型，为网络化制造模式下虚拟企业应用系统集成提供了一种新的思路。提出了一种基于语义Web的制造知识检索系统体系结构，包括一系列支持知识共享以促进网络化制造协作的机制。建立了基于五元组的语义信息检索模型，提出了网络化制造知识检索测试方法。开发实现了关中区域网络化制造集成服务平台，并投入实际运行。该平台包括访问、应用服务、通用服务、工具集、资源和基础六层。其中：基础层提供集成平台运行的基础硬件、软件支撑环境。资源层提供成员企业可共享的制造资源。工具集层包括实现资源整合所需支持工具。通用服务层提供集成平台的一系列共性基础服务。应用服务层以门户的形式连接了产品创新设计、开放式制造和网络化制造资源优化配置三：大应用系统。用户访问层提供了身份认证与访问控制统一的单点登录用户界面。本论文课题的研究开发成果，将对我国网络化制造与企业信息化的深入发展起到积极的促进作用。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-10
1 绪论  10-30
  1.1 引言  10
  1.2 研究背景  10-13
    1.2.1 先进制造技术的发展  10-12
    1.2.2 网络化制造的发展  12-13
  1.3 网络化制造集成平台的研究与发展  13-23
    1.3.1 网络化制造集成平台概念  13-14
    1.3.2 网络化制造集成平台关键技术  14-16
    1.3.3 国内外网络化制造集成平台研究情况  16-23
  1.4 网络化制造集成平台有待深入研究的问题  23-25
  1.5 论文课题来源与研究意义  25-26
    1.5.1 课题来源  25
    1.5.2 论文研究的意义  25-26
  1.6 论文主要研究内容和技术路线  26-28
    1.6.1 论文主要研究内容  26-27
    1.6.2 论文的章节安排和技术路线  27-28
  1.7 论文创新之处  28-29
  1.8 本章小结  29-30
2 网络化制造集成平台体系结构研究  30-48
  2.1 引言  30
  2.2 网络化制造集成平台需求分析  30-32
    2.2.1 功能性需求  30-31
    2.2.2 非功能性需求  31-32
    2.2.3 可用性需求  32
  2.3 网络化制造集成平台的数学模型  32-34
  2.4 网络化制造集成平台体系结构  34-43
    2.4.1 软件体系结构理论描述  34-36
    2.4.2 网络化制造集成平台的总体结构  36-38
    2.4.3 网络化制造集成平台主要功能模块功能详述  38-41
    2.4.4 网络化制造集成平台的技术体系  41-43
  2.5 网络化制造集成平台的网络支撑结构  43-47
    2.5.1 VPN技术概述  43-46
    2.5.2 基于VPN的网络化制造集成平台网络结构  46-47
  2.6 本章小结  47-48
3 企业制造资源建模与封装  48-72
  3.1 引言  48
  3.2 Web服务资源框架技术原理  48-52
    3.2.1 WSRF技术架构和核心规范  49-50
    3.2.2 WSRF的资源管理模式  50-52
  3.3 网络化制造资源的内涵和分类分析  52-56
    3.3.1 制造资源的定义  52
    3.3.2 网络化制造中制造资源的特点  52
    3.3.3 网络化制造对制造资源的功能要求  52-53
    3.3.4 网络化制造资源的分类  53-56
  3.4 网络化制造模式下的制造资源层次模型  56-57
  3.5 基于WSRF的制造资源封装  57-71
    3.5.1 网络化制造资源的属性分析  58
    3.5.2 基于XML的资源模型  58-66
    3.5.3 应用WSRF实现制造资源的封装  66-71
  3.6 本章小结  71-72
4 网络化制造集成平台门户研究开发  72-97
  4.1 引言  72
  4.2 网络化制造集成平台门户系统功能结构  72-75
    4.2.1 网络化制造集成平台门户的功能分析  72-73
    4.2.2 网络化制造集成平台门户的功能结构  73-75
    4.2.3 网络化制造门户网站的功能特点  75
  4.3 基于UML的网络化制造集成平台门户建模  75-79
    4.3.1 系统用例图  75-78
    4.3.2 系统类图  78-79
  4.4 系统涉及的关键技术  79-96
    4.4.1 基于WSRF的单点登录系统  79-84
    4.4.2 服务导航系统设计  84-89
    4.4.3 模块化门户网站设计  89-90
    4.4.4 基于角色的访问控制(RBAC)  90-94
    4.4.5 数据库设计  94-96
  4.5 本章小节  96-97
5 基于Web服务的企业应用系统集成  97-123
  5.1 引言  97
  5.2 网络化制造模式下分布式计算技术的特征  97-98
  5.3 面向网络化制造的分布式计算技术的发展  98-99
  5.4 基于Web服务的网络化制造应用系统集成框架与关键技术  99-104
    5.4.1 基于Web服务的网络化制造EAI框架  99-101
    5.4.2 集成架构关键技术分析  101-104
  5.5 基于Web服务的应用集成中间件设计  104-118
    5.5.1 应用集成事务管理引擎的主要算法与实现  104-114
    5.5.2 SOAP路由器开发  114-118
  5.6 基于WSRF的网络化制造应用集成框架  118-121
    5.6.1 基于WSRF的虚拟企业内应用集成  118-120
    5.6.2 基于WSRF的虚拟应用集成  120-121
  5.7 本章小节  121-123
6 基于语义Web的网络化制造集成平台知识发现  123-138
  6.1 引言  123
  6.2 语义Web技术简介  123-126
    6.2.1 语义Web的概念与体系结构  123-125
    6.2.2 语义Web的研究现状  125-126
  6.3 基于语义Web的网络化制造知识检索系统体系结构  126-128
  6.4 基于语义的Web信息检索改进模型  128-132
    6.4.1 基于语义的Web信息检索模型的支撑技术  128-129
    6.4.2 一种基于五元组的语义信息检索模型  129-130
    6.4.3 一种领域模型的语义树生成算法  130-131
    6.4.4 一种基于OST的语义互操作推理算法  131-132
  6.5 一种基于语义Web的网络化制造知识检索测试方法  132-137
  6.6 本章小节  137-138
7 网络化制造集成平台实例研究  138-151
  7.1 引言  138
  7.2 项目研究背景和目标  138-139
  7.3 关中区域网络化制造系统组成  139-141
  7.4 关中区域网络化制造集成服务平台体系结构  141-142
  7.5 关中区域网络化制造集成服务平台网络系统体系结构  142-144
  7.6 关中区域网络化制造集成服务平台门户  144-146
  7.7 关中区域网络化制造集成服务平台基础服务系统  146-150
    7.7.1 集成平台管理系统  146-147
    7.7.2 集成平台服务导航系统  147-148
    7.7.3 集成平台知识发现系统  148-150
  7.8 本章小节  150-151
8 结论与展望  151-154
  8.1 引言  151
  8.2 主要研究工作与成果  151-152
  8.3 进一步工作展望  152-154
致谢  154-155
参考文献  155-165

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