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基于面向服务中间件的集成化CAPP系统研究

2009/8/10    来源:万方数据库    专家:徐照  蔡铭  董金祥      
关键字:集成  面向服务中间件  计算机辅助工艺设计  服务发现    
如何集成单元系统实现信息和功能共享是当前亟待解决的问题。为此,提出了基于而向服务中间件的集成化计算机辅助工艺设计系统,将分布在各类网络中的中间件实例作为异构系统的连接器,支持多种服务发现和调用协议。针对异构网络或系统,采用特定的服务发现和调用协议,从而克服异构系统交互协议的异构性问题,实现多种行业领域计算机辅助工艺设计系统之间,以及计算机辅助工艺设计系统与计算机辅助设计、计算机辅助制造、企业资源计划等异构单元系统的信息与功能集成。

0 引言

    随着企业信息化建设的不断深入,各种信息化单元系统在企业均得到很好的应用,如计算机辅助设计(Computer Aided Design,CAD)、计算机辅助制造(Computer Aided Manufacturing,CAM )、产品数据管理(Product Data Management,PDM)系统等,但各单元系统之间的信息得不到充分利用,甚至很多信息需要重新输入,这是企业所不能接受的。集成化是计算机辅助土艺设计(ComputerAided Process Planning,CAPP)发展的必然趋势,随着制造技术的不断发展,集成的含义不仅包含信息集成和功能集成,还包含多领域规划集成。各主流单元系统采用的信息和功能管理方式不同,要实现支持航空、航天、汽车、船舶等多种行业领域的具有广泛集成能力的集成化CAPP系统,使各单元系统既能独立地为自身用户提供服务,又能在系统之间协作,实现系统信息和功能共享,就必须克服信息和功能管理方式的异构性问题,最大限度地重用各系统资源。

    面向服务中间件(Service-Oriented Middleware,SOM)将系统功能分解为较小的自治逻辑单元即服务),以屏蔽底层网络环境、计算体系结构、操作系统和编程抽象方式等异构性,从而统一分散在不同网络中的各种计算资源,让应用程序可以在不同平台和通信协议下无缝整合,极大地方便了异构系统的整合,以及应用程序的编写、管理和使用,具有良好的互操作性、可扩展性和可重用性。

    本文在面向服务中间件的基础上,构建集成化CAPP系统,通过中间件实例连接异构网络中的异构单元系统,根据系统资源和主要功能构造中间件服务,并通过引入对多种服务发现和调用协议的支持,克服各系统信息和功能管理方式的异构性问题,从而实现多种行业领域CAPP系统之间,以及CAPP系统与CAD、CAM、PDM等异构单元系统的信息与功能集成。

1 集成化计算机辅助工艺设计系统结构

    如图1所示为基于面向服务中间件的集成化CAPP系统结构示意图。集成化CAPP系统通过本地SOM实例,协调异构网络内与各单儿系统功能对应的服务,SOM节点(部署了中间件实例的网络计算设备)负责连接异构网络,帮助集成化CAPP系统完成服务发现和服务调用,管理协调各单元系统的信息和功能。

    各CAPP系统单元与SOM实例结合,通过中间件实例提供的服务发现和调用接口,查找和使用所需服务,实现逻辑功能在分布式网络的扩展。图1中的CAPP系统实例1便可以通过中间件实例的资源管理服务与其他实例协作,共享分布在不同网络内的制造资源信息,并可通过资源管理服务与信息处理服务的协作,获取其他单元系统上的资源信息。CAPP系统单元可以在内部硬编码服务发现和调用逻辑,也可以将服务功能动态展现在系统界面上,充分利用面向服务技术的可扩展性。

图l 基于SOM的集成化CAPP系统结构示意图

1.1 信息集成

    集成化CAPP系统的信息集成通过SOM实现信息处理服务,将信息集成功能由各单元系统转移至中间件节点。信息处理服务发挥着类似PDM集成管理模块的作用,负责主动收集和处理各类信息,同时可灵活配置采用不同的信息处理、存储等技术。由信息处理服务抽象出来的具有统一表示格式的资源信息通过中间件节点存储在资源信息库中,以便在不同网络中共享。目前,为了便于扩展信息资源,笔者开发的集成化CAPP系统采用可扩展标记语言(eXtensible Markup Language,XML)数据库保存各类信息。

1.2 面向服务中间件体系结构

    集成化CAPP系统中的SOM体系结构如图2所示。其中,服务管理器处于核心地位,负责平台各组成部分的协调和配置;服务开发包的部署由服务部署框架负责,产生的服务对象存放在本地服务库中,本地服务描述的产生则由服务管理器负责,可根据服务发现和调用状况进行调整;服务发现框架负责根据中间件节点的网络状况和系统配置,选择合适的服务发现协议(Service Discovery  Protocol,SDP),发布本地服务描述和接收远程服务描述,发布的服务描述信息通过服务管理器从本地服务描述缓存中获取,接收到的来自其他节点的远程服务描述则存储在远程服务描述缓存中;服务调用框架则负责根据服务描述中记录的服务调用协议信息,选择相应的服务调用协议,调用远程服务并返回调用结果。

图2 集成化CAPP系统时的面向服务中间件体系结构

1.2.1 服务描述

    系统内部采用的通用服务描述作为一类特殊对象存在,用于描述中间件节点提供的各种服务,并通过对象序列化机制由服务发现框架在网络中发布和传播,以便在不同中间件节点之间共享服务信息,实现服务远程调用,方便用户使用所需服务。服务描述主要包括服务端点信息(如访问地址、监听端口等)、服务属性描述(如类型、版本、功能描述、约束条件等)和服务操作描述三部分。服务属性描述采用三元组(属性名,功能描述,属性值),服务操作描述则采用四元组(操作名,功能描述,参数描述,返回结果描述),其中参数描述为三元组(参数名,功能描述,类型)。

1.2.2 服务匹配

    在系统中,服务使用者请求或调用远程服务时,提供的服务和操作描述(与平台内采用的通用服务描述为不同概念)可以是简单的服务和操作名称,也可以是含有语义信息的简单语义描述,客户端中间件实例将分两步,对这些描述信息进行如下匹配处理(类似文献[6]中提到的精确匹配和包含匹配):

    (1)把描述信息作为服务或服务操作的标识或名称,直接进行服务操作查找,如果命中,则将服务调用信息传递给服务提供者,调用远程服务操作,否则进行第二步处理。

    (2)按照设定的语义匹配策略对描述信息进行简单语义处理,根据处理后得到的信息查找相关服务及操作。

责任编辑:黄菊锋
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