面向服务的分布式注塑产品协同开发系统关键技术研究

摘要

随着世界经济一体化和制造全球化的发展,制造业市场竞争变得更加激烈,用户需求趋于多样化和个性化,造成产品日趋复杂,更新周期不断加快,从而促进了数字化制造技术的发展。
　　 协同开发是计算机支持的协同工作(Compurer Supported Cooperative Work,CSCW)与数字化制造技术相结合的产物,是一个涵盖产品全生命周期的研究领域。协同开发是企业在激烈的市场竞争压力和科学技术进步推动下的必然选择,是现代企业高质量、短时间、低成本地推动新产品研究与开发的先进的产品开发模式。协同开发不仅需要不同领域的知识和专家经验,更需要可以综合协调这些知识与经验的有效机制。
　　 注塑产品开发是一个十分复杂的过程,它涉及到产品设计、模具设计、注塑成形过程和计算机数值模拟等多个方面。面对激烈的市场竞争,为了缩短产品开发周期,提高产品质量,降低产品开发成本,注塑产品开发过程中采用各相关企业协同的工作方式是必然的选择。本文基于面向服务的分布式计算技术,对注塑产品协同开发系统的关键技术进行了研究和探讨。其主要研究内容如下:
　　 根据现代产品开发的特点和需求,在对协同开发关键技术全面分析的基础上,提出了面向服务的分布式注塑产品协同开发系统架构。基于对象描述方法和统一建模语言,给出了面向服务的分布式系统功能说明和参考模型,使得抽象的协同开发过程更加贴近于具体应用,从而保证了注塑产品协同开发活动的顺利进行。
　　 讨论了企业资源的定义,给出了企业资源的特点和分类体系,分析了企业资源在协同开发过程中的共享需求。在对比研究了普通无状态服务和有状态服务的基础上,提出了资源有状态服务模型体系,分析了服务模型的组成元素,各元素的形式化定义与接口实现类描述以及各元素的相互关系。基于所提出的服务模型,实现了企业资源的有状态服务化封装和对外发布,满足了协同开发过程中对资源共享的需求,为更高级的应用提供了数据与信息支持。
　　 在协同开发中,为给用户和系统选择最佳服务,为服务优化配置提供量化参考依据,研究了服务匹配与优化选择的策略和算法。提出了分步匹配的策略,分别对服务状态和服务资源功能属性进行匹配,研究了对应的匹配实现算法,并用进程代数的方法描述了服务的匹配实现机制。之后提出了一个基于服务质量(Quality of Service,QoS)度量值的服务优化选择策略,确定了服务QoS评价体系分类的数值计算方法,并研究了不同应用条件下的优化选择算法。为协同开发中服务的匹配与优化选择提供了理论基础,使资源服务化共享后的应用方式更加符合生产的需要。
　　 针对协同开发流程的复杂多变,在对比分析协同开发流程特点和服务组合方式的基础上,提出了基于业务流程执行语言(Business Process Execution Language,BPEL)的流程模型和基于服务编制的动态管理机制。通过BPEL创建协同开发流程,可以关注于业务的组合,不需考虑流程节点具体的技术细节,而且用进程代数分析了BPEL流程的交互机制;采用具备动态变化特性的端点引用结合BPEL流程模型实现了动态的服务编制,解决了协同开发执行过程中应对动态变化的问题,在此基础上,实现了自适应的柔性协同开发流程。
　　 基于上述的关键技术研究,本文在Linux和Windows环境下建立了面向服务的注塑产品协同开发原型系统,原型系统的异构特点较好地体现了实际的协同开发环境。通过对注塑产品实例的协同开发演示,验证了本文提出的注塑产品协同开发中资源服务化共享,服务匹配和优化选择以及流程建模和动态管理的先进性与实用性。