面向产品生命周期数据的XML本源数据库的研究

摘要

产品数据的共享和交换是实现企业信息化的关键技术之一。当前，建立在关系数据库基础之上的产品数据存储和交换是人们实现上述目标的主要方法。但产品数据类型复杂且具有对象特征，同关系模式不匹配。因此，在关系数据库中实现时要进行关系数据和对象数据之间的模式转换，难以保证产品数据的一致性和完整性，并且在异构网络和跨地区的系统集成中不够灵活方便。进入21世纪，并行工程、虚拟企业、全球制造、绿色制造等新的制造理念将彻底改变传统的制造模式。为了适应新形势发展的需要，企业信息系统的集成对产品数据的共享和交换又提出了更高的要求。一方面，需要共享的数据将覆盖产品的全生命周期。另一方面，产品数据要求在异构网络、异构系统和不同企业间实现共享和交换。建立在关系数据库基础上的产品数据集成方案显然已不符合新的需要。 可扩展标记语言(XML)是W3C组织推荐的数据表示语言，受到了人们的广泛重视，已渐渐成为网络间数据交换的事实标准。XML技术为实现异构网络下产品数据的共享和交换提供了新的解决方案。伴随着XML技术产生的XML本源数据库(NXD)是一种新的数据库，尽管技术上还不成熟，但在存储XML数据和具有对象特征的产品数据方面具有非常大的优势。构建专门用于存储产品全生命周期数据的XML本源数据库，将有可能成为解决产品数据共享和交换问题的新办法。由于XML本源数据库刚刚产生不久，人们对它在产品数据存储方面的应用研究几乎没有见到。论文利用XML相关技术，围绕着建立以存储产品生命周期数据为目的的XML本源数据库进行了深入的研究。论文的研究不仅为产品数据共享和交换提出了新方法，而且为建立产品数据的国际XML标准提供启示和帮助。本论文的主要内容和创新为： (1)提出了建立面向产品生命周期数据的XML本源数据库(PLM-NXD)管理系统的思想。在对XML数据库和产品生命周期数据研究的基础上，首次提出了建立专门用于管理产品生命周期数据的特殊类型的NXD。PLM-NXD具有一般NXD管理XML数据的功能，同时又是专门为管理产品数据而设计的。对它的研究为产品数据的管理提供了一种新的解决方案。 (2)建立了产品生命周期数据的XML模式结构。XML是当前网络下数据交换的重要手段，统一的模式结构是利用XML技术实现网络下产品数据共享的基础。建立产品生命周期数据的XML模式不仅有利于PLM-NXD系统的建立，也保证了不同系统间产品XML数据的一致性，有利于实现产品数据的共享，有利于建立产品生命周期数据的国际XML标准。以构建的产品数据对象UML模式为基础，建立了产品生命周期数据的XML模式，包括：产品数据总XML模式、产品结构与文档数据的XML模式、项目数据XML模式、工作流数据XML模式、团队数据XML模式等。 (3)针对产品数据的特点，简化了XML数据的结构，研究了PLM-NXD系统的XML数据存储技术和解析技术。PLM-NXD是专为产品数据服务的NXD，针对产品生命周期数据的结构特殊性，提出了结构化XML数据的方法，简化了产品数据的XML存储模式，并为描述结构化数据建立了一种新的变体OEM数据模型(POEM)。在此基础上，研究了PLM-NXD系统索引的体系结构，分析了SAX、DOM和StAX三种数据解析方式，明确了PLM-NXD的数据解析方式。 (4)提出建立专用于产品数据的XML查询语言的思想。查询语言是访问数据最简单有效的方式，建立专用于产品数据的查询语言不仅有利于PLM-NXD系统的实现，同时也可以在网络上建立产品数据查询的标准，方便系统间产品数据的相互调用。论文在XQuery基础上进行了语义扩展，建立了产品数据的对象表达式的概念，实现专门用于产品数据的XML查询语言。 (5)分析了PLM-NXD系统的具体应用方式和应用前景。PLM-NXD可以取代传统的商用数据库，应用于以产品数据为基础的各种企业集成技术，替代利用PDM等中间机制来实现产品数据共享的方法，并可以解决异构网络和系统下的产品数据交换问题。论文分析了PLM-NXD单独应用于企业局部数据库、结合关系数据库使用和应用于企业全局数据库的各种方式和特点，并针对各种情况研究了它的系统体系结构。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：插图清单、表格清单

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致谢

第一章绪论

第二章面向PLM的XML本源数据库：PLM-NXD

第三章PLM-NXD数据管理技术

第四章PLM-NXD查询技术

第五章产品生命周期数据的XML模式

5.1概述

5.2 XML建模技术

5.3产品生命周期数据

5.4产品生命周期数据的整体模式

5.5产品结构与配置数据

5.6项目数据

5.7工作流数据

5.8团队数据

5.9本章小结

第六章PLM-NXD实现

第七章结论和展望

参考文献

作者在读期间发表的学术论文