工裝管理系統(tǒng)可配置技術(shù)的研究

□ 張 杰 □ 田錫天

西北工業(yè)大學(xué)CAPP與制造工程軟件研究所 西安 710072

目前，工裝管理系統(tǒng)往往針對(duì)某一企業(yè)的特定需求進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)，這樣的系統(tǒng)雖然能較好地滿足目標(biāo)企業(yè)當(dāng)前的業(yè)務(wù)需求，但存在著推廣不便、相對(duì)開(kāi)發(fā)成本較高、系統(tǒng)靈活性和適應(yīng)性差等弱點(diǎn)，很難適應(yīng)因企業(yè)的發(fā)展導(dǎo)致的工裝管理業(yè)務(wù)活動(dòng)的變化［1］。

針對(duì)現(xiàn)有工裝管理系統(tǒng)存在的問(wèn)題，可配置的工裝管理系統(tǒng)能夠根據(jù)企業(yè)具體應(yīng)用環(huán)境及業(yè)務(wù)需求靈活配置，一方面提高了軟件的靈活性和適應(yīng)性，便于科研成果的推廣應(yīng)用；另一方面大大縮短了軟件開(kāi)發(fā)周期，為制造企業(yè)提供了一種實(shí)施周期短、成本低、可配置能力強(qiáng)的工裝管理解決方案，可有效縮短企業(yè)部署工裝管理系統(tǒng)的周期，降低部署成本，促進(jìn)企業(yè)的工裝管理信息化水平的提升［2］。

從國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀來(lái)看，學(xué)者們對(duì)信息系統(tǒng)的可配置性進(jìn)行了多方面的研究，目前還沒(méi)有統(tǒng)一完善的解決方案和應(yīng)用系統(tǒng)。大部分可配置信息系統(tǒng)的信息模型可配置程度不高［3］，這類系統(tǒng)在信息模型幾乎不變的情況下，也許能夠很好地體現(xiàn)出功能與業(yè)務(wù)流程的柔性變更，能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)秀的可配置操作。然而一旦信息模型發(fā)生了變化，就不能很好地滿足客戶的需求，也不能很好地體現(xiàn)出系統(tǒng)對(duì)于環(huán)境變化的適應(yīng)性。

可配置的工裝管理系統(tǒng)采用了可配置的工裝信息模型建立技術(shù)和基于.NET平臺(tái)的組件描述與組件動(dòng)態(tài)配置技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的可配置［4］，該系統(tǒng)通過(guò)水平的軟件層次劃分和垂直的功能組件劃分，將系統(tǒng)分解成十字交叉的可配置組件集，然后通過(guò)各層的配置策略實(shí)現(xiàn)各層的相應(yīng)配置，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)依次解析各層配置信息并加載各層相應(yīng)組件，形成完整的適應(yīng)特定應(yīng)用需求的工裝管理系統(tǒng)。因此，可配置的工裝管理系統(tǒng)必須具備4個(gè)方面的內(nèi)容：信息模型可配置、業(yè)務(wù)功能組件可配置、用戶權(quán)限可配置、數(shù)據(jù)源可配置。

1 信息模型可配置

目前現(xiàn)有的工裝管理信息模型都是根據(jù)企業(yè)的特定需求提前確定下來(lái)的，這就大大限制了工裝管理系統(tǒng)的靈活性和適應(yīng)性［5］。通過(guò)信息模型可配置技術(shù)的研究，能夠?qū)崿F(xiàn)工裝信息模型的動(dòng)態(tài)配置。

可配置工裝管理系統(tǒng)采用面向?qū)ο蟮男畔⒔７椒?，涉及?shí)體、關(guān)系、屬性等，同時(shí)運(yùn)用封裝、繼承、多態(tài)等機(jī)制來(lái)構(gòu)造信息系統(tǒng)，可以一致地描述從工裝需求分析、概念設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)到制造、使用等各階段中需要關(guān)注的對(duì)象信息，消除了由于數(shù)據(jù)表達(dá)差異而引起的不同階段、不同資源的模型分歧，使模型的可重用性和可集成性大大增強(qiáng)。因此，在該基礎(chǔ)上提出了工裝信息統(tǒng)一表示方法來(lái)建立工裝信息模型動(dòng)態(tài)配置機(jī)制。

工裝信息統(tǒng)一表示方法是把所有的信息實(shí)體都看作某個(gè)信息類的一個(gè)對(duì)象，這個(gè)對(duì)象由一組帶值的屬性組成，如圖1所示。這樣做的好處是為應(yīng)用程序中的信息提供一種統(tǒng)一的表示和處理方式，把數(shù)據(jù)的變化與應(yīng)用程序的功能變化盡可能地分離，以減少或在一定程度上消除信息模型的變化對(duì)程序功能的影響。

圖1 信息實(shí)體示例

每一個(gè)工裝信息實(shí)體都是由一系列的屬性及屬性值構(gòu)成，其中某個(gè)屬性是某個(gè)信息實(shí)體的唯一標(biāo)識(shí)（類似數(shù)據(jù)庫(kù)中“主鍵”的概念），這樣，這個(gè)標(biāo)識(shí)屬性就統(tǒng)領(lǐng)著一系列屬性。例如標(biāo)識(shí)為GZ00001-01的工裝：工裝（夾具）；工裝代號(hào)［GZ0001］、工裝編號(hào)［01］ ……計(jì)量單位（套）。

從程序的實(shí)現(xiàn)角度考慮，如圖 2所示，EntityInfo可以由用戶構(gòu)造，用戶操作時(shí)主要對(duì)EntityInfo進(jìn)行操作?？紤]在EntityInfo上可能執(zhí)行操作的全集，也就是透過(guò)EntityInfo可以加在數(shù)據(jù)庫(kù)上操作的全集。

圖2 信息實(shí)體的程序?qū)崿F(xiàn)

由上述信息實(shí)體的構(gòu)成可以看出，信息實(shí)體是由類和一組相關(guān)屬性及屬性值來(lái)表示，所以只要提供類和屬性定義的機(jī)制就可以實(shí)現(xiàn)信息模型的配置。

事實(shí)上，類和屬性的定義就對(duì)應(yīng)著信息模型的配置，配置的結(jié)果形成模型信息數(shù)據(jù)庫(kù)。然后，可配置的工裝管理系統(tǒng)的信息模型維護(hù)模塊自動(dòng)將其翻譯為數(shù)據(jù)庫(kù)的表結(jié)構(gòu)，并屏蔽不同數(shù)據(jù)源的差異。信息模型數(shù)據(jù)庫(kù)是系統(tǒng)的信息結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，存儲(chǔ)了系統(tǒng)的功能模塊所對(duì)應(yīng)的信息模型。

2 業(yè)務(wù)功能組件可配置

系統(tǒng)業(yè)務(wù)功能組件描述的是可配置工裝管理系統(tǒng)中與具體業(yè)務(wù)邏輯處理有關(guān)的系統(tǒng)組件，在系統(tǒng)的應(yīng)用過(guò)程中，不同權(quán)限的用戶往往會(huì)用到不同的功能組件集，完成特定的業(yè)務(wù)活動(dòng)。有了層次結(jié)構(gòu)清晰的組件功能，就可以為不同的用戶配置不同的組件集，這樣既滿足了用戶業(yè)務(wù)活動(dòng)的需求，又減少了系統(tǒng)的資源占用率，提高了系統(tǒng)的性能。

本文采用XML文件實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)功能組件配置。首先，定義一個(gè)組件注冊(cè)接口，各個(gè)業(yè)務(wù)功能組件都可以接入該接口。然后，在配置文件中記錄該功能組件對(duì)應(yīng)程序集的位置，這樣當(dāng)系統(tǒng)主框架啟動(dòng)時(shí)就會(huì)檢測(cè)配置文件，得到所有已配置組件的程序集位置并逐一加載。可配置的工裝管理系統(tǒng)的啟動(dòng)及組件加載的完整流程如圖3所示。

圖3 業(yè)務(wù)功能組件加載

系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，主框架先啟動(dòng)，然后解析組件配置文件，得到加載的業(yè)務(wù)功能組件的列表，獲取組件對(duì)應(yīng)的程序集位置，然后系統(tǒng)動(dòng)態(tài)加載各業(yè)務(wù)功能組件，并通過(guò)約定好的注冊(cè)接口 （各個(gè)業(yè)務(wù)功能組件都必須實(shí)現(xiàn)這個(gè)接口）注冊(cè)各個(gè)業(yè)務(wù)功能組件，主框架根據(jù)組件加載情況動(dòng)態(tài)構(gòu)建系統(tǒng)界面，形成工裝管理系統(tǒng)主界面。

業(yè)務(wù)功能組件配置文件是完成組件配置的重要部分，它記錄著系統(tǒng)應(yīng)加載的功能組件的清單，包含業(yè)務(wù)功能組件名稱、對(duì)應(yīng)程序集名稱以及組件加載的先后順序，該配置文件是一個(gè)XML文件。一個(gè)業(yè)務(wù)功能組件配置文件的片斷如圖4所示。

圖4 組件配置文件

該配置文件顯示了4個(gè)待加載的業(yè)務(wù)功能組件，其中第3～9行為系統(tǒng)主界面的配置信息，包含主界面的窗體標(biāo)題、主界面的寬度、高度、背景圖片等信息。第11～13、15～17、19～21、23～25 行分別對(duì)應(yīng)著四個(gè)功能組件的配置信息?？梢钥闯?個(gè)業(yè)務(wù)功能組件分別為：工裝設(shè)計(jì)管理組件，工裝信息管理組件，工裝庫(kù)存管理組件，工裝檢驗(yàn)管理組件。每個(gè)組件的DllName屬性記載了該組件對(duì)應(yīng)的程序集的路徑及文件名，如果沒(méi)有配置程序集的完整路徑，則默認(rèn)該程序集與主框架程序集同路徑。

3 用戶權(quán)限可配置

用戶權(quán)限配置的目的是使不同的用戶擁有不同的功能，從而實(shí)現(xiàn)“各司其職”。在很多實(shí)際應(yīng)用中，用戶并不是可以訪問(wèn)的客體信息資源的所有者，訪問(wèn)控制應(yīng)該基于員工的職務(wù)而不是基于員工在哪個(gè)組或誰(shuí)是信息的所有者，即訪問(wèn)控制是由各個(gè)用戶在部門中所擔(dān)任的角色來(lái)確定的。

系統(tǒng)的用戶訪問(wèn)權(quán)限控制分為兩個(gè)方面：一方面是對(duì)系統(tǒng)功能模塊訪問(wèn)的權(quán)限控制，即功能訪問(wèn)控制；另一方面是對(duì)系統(tǒng)管理信息實(shí)體訪問(wèn)權(quán)限的控制，即信息訪問(wèn)控制。

3.1 功能訪問(wèn)控制

系統(tǒng)采用為各個(gè)功能模塊編碼的方式給各個(gè)單獨(dú)功能模塊賦予一個(gè)唯一的標(biāo)識(shí)碼，再通過(guò)角色授權(quán)機(jī)制給不同的角色賦予不同的功能訪問(wèn)權(quán)限集。當(dāng)用戶登錄系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)用戶的不同權(quán)限集設(shè)置各個(gè)功能模塊的可用性，以達(dá)到功能訪問(wèn)控制的目的。其實(shí)現(xiàn)流程為：開(kāi)發(fā)功能組件，權(quán)限編碼，角色設(shè)置，權(quán)限分派，用戶登錄，權(quán)限驗(yàn)證。

可配置工裝管理系統(tǒng)其功能訪問(wèn)控制的用戶權(quán)限管理模型如圖5所示。系統(tǒng)的每個(gè)用戶可以有一個(gè)或多個(gè)角色，而每個(gè)角色也可以有一個(gè)或多個(gè)功能權(quán)限。系統(tǒng)部署完成后，根據(jù)企業(yè)的具體應(yīng)用需要設(shè)置系統(tǒng)角色，然后再依據(jù)用戶所需的功能將角色賦予各用戶。

圖5 功能訪問(wèn)控制權(quán)限模型

3.2 信息訪問(wèn)控制

系統(tǒng)采用類授權(quán)、實(shí)體授權(quán)與屬性授權(quán)相組合的方式進(jìn)行信息訪問(wèn)控制。系統(tǒng)通過(guò)類授權(quán)機(jī)制為每一角色設(shè)置可以訪問(wèn)的信息類，相當(dāng)于控制角色可以訪問(wèn)的數(shù)據(jù)表；通過(guò)實(shí)體授權(quán)機(jī)制為每一角色設(shè)置可訪問(wèn)的信息實(shí)體的標(biāo)識(shí)，相當(dāng)于控制角色可以訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)中的哪些記錄行；通過(guò)屬性授權(quán)機(jī)制為每一角色設(shè)置可以訪問(wèn)信息實(shí)體的哪些屬性，相當(dāng)于控制角色可以訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)中的哪些字段。同時(shí)，對(duì)于信息類來(lái)說(shuō)，信息訪問(wèn)權(quán)限又細(xì)分為查詢、添加、修改、刪除四類。

如圖 6所示，通過(guò)類授權(quán)、實(shí)體授權(quán)和屬性授權(quán)的組合，系統(tǒng)可以靈活配置出滿足任意用戶真實(shí)信息訪問(wèn)需要的信息訪問(wèn)控制模型。控制用戶只能對(duì)指定類型的、指定信息實(shí)體的、指定屬性進(jìn)行指定的操作。

圖6 信息訪問(wèn)控制模型

如圖7所示，當(dāng)用戶要執(zhí)行某項(xiàng)功能操作某一信息實(shí)體時(shí)，系統(tǒng)首先檢驗(yàn)用戶是否有對(duì)該實(shí)體所屬的信息類的相應(yīng)操作權(quán)限，若用戶沒(méi)有該信息類的相應(yīng)操作權(quán)限則拒絕訪問(wèn)，否則繼續(xù)檢驗(yàn)其是否具有該信息實(shí)體的訪問(wèn)權(quán)限；若用戶無(wú)該實(shí)體的訪問(wèn)權(quán)限則拒絕訪問(wèn)，否則繼續(xù)檢驗(yàn)用戶對(duì)該信息類的屬性的訪問(wèn)權(quán)限。然后系統(tǒng)根據(jù)用戶可以操作的信息類的屬性集，完成相應(yīng)的操作動(dòng)作，若無(wú)屬性訪問(wèn)權(quán)限則拒絕操作。

圖7 信息訪問(wèn)控制權(quán)限驗(yàn)證過(guò)程

通過(guò)功能訪問(wèn)控制和信息訪問(wèn)控制的組合，系統(tǒng)可以靈活、精確地控制用戶能夠接觸到的信息，并能控制用戶在這些信息上執(zhí)行的操作。

4 數(shù)據(jù)源可配置

對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)源進(jìn)行配置的目的，一方面使其能夠適應(yīng)不同的開(kāi)發(fā)和使用環(huán)境，另一方面從信息安全的角度考慮，各個(gè)子系統(tǒng)可以使用單獨(dú)的數(shù)據(jù)庫(kù)，用戶只可以查看自身職責(zé)所在的數(shù)據(jù)記錄［6］。

可配置的工裝管理系統(tǒng)支持不同數(shù)據(jù)源，并可以在不同的數(shù)據(jù)源間平滑切換。系統(tǒng)的模型數(shù)據(jù)庫(kù)和模塊信息數(shù)據(jù)庫(kù)，都可以在不同的DBMS下實(shí)現(xiàn)。在系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，筆者建立了常用數(shù)據(jù)類型與常見(jiàn)DBMS數(shù)據(jù)類型之間的映射關(guān)系，表1為抽象數(shù)據(jù)類型與DBMS的映射關(guān)系，表中的行、列都是可以擴(kuò)展的。也就是說(shuō)，隨著系統(tǒng)配置出的信息模型的逐漸豐富以及支持的數(shù)據(jù)源類型的增加，可以有更多的抽象數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)源類型加入到系統(tǒng)中來(lái)。 有了數(shù)據(jù)類型映射關(guān)系，系統(tǒng)的“模型數(shù)據(jù)庫(kù)”中存儲(chǔ)的“模塊信息數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)”就可以很容易轉(zhuǎn)換到不同的DBMS下。同時(shí)，底層的數(shù)據(jù)訪問(wèn)組件也可以根據(jù)數(shù)據(jù)類型的映射關(guān)系，對(duì)不同的數(shù)據(jù)源進(jìn)行更有針對(duì)性的數(shù)據(jù)操作。

表1 抽象數(shù)據(jù)類型與DBMS的映射關(guān)系

5 結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)可配置的工裝管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)組件配置的幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)闡述。組件描述是實(shí)現(xiàn)組件配置的基礎(chǔ)，通過(guò)動(dòng)態(tài)加載組件的技術(shù)，為系統(tǒng)的組件配置的實(shí)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。系統(tǒng)的組件配置主要體現(xiàn)在信息模型的可配置、業(yè)務(wù)功能組件的可配置、用戶權(quán)限的可配置、數(shù)據(jù)源的可配置等方面。通過(guò)對(duì)各層面的配置技術(shù)及實(shí)現(xiàn)方案的詳細(xì)分析和說(shuō)明，論證了可配置的工裝管理系統(tǒng)的組件配置的可行性。

通過(guò)組件配置技術(shù)可以使所開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)能夠在一定范圍內(nèi)，通過(guò)配置更改適應(yīng)不同企業(yè)的工裝管理需求。克服了現(xiàn)有的、針對(duì)某一企業(yè)的信息管理需求的工裝管理系統(tǒng)存在的適應(yīng)性差、相對(duì)開(kāi)發(fā)成本高等問(wèn)題，便于科研成果的推廣應(yīng)用。

［1］ 王君，陳誠(chéng)，王文，等.基于三層結(jié)構(gòu)和Web的工裝管理系統(tǒng) ［J］.機(jī)械制造，2002 （10）：48-50.

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