工装管理系统可配置技术的研究

□ 张 杰 □ 田锡天

西北工业大学CAPP与制造工程软件研究所 西安 710072

目前，工装管理系统往往针对某一企业的特定需求进行分析、设计和开发，这样的系统虽然能较好地满足目标企业当前的业务需求，但存在着推广不便、相对开发成本较高、系统灵活性和适应性差等弱点，很难适应因企业的发展导致的工装管理业务活动的变化［1］。

针对现有工装管理系统存在的问题，可配置的工装管理系统能够根据企业具体应用环境及业务需求灵活配置，一方面提高了软件的灵活性和适应性，便于科研成果的推广应用；另一方面大大缩短了软件开发周期，为制造企业提供了一种实施周期短、成本低、可配置能力强的工装管理解决方案，可有效缩短企业部署工装管理系统的周期，降低部署成本，促进企业的工装管理信息化水平的提升［2］。

从国内外的研究现状来看，学者们对信息系统的可配置性进行了多方面的研究，目前还没有统一完善的解决方案和应用系统。大部分可配置信息系统的信息模型可配置程度不高［3］，这类系统在信息模型几乎不变的情况下，也许能够很好地体现出功能与业务流程的柔性变更，能够实现优秀的可配置操作。然而一旦信息模型发生了变化，就不能很好地满足客户的需求，也不能很好地体现出系统对于环境变化的适应性。

可配置的工装管理系统采用了可配置的工装信息模型建立技术和基于.NET平台的组件描述与组件动态配置技术来实现系统的可配置［4］，该系统通过水平的软件层次划分和垂直的功能组件划分，将系统分解成十字交叉的可配置组件集，然后通过各层的配置策略实现各层的相应配置，系统运行时依次解析各层配置信息并加载各层相应组件，形成完整的适应特定应用需求的工装管理系统。因此，可配置的工装管理系统必须具备4个方面的内容：信息模型可配置、业务功能组件可配置、用户权限可配置、数据源可配置。

1 信息模型可配置

目前现有的工装管理信息模型都是根据企业的特定需求提前确定下来的，这就大大限制了工装管理系统的灵活性和适应性［5］。通过信息模型可配置技术的研究，能够实现工装信息模型的动态配置。

可配置工装管理系统采用面向对象的信息建模方法，涉及实体、关系、属性等，同时运用封装、继承、多态等机制来构造信息系统，可以一致地描述从工装需求分析、概念设计、详细设计到制造、使用等各阶段中需要关注的对象信息，消除了由于数据表达差异而引起的不同阶段、不同资源的模型分歧，使模型的可重用性和可集成性大大增强。因此，在该基础上提出了工装信息统一表示方法来建立工装信息模型动态配置机制。

工装信息统一表示方法是把所有的信息实体都看作某个信息类的一个对象，这个对象由一组带值的属性组成，如图1所示。这样做的好处是为应用程序中的信息提供一种统一的表示和处理方式，把数据的变化与应用程序的功能变化尽可能地分离，以减少或在一定程度上消除信息模型的变化对程序功能的影响。

图1 信息实体示例

每一个工装信息实体都是由一系列的属性及属性值构成，其中某个属性是某个信息实体的唯一标识（类似数据库中“主键”的概念），这样，这个标识属性就统领着一系列属性。例如标识为GZ00001-01的工装：工装（夹具）；工装代号［GZ0001］、工装编号［01］ ……计量单位（套）。

从程序的实现角度考虑，如图 2所示，EntityInfo可以由用户构造，用户操作时主要对EntityInfo进行操作。考虑在EntityInfo上可能执行操作的全集，也就是透过EntityInfo可以加在数据库上操作的全集。

图2 信息实体的程序实现

由上述信息实体的构成可以看出，信息实体是由类和一组相关属性及属性值来表示，所以只要提供类和属性定义的机制就可以实现信息模型的配置。

事实上，类和属性的定义就对应着信息模型的配置，配置的结果形成模型信息数据库。然后，可配置的工装管理系统的信息模型维护模块自动将其翻译为数据库的表结构，并屏蔽不同数据源的差异。信息模型数据库是系统的信息结构的基础，存储了系统的功能模块所对应的信息模型。

2 业务功能组件可配置

系统业务功能组件描述的是可配置工装管理系统中与具体业务逻辑处理有关的系统组件，在系统的应用过程中，不同权限的用户往往会用到不同的功能组件集，完成特定的业务活动。有了层次结构清晰的组件功能，就可以为不同的用户配置不同的组件集，这样既满足了用户业务活动的需求，又减少了系统的资源占用率，提高了系统的性能。

本文采用XML文件实现业务功能组件配置。首先，定义一个组件注册接口，各个业务功能组件都可以接入该接口。然后，在配置文件中记录该功能组件对应程序集的位置，这样当系统主框架启动时就会检测配置文件，得到所有已配置组件的程序集位置并逐一加载。可配置的工装管理系统的启动及组件加载的完整流程如图3所示。

图3 业务功能组件加载

系统启动时，主框架先启动，然后解析组件配置文件，得到加载的业务功能组件的列表，获取组件对应的程序集位置，然后系统动态加载各业务功能组件，并通过约定好的注册接口 （各个业务功能组件都必须实现这个接口）注册各个业务功能组件，主框架根据组件加载情况动态构建系统界面，形成工装管理系统主界面。

业务功能组件配置文件是完成组件配置的重要部分，它记录着系统应加载的功能组件的清单，包含业务功能组件名称、对应程序集名称以及组件加载的先后顺序，该配置文件是一个XML文件。一个业务功能组件配置文件的片断如图4所示。

图4 组件配置文件

该配置文件显示了4个待加载的业务功能组件，其中第3～9行为系统主界面的配置信息，包含主界面的窗体标题、主界面的宽度、高度、背景图片等信息。第11～13、15～17、19～21、23～25 行分别对应着四个功能组件的配置信息。可以看出4个业务功能组件分别为：工装设计管理组件，工装信息管理组件，工装库存管理组件，工装检验管理组件。每个组件的DllName属性记载了该组件对应的程序集的路径及文件名，如果没有配置程序集的完整路径，则默认该程序集与主框架程序集同路径。

3 用户权限可配置

用户权限配置的目的是使不同的用户拥有不同的功能，从而实现“各司其职”。在很多实际应用中，用户并不是可以访问的客体信息资源的所有者，访问控制应该基于员工的职务而不是基于员工在哪个组或谁是信息的所有者，即访问控制是由各个用户在部门中所担任的角色来确定的。

系统的用户访问权限控制分为两个方面：一方面是对系统功能模块访问的权限控制，即功能访问控制；另一方面是对系统管理信息实体访问权限的控制，即信息访问控制。

3.1 功能访问控制

系统采用为各个功能模块编码的方式给各个单独功能模块赋予一个唯一的标识码，再通过角色授权机制给不同的角色赋予不同的功能访问权限集。当用户登录系统时，系统根据用户的不同权限集设置各个功能模块的可用性，以达到功能访问控制的目的。其实现流程为：开发功能组件，权限编码，角色设置，权限分派，用户登录，权限验证。

可配置工装管理系统其功能访问控制的用户权限管理模型如图5所示。系统的每个用户可以有一个或多个角色，而每个角色也可以有一个或多个功能权限。系统部署完成后，根据企业的具体应用需要设置系统角色，然后再依据用户所需的功能将角色赋予各用户。

图5 功能访问控制权限模型

3.2 信息访问控制

系统采用类授权、实体授权与属性授权相组合的方式进行信息访问控制。系统通过类授权机制为每一角色设置可以访问的信息类，相当于控制角色可以访问的数据表；通过实体授权机制为每一角色设置可访问的信息实体的标识，相当于控制角色可以访问数据库中的哪些记录行；通过属性授权机制为每一角色设置可以访问信息实体的哪些属性，相当于控制角色可以访问数据库中的哪些字段。同时，对于信息类来说，信息访问权限又细分为查询、添加、修改、删除四类。

如图 6所示，通过类授权、实体授权和属性授权的组合，系统可以灵活配置出满足任意用户真实信息访问需要的信息访问控制模型。控制用户只能对指定类型的、指定信息实体的、指定属性进行指定的操作。

图6 信息访问控制模型

如图7所示，当用户要执行某项功能操作某一信息实体时，系统首先检验用户是否有对该实体所属的信息类的相应操作权限，若用户没有该信息类的相应操作权限则拒绝访问，否则继续检验其是否具有该信息实体的访问权限；若用户无该实体的访问权限则拒绝访问，否则继续检验用户对该信息类的属性的访问权限。然后系统根据用户可以操作的信息类的属性集，完成相应的操作动作，若无属性访问权限则拒绝操作。

图7 信息访问控制权限验证过程

通过功能访问控制和信息访问控制的组合，系统可以灵活、精确地控制用户能够接触到的信息，并能控制用户在这些信息上执行的操作。

4 数据源可配置

对系统数据源进行配置的目的，一方面使其能够适应不同的开发和使用环境，另一方面从信息安全的角度考虑，各个子系统可以使用单独的数据库，用户只可以查看自身职责所在的数据记录［6］。

可配置的工装管理系统支持不同数据源，并可以在不同的数据源间平滑切换。系统的模型数据库和模块信息数据库，都可以在不同的DBMS下实现。在系统开发过程中，笔者建立了常用数据类型与常见DBMS数据类型之间的映射关系，表1为抽象数据类型与DBMS的映射关系，表中的行、列都是可以扩展的。也就是说，随着系统配置出的信息模型的逐渐丰富以及支持的数据源类型的增加，可以有更多的抽象数据类型和数据源类型加入到系统中来。 有了数据类型映射关系，系统的“模型数据库”中存储的“模块信息数据库的数据库结构”就可以很容易转换到不同的DBMS下。同时，底层的数据访问组件也可以根据数据类型的映射关系，对不同的数据源进行更有针对性的数据操作。

表1 抽象数据类型与DBMS的映射关系

5 结束语

本文对可配置的工装管理系统实现组件配置的几项关键技术进行了详细阐述。组件描述是实现组件配置的基础，通过动态加载组件的技术，为系统的组件配置的实现奠定了基础。系统的组件配置主要体现在信息模型的可配置、业务功能组件的可配置、用户权限的可配置、数据源的可配置等方面。通过对各层面的配置技术及实现方案的详细分析和说明，论证了可配置的工装管理系统的组件配置的可行性。

通过组件配置技术可以使所开发的系统能够在一定范围内，通过配置更改适应不同企业的工装管理需求。克服了现有的、针对某一企业的信息管理需求的工装管理系统存在的适应性差、相对开发成本高等问题，便于科研成果的推广应用。

［1］ 王君，陈诚，王文，等.基于三层结构和Web的工装管理系统 ［J］.机械制造，2002 （10）：48-50.

［2］ 鞠晓华，张振明，田锡天，等.航空企业工装管理系统的研究 ［J］.机械与电子，2006 （10）：11-14.

［3］ 魏法杰，周艳，邢军.航空企业工装管理分层计划方法研究 ［J］.航空学报，2001 （1）：78-82.

［4］ 薛进，孙树栋，魏平，等.Net框架下四层体系结构的工装管理系统的设计与实现 ［J］.制造业自动化，2004（10）：56-59.

［5］ 韩洁，王仲奇，康永刚，等.飞机工装设计知识库系统的研究 ［J］.机械制造，2011 （2）：92-95.

［6］ Akturk M.S.，Onen S.，Dynamic Lot Sizing and Tool Management in Automated Manufacturing Systems ［J］，Computers&Operations Research，2002，29（8）：1059-1079.