制造系统中异构数据源信息集成技术研究分析

罗紫倩 田华明 乔晨曦

（扬州制汇互联信息技术有限公司，江苏 扬州225127）

目前，传统的业务流程再造（BPR）、客户关系模式（CRM）以及供应链管理（SCM）已经与现代企业的网络化集成制造逐渐形成差距，并且已经越来越不能适应信息化建设的基本要求。尤其是对于大型的制造企业而言，所造成的重复建设的人力物力的浪费及损失是不可估量的，造成这些现象的原因除了企业对于生产效能提出了更高的要求，更重要的就是在各个企业之间以及科研等其他组织活动的运营方式都产生了极大地改变，从而致使原本的技术手段已不再满足企业的需要[1]。目前，大多数的产品开发都已走进了新的模式，早已脱离了最初的设计、制造以及实验分析，进入到设计、模拟仿真以及样机的新型模式。而样机在数字仿真时所产生的数据量巨大，网格能够充分的解决这一问题，同时还能做到收集样机内的离散数据。网格其实是一种计算机模型，能够消除信息的孤岛并发掘其对闲置信息的处理能力[2-3]。

国内多所高校都已开展了以网格为基础的虚拟企业的项目研究，并相继提出了快速制造网格的理念。为了解决制造网格时所遇到的各种问题，需要将P2P 技术与网格相互融合，以加强对离散的各个子网中异构零件的CAD 数据的采集和输入输出等问题，以确保能够相对完善的实现数据共享的目标。

1 面向服务的制造网格关键技术

Web 是一种松散耦合的分布式的计算技术，这种服务技术是通过对SOAP，UDDI，WSDI，XML 的技术和标准的集成实现的。

以Web 的服务技术思维为基础，将计算资源、存储资源等网格都抽象成网格服务 OGSA （Open Grid Service Architecture）。网格服务是具有周期性和自我属性的，其可以对任何服务实现动态的创建和销毁，并且能够自行描述自身属性和归纳的数据[4]。这些属性都是基于Web 的服务标准进行服务发展的。

伴随着Web 服务标准的发展，工业上逐渐发觉了OGSA 的局限性，就是OGSA 广义的将各种资源以及相应的代码都抽象的概括为网格服务。这样就将网格服务的信息访问功能单一化，从而失去了资源访问的快速性及灵活，同时也失去了现有的Web 开发技术的支撑，从而限制了OGSA 本身的发展。Web 服务的发展包括WSAddressing 与WSNotification 两方面。而WSRF（Web Service Resource Framework）则对OGSA 服务进行了一定程度的升级，将原本的OGSA 的结构重新整合，从而在功能上将资源分成状态资源和无状态资源明确了Web 的显性服务的隐藏模式，通过这种隐式的输入，状态资源可以被视作通过Web的服务完成的信息的交换。为了让Web 服务能够与状态数据有机的融合到一起，可以为服务代码寻找一个宿主，而能够承担这个宿主的就是状态资源。这样操作能够使OGSA 和Web 相互结合，使网格技术能够在Web 的基础上汲取数据，顺着同向不断发展。

网格虽然具有强大的功能，可以对非中心化的计算环境提供专业的服务，不过这是通过对小粒度的汇集而实现的，而对于大粒度的资源进行服务就不是那么流畅了。这时就需要对P2P对其进行功能上的补足，因为P2P 是能够对大粒度资源进行高效灵活的访问的，进而能够为服务提供可靠的计算。当然，单就服务品质来说网格的精确度肯定更高，不过如果我们能够充分利用P2P 低层网络，以此为基础融合网络边缘设备的计算功能以强化网格的核心处理能力。

2 面向服务的制造网格框架设计

在制造网格的环境下应该运用分散式的管理模式，这是由于零部件的设计本身就很分散，是由不同的人在不同的终端上进行设计的，这样设计人员设计零部件时所处于的网络时段，操作系统都会产生一定程度的差异。针对这一问题就需要解决异构环境中数据的输入与输出的问题。并且由于设计方案不同版本的改进，数字化样本也会随之发生变化，所以在制造网格的环境中是不能够集中管理的。

为了隐藏物理网络的低层结构所具有的复杂性，使用JXTA项目搭建一种虚拟网络，从而使其覆盖在现有网络层上起到隐藏的作用。这样就能对各个节点实心统一寻址，便于组建虚拟网络。通过对JXTA 标志的身份的绑定进行了演示处理，IP 地址的识别就会有相应的延迟，这样就能够使JXTA 具备了网络地址转换以及防火墙访问的功能，从而可以便于网络边缘资源的访问。针对大型的网格资源可以使用GASS API 和Grid FTP 的数据输入输出的服务，这是由Globus Tookl it 作为技术支撑的。而共享平台的形成则需要JXTA 的介入以对广泛分布的异构数据的输入输出问题加以解决。

根据以上叙述，面向服务的网络框架分别由以下几个方面构成：物理资源层；中间件层；核心服务层；应用服务层；网格用户层。

3 制造网格中的异构数据共享服务的构建

根据对以上Web 结构框架的全面阐述，该技术利用JXTA J2SE Platform 的功能特性对低层的网络的复杂性进行了一定程度的屏蔽操作。本平台能够有效解决在网格环境中所存在的数据信息共享问题，从而使Web 的服务资源的数据传输管道能够流畅的被应用层访问，解决了该平台在数据传输与节点与网格自己的融合性问题。

JXTA 协议族可以对P2P 的环境进行标准化，从而实现节点互操作协议的实现。这个项目的发起公司是SUN M icrosystems，JXTA 协议族可以解决虚拟网络服务中的索引以及发布资源的问题，这种协议族可以引入各项对等节点以、对等节点组、管道以及端点从而协助处理虚拟网络服务的问题。这个协议族具有多个协议，不同的协议都对以节点所形成的动态虚拟网络进行了定义，并且能够独立在低层网络协议甚至是操作系统之外，同时根据不同的需要进行容量的扩增与缩减。而这个协议族则包括管道绑定协议、解析协议、对等节点检索协议以及端点路由器协议。

在JXTA 协议族中是通过JXTA J2SE Platform 来实现低层的虚拟网络的核心功能的。该平台可以利用对节点间不同网络协议的屏蔽而实现在物理网络中分布的节点不再受网络地址转换设备以及防火墙的隔离限制，而是能够进一步形成统一的编址即是JXTA 虚拟网络。于是应用层的信息数据便可以通过这个虚拟网络的管道资源对已得到的数据实现透明的传输节点操作。

3.1 对等节点间数据传输的会话

在JXTA 的协议中可以通过单工管道这一介质实现对等节点的数据导入与导出。而这一管道的类型大致分为两种分别是单管和双管，因此可以通过将两条同样的单工管道结合在一起组合成双工管道进而在JXTA 的虚拟网络中起到模拟双工管道的作用[5]。而要精确实现虚拟网络中对于数据传输的应答过程则统共需要3 个步骤，分别是：第一，创建输入管道以使节点数据可以发布，之后是启动管道监听发布管道公告；第二，搜索该数据发布的公告，接着建立与监听管道能够搭配的输出管道，同时还要搭建接受信息的输入管道并发布公告以对接数据的传输；第三，对接到发布节点，整理好所需数据后根据内容的需要建立相应的数据传输管道并将数据发布到所需节点。

3.2 对等节点的数据传输

为了能够实现对等节点间数据的输入输出，需要Peer 类、Publisher 类以及Requester 类三个类之间相互协作配合完成。以Peer 类的Pipe Msg Listener 接口为基础，衍生出Publisher 类和Requester 类，分别能够实现对虚拟网络的各个对等节点的数据供给和侦查监听管道中的事件函数。对等数据传输实现如图1所示。?

3.3 封装传输服务与Web 服务资源管道

Web 的服务资源部署是多元化的，包括关联极其密切的软件的的服务及应用还有硬件设备。为了能够将数据共享服务运用于网格环境中，需要根据Web 服务资源的属性把JXTA 虚拟网络对等节点的管道资源及数据传输封装到Web 服务资源中，这样就可以是虚拟仿真实验及装配获得便捷的开发。数据传输管道的Web 服务如图2 所示。

图2 数据传输管道构建

4 结论

这次将P2P 运用在制造网格中是创新的尝试，通过对JXTA J2SE Platform 与Globus Tookl it 技术的结合应用，实现了在低层进行异构数据的共享，并能够完成数据共享管道中的Web 服务资源。根据这一技术的应用，可以设定利用JXTA 协议族支撑XML 以实现SOAP 的技术运用，并据此建立服务共享的网格系统，进而实现公用计算的分布式计算的理想。