王　偉　李春燕　王　斌　孫俊蘭

(鹽城工學(xué)院機械工程學(xué)院　江蘇 鹽城 224051)

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基于PDM的圖文檔數(shù)據(jù)外發(fā)機制及實現(xiàn)

王偉李春燕王斌孫俊蘭

(鹽城工學(xué)院機械工程學(xué)院江蘇 鹽城 224051)

針對制造業(yè)企業(yè)PDM(Product Data Management)系統(tǒng)中圖文檔數(shù)據(jù)外發(fā)方式、訪問控制的需求，在傳統(tǒng)文檔外發(fā)方式的基礎(chǔ)上研究出一種適用于PDM系統(tǒng)的圖文檔外發(fā)機制。該機制由驗證規(guī)則與訪問控制、流程審核與數(shù)據(jù)外發(fā)、身份驗證與圖文檔使用、審計及日志管理等四部分組成。以西門子Teamcenter軟件為平臺，結(jié)合圖文檔外發(fā)機制，開發(fā)了圖文檔數(shù)據(jù)外發(fā)系統(tǒng)，實現(xiàn)了Teamcenter中圖文檔的選取、驗證規(guī)則的設(shè)定、數(shù)據(jù)包生成與外發(fā)、身份驗證與圖文檔使用等功能，在實際應(yīng)用中獲得了很好的效果。

數(shù)據(jù)外發(fā)驗證規(guī)則訪問控制工作流程審計管理

0　引　言

隨著國家推動信息化與工業(yè)化的深度融合，制造業(yè)企業(yè)逐步實施了產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理PDM系統(tǒng)，實現(xiàn)了產(chǎn)品圖文檔數(shù)據(jù)的集中管理、電子化的工作流程與過程管理，并與三維CAD進行了深度集成，為數(shù)據(jù)的共享訪問提供了信息化平臺[1]。企業(yè)之間的技術(shù)協(xié)作過程中，需要不斷將一些重要的圖文檔數(shù)據(jù)進行外發(fā)，一旦外發(fā)出去，企業(yè)就失去了對這些數(shù)據(jù)的保護和控制，有可能對企業(yè)帶來嚴重的損失，因此對核心數(shù)據(jù)的保護就成為企業(yè)知識產(chǎn)權(quán)保護的重要工作[2]。如何將PDM系統(tǒng)中的圖文檔數(shù)據(jù)直接外發(fā)，外發(fā)過程如何保證數(shù)據(jù)不被泄露，如何對接收方進行身份驗證，如何審計外發(fā)數(shù)據(jù)的使用情況等需求，成為PDM系統(tǒng)在企業(yè)推廣使用所必須解決的關(guān)鍵問題。本文針對企業(yè)PDM系統(tǒng)中圖文檔數(shù)據(jù)外發(fā)面臨的諸多問題，提出一種數(shù)據(jù)外發(fā)操作與控制機制，并以Teamcenter軟件為基礎(chǔ)，通過技術(shù)開發(fā)來實現(xiàn)數(shù)據(jù)外發(fā)、規(guī)則驗證與訪問控制、審計與日志管理等功能，實現(xiàn)企業(yè)對圖文檔數(shù)據(jù)的安全外發(fā)與管控。

1　文檔外發(fā)系統(tǒng)

1.1文檔外發(fā)系統(tǒng)

(1) 按企業(yè)間是否聯(lián)網(wǎng)分類

外發(fā)系統(tǒng)按企業(yè)間是否聯(lián)網(wǎng)可分為離線使用系統(tǒng)和聯(lián)網(wǎng)使用系統(tǒng)。離線使用系統(tǒng)中，發(fā)送端通過EMAIL、存儲介質(zhì)等方式發(fā)送文檔數(shù)據(jù)及驗證規(guī)則，接收端通過了發(fā)送端的驗證后離線使用外發(fā)文檔。聯(lián)網(wǎng)使用系統(tǒng)利用通信網(wǎng)絡(luò)連接外發(fā)系統(tǒng)發(fā)送端與接收端，可實現(xiàn)遠程服務(wù)器在線驗證、實時傳輸文檔流媒體數(shù)據(jù)[3]，同時聯(lián)網(wǎng)使用系統(tǒng)具有日志審計功能，可詳盡記錄發(fā)送端的發(fā)送日志和接收端的操作日志。

(2) 按文檔數(shù)據(jù)是否加密分類

外發(fā)系統(tǒng)按文檔是否加密可分為明文發(fā)送系統(tǒng)與密文發(fā)送系統(tǒng)。明文發(fā)送中，接收端直接瀏覽外發(fā)文檔，文檔數(shù)據(jù)易被擴散，安全性較低。密文發(fā)送中，通過AES、MD5等加密算法、并結(jié)合校驗算法，實現(xiàn)對文檔進行加解密與有效性驗證，保證文檔在受控的方式下被使用，是一種能夠?qū)ν獍l(fā)文檔進行安全保護的方式[4]。

(3) 按文檔數(shù)據(jù)驗證方式分類

外發(fā)系統(tǒng)按文檔驗證方式分為軟件驗證系統(tǒng)與硬件驗證系統(tǒng)。軟件驗證是將接收端信息、驗證規(guī)則預(yù)先集成到外發(fā)文檔中，接收端使用文檔前需要提供對應(yīng)的驗證信息。硬件驗證是接收端通過發(fā)送端頒發(fā)的硬件驗證設(shè)備，例如USB硬件鎖，外發(fā)文檔打開前必須使用硬件設(shè)備驗證，驗證通過后才能使用相應(yīng)文檔。

1.2PDM系統(tǒng)的圖文檔數(shù)據(jù)外發(fā)現(xiàn)狀

傳統(tǒng)的文檔外發(fā)系統(tǒng)能實現(xiàn)身份驗證、文檔加解密、聯(lián)網(wǎng)使用等功能，企業(yè)可根據(jù)自身需求、文檔密級程度采用相應(yīng)的外發(fā)策略與方法，但針對PDM系統(tǒng)中圖文檔數(shù)據(jù)外發(fā)的相關(guān)技術(shù)與方法尚未有人進行研究，在發(fā)送要求和訪問控制存在方面不足：1)傳統(tǒng)的文檔外發(fā)系統(tǒng)只能將保存在物理磁盤中的電子文檔發(fā)送給接收端，無法直接外發(fā)PDM系統(tǒng)中的圖文檔數(shù)據(jù)；2)圖文檔數(shù)據(jù)在PDM系統(tǒng)中受到權(quán)限控制的保護，如果將數(shù)據(jù)導(dǎo)出到PDM系統(tǒng)外進行發(fā)送，導(dǎo)出的數(shù)據(jù)不再受系統(tǒng)的保護，發(fā)送、傳輸、接收等多個環(huán)節(jié)都會存在數(shù)據(jù)擴散的風險；3)PDM系統(tǒng)具有審計功能，系統(tǒng)外發(fā)送的圖文檔數(shù)據(jù)企業(yè)無法審計與日志管理，數(shù)據(jù)源無法進行追溯；4)圖文檔數(shù)據(jù)格式類型多，數(shù)據(jù)量大，按照實時傳輸、在線驗證、解密使用的方式，會出現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸過慢，系統(tǒng)響應(yīng)時間延長等問題，影響接收端正常工作。

本文提出的基于PDM系統(tǒng)的圖文檔數(shù)據(jù)外發(fā)機制可有效解決上述問題，對于數(shù)據(jù)的控制方式，從技術(shù)上提供更豐富的支持，可擴展企業(yè)的數(shù)據(jù)保護范圍，增強企業(yè)圖文檔外發(fā)的安全性與可控性。

2　基于PDM的圖文檔數(shù)據(jù)外發(fā)機制

2.1系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

基于PDM的圖文檔數(shù)據(jù)外發(fā)系統(tǒng)是企業(yè)信息集成技術(shù)的應(yīng)用[5,6]，系統(tǒng)分為數(shù)據(jù)儲存區(qū)、安全工作區(qū)、用戶訪問區(qū)、數(shù)據(jù)驗證區(qū)，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器存儲圖文檔數(shù)據(jù)與文件卷的索引數(shù)據(jù)、協(xié)作方基礎(chǔ)信息、流程審核信息、驗證規(guī)則數(shù)據(jù)、審計信息等；安全工作區(qū)提供給企業(yè)工程師使用PDM系統(tǒng)、外發(fā)系統(tǒng)的內(nèi)網(wǎng)環(huán)境[7]，可實現(xiàn)圖文檔數(shù)據(jù)選取、驗證規(guī)則設(shè)置、數(shù)據(jù)審核外發(fā)、審計及日志管理等功能；數(shù)據(jù)驗證區(qū)運行外發(fā)系統(tǒng)的驗證服務(wù)程序，實時監(jiān)聽來自協(xié)作方客戶端的驗證請求信息[8]，處理驗證事件，存儲驗證結(jié)果及協(xié)作方對外發(fā)數(shù)據(jù)的操作日志；用戶訪問區(qū)即協(xié)作方使用圖文檔數(shù)據(jù)的外網(wǎng)環(huán)境，協(xié)作方客戶端主機通過網(wǎng)絡(luò)連接到外發(fā)系統(tǒng)，實時接收外發(fā)數(shù)據(jù)包，在受控方式下使用驗證通過后的外發(fā)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)驗證區(qū)，如圖1所示。其中，數(shù)據(jù)存儲區(qū)由PDM系統(tǒng)文件卷服務(wù)器與數(shù)據(jù)庫服務(wù)器組成，文件卷服務(wù)器存儲圖文檔物理。

圖1　基于PDM的圖文檔數(shù)據(jù)外發(fā)系統(tǒng)架構(gòu)

2.2驗證規(guī)則與訪問控制機制

合理有效的驗證規(guī)則與訪問控制方式可保障外發(fā)數(shù)據(jù)的安全[9]，防止核心數(shù)據(jù)和敏感信息的擴散。如表1所示，驗證規(guī)則包括協(xié)作方基礎(chǔ)信息，以及圖文檔外發(fā)數(shù)據(jù)的總共使用次數(shù)和總共使用時長，外發(fā)系統(tǒng)會對數(shù)據(jù)庫中與該外發(fā)數(shù)據(jù)包對應(yīng)的驗證規(guī)則、協(xié)作方啟動外發(fā)數(shù)據(jù)包時觸發(fā)的驗證請求信息兩者進行匹配。訪問控制方式是設(shè)定協(xié)作方客戶端對該圖文檔外發(fā)數(shù)據(jù)副本操作的限制，包括對外發(fā)數(shù)據(jù)包中圖文檔數(shù)據(jù)的只讀/修改，控制相應(yīng)設(shè)計軟件可否打印、可否另存為、可否截屏等操作限制。

表1　驗證規(guī)則與訪問控制方式

驗證規(guī)則與訪問控制在實際應(yīng)用中可實現(xiàn)更多擴展功能：1)動態(tài)增加驗證規(guī)則與訪問控制方式，例如增加對協(xié)作方的IP地址驗證；2)對于已經(jīng)外發(fā)的數(shù)據(jù)，可由外發(fā)部門重新設(shè)定使用次數(shù)及使用時長，延續(xù)數(shù)據(jù)的使用，避免再次發(fā)送相同數(shù)據(jù)的重復(fù)工作。

2.3流程審核與數(shù)據(jù)外發(fā)機制

工作流與過程管理是PDM系統(tǒng)的主要功能，實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計數(shù)據(jù)的審核與發(fā)布、工程變更的控制、產(chǎn)品成熟度的管理[4,10,11]。待審核的圖文檔數(shù)據(jù)保存在PDM系統(tǒng)中，可有效防止數(shù)據(jù)的人為擴散。如圖2所示，基于PDM系統(tǒng)可構(gòu)建集流程審核、外發(fā)數(shù)據(jù)包生成、外發(fā)操作于一體的工作模式。只需選用定義好的審核流程模板，外發(fā)審核的同時，相應(yīng)的外發(fā)數(shù)據(jù)包生成、外發(fā)操作等過程都將由系統(tǒng)在后臺自動完成，避免更多人接觸物理文件，簡化外發(fā)過程，增強系統(tǒng)的安全性。

圖2　流程審核與外發(fā)機制

外發(fā)部門在流程審核前，在PDM系統(tǒng)中選取圖文檔外發(fā)數(shù)據(jù)，生成待外發(fā)數(shù)據(jù)清單，系統(tǒng)根據(jù)清單生成該圖文檔外發(fā)數(shù)據(jù)副本。針對該圖文檔外發(fā)數(shù)據(jù)副本，外發(fā)部門設(shè)定對應(yīng)的驗證規(guī)則和訪問控制方式，并經(jīng)PDM系統(tǒng)存儲于數(shù)據(jù)庫中。PDM系統(tǒng)根據(jù)待外發(fā)數(shù)據(jù)清單，將圖文檔外發(fā)數(shù)據(jù)副本調(diào)入PDM系統(tǒng)的內(nèi)存緩沖區(qū)，將圖文檔外發(fā)數(shù)據(jù)副本和驗證規(guī)則、訪問控制方式進行集成，獲得外發(fā)數(shù)據(jù)包。PDM系統(tǒng)將外發(fā)數(shù)據(jù)包發(fā)送至協(xié)作方客戶端，發(fā)送模塊的發(fā)送方式采用雙方協(xié)商的通信方式，例如FTP方式。同時，PDM系統(tǒng)生成外發(fā)操作日志和發(fā)送狀態(tài)信息，存儲到PDM數(shù)據(jù)庫中。外發(fā)系統(tǒng)根據(jù)外發(fā)操作日志和發(fā)送狀態(tài)信息，判斷若外發(fā)數(shù)據(jù)包成功發(fā)送至協(xié)作方客戶端，則刪除PDM系統(tǒng)中對應(yīng)的圖文檔外發(fā)數(shù)據(jù)副本。

以下是電子化審核流程中數(shù)據(jù)包生成與外發(fā)的偽代碼：

Begin

Get Outgoing Data List

Generate Copies Of Outgoing Data

Set Valid Rules

Set Access Controls

Push Data Into Workflow

If (Review Passed)

Generate Data Packets

Send Data

Else

Return Reason

If (Has Send To Recipient)

Generate Log File

Delete Copies Of Data

Else

Return Reason

End

2.4身份驗證與圖文檔使用機制

身份驗證與圖文檔使用機制包括驗證請求信息收集與發(fā)送，執(zhí)行驗證過程，返回結(jié)果與更新數(shù)據(jù)，受控方式下使用數(shù)據(jù)。如圖3所示，協(xié)作方接收并啟動外發(fā)數(shù)據(jù)包后，外發(fā)系統(tǒng)執(zhí)行驗證過程。

第1步協(xié)作方啟動外發(fā)數(shù)據(jù)包，觸發(fā)驗證請求信息發(fā)送程序。發(fā)送程序自動提取協(xié)作方基礎(chǔ)信息等數(shù)據(jù)發(fā)送到驗證服務(wù)器；

第2步驗證服務(wù)器實時監(jiān)聽與接收多個協(xié)作方的驗證請求，解析并讀取驗證規(guī)則，同時從PDM系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中提取該外發(fā)數(shù)據(jù)包的驗證規(guī)則；

第3步驗證服務(wù)程序進行匹配驗證，判斷外發(fā)數(shù)據(jù)包的有效性與可用性。如果驗證通過，返回驗證結(jié)果到協(xié)作方主機，并更新數(shù)據(jù)庫中該外發(fā)數(shù)據(jù)的驗證規(guī)則信息；如果驗證不通過，則提示未驗證通過原因；

第4步協(xié)作方外發(fā)數(shù)據(jù)包程序接收驗證結(jié)果信息，更新外發(fā)數(shù)據(jù)包的已用次數(shù)和已用時長；

第5步協(xié)作方根據(jù)提示的訪問控制方式，針對外發(fā)數(shù)據(jù)包中的圖文檔數(shù)據(jù)，啟動相應(yīng)CAD設(shè)計軟件進行工作；

第6步驗證服務(wù)程序根據(jù)協(xié)作方對該外發(fā)數(shù)據(jù)包的操作，生成使用日志。

以下是驗證服務(wù)程序身份驗證過程的偽代碼：

Begin

Listening Some User Request from Internet

Initialize Waiting Queue

Resolve Validation Data

Get Validation Data From Database

Begin

Compare User Information

Compare Client MAC

If (User Information Is True && Client MAC Is True)

Begin

If (Has Used Times < MaxTime)

Has Used Times ++

Else

Return Reason

Generate Log File

End

Begin

If (Current Date Between Valid Date)

Calculate Remaining Duration

Else

Return Reason

Generate Log File

End

Else

Return Reason

Generate Log File

End

圖3　數(shù)據(jù)驗證與使用流程

2.5審計及日志管理機制

審計及日志管理機制記錄外發(fā)操作日志、外發(fā)數(shù)據(jù)包使用日志，存儲發(fā)送狀態(tài)信息。針對圖文檔數(shù)據(jù)選取，驗證規(guī)則與訪問控制設(shè)置，數(shù)據(jù)外發(fā)等過程，系統(tǒng)生成外發(fā)操作日志和發(fā)放狀態(tài)信息；針對協(xié)作方對圖文檔外發(fā)數(shù)據(jù)的操作，驗證服務(wù)程序生成或更新外發(fā)數(shù)據(jù)包的使用日志，并將外發(fā)數(shù)據(jù)包的使用日志和目標協(xié)作方信息存儲于PDM數(shù)據(jù)庫中。

PDM系統(tǒng)安全管理員進行對內(nèi)與對外審計：根據(jù)外發(fā)數(shù)據(jù)包的外發(fā)操作日志和發(fā)送狀態(tài)信息來查詢、審計外發(fā)數(shù)據(jù)包的發(fā)送情況，實現(xiàn)對內(nèi)審計；根據(jù)外發(fā)數(shù)據(jù)包的使用日志和目標協(xié)作方信息來查詢、審計外發(fā)數(shù)據(jù)包使用情況，實現(xiàn)對外審計。

3　圖文檔數(shù)據(jù)外發(fā)系統(tǒng)的實現(xiàn)

3.1基于Teamcenter的外發(fā)系統(tǒng)

Teamcenter是Siemens PLM Software公司推出的一種基于SOA系統(tǒng)架構(gòu)的PDM軟件，具有圖文檔管理、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與配置管理、工作流程與過程管理、訪問權(quán)限管理、制造工藝管理等功能，在航空航天、機械制造、電子電器、紡織化工等行業(yè)領(lǐng)域廣泛使用。筆者在某裝備制造業(yè)企業(yè)的Teamcenter系統(tǒng)實施中，以圖文檔數(shù)據(jù)外發(fā)機制為理論基礎(chǔ)，開發(fā)了基于Teamcenter的圖文檔數(shù)據(jù)外發(fā)系統(tǒng)，并將該系統(tǒng)在企業(yè)中進行實際使用。如圖4所示，外發(fā)系統(tǒng)由數(shù)據(jù)外發(fā)模塊與數(shù)據(jù)驗證模塊組成，數(shù)據(jù)外發(fā)模塊基于Teamcenter圖文檔管理、工作流與過程管理、審計管理等功能，實現(xiàn)了在Teamcenter系統(tǒng)中直接選取圖文檔數(shù)據(jù)、設(shè)定驗證規(guī)則與訪問控制方式、系統(tǒng)自動集成外發(fā)數(shù)據(jù)副本與驗證規(guī)則、數(shù)據(jù)包外發(fā)、日志生成與審計等功能；數(shù)據(jù)驗證模塊監(jiān)聽與解析驗證請求信息，執(zhí)行驗證并反饋結(jié)果。外發(fā)系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息均存儲于Teamcenter系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，有效提高了外發(fā)系統(tǒng)運行效率。

圖4　基于Teamcenter的外發(fā)控制系統(tǒng)

3.2外發(fā)系統(tǒng)功能實現(xiàn)

Teamcenter提供強大的二次開發(fā)接口，針對企業(yè)需求可以進行個性化訂制和開發(fā)[12～14]。外發(fā)系統(tǒng)客戶端采用Java的Swing和AWT工具包來實現(xiàn)界面設(shè)計、用戶數(shù)據(jù)交互，利用Teamcenter提供的Portal API，與Teamcenter主要模塊實現(xiàn)集成?？蛻舳藢崿F(xiàn)的主要功能包括：驗證規(guī)則的定制、圖文檔數(shù)據(jù)的選取與副本生成、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)聽與規(guī)則驗證、外發(fā)審計管理等。服務(wù)器端功能采用Teamcenter Integration Toolkit(ITK)與 C 語言開發(fā)，實現(xiàn)外發(fā)數(shù)據(jù)與驗證規(guī)則的集成，F(xiàn)TP方式外發(fā)數(shù)據(jù)，獲取與解析驗證信息，生成外發(fā)日志與數(shù)據(jù)包使用日志等功能。圖5是外發(fā)部門選取待外發(fā)數(shù)據(jù)、設(shè)置驗證規(guī)則與訪問控制方式后，通過可視化的流程進行審核與發(fā)送。

圖5　流程審核外發(fā)數(shù)據(jù)及驗證規(guī)則

在圖6中，驗證服務(wù)程序驗證通過后，將驗證結(jié)果傳送到協(xié)作方客戶端。外發(fā)數(shù)據(jù)包程序自動更新使用次數(shù)、使用時長，將圖文檔數(shù)據(jù)的可使用信息顯示給協(xié)作方用戶。協(xié)作方用戶可以在受控的方式下使用NX軟件打開圖文檔數(shù)據(jù)。

圖6　顯示圖文檔數(shù)據(jù)可使用信息

4　結(jié)　語

本文針對制造業(yè)企業(yè)PDM系統(tǒng)的圖文檔數(shù)據(jù)外發(fā)存在的問題，對傳統(tǒng)文檔外發(fā)系統(tǒng)進行了研究和分類，提出了一種適用于PDM系統(tǒng)的圖文檔外發(fā)機制。本文分別闡述了此外發(fā)機制的四個組成部分，包括驗證規(guī)則與訪問控制方式、流程審核與數(shù)據(jù)外發(fā)、身份驗證與圖文檔使用、審計與日志管理、并結(jié)合外發(fā)機制提出了相應(yīng)的外發(fā)系統(tǒng)架構(gòu)模型。以西門子Teamcenter工業(yè)軟件為平臺，開發(fā)了圖文檔數(shù)據(jù)外發(fā)系統(tǒng)，并在企業(yè)實際應(yīng)用，實現(xiàn)了流程審核與外發(fā)圖文檔數(shù)據(jù)、身份驗證與訪問控制，審計與日志管理等功能，從技術(shù)上對圖文檔外發(fā)提供了更豐富的支持。外發(fā)系統(tǒng)有效保護了圖文檔數(shù)據(jù)的外發(fā)過程，使外發(fā)出去的數(shù)據(jù)得到控制，擴展了企業(yè)的數(shù)據(jù)管控范圍。

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RAWING AND DOCUMENT DATA OUTGOING MECHANISMS AND IMPLEMENTATION BASED ON PDM

Wang WeiLi ChunyanWang BinSun Junlan

(College of Mechanical Engineering, Yancheng Institute of Technology, Yancheng 224051, Jiangsu,China)

In view of the needs of outgoing way and access control of drawing and document data in PDM system of manufacturing enterprise, based on traditional document outgoing means, we studied a drawing and document data outgoing mechanism applicable to PDM system. The mechanism consists of four sections, including validation rules and access controls, workflow checking and data outgoing, authentication and data using, and audit and log management. Taking Siemens Teamcenter software as the research platform and combining with the outgoing mechanism, we developed a drawing and document data outgoing system, and implemented the functions of selecting drawing and document from Teamcenter, setting validation rules, data package integrating and outgoing, authentication and data using, etc. In practical applications the system achieves good effect.

Data outgoingValidation ruleAccess controlWorkflowAudit management

2015-06-10。國家科技部重大科技支撐計劃項目(2014BAF07B01)；江蘇省基礎(chǔ)研究計劃(自然科學(xué)基金)項目(BK2013 1221)；江蘇省產(chǎn)學(xué)研前瞻性聯(lián)合研究項目(BY2013057-04)。王偉，講師，主研領(lǐng)域：計算機應(yīng)用技術(shù),企業(yè)信息化。李春燕，講師。王斌，副教授。孫俊蘭，教授。

TP391

A

10.3969/j.issn.1000-386x.2016.09.013