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第五章  系列化產(chǎn)品工程信息的建立與管理

【本章摘要】本章首先分析了管理系列化產(chǎn)品信息的工具——工程數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容及建庫方法，并詳細(xì)分析了具體系統(tǒng)中的庫存-設(shè)計控制模塊的實現(xiàn)及其工程數(shù)據(jù)庫的生成和企業(yè)中的項目圖紙管理模塊的工程數(shù)據(jù)庫建立。

5.1  工程數(shù)據(jù)管理的引入

隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展堤撵，現(xiàn)代工業(yè)的整體分工與合作的日益完善，特別是標(biāo)準(zhǔn)化和通用化技術(shù)的發(fā)展架馋，企業(yè)產(chǎn)品的系列化工作就變得日益重要帅刊。而對產(chǎn)品信息的管理也變得很重要，并且陈症，由于系列化產(chǎn)品之間在特征尺寸和圖形表達(dá)上都具有一定的共性蔼水。如何有效地記錄這些信息，特別是應(yīng)用到圖形驅(qū)動中录肯，普通的數(shù)據(jù)庫（存儲簡單的數(shù)據(jù)信息）對圖形特征數(shù)據(jù)的存儲較為困難趴腋，而工程數(shù)據(jù)庫能存儲具有工程特性信息的內(nèi)容。

為了適應(yīng)工程數(shù)據(jù)庫管理和應(yīng)用需求论咏，設(shè)計和發(fā)展傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型优炬，研究新的可擴充的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，為用戶提供強大的系統(tǒng)和良好的人機界面潘靖。目前穿剖，主要的做法有：使用構(gòu)造DBMS生成器；使用擴展關(guān)系模型（混合模型）泛汁；使用語義模型刽巍；打破關(guān)系約束的NF2模型；面向?qū)ο竽Ｐ汀?/p>

由于歷史的原因寿经，早期的工程數(shù)據(jù)庫均采用傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型鹦堕，即層次、網(wǎng)狀剖坟、關(guān)系模型辆雇。由于關(guān)系數(shù)據(jù)模型具有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦碚摗⑶逦�的概念绪桑，因此不少系統(tǒng)都是建立在擴展的關(guān)系模型上的完冻，去適應(yīng)工程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的需要。然而由于關(guān)系模型將實體與實體間不同的聯(lián)系統(tǒng)一按關(guān)系處理猴试，犧牲了不少語義信息鲁压，加之關(guān)系模型的面向記錄的模式以及單一的數(shù)據(jù)類型不能自然表達(dá)復(fù)雜的對象結(jié)構(gòu)载易，因此，工程數(shù)據(jù)庫的功能受到一定的限制佣棠。目前人們開始研究新的語義數(shù)據(jù)模型颈墅，特別是面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型已受到重視。由于這種數(shù)據(jù)庫模型具有較強的語義建模能力雾袱，它的許多特點非常適合工程數(shù)據(jù)庫特別是圖形圖象數(shù)據(jù)庫恤筛，是一種很有希望的方法。

基于數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)來實現(xiàn)工程數(shù)據(jù)管理芹橡，是在數(shù)據(jù)庫技術(shù)得到發(fā)展的基礎(chǔ)上毒坛，將特定工程數(shù)據(jù)分類、分階段存于數(shù)據(jù)庫林说，便于數(shù)據(jù)獨立和共享粘驰，便于管理和使用。對于傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)模型述么。經(jīng)過改造和擴展，開發(fā)成更適合于工程應(yīng)用需要的能有效保證工程數(shù)據(jù)管理的系統(tǒng)愕掏，如工程設(shè)計知識庫度秘、工程圖形數(shù)據(jù)庫等，在工程應(yīng)用需求推動下饵撑，發(fā)展較快剑梳。

機械CAD數(shù)據(jù)主要包括產(chǎn)品設(shè)計數(shù)據(jù)、產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)拙故、圖形數(shù)據(jù)窃德、材料數(shù)據(jù)、成組技術(shù)編碼數(shù)據(jù)亮倍、測試數(shù)據(jù)等忆颇。它應(yīng)包括物理特性、材料特性纠惧、零件規(guī)格卿截、數(shù)學(xué)模型、經(jīng)驗公式的數(shù)學(xué)描述赛虽、幾何形體描述與幾何尺寸拨蓖、規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)等，內(nèi)容極為廣泛刺泌。其表現(xiàn)形式除了數(shù)值照旺、文字信息之外，還有大量的幾何圖形信息男枝。其特點是數(shù)據(jù)量大酝浦，種類多分衫，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

為了適應(yīng)工程數(shù)據(jù)管理和應(yīng)用需求料睛，要對傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型進(jìn)行發(fā)展和改造或重新設(shè)計新的數(shù)據(jù)模型丐箩，通常的方法有：

(l）基于關(guān)系數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)模型：RDBMS要求所有關(guān)系表均滿足1NF，因而用關(guān)系表達(dá)復(fù)雜對象時恤煞，對象實體的各屬性需要分拆在數(shù)個關(guān)系表中屎勘，因而可以在RDBMS之上開發(fā)一附加層，專門完成“關(guān)系←→對象”的互換工作居扒，從而使實體外部對象與內(nèi)部對象之間能自然映像概漱。

(2）新一代數(shù)據(jù)模型主要有：1）從排除1NF限制出發(fā)而提出的NF2模型，NF2從結(jié)構(gòu)上對關(guān)系模型進(jìn)行了擴充喜喂，允許屬性既可以是原子類型也可以是關(guān)系本身瓤摧，因此能表達(dá)“表中表”，可以將層次結(jié)構(gòu)的對象作為一個整體存于數(shù)據(jù)庫玉吁，當(dāng)存取某個對象是無須進(jìn)行顯式的連續(xù)操作照弥；2）排除1NF限制并允許屬性為函數(shù)或過程既是關(guān)系模型在語義方向上的擴充，如POSTGRES系統(tǒng)进副，它支持關(guān)系之間的繼承并允許在關(guān)系上定義函數(shù)和運算符壳晨，從而大大提高了復(fù)雜對象的建模能力；3）為了表達(dá)各種復(fù)雜的語義關(guān)聯(lián)遣抄，提出了許多語義數(shù)據(jù)模型意宝，其中SAM模型為CIMS數(shù)據(jù)庫庫設(shè)計提供了一個很有力的工具，由于語義數(shù)據(jù)模型的復(fù)雜性庵臼，語義模型只是被用作數(shù)據(jù)庫設(shè)計中的一種概念建模工具慎间；4)面向?qū)ο螅∣O）的數(shù)據(jù)模型，00模型的核心為“抽象數(shù)據(jù)類型＋繼承性＋對象標(biāo)識符”揽邀，采用00模型的模型的面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫（OODB）是隨著面向?qū)ο蟪套衷O(shè)計的技術(shù)發(fā)展而應(yīng)運而生粗啼。OODBMS支持復(fù)雜對象、對象標(biāo)識和對象繼承辙势、對象的封裝性耽炎、層次結(jié)構(gòu)的類或型、具有計算完備性和可擴充性等沟密。

5.2  對象模型到關(guān)系數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的映射

對象是有實體所包含的一組數(shù)據(jù)和施加于這些數(shù)據(jù)上的操作組成的〖�着，F(xiàn)實世界中所有概念實體被模型化為對象。對象描述的所有的概念實體痹换，從簡單到復(fù)雜的實體征字，允許把復(fù)雜對象表示成一個循環(huán)遞歸的對象，而且每個對象是唯一可標(biāo)識的娇豫〕捉�；�于對象和類的概念畅厢，使之能建立高度結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)模型，更能反映復(fù)雜的現(xiàn)實世界的語義關(guān)系氮昧。

面向?qū)ο笫且环N新的程序設(shè)計方法學(xué)框杜，它吸收了傳統(tǒng)方法的數(shù)據(jù)抽象，信息隱蔽袖肥，模塊化等思想咪辱，強調(diào)以對象作為問題分析、系統(tǒng)設(shè)計的主體椎组，是軟件系統(tǒng)與客觀世界之間自然的對應(yīng)關(guān)系油狂。面向?qū)ο蠓椒ò凑杖藗兞?xí)慣的思維方式建立問題模型和構(gòu)造系統(tǒng)，使軟件系統(tǒng)更易于理解和維護(hù)寸癌，它的繼承和多態(tài)等技術(shù)為軟件復(fù)用和擴充創(chuàng)造了條件专筷。采用面向?qū)ο蠓椒▉碓O(shè)計數(shù)據(jù)庫，對數(shù)據(jù)庫中的表格字段的具體類型沒有限制兰捣，即可以設(shè)計層次槐骂、網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫，又可以設(shè)計關(guān)系型和面向?qū)ο笮蛿?shù)據(jù)庫赞亡。使用統(tǒng)一的面向?qū)ο笤O(shè)計技術(shù)聊树，可以提高數(shù)據(jù)庫和程序編碼的完整性。面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)是把面向?qū)ο蠹夹g(shù)和傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫技術(shù)結(jié)合集成在一個系統(tǒng)中变抛，支持面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型和對象操作、集合操作一體化宏动，適合于工程中的應(yīng)用涡拾。但是從目前的技術(shù)和市場上看，面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫在技術(shù)上不完全成熟斜孩，缺乏統(tǒng)一的國際標(biāo)準(zhǔn)胆褪，市場上應(yīng)用極少。而關(guān)系型數(shù)據(jù)庫是在市場上比較流行臀胞，經(jīng)實踐證明成熟可靠的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)狰绪，與高級詳言的接口已經(jīng)建成。因此蛋济，可以通過將對象模型映射成關(guān)系型數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)來多現(xiàn)對象數(shù)據(jù)的存儲和操作棍鳖。

關(guān)系數(shù)據(jù)庫邏輯上是“表”的集合，這種表具有固定列數(shù)和任意的字段數(shù)碗旅。表的列名稱可直接與對象模型中的屬性相關(guān)渡处，行可以對應(yīng)于類實例和鏈，各個表的行列交叉點用來存儲基本類型的數(shù)據(jù)祟辟。對象模型到數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的映射就是將規(guī)范化的類屬性医瘫、關(guān)聯(lián)關(guān)系和歸納關(guān)系映射成具體特定結(jié)構(gòu)的一張或多張表模型侣肄，對象的存儲就是實例的屬性值、關(guān)聯(lián)表示值和歸納表示值存入相應(yīng)的表中醇份。

每個類都可映射成一張或多張表稼锅，圖5-1是點類映射成表的例子。

關(guān)聯(lián)映射成表的方法是：首先將關(guān)聯(lián)的二個類映射成各自的表僚纷，然后再用二個類的標(biāo)識屬性作成關(guān)鍵字矩距，構(gòu)成一張索引表。關(guān)聯(lián)映射成表的方法是：首先將關(guān)聯(lián)的二個類映射成各自的表畔濒，然后再用二個類的標(biāo)識屬性作成關(guān)鍵字剩晴，構(gòu)成一張索引表。

聚集的映射規(guī)律和關(guān)聯(lián)相似恬皆。用聚集可以描述復(fù)雜對象砰声。圖5-2是直線到表映射的一個例子。繼承是面向?qū)ο笾械囊粋�重要的方法众附。繼承的常規(guī)映射方法是原位法沉南，它將父類和子類都在原位映射成相應(yīng)的表，父類和子類通過關(guān)鍵字來表示對象標(biāo)識刮跟，這種方法邏輯上清晰且可擴展劣晾，但涉及的表較多。繼承到表的映射方法還有“上升法”和“下降法”唬垦。上升法是將父親的屬性“下降”復(fù)制到各個子表中從而省去父表莫诺，該方法適合于父類屬性較少，具體應(yīng)用中知道應(yīng)診尋找哪個子類實例的場合些吨。下降法是將各個子類的屬性都“上升”復(fù)制到父表中從而省去所有子表畸玲，父表中包括含了描述父類所有屬性的字段。該方法適合于父類屬性較多林葬，子類個數(shù)和屬性較少的場合揭胶。例如，尺寸類和線形尺寸類鞍爱、角度尺寸類等尺寸之間的關(guān)系為繼承鹃觉，可通過上升法統(tǒng)一為一個類。通過將對象模型到關(guān)系數(shù)據(jù)庫表的映射睹逃，可以方便地實現(xiàn)工程數(shù)據(jù)的管理盗扇。

5.3  庫存-設(shè)計控制

隨著企業(yè)的不斷發(fā)展，產(chǎn)品系列及其種類的增多沉填，倉庫零件或原材料的庫存量也隨之變地越來越大粱玲。一般地，我們可以將庫存分為三類：常用類，不常用類和不用類抽减。常用類指使用頻率很高的零件集合：不常用零件是指使用頻率很較底的零件集合允青；不用類是指由于一些客戶的特殊需求，并且設(shè)計人員在設(shè)計時僅從理論上的最優(yōu)化的可行性而沒有考慮到零件種類的可能增多卵沉，導(dǎo)致在一些以后可能永遠(yuǎn)用不上的零件集合颠锉。

隨著庫存量的增多，企業(yè)積壓資金也越來越大史汗，而事實上足贴，很多種類的零件根本沒有必要購買，完全可以用其他類型的零件進(jìn)行代替姥勤。對零件選型的控制主要是對設(shè)計人員在零件選型過程中哮寨，讓設(shè)計人員優(yōu)先選用常用零件，其次是倉庫已有的零件施俩，最后才是新零件瞎遗，從而減小不必要的庫存費用。

實質(zhì)上披蛔，這是設(shè)計人員在設(shè)計思維的一個轉(zhuǎn)變：設(shè)計最優(yōu)化轉(zhuǎn)向設(shè)計選型最優(yōu)化截纹。對一個企業(yè)來說，設(shè)計的最優(yōu)化不一定是最好的選擇幻役，應(yīng)該將設(shè)計的最優(yōu)化向企業(yè)的實際靠攏贬屹，即選型通用化，而實現(xiàn)選型通用化需要對設(shè)計人員進(jìn)行有效的控制伦秀。具體實現(xiàn)流程見圖5-3月锅。

在此系統(tǒng)中，選型通用化的過程是對工程數(shù)據(jù)庫的有條件檢索泞当，而整個過程是一個迭代的結(jié)果迹蛤，當(dāng)然，從實用的角度來看零蓉，迭代次數(shù)不易多（一般＜15）。

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