工程數(shù)據(jù)庫(數(shù)據(jù)庫)

時間：2022-12-22 20:30:01 | 來源：信息時代

時間：2022-12-22 20:30:01 來源：信息時代

    工程數(shù)據(jù)庫 : 為工程應用的特殊需要而產(chǎn)生的一種特種數(shù)據(jù)庫,是存儲、管理和使用面向工程設計所需要的工程數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)模型的一種數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。除了數(shù)據(jù)庫的一般功能外,工程數(shù)據(jù)庫要解決復雜工程數(shù)據(jù)的表達、處理和管理,以及提供工程應用所需的特殊功能,如大量復雜數(shù)據(jù)的高效存儲和訪問、長事務管理、版本管理等。工程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)將工程設計方法與數(shù)據(jù)庫、人工智能等技術(shù)相結(jié)合,構(gòu)成智能化的CAD/CAM集成系統(tǒng),在工程等各個領域獲得廣泛應用。
20世紀70年代末,數(shù)據(jù)庫技術(shù)在商業(yè)數(shù)據(jù)管理上的成功應用,激發(fā)了人們將數(shù)據(jù)庫技術(shù)應用于工程數(shù)據(jù)管理,使之管理大量工程數(shù)據(jù)的迫切需求和想法。如在航天飛機、衛(wèi)星、導彈、飛機、汽車及機械產(chǎn)品制造等領域,為了提高產(chǎn)品的設計和制造質(zhì)量,降低成本,需要準確地了解和掌握各種各樣的工程設計、制造和管理的相關(guān)數(shù)據(jù),并根據(jù)這些數(shù)據(jù)作出正確決策,為此需對大量工程數(shù)據(jù)實施有效管理。早在計算機出現(xiàn)之前,工程師們已通過系統(tǒng)地使用組表(set tables)、圖表(picture tables)和工程圖等方法來描述工程數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的流程和結(jié)構(gòu)。在這些數(shù)據(jù)中,包括生產(chǎn)進度表等二維表形式的數(shù)據(jù)、描述工程設計產(chǎn)品形狀的平面圖,還有描述產(chǎn)品的形狀畫線、中心線、尺寸線、注釋和制圖符號等。隨著計算機輔助設計(computer aided design,CAD)技術(shù)的發(fā)展,將計算機輔助設計技術(shù)應用到工程設計領域是實現(xiàn)機械設計和工程數(shù)據(jù)管理的有效途徑,而隨著計算機輔助設計和制造在整個設計和制造過程中所占的比例越來越大,產(chǎn)生了越來越多的數(shù)據(jù),需要對這些大量的工程數(shù)據(jù)實施有效的管理,這已經(jīng)大大超越了一般事務系統(tǒng)所涉及的范圍。
由于工程數(shù)據(jù)管理自身的特點,一般的事務數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)不適合工程數(shù)據(jù)管理的需求,需要新的工程數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng),這給數(shù)據(jù)的組織和管理帶來了新的困難和挑戰(zhàn)。為滿足工程應用的特殊要求,需要一種特種數(shù)據(jù)庫,除了具備數(shù)據(jù)庫的一般功能外,還能準確地管理工程領域中超越一般事務管理中所出現(xiàn)的數(shù)據(jù),為此部分數(shù)據(jù)庫專家開始轉(zhuǎn)入研究工程領域的數(shù)據(jù)庫技術(shù),著重解決復雜工程數(shù)據(jù)的表達、處理和管理等問題,并提供工程應用所需的特殊功能,如大量復雜數(shù)據(jù)的高效存儲和訪問、長事務管理、版本管理等機制。1975年美國洛克希德公司的Eastman首先描述了一個可用于CAD的數(shù)據(jù)庫,隨后各研究機構(gòu)、大學及有關(guān)公司也開展了有關(guān)將數(shù)據(jù)庫技術(shù)應用到工程數(shù)據(jù)管理上的研究,并取得了一些成果。1985年在倫敦召開的第四屆國際工程軟件會議上,詳細討論了工程數(shù)據(jù)庫在工程設計和工程數(shù)據(jù)管理中的作用、工程數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(EDBMS)的特點、類型及術(shù)語等。在圖形數(shù)據(jù)的組織、將關(guān)系信息管理系統(tǒng)用于處理CAD數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)交互處理等方面,提出了一個包含類型(type)、對象(object)、關(guān)系(relation)和函數(shù)等概念的CAD數(shù)據(jù)模型,該模型對將數(shù)據(jù)庫模型運用到CAD系統(tǒng)以及工程數(shù)據(jù)庫理論研究領域具有巨大的推動作用。所有這些討論促進了工程數(shù)據(jù)管理的研究。
經(jīng)典的數(shù)據(jù)庫理論和數(shù)據(jù)模型通常都是面向商用事務處理的,不太適合于工程設計的環(huán)境。由于實際工程應用領域的信息千變?nèi)f化,包括了從設計構(gòu)思到產(chǎn)品設計,從設計到制造出產(chǎn)品,然后傳送到目的地,最后還有產(chǎn)品的維護和用戶反饋的信息等。工程數(shù)據(jù)的種類也有很多,包括了標準零件數(shù)據(jù)、機床和刀具規(guī)格、切削用量規(guī)范、零件明細表、零件和部件的組合關(guān)系、零件工藝路線、數(shù)控程序、設計說明、CAD幾何造型數(shù)據(jù)等。由于工程數(shù)據(jù)類型和結(jié)構(gòu)的復雜性,傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型沒有足夠的能力來表達CAD數(shù)據(jù)的全部語義結(jié)構(gòu),需要超越傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型的一種數(shù)據(jù)模型來表示工程數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)。
支持工程數(shù)據(jù)管理的數(shù)據(jù)模型大致分為四個方面: 非1NF數(shù)據(jù)模型、語義數(shù)據(jù)模型、傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型上擴充的數(shù)據(jù)模型(包括關(guān)系和網(wǎng)狀混合模型、關(guān)系和層次混合模型和函數(shù)數(shù)據(jù)模型)及面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型和后關(guān)系數(shù)據(jù)模型。
相應地,工程數(shù)據(jù)庫語言也有幾種不同的形式:擴充的NF2數(shù)據(jù)語言、自描述數(shù)據(jù)模型語言、基于網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)定義和數(shù)據(jù)操縱語言及面向?qū)ο髷?shù)據(jù)語言。
由于工程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)基本上是在現(xiàn)有的計算機系統(tǒng)上實現(xiàn)的,工程數(shù)據(jù)的物理表示和存儲仍以記錄為基本數(shù)據(jù)單元,因此工程數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)與索引結(jié)構(gòu)仍可采用傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫技術(shù)來實現(xiàn)。
但工程數(shù)據(jù)和工程數(shù)據(jù)管理又具有特殊要求。主要有: 復雜實體的處理、變長數(shù)據(jù)實體的處理、動態(tài)模式的修改與擴展、可擴展數(shù)據(jù)類型、圖形數(shù)據(jù)的處理、數(shù)據(jù)庫的版本管理及長事務管理等。
工程數(shù)據(jù)庫將工程設計方法與數(shù)據(jù)庫技術(shù)相結(jié)合,將人工智能及專家系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫技術(shù)相結(jié)合,達到智能化的CAD/CAM集成系統(tǒng)。工程數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展,反過來也帶動了數(shù)據(jù)庫技術(shù)向前發(fā)展,如面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(OODB)和后關(guān)系數(shù)據(jù)庫技術(shù)(ORDB)。集成化、智能化、標準化和網(wǎng)絡化是工程數(shù)據(jù)庫的發(fā)展方向。