工程數(shù)據(jù)庫概念(數(shù)據(jù)庫)

時間：2022-12-23 00:30:01 | 來源：信息時代

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    工程數(shù)據(jù)庫概念 : 存儲、管理工程數(shù)據(jù)和工程數(shù)據(jù)模型的一種數(shù)據(jù)庫。
1.工程數(shù)據(jù)庫的定義
有關(guān)工程數(shù)據(jù)庫的定義主要有:
定義1: 工程數(shù)據(jù)庫包含了幾何的、物理的、技術(shù)的、工藝的以及其他技術(shù)實體的特性及它們之間的關(guān)系。工程數(shù)據(jù)庫又稱CAD數(shù)據(jù)庫、設(shè)計數(shù)據(jù)庫、技術(shù)數(shù)據(jù)庫、設(shè)計自動化數(shù)據(jù)庫。
定義2: 工程數(shù)據(jù)庫是指適合于CAD/CAM、計算機集成制造(CIM)、地理信息處理、軍事指揮、控制、通信等工程應用領(lǐng)域中所使用的數(shù)據(jù)庫。
定義3: 工程數(shù)據(jù)庫是存儲、管理和使用工程設(shè)計所需數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫,是將工程設(shè)計方法、人工智能技術(shù)與數(shù)據(jù)庫技術(shù)相結(jié)合發(fā)展起來的智能化的CAD/CAM集成系統(tǒng),適合于CAD/CAM、計算機集成制造(CIM)等工程應用領(lǐng)域。
工程數(shù)據(jù)庫(EDB)存儲了工程應用系統(tǒng)所需要的大量的格式化和非格式化數(shù)據(jù),主要包括:
(1)產(chǎn)品圖形、圖像數(shù)據(jù): 包括產(chǎn)品和零部件的各種圖形和圖像(二維、三維圖形)。
(2)產(chǎn)品文字數(shù)據(jù): 包括產(chǎn)品與零部件的各種文字信息(如零件的材料、公差配合等)以及產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)信息等(如產(chǎn)品和部件的組成以及其裝配關(guān)系等)。
(3)設(shè)計制造所需參數(shù)和設(shè)計分析數(shù)據(jù): 如設(shè)計標準、設(shè)備數(shù)據(jù)、材料數(shù)據(jù)等。
(4)加工工藝數(shù)據(jù): 如加工設(shè)備、加工工藝規(guī)程、加工工序、加工的數(shù)控代碼等。
2. 工程數(shù)據(jù)應用的特點
由于工程數(shù)據(jù)應用領(lǐng)域本身的特點,與傳統(tǒng)的商用數(shù)據(jù)管理相比具有許多不同,主要表現(xiàn)在以下方面:
(1)實體模型: 傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中的實體是靜態(tài)的,實體模型的建立依賴于實體之間關(guān)系的正確理解和描述。而在工程數(shù)據(jù)庫中,除靜態(tài)數(shù)據(jù)外還要考慮動態(tài)數(shù)據(jù),靜態(tài)數(shù)據(jù)用于描述設(shè)計環(huán)境的信息,如一些標準、設(shè)計規(guī)范、材料數(shù)據(jù)等設(shè)計規(guī)則和設(shè)計方法信息; 動態(tài)數(shù)據(jù)則用于描述設(shè)計客體的相關(guān)信息,包含幾何信息和拓撲信息等,如隨設(shè)計過程變動而變化的設(shè)計對象的中間設(shè)計結(jié)果數(shù)據(jù)等。
(2)數(shù)據(jù)類型: 商用數(shù)據(jù)的類型是字符或數(shù)字;而工程數(shù)據(jù)的類型,不但包括數(shù)字、文字,而且包含結(jié)構(gòu)化圖形數(shù)據(jù),圖形是工程數(shù)據(jù)庫中很重要的一種數(shù)據(jù)類型,一個圖形對象可能有成百上千的部件組成,因此圖形數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)復雜而且數(shù)據(jù)量大,對字符或數(shù)字型的數(shù)據(jù),工程數(shù)據(jù)庫中也有多維向量、矩陣、有序集、時間序列等多種不同的形式。
(3)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu): 傳統(tǒng)的商用數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)是規(guī)整的二維表結(jié)構(gòu),工程數(shù)據(jù)之間則具有復雜的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),如一個基本圖形可用于多個復雜圖形的定義,一個產(chǎn)品往往由許多零件組成,各部件的數(shù)據(jù)及其之間的關(guān)系復雜。
(4)數(shù)據(jù)的一致性: 傳統(tǒng)的商用數(shù)據(jù)庫的事務處理要求具有一致性; 而大部分工程數(shù)據(jù)是在試探性交互式設(shè)計過程中產(chǎn)生的,在一定范圍內(nèi)允許數(shù)據(jù)的不一致,而只要求最終狀態(tài)保持一致。
3. 工程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的功能
工程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是一種滿足工程應用需求的專業(yè)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),如CAD、CAD/CAM(computer aided manufacturing)、CIMS(computer integrated manufacturing system)支撐環(huán)境需求的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。根據(jù)其所支撐的系統(tǒng)不同來劃分,有CAD工程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、CAD/CAM工程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和CIMS工程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。通常將支持CAD/CAM集成和CIMS的工程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)稱為集成工程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。工程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應具有以下的功能:
(1)支持多個工程應用程序: 工程數(shù)據(jù)庫必須能適應不同的工程應用背景,以支持不斷發(fā)展的新應用環(huán)境。最初的概念設(shè)計、詳細設(shè)計、制造設(shè)計和計劃都需要直接進入到工程數(shù)據(jù)庫中去,從設(shè)計到生產(chǎn)后期所進行的操作,如生產(chǎn)控制、質(zhì)量控制和服務等,都需利用在產(chǎn)品設(shè)計和制造階段的信息。
(2)支持動態(tài)模式的修改和擴充: 數(shù)據(jù)庫模式?jīng)Q定了數(shù)據(jù)庫中實體的描述及實體之間的聯(lián)系,在數(shù)據(jù)實體模型的生成時,一個工程必須經(jīng)過計劃分析、設(shè)計、施工、調(diào)試、生產(chǎn)等階段,相應的工程數(shù)據(jù)也是通過各階段逐步明確、逐步詳細的,最后才能得到滿意的結(jié)果。在整個過程中需不斷地接受用戶的反饋信息,并對模式做出相應地修改,因此必須記載整個過程的全部圖形和數(shù)據(jù),作為文檔保存,以便在工程設(shè)計過程中修改,以及在工程建成后的擴充和改建。
(3)支持反復的試探性設(shè)計: 在工程中解決一個問題往往是一個多次重復和反復修改的過程,不同于一般事務數(shù)據(jù)處理。CAD/CAM數(shù)據(jù)庫必須適合設(shè)計過程中的試湊及重復的特點,即在一般情況下,數(shù)據(jù)庫必須保持數(shù)據(jù)的一致性,在特殊情況下,工程數(shù)據(jù)庫應允許暫時的、不一致數(shù)據(jù)存在,并能加以管理。
(4)支持在數(shù)據(jù)庫中嵌入語義信息: 語義信息用于描述數(shù)據(jù)庫中的對象、概念和事件及相互間的關(guān)系,提供了表達數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)范疇、性質(zhì)和操作的統(tǒng)一環(huán)境,如實體關(guān)系模型中有關(guān)實體和關(guān)系信息的表示、獲取和使用等。語義信息已成為數(shù)據(jù)庫中的一個集成部分,可用于人和機器直接相互作用及數(shù)據(jù)庫的修改,在數(shù)據(jù)模型里可以按照一定的格式描述任意一個產(chǎn)品設(shè)計信息及其語義信息,以滿足設(shè)計要求。
(5)支持存儲和管理各種設(shè)計結(jié)果版本: 在人工設(shè)計中,經(jīng)常發(fā)生同時存在多種設(shè)計版本的情況。設(shè)計問題很少只有唯一的方案解,當在設(shè)計中對重要條件強調(diào)的重點不同時,一般有幾種可供選擇的方案。理想情況下,一個CAD/CAM數(shù)據(jù)庫應當具有設(shè)計和管理多個版本的能力,即具有版本管理的能力。
(6)支持復雜的抽象層次表示: 設(shè)計單元之間的許多復雜關(guān)系可以在抽象層次中模型化,通常的設(shè)計過程是自頂向下的工作過程,即將復雜的問題不斷分解到子問題的過程,這些子問題概念簡單,可以組合起來解決原問題。例如,工程所涉及的工程圖很少是僅由一張圖來表示,通常采用分層表示法,即上層工程圖中的一個符號表示下層某一張子工程圖(即上層的一個抽象部件符號代表下層若干個部件的組合),這些子工程圖中的一個符號又能表示更下一層的某一張子工程圖,即自頂向下逐層表示,直至最下層為止。通過提供描述復雜對象的數(shù)據(jù)描述標準框架,使得設(shè)計者可以描述復雜對象的層次結(jié)構(gòu)。
(7)支持多CPU/分布式處理環(huán)境: 通常支持CAD/CAM一體化系統(tǒng)的硬件是由異種機組成的計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),因此要求工程數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)應是一個分布式的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng),并為所有基本單元系統(tǒng)存取全局數(shù)據(jù)提供統(tǒng)一的接口標準。
(8)支持建立和臨時存取數(shù)據(jù)庫: 在設(shè)計和制造過程中,存在許多臨時性數(shù)據(jù),這些不需長期保存的數(shù)據(jù)可存入臨時數(shù)據(jù)庫中,使用完畢即可刪除。
(9)支持交互式和多用戶工作: 現(xiàn)代設(shè)計工作靠團隊集體完成。在工程設(shè)計過程中,設(shè)計人員之間需要進行交互式工作,以便了解彼此的思想和意圖。為提高工程設(shè)計質(zhì)量,加快進度,必須采用并行工作的方式,使若干設(shè)計人員既能同時工作,又可達到資源共享。為此,要求工程數(shù)據(jù)庫能隨時存儲數(shù)據(jù),提供給多用戶使用。
(10)支持多種表示處理: 在設(shè)計和制造過程中,應用程序往往要利用同一實體的不同表示形式來實現(xiàn)不同的目的和要求。例如,在幾何造型中,可以使用CSC樹、邊界表示、八叉樹法等多種表示形式來表示同一實體。因此,工程數(shù)據(jù)庫要有存儲和管理同一實體的多種表示形式的能力,而且要保持這些表示形式之間的一致性。
(11)支持數(shù)據(jù)庫與應用程序的接口: 為了支持工程數(shù)據(jù)庫的應用,數(shù)據(jù)庫必須能與多種程序語言交互,這通過接口實現(xiàn)。數(shù)據(jù)庫與應用程序間的接口有子語句方式和CALL方式兩種: 子語句方式將數(shù)據(jù)庫的DML語句看成特殊的應用程序語句;CALL方式將數(shù)據(jù)庫的DML語句設(shè)計成宿主語言的一個過程或函數(shù),應用程序通過CALL語句調(diào)用它們。
(12)支持長事務處理: 在工程應用中,涉及的數(shù)據(jù)量多,計算時間長。工程事務處理中間出現(xiàn)意外錯誤或人為中斷的可能性較高。因此,商業(yè)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中處理事務的方法在此已不適用,工程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應具備處理工程中這種長事務的處理能力。