第6章-工程數(shù)據(jù)庫(kù)

信息存儲(chǔ)與管理基本術(shù)語(yǔ)及概念數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)VisualFoxpro數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)工程與工程數(shù)據(jù)管理工程數(shù)據(jù)庫(kù)簡(jiǎn)介Reference1、陳玉雄,蔣孔昭譯，《工程管理原理:計(jì)劃、進(jìn)度與控制》，湖南科學(xué)技術(shù)出版社,1986。2、朱文堅(jiān)、梁麗編著，《機(jī)械設(shè)計(jì)方法學(xué)》，華南理工大學(xué)出版社1997。3、俞盤祥，沈金發(fā)編著，《數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)原理》，清華大學(xué)出版社,1988。4、薩師煊，王珊，《數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概論》，高等教育出版社,2000。5、伯斯特拉著;裘春航譯，《工程數(shù)據(jù)庫(kù)》，人民交通出版社,1990?；靖拍罴霸頂?shù)據(jù)項(xiàng)：描述屬性的最小單位，字段或數(shù)據(jù)元素記錄：是數(shù)據(jù)項(xiàng)的有序記錄，描述一個(gè)事物的一組屬性特征文件：是記錄的集合，相對(duì)于記錄而言關(guān)鍵字：用來(lái)標(biāo)注一個(gè)記錄的數(shù)據(jù)項(xiàng)的值，分為主關(guān)鍵字和次關(guān)鍵字

示意圖見課本p82文件系統(tǒng)工程與工程管理工程的定義

所謂的工程是將理論和知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐的科學(xué)。例如計(jì)算機(jī)科學(xué)（數(shù)學(xué)）是用于構(gòu)造各種模型和算法的科學(xué)，工程科學(xué)是用于制定規(guī)范設(shè)計(jì)范型、評(píng)估成本及確定權(quán)衡的科學(xué)，管理科學(xué)則用于計(jì)劃、資源、質(zhì)量和成本的管理。工程的分類：

1）、只限于一次的處理工程 2）、有明確的需求達(dá)成目標(biāo)的工程 3）、具有不確切的技術(shù)工程過(guò)程的描述

有關(guān)工程的處理我們都可通過(guò)下面的工程過(guò)程模型進(jìn)行描述：

工程過(guò)程 從管理的角度講，工程應(yīng)用是由組成工程活動(dòng)的工程過(guò)程組成的。不同類型的工程所包含的工程過(guò)程（或階段）是不同的。德國(guó)VanDenKroonenberg教授定義任何工程過(guò)程都有問(wèn)題定義、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和測(cè)試構(gòu)成的一個(gè)完整過(guò)程系統(tǒng)工程的工程過(guò)程我們上面討論的工程過(guò)程主要從工程的設(shè)計(jì)與實(shí)施角度定義工程過(guò)程的。從系統(tǒng)工程的角度來(lái)看，一個(gè)工程具有圖所示的三維結(jié)構(gòu)：

工程管理

為加強(qiáng)工程過(guò)程及其相關(guān)數(shù)據(jù)的管理，我們需要制定一些工程目標(biāo)，根據(jù)一定的原則，將工程過(guò)程中的各種活動(dòng)有效的管理起來(lái)。這就是所謂的工程管理，如圖可以看出工程管理需要通過(guò)一定的原則和方法、并合理的安排工程過(guò)程中的各種活動(dòng)才能保證工程高效、高質(zhì)量的完成。工程管理1、工程管理可分解成各種工程活動(dòng)。根據(jù)常規(guī)的工程應(yīng)用工程活動(dòng)分為需求分析與定義（如產(chǎn)品市場(chǎng)定位、性能要求與功能要求等）、工程設(shè)計(jì)與建模（產(chǎn)品設(shè)計(jì)包括功能設(shè)計(jì)、原理設(shè)計(jì)、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、總裝圖設(shè)計(jì)、零部件圖設(shè)計(jì)、工程圖校對(duì)與審核等）、工程實(shí)現(xiàn)（工藝設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、銷售等）、技術(shù)支持與服務(wù)等。2、在不同的活動(dòng)階段要遵循一定的原則，采用一定的方法，如選用適宜的開發(fā)范型、采用"好"的設(shè)計(jì)方法等，為的是滿足各種工程目標(biāo)。3、軟件工程提供了很多分析、設(shè)計(jì)與開發(fā)方法及其機(jī)制保證工程管理的質(zhì)量（工程的目標(biāo)），如工程的可用性、正確性、合算性（經(jīng)濟(jì)性）。工程數(shù)據(jù)庫(kù) 工程數(shù)據(jù)的定義

工程過(guò)程的數(shù)據(jù)同工程的功能、結(jié)構(gòu)和安排、工程的測(cè)試與測(cè)量、計(jì)算等有關(guān)。這些數(shù)據(jù)或者可由文獻(xiàn)、文檔和以前的工程過(guò)程得到，或者更據(jù)當(dāng)前的工程需要生成。工程數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)能容納這些數(shù)據(jù)，與此同時(shí)，管理這些工程數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)必須又能力以用戶可接受的方式操縱所有這些數(shù)據(jù)，以便完整的描述和管理一個(gè)工程。

工程描述的數(shù)據(jù)必須結(jié)合應(yīng)用領(lǐng)域。工程數(shù)據(jù)庫(kù)研究的起源主要是滿足CAD/CAE/CAM集成的需要，所以在考慮面向產(chǎn)品設(shè)計(jì)應(yīng)用時(shí)，下列數(shù)據(jù)是工程應(yīng)用中的典型問(wèn)題：●工程結(jié)構(gòu)的修改：如產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的修改、工程項(xiàng)目管理結(jié)構(gòu)的修改等；●結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)文檔：如與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)相關(guān)的圖形文檔、設(shè)計(jì)文檔、分析文檔●數(shù)據(jù)變換，數(shù)據(jù)的圖形表示及存儲(chǔ)：如產(chǎn)品二維和三維圖形的變換與聯(lián)系●部件的裝配關(guān)系：如由零部件組裝成部件或產(chǎn)品的描述與管理●有限元模型數(shù)據(jù)：產(chǎn)品的設(shè)計(jì)分析模型及其優(yōu)化算法；●設(shè)計(jì)計(jì)算：面向領(lǐng)域的設(shè)計(jì)分析如動(dòng)力分析、結(jié)構(gòu)分析等；●計(jì)算結(jié)果、文檔、參數(shù)和程序間的關(guān)系：適用與計(jì)算的標(biāo)識(shí)府等的存儲(chǔ)和選擇；●標(biāo)準(zhǔn)部件文檔：如設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、加工參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)等；●設(shè)計(jì)說(shuō)明文檔：用戶需求、產(chǎn)品性能說(shuō)明等；●通用造型方法及工具；●空間接口等。工程數(shù)據(jù)管理

工程數(shù)據(jù)可分為以下幾類：1、ContextData環(huán)境數(shù)據(jù)2、StructureData結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)3、EventData事件數(shù)據(jù)4、InstanceData瞬間數(shù)據(jù)5、HistoryData歷史數(shù)據(jù)6、StatisticData統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)與工程數(shù)據(jù)庫(kù)

無(wú)論是工程數(shù)據(jù)還是管理信息，都必須以某種方式存儲(chǔ)在某種媒體介質(zhì)上面，以便于數(shù)據(jù)（信息）存儲(chǔ)與檢索。這種有組織的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)我們稱為數(shù)據(jù)庫(kù)。 工程數(shù)據(jù)庫(kù)是數(shù)據(jù)庫(kù)在工程領(lǐng)域應(yīng)用的數(shù)據(jù)庫(kù)。

數(shù)據(jù)庫(kù)的定義

所謂的數(shù)據(jù)庫(kù)是長(zhǎng)期儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)內(nèi)的，有組織的，可共享的數(shù)據(jù)集合。數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)按一定的數(shù)據(jù)模型組織、描述和儲(chǔ)存，具有較小的冗余度、較高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性和易擴(kuò)展性，并可為各種用戶共享。換句話說(shuō)數(shù)據(jù)庫(kù)是由一個(gè)互相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)的集合和一組用以訪問(wèn)這些數(shù)據(jù)的程序組成。 數(shù)據(jù)庫(kù)的分類

數(shù)據(jù)庫(kù)根據(jù)數(shù)據(jù)的組織模型和應(yīng)用領(lǐng)域又分為好幾種。如層次數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫(kù)、關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)、面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫(kù)、工程數(shù)據(jù)庫(kù)、分布式數(shù)據(jù)庫(kù)、多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)、移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)等。

工程數(shù)據(jù)庫(kù)的定義

工程數(shù)據(jù)庫(kù)，顧名思義它是面向工程應(yīng)用的，包含了幾何的、物理的、技術(shù)的（或工藝的）以及其他技術(shù)實(shí)體的特性和它們之間的關(guān)系的數(shù)據(jù)庫(kù)。早期的工程數(shù)據(jù)庫(kù)又稱CAD數(shù)據(jù)庫(kù)、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)、技術(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)、設(shè)計(jì)自動(dòng)化數(shù)據(jù)庫(kù)。也就是說(shuō)，工程數(shù)據(jù)庫(kù)是指適用于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)/制造（CAD/CAM）、計(jì)算機(jī)集成制造（CIM）、企業(yè)資源計(jì)劃管理（ERP）、地理信息處理(GIS)和軍事指揮、控制等工程領(lǐng)域所使用的數(shù)據(jù)庫(kù)。對(duì)工程數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的要求

面向工程應(yīng)用的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)應(yīng)滿足的要求主要是由工程的性質(zhì)、工程過(guò)程決定的。需要存儲(chǔ)什么數(shù)據(jù)以及在其上要有何種作用，支持哪些工程過(guò)程等都體現(xiàn)了這一觀點(diǎn)。 -數(shù)據(jù)庫(kù)方面的一般要求

-用戶的要求

-來(lái)自數(shù)據(jù)的要求

-數(shù)據(jù)使用方面的要求等

數(shù)據(jù)庫(kù)方面的一般要求同數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)要滿足工程應(yīng)用的一般性要求相同，面向工程應(yīng)用的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)也應(yīng)該包括以下要求：

安全性

●保密：數(shù)據(jù)使用的規(guī)則和控制

●保險(xiǎn)：防止人為或惡意破壞的保護(hù)措施-正確性

●準(zhǔn)確度：數(shù)據(jù)的正確性

●完整性：數(shù)據(jù)之間無(wú)矛盾

●一致性：按確定的規(guī)則對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和輸出-同時(shí)性：可由多個(gè)用戶或程序同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行存取。-易管理性

●管理的概念：維護(hù)=保持干凈利落

●控制的概念：掌握各種數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)間的關(guān)系。用戶的要求工程數(shù)據(jù)庫(kù)的用戶可以大致分為兩大類：

-第一類是最終用戶，他們希望存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和使用存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)；

-第二類是程序員和應(yīng)用程序員，他們的工作是建立處理數(shù)據(jù)的程序。 這兩類用戶都是面向問(wèn)題和面向解的。他們完全或大部分對(duì)計(jì)算機(jī)本身不感興趣。除絕對(duì)必要的信息外，不應(yīng)再使他們分心。這意味著工程應(yīng)用程序必須具有最大程度的用戶友好性。因?yàn)橛脩?/p>

●對(duì)系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)不感興趣；

●希望計(jì)算機(jī)成為使他們自己能迅速地從事工作的快速工具；

●希望在輸入后盡快看到反應(yīng)，即使這種反應(yīng)僅僅是表明計(jì)算機(jī)在工作； ●不關(guān)心計(jì)算機(jī)或其它設(shè)備的利用率； ●希望對(duì)自己的行為而引起的潛在的災(zāi)難性后果得到警告；

●希望（和必須）給于他們保護(hù)自己以防不測(cè)的能力；

●當(dāng)他們逐漸熟悉系統(tǒng)時(shí)，希望能精化對(duì)系統(tǒng)的使用方法；

●討厭手冊(cè)，不易理解錯(cuò)誤信息的含義；

●希望作很少的準(zhǔn)備即能隨時(shí)使用系統(tǒng)；

●只關(guān)心涉及其功能層次這一級(jí)別上的細(xì)節(jié)。

傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)對(duì)用戶的要求很高，對(duì)工程應(yīng)用的支持不多，需要通過(guò)工程技術(shù)人員的二次開發(fā)，才能滿足各種應(yīng)用系統(tǒng)的要求，因此工程技術(shù)開發(fā)人員希望數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)能提供一些工程應(yīng)用的功能，用戶界面應(yīng)該友好，能進(jìn)行自動(dòng)學(xué)習(xí)和優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì) 傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)理解為圍繞產(chǎn)品圖紙和有關(guān)文件的一系列工作。雖然后來(lái)出現(xiàn)了計(jì)算機(jī)輔助分析（CAE）等，但有關(guān)產(chǎn)品設(shè)計(jì)準(zhǔn)備階段和有關(guān)產(chǎn)品的功能設(shè)計(jì)（即核心產(chǎn)品）沒(méi)有有效的工具進(jìn)行支持（也就是說(shuō)沒(méi)有合適的數(shù)據(jù)模型支持核心產(chǎn)品的建模），這是工程數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)生的主要理由之一。為此我們需要理解產(chǎn)品設(shè)計(jì)的概念。產(chǎn)品的概念

產(chǎn)品最一般的概念是勞動(dòng)創(chuàng)造出來(lái)的物質(zhì)財(cái)富或物品。 所以對(duì)產(chǎn)品的分析可以劃分為三個(gè)層次：1、形式產(chǎn)品2、核心產(chǎn)品3、延伸產(chǎn)品什么是設(shè)計(jì)？1、從產(chǎn)品的定義可以看出，設(shè)計(jì)是根據(jù)客觀需求，通過(guò)人們的創(chuàng)造性思維，經(jīng)過(guò)判斷、決策、并用各種設(shè)計(jì)模型使之定量化，將提供的資源轉(zhuǎn)化為技術(shù)裝置或系統(tǒng)以滿足人類與社會(huì)的功能要求的過(guò)程。2、從過(guò)程的定義看，產(chǎn)品設(shè)計(jì)是指從確定產(chǎn)品設(shè)計(jì)任務(wù)書起到確定產(chǎn)品結(jié)構(gòu)為止的一系列技術(shù)工作的準(zhǔn)備和管理，是產(chǎn)品開發(fā)的重要環(huán)節(jié)，是產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程的開始。

傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要指產(chǎn)品設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的需要來(lái)源于：市場(chǎng)的刺激環(huán)境的刺激企業(yè)內(nèi)部刺激產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程 產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程是與生產(chǎn)力發(fā)展水平和設(shè)計(jì)習(xí)慣有關(guān)的。在參考國(guó)內(nèi)外設(shè)計(jì)步驟，并結(jié)合我國(guó)的具體情況，產(chǎn)品設(shè)計(jì)主要包括以下5個(gè)步驟：1、計(jì)劃階段2、設(shè)計(jì)階段3、試制階段4、批量生產(chǎn)階段5、銷售階段見圖片產(chǎn)品設(shè)計(jì)的分類 根據(jù)設(shè)計(jì)對(duì)象不同，產(chǎn)品設(shè)計(jì)分為：1、開發(fā)性設(shè)計(jì)2、改進(jìn)性設(shè)計(jì)3、系列化設(shè)計(jì)4、測(cè)繪與仿制設(shè)計(jì)過(guò)程中的注意事項(xiàng)：具體的設(shè)計(jì)步驟要根據(jù)設(shè)計(jì)工作類型，考慮設(shè)計(jì)人員的素質(zhì)及有關(guān)影響因素來(lái)確定，要盡量簡(jiǎn)單、明了、便于有關(guān)人員協(xié)調(diào)工作。設(shè)計(jì)過(guò)程要有全局觀點(diǎn)，不能只考慮設(shè)計(jì)對(duì)象本身的問(wèn)題，還應(yīng)考慮到整個(gè)企業(yè)的效益，注意對(duì)社會(huì)的影響。

3)應(yīng)注意避免在未徹底研究問(wèn)題之前就得出結(jié)論。4)要時(shí)刻注意求取多個(gè)解決解答方案，避免解答的局限性。要注意抽象化，注意創(chuàng)造性方法的運(yùn)用。

5)要注意各階段的評(píng)價(jià)和優(yōu)選。評(píng)價(jià)中要注意減少主觀因素的影響，注意通過(guò)模擬及實(shí)驗(yàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，以求出既滿足要求又有最大實(shí)現(xiàn)可能的方案。6)各階段應(yīng)有明確目標(biāo)，在各階段終了時(shí)應(yīng)有具體成果可供檢查7)要注意反饋及必要的工作循環(huán)。解決問(wèn)題要由抽象到具體，由局部到全面，由不確定到確定。產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造 從前面產(chǎn)品設(shè)計(jì)章節(jié)的討論我們可以看出，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)不是一個(gè)簡(jiǎn)單的繪圖過(guò)程，它還包括分析、優(yōu)化，用到很多領(lǐng)域的知識(shí)。所以廣義上說(shuō)，CAD技術(shù)應(yīng)包括二維工程繪圖、三維幾何造型、有限元分析、數(shù)控(NC)加工、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理及其集成技術(shù)等。也就是說(shuō)，為支持產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，CAD技術(shù)還應(yīng)該包括計(jì)算機(jī)輔助分析、輔助制造等覆蓋產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程的五個(gè)階段。CAD/CAM的集成技術(shù)1、CAD/CAM集成的內(nèi)容 通常所說(shuō)的集成，是就信息數(shù)據(jù)而言。也就是指設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中三個(gè)主要環(huán)節(jié)的軟件集成（數(shù)據(jù)集成）即：CAD，CAPP，NCP。2、CAD/CAM集成的概念 從信息集成的角度來(lái)看，所謂集成就是指在CAD、CAPP、NCP各個(gè)模塊見信息數(shù)據(jù)的提取，交換、共享和處理的集成，實(shí)現(xiàn)這種集成需要兩個(gè)基本要素： 1、CAD系統(tǒng)可以提供完整、統(tǒng)一、復(fù)合某種標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品信息模型。 2、CAD/CAM各模塊間能通暢的進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞和交換，交換可以通過(guò)數(shù)據(jù)接口，文件或者數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行。對(duì)集成的量化可以使用集成度。見教材表格。CAPP計(jì)算機(jī)輔助工藝

CAPP(ComputerAidedProcessPlanning)是計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)稱。工藝設(shè)計(jì)是生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備工作的第一步，也是連接產(chǎn)品設(shè)計(jì)與產(chǎn)品制造之間的橋梁。工藝規(guī)程是進(jìn)行工裝設(shè)計(jì)制造和決定零件加工方法與加工路線的主要依據(jù)，它對(duì)組織生產(chǎn)、保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、降低成本、縮短生產(chǎn)周期及改善勞動(dòng)條件等都有著直接的影響，因此是生產(chǎn)中的關(guān)鍵工作。

從60年代末CAPP的研究開始，先后出現(xiàn)了在設(shè)計(jì)方式上不同的兩類系統(tǒng)，即派生式系統(tǒng)和創(chuàng)成式系統(tǒng)。派生式(Variant)系統(tǒng)已從單純的檢索式發(fā)展成為今天具有不同程度的修改、編輯和自動(dòng)篩選功能的系統(tǒng)，融合了部分創(chuàng)成式的原則和方法。創(chuàng)成式(Generative)系統(tǒng)的研究與開發(fā)始于70年代中期，而且很快得到普遍重視，被認(rèn)為是有前途的方法。

CAD/CAPP的集成

CAD/CAPP集成化的CAPP系統(tǒng)能直接接收CAD的零件信息，工藝規(guī)劃，生成有關(guān)工藝文件(必要時(shí)還可向CAD系統(tǒng)反饋有關(guān)工藝評(píng)價(jià)信息)，并以工藝設(shè)計(jì)結(jié)果和零件信息為依據(jù)，經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)暮笾锰幚?，生成?shù)控加工NC程序，從而實(shí)現(xiàn)CAD/CAPP/CAM的集成。

CAD/CAPP集成的關(guān)鍵問(wèn)題是現(xiàn)有CAD系統(tǒng)輸出信息不能滿足CAPP所需要的特征參數(shù)。所以需要補(bǔ)充公差等非幾何信息。這樣集成度較低。可能的解決辦法：1、開發(fā)新一代的特征造型系統(tǒng)2、在現(xiàn)有實(shí)體造型系統(tǒng)基礎(chǔ)上，加入特征信息或者二次開發(fā)。CAD/CAM發(fā)展1