CAPP系統(tǒng)工藝數(shù)據(jù)庫的研究與開發(fā)

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CAPP系統(tǒng)工藝數(shù)據(jù)庫的研究與開發(fā)

魏巍
（沈陽華晨金杯汽車有限公司綜合工藝處,沈陽110044）

摘要：從人類社會(huì)經(jīng)歷了第一次工業(yè)革命開始，機(jī)械生產(chǎn)代替手工生產(chǎn)已是不可逆轉(zhuǎn)的社會(huì)發(fā)展趨勢。在現(xiàn)代化的工業(yè)鏈條中，工藝設(shè)計(jì)是其中最重要的環(huán)節(jié)之一，先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)與超前的設(shè)計(jì)理念能否真正的轉(zhuǎn)化為工業(yè)產(chǎn)品，這都需要依賴于工藝設(shè)計(jì)的整個(gè)程序。以此為前提，計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)技術(shù)CPAA的運(yùn)用和發(fā)展，自其應(yīng)用之日起，便成為工藝設(shè)計(jì)過程中的核心環(huán)節(jié)。

關(guān)鍵詞：CAPP；工藝數(shù)據(jù)；設(shè)計(jì)；開發(fā)

1CAPP系統(tǒng)工藝數(shù)據(jù)庫的關(guān)鍵技術(shù)研究

CAPP是指通過存儲(chǔ)輸入需要被加工生產(chǎn)的工業(yè)零件的全部幾何信息與加工工藝信息，由既定的計(jì)算機(jī)程序通過復(fù)雜的內(nèi)部運(yùn)算而自動(dòng)輸出該工業(yè)零件所需的工序內(nèi)容以及所采納的工藝路線等相關(guān)信息的過程。

1.1工藝數(shù)據(jù)概述

前文我們提到CAPP在輸出工業(yè)生產(chǎn)所需要的各項(xiàng)數(shù)據(jù)之前，我們需要人為輸入工業(yè)零件的相關(guān)幾何信息，這便是工藝數(shù)據(jù)。工藝數(shù)據(jù)是CAPP系統(tǒng)的最基本的數(shù)據(jù)，工業(yè)數(shù)據(jù)分為靜態(tài)數(shù)據(jù)與動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)兩個(gè)層次。字面意思即可解釋，靜態(tài)數(shù)據(jù)即為很少修改但經(jīng)常需要用到的常用數(shù)據(jù)，而動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)則為根據(jù)具體情況需要修改的相關(guān)參數(shù)。

1.2工藝數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)方式

工藝數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)方式一般分為以下幾種：

第一種為文件存儲(chǔ)。指把工藝數(shù)據(jù)直接編寫到工藝程序中。此種存儲(chǔ)方式可解釋為“一對多與多對一”的存儲(chǔ)方式。即同一個(gè)工藝數(shù)據(jù)可被若干個(gè)工藝程序所調(diào)取，同時(shí)每個(gè)單獨(dú)的工藝程序?qū)υ摴に嚁?shù)據(jù)的修改和修改后存儲(chǔ)，并不影響原始數(shù)據(jù)的正確性和完整性。正是因?yàn)槠湟粚Χ嗟拇鎯?chǔ)模式，文件存儲(chǔ)自身存在很多弊端。在目前大工業(yè)數(shù)據(jù)時(shí)代，文件存儲(chǔ)的冗余性和其不一致性給CAPP的管理與維護(hù)提出了難題。

第二種為數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)。數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)方式有著鮮明的特點(diǎn):數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)是指有計(jì)劃、有依據(jù)、相對動(dòng)態(tài)的儲(chǔ)存相關(guān)聯(lián)的工藝數(shù)據(jù)，它同時(shí)兼顧共享數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)的獨(dú)立管理和數(shù)據(jù)集中處理。相比之下，該中存儲(chǔ)方式有著更為先進(jìn)的存儲(chǔ)技術(shù)和更加便捷的程序運(yùn)行。

1.3工藝數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)分析

工藝數(shù)據(jù)是指整個(gè)CAPP內(nèi)部所有工藝數(shù)據(jù)所組成的具有一定邏輯關(guān)系和客觀結(jié)構(gòu)關(guān)系的總稱。由物理結(jié)構(gòu)和邏輯結(jié)構(gòu)兩個(gè)層面組成。邏輯結(jié)構(gòu)即為系統(tǒng)內(nèi)部所有數(shù)據(jù)所形成的抽象的、具有科學(xué)的邏輯的抽象范疇，它并不受存儲(chǔ)介質(zhì)的制約和控制，是事物之間的天然結(jié)構(gòu)，獨(dú)立于物質(zhì)性和介質(zhì)的結(jié)構(gòu)。

（1）工藝數(shù)據(jù)的線性表結(jié)構(gòu)。線性表是有限個(gè)元素或結(jié)點(diǎn)的有序集合。在單鏈表存儲(chǔ)法中,線性表的邏輯順序通過指針實(shí)現(xiàn)。它訪問數(shù)據(jù)元素的速度不如順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu),常用于要頻繁修改的場合。

（2）工藝數(shù)據(jù)的數(shù)組結(jié)構(gòu)。數(shù)組，通俗的說就是線性表的外延和擴(kuò)展。實(shí)際操作中的具體語言環(huán)境決定了元素的存儲(chǔ)順序以及對該特定數(shù)據(jù)的訪問。在CAPP的實(shí)際應(yīng)用中，對數(shù)組的利用是最為常見的，對于靜態(tài)存儲(chǔ)的加工工藝參數(shù)以及機(jī)床數(shù)據(jù)，數(shù)組的應(yīng)用最為典型。

（3）工藝數(shù)據(jù)的棧與隊(duì)列結(jié)構(gòu)。棧是一種只能在表的一端進(jìn)行插入和刪除等操作的線性表,其特點(diǎn)是“后進(jìn)先出”。棧的物理實(shí)現(xiàn)類似于線性表,只是要多設(shè)置一個(gè)棧頂指針以便控制棧操作進(jìn)程。

（4）工藝數(shù)據(jù)的樹狀結(jié)構(gòu)。樹狀結(jié)構(gòu)指相關(guān)結(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)元素，它們之間存在著非線性的有層次、結(jié)點(diǎn)分支的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。在工藝數(shù)據(jù)中的工藝分類、工藝加工方法、工業(yè)零件分類方法中常用樹狀結(jié)構(gòu)加以模擬和輸出。

（5）工藝數(shù)據(jù)的圖結(jié)構(gòu)。按照復(fù)雜程度來說，復(fù)雜程度依次遞增的結(jié)構(gòu)為非線性結(jié)構(gòu)、樹狀結(jié)構(gòu)、圖結(jié)構(gòu)。所以圖結(jié)構(gòu)是比前兩種結(jié)構(gòu)更為繁瑣復(fù)雜的工藝數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，雖復(fù)雜程度不同，但是這三種不同的結(jié)構(gòu)在整個(gè)系統(tǒng)中都承擔(dān)著不可替代和或缺的角色。與樹狀圖和非線性結(jié)構(gòu)的關(guān)系相似。

2數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的基本步驟

2.1需求分析

進(jìn)行需求分析，是設(shè)計(jì)工作的基石和方向，正確的需求分析，能夠明確的指出數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)方向，對企業(yè)既定目標(biāo)的精準(zhǔn)描述，能夠讓數(shù)據(jù)庫的管理和維護(hù)有著更精密的細(xì)分。當(dāng)然，萬事開頭難，需求分析的重要性自是不必說，其設(shè)計(jì)難度也是整個(gè)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)難度最高并且最耗費(fèi)時(shí)間的一項(xiàng)工作。需求分析做出來的效果，直接關(guān)系到后續(xù)程序的進(jìn)度和基礎(chǔ)質(zhì)量，如果數(shù)據(jù)程序做得不夠精準(zhǔn)，情況嚴(yán)重的，可以直接導(dǎo)致整個(gè)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)工作的返工和重做。

2.2概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段

概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段，是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)輸入的基礎(chǔ)上，進(jìn)行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的整合，歸納數(shù)據(jù)庫所有數(shù)據(jù)源信息的初步設(shè)計(jì)。這是目標(biāo)系統(tǒng)的初步完成，作為整個(gè)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心環(huán)節(jié)，對目標(biāo)需求的高度抽象總結(jié)是概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段的最終目標(biāo)。

2.3邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段

編寫出信息數(shù)據(jù)的邏輯細(xì)節(jié)，邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段，處于整個(gè)設(shè)計(jì)過程的中心，有著承上啟下的作用，連接已完成的設(shè)計(jì)結(jié)果，并入下一階段，該環(huán)節(jié)的邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是針利用概念邏輯設(shè)計(jì)階段的結(jié)果和處理要求作為輸入，使之建立一個(gè)數(shù)據(jù)模型，并對該數(shù)據(jù)模型進(jìn)行優(yōu)化和輸入。

2.4數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計(jì)階段

數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計(jì)是為邏輯數(shù)據(jù)模型選取一個(gè)最適合應(yīng)用環(huán)境的物理結(jié)構(gòu)(包括存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和存取方法)。

2.5數(shù)據(jù)庫實(shí)施階段

在數(shù)據(jù)庫實(shí)施階段，設(shè)計(jì)人員通過對以上四個(gè)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)結(jié)果，并行進(jìn)行調(diào)試和運(yùn)行，協(xié)調(diào)各環(huán)節(jié)的運(yùn)行機(jī)制。

2.6數(shù)據(jù)庫運(yùn)行和維護(hù)階段

數(shù)據(jù)庫運(yùn)行和維護(hù)是數(shù)據(jù)庫經(jīng)過試運(yùn)行之后，能夠長期穩(wěn)定運(yùn)行的階段。該階段是設(shè)計(jì)后工作，但仍然屬于設(shè)計(jì)工作范疇之內(nèi)，設(shè)計(jì)人員針對系統(tǒng)運(yùn)行之后出現(xiàn)的問題進(jìn)行調(diào)試、修改和維護(hù)，這一階段的工作雖然沒有開發(fā)階段的工作難度大，但微小的系統(tǒng)錯(cuò)誤在科學(xué)研究和設(shè)計(jì)工作的過程當(dāng)中，仍是不能夠輕易忽視的，所以，作為數(shù)據(jù)庫運(yùn)行與維護(hù)階段的工作，應(yīng)當(dāng)做好系統(tǒng)各個(gè)階段、環(huán)節(jié)以及所有細(xì)節(jié)部分的認(rèn)真排查和維護(hù)。

3結(jié)語

本文對CAPP系統(tǒng)工藝數(shù)據(jù)庫的進(jìn)行了簡單概述和總結(jié)，在此基礎(chǔ)上，對數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的步驟進(jìn)行了初步的探究和分析。結(jié)合工藝數(shù)據(jù)庫在CAPP系統(tǒng)中的重要地位及其建立的必要性,設(shè)計(jì)出CAPP系統(tǒng)的總體框架結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)框架雖然完整但仍然不是很成熟，還需要進(jìn)一步的研究和完善，希望本文的研究成果能夠給參與CAPP工藝數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)師提供一定幫助。

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