基于關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的派生式計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)的研究

陳 玉

（安徽經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，安徽 合肥 230031）

1 概念

計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行工藝輔助設(shè)計(jì)，其中主要工作就是輔助工藝師完成零件從毛坯到成品的一個(gè)設(shè)計(jì)制造過(guò)程.在這個(gè)過(guò)程中，計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)將所有涉及的所有信息進(jìn)行系統(tǒng)錄入，并根據(jù)最終目標(biāo)將所有信息進(jìn)行有效地計(jì)算和整理，最終輸出工藝方案及內(nèi)容的一個(gè)過(guò)程.而基于關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的派生式計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)工藝系統(tǒng)則是將涉及的所有信息進(jìn)行合理的存儲(chǔ)和保管，并根據(jù)需要能夠及時(shí)有效地調(diào)用出來(lái)的一個(gè)管理存儲(chǔ)系統(tǒng).

派生式計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)工藝系統(tǒng)，是最為實(shí)用型的CAPP系統(tǒng).是指借助于計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)和支撐環(huán)境，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算、邏輯判斷和推理等的功能來(lái)制定零件機(jī)械加工工藝過(guò)程.借助于CAPP系統(tǒng)，可以解決手工工藝設(shè)計(jì)效率低、一致性差、質(zhì)量不穩(wěn)定、不易達(dá)到優(yōu)化等問(wèn)題.同時(shí)也是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)輔助工藝師完成零件從毛坯到成品的設(shè)計(jì)和制造過(guò)程，其主要是依托組成技術(shù)，將各個(gè)零件、工藝等，按照相似性進(jìn)行分類(lèi)分組，最后統(tǒng)一形成零件組，同時(shí)還需給每一族的零件對(duì)應(yīng)地設(shè)定更為完善的優(yōu)化加工方案及工藝規(guī)范.而在使用時(shí)，需要根據(jù)零件本身的編碼進(jìn)行檢索得出標(biāo)準(zhǔn)工藝，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行相應(yīng)的修改或編輯.該設(shè)計(jì)系統(tǒng)是建立在成組技術(shù)基礎(chǔ)上，其構(gòu)建結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單，開(kāi)發(fā)難度系數(shù)較小，且在后面的系統(tǒng)維護(hù)工作中，更易維護(hù)、可靠，技術(shù)成熟度上相對(duì)更高一些.主要工作流程是：首先在系統(tǒng)中輸入所需要的零件信息，然后生成對(duì)應(yīng)的GT編碼，在編碼生成后，需要將零件的編碼與零件組矩陣進(jìn)行合理有效地比較，最后找到檢索出對(duì)應(yīng)的零件族典型加工工藝規(guī)程，在對(duì)該典型加工工藝規(guī)范進(jìn)行分析，結(jié)合現(xiàn)有的工作環(huán)境及工作所需對(duì)其進(jìn)行合理的編輯，待編輯過(guò)后，將其存入到對(duì)應(yīng)的工藝規(guī)程中，并打印輸入對(duì)應(yīng)的輸出工藝文件.

另外，其主要功能是將產(chǎn)品設(shè)計(jì)信息轉(zhuǎn)換為各種加工制造、管理信息，是企業(yè)信息化建設(shè)中聯(lián)系設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的紐帶，同時(shí)也為企業(yè)管理部門(mén)提供相關(guān)的數(shù)據(jù)，是企業(yè)信息交換的中間環(huán)節(jié).

2 可行性分析

計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)主要優(yōu)勢(shì)有：通過(guò)計(jì)算機(jī)的分析處理，將結(jié)果進(jìn)行有效地模擬，從而可以篩選出最為優(yōu)質(zhì)的處理結(jié)果，大大提高了工藝設(shè)計(jì)的文件的質(zhì)量，且計(jì)算機(jī)高效地處理能力，也有效地避免因人工等其他方面導(dǎo)致的“設(shè)計(jì)失誤”，從而縮短了設(shè)計(jì)周期.利用CAPP技術(shù)，因縮短了工期，節(jié)省了人力，為企業(yè)也降低了輸入成本，同時(shí)在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，也可以將每個(gè)優(yōu)秀的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行完美地整合，將優(yōu)秀的設(shè)計(jì)模式“代代相傳”，有利于工藝設(shè)計(jì)的最優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)模式.但是，現(xiàn)階段所施行的CAPP技術(shù)雖然較傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)工藝有了一定的突破性進(jìn)展，但是因其仍舊沿襲和使用鏈表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以文件的格式進(jìn)行儲(chǔ)存和保管，在實(shí)際使用中，其使用規(guī)則及存儲(chǔ)格式都呈現(xiàn)出很多問(wèn)題，例如：在調(diào)取零件信息時(shí)，需要輸入對(duì)應(yīng)的代碼及零件信息在其所處的數(shù)據(jù)域中以有坑出現(xiàn)的格式進(jìn)行調(diào)取的，而這種數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)格式及管理模式卻是構(gòu)成CAPP最為關(guān)鍵的基礎(chǔ)性結(jié)構(gòu).

2.1 現(xiàn)行的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)弊端

由于所涉及的數(shù)據(jù)管理本身就是一項(xiàng)十分冗雜的管理，很多數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)磁盤(pán)上，并不是可以永遠(yuǎn)“安全”的被保管，客戶端或者是服務(wù)器端人為的可以利用一些“手段”對(duì)其進(jìn)行更改、刪除，同時(shí)如果一旦沒(méi)有進(jìn)行合理的使用，也可能隨時(shí)泄露相關(guān)信息.而在具體的使用中，其管理程序與實(shí)際數(shù)據(jù)之間幾乎沒(méi)有關(guān)聯(lián)，用戶只需要輸入對(duì)應(yīng)的地址就可以檢索到數(shù)據(jù)，使得存儲(chǔ)的文檔之間如果需要進(jìn)行關(guān)聯(lián)，則需要進(jìn)行其他途徑或者是人為手動(dòng)進(jìn)行設(shè)定.這樣就可能出現(xiàn)一系列其他的問(wèn)題，如：重復(fù)性保存，因數(shù)據(jù)信息文檔之間缺乏有效的關(guān)聯(lián)，所以極有可能出現(xiàn)重復(fù)性保存現(xiàn)象，數(shù)據(jù)可能被保存在多個(gè)文件夾中，或者是同一文件夾中相同的數(shù)據(jù)被不同的名稱(chēng)保存，一旦被保存的數(shù)據(jù)被修改，則很可能出現(xiàn)為以后搜索、查找數(shù)據(jù)增加不必要的工作量.

2.2 數(shù)據(jù)庫(kù)

數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，其并不是獨(dú)立存在的個(gè)體或是一成不變的被存儲(chǔ)在某一域中，而數(shù)據(jù)之間也會(huì)存在一定的聯(lián)系.所以數(shù)據(jù)在保存與存儲(chǔ)時(shí)也要考慮到數(shù)據(jù)信息之間的相互聯(lián)系，并應(yīng)建立對(duì)應(yīng)的聯(lián)系“路徑”.而數(shù)據(jù)在保存時(shí)，也要進(jìn)行統(tǒng)一的保存方式，其數(shù)據(jù)的保存主要模式應(yīng)該以整個(gè)系統(tǒng)平臺(tái)為衡量，而非某一個(gè)單獨(dú)的系統(tǒng)，這樣就能夠提高數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)效率，避免重復(fù)性保存.數(shù)據(jù)庫(kù)的建立，不僅僅是保存數(shù)據(jù)，其與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)文檔保存系統(tǒng)的區(qū)別是存儲(chǔ)空間大、監(jiān)管力度強(qiáng)、邏輯運(yùn)營(yíng)能力強(qiáng)、管理力度高等等，在整體結(jié)構(gòu)上級(jí)路徑使用上都更加嚴(yán)謹(jǐn)與規(guī)范.

就目前的CAPP數(shù)據(jù)信息的保存方式，從單純的某一區(qū)域或某一方面來(lái)看，其數(shù)據(jù)管理模式并沒(méi)有凸顯出太多的問(wèn)題，但是如果一旦涉及的數(shù)據(jù)信息量較大時(shí)，很容易給數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、管理、使用等相關(guān)工作增添繁雜的工作量，尤其是工藝設(shè)計(jì)方面，往往一個(gè)方案會(huì)涉及很多方面的數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)量也較大，且在設(shè)計(jì)中對(duì)數(shù)據(jù)會(huì)存在經(jīng)常性的修改，因而對(duì)數(shù)據(jù)的管理工作要求較高，一旦數(shù)據(jù)管理呈現(xiàn)出問(wèn)題，那么很有可能導(dǎo)致降低工藝設(shè)計(jì)的工作效率.另外，縱觀現(xiàn)代高端企業(yè)，其計(jì)算機(jī)管理的數(shù)據(jù)庫(kù)已然被應(yīng)用在各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域用來(lái)管理數(shù)據(jù)，而通過(guò)觀察高效率、高質(zhì)量的企業(yè)，不難發(fā)現(xiàn)，其在企業(yè)內(nèi)部的數(shù)據(jù)管理都會(huì)有一套高校的數(shù)據(jù)庫(kù)，因而針對(duì)與機(jī)械領(lǐng)域，尤其是CAPP系統(tǒng)更應(yīng)該創(chuàng)建一套屬于自己的數(shù)據(jù)庫(kù)管理，這樣不僅可以借助于INTERNET技術(shù)，將所有的數(shù)據(jù)統(tǒng)一集中放置于某一服務(wù)器中，在存儲(chǔ)和使用中，也統(tǒng)一建立數(shù)據(jù)管理請(qǐng)示，這樣可以大大節(jié)省用戶端使用數(shù)據(jù)時(shí)的檢索時(shí)間，同時(shí)還能夠某一數(shù)據(jù)同時(shí)服務(wù)于多個(gè)用戶端口.在基于關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的建立中，其建立的前提是必須符合企業(yè)的自身環(huán)境及周?chē)h(huán)境，一方面是讓系統(tǒng)以最快的速度投入到實(shí)際研發(fā)生產(chǎn)中，另一方面也可以讓員工能夠盡快的適應(yīng)新系統(tǒng)，從而提高其“產(chǎn)能”，縮短員工的適應(yīng)周期.因關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)雖然是一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，但是除了要與其他各系統(tǒng)保持“親密”的聯(lián)系外，其只是為其他系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)的一個(gè)源頭，主要與系統(tǒng)管理服務(wù)器相關(guān)聯(lián)，將數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的“傳遞”的，因而該系統(tǒng)仍舊需要保留傳統(tǒng)的C/S體系，將客戶服務(wù)器端與“源頭”的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的分離，即：應(yīng)用端與前端進(jìn)行有效的“隔離”，這樣才能夠保障同時(shí)為多個(gè)用戶處理和提供數(shù)據(jù)，而非單獨(dú)受某一個(gè)用戶端的“占用”影響到其他用戶端的使用.

3 具體設(shè)計(jì)方案

雖然CAPP這種存儲(chǔ)模式，在一定程度上解決了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在硬盤(pán)上，方便調(diào)取與保存，但是只是針對(duì)無(wú)內(nèi)容較少或者單個(gè)的文件具有較高的效率，而對(duì)于大數(shù)據(jù)的使用與保存也很容易暴露出各種問(wèn)題.在面對(duì)“高強(qiáng)度”“高壓力”“高效率”的系統(tǒng)要求時(shí)，對(duì)應(yīng)的必須要建立一套完整的系統(tǒng)服務(wù)方案，從而更好地為用戶提供一個(gè)良好的運(yùn)行環(huán)境.因派生式計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)技術(shù)中，其工作質(zhì)量的好壞直接影響到最后的生產(chǎn)產(chǎn)品，而在其工作中會(huì)涉及一系列的資料庫(kù)、工藝技術(shù)庫(kù)、流程圖、規(guī)范制度、例子、經(jīng)驗(yàn)、總結(jié)等等，這些都是計(jì)算機(jī)工藝設(shè)計(jì)技術(shù)的基礎(chǔ)元素，通過(guò)建立一套完整的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)系統(tǒng)，能夠?qū)⑦@些基礎(chǔ)元素、資源進(jìn)行有效的整合，并將其進(jìn)行細(xì)化分類(lèi)，科學(xué)的整理，例如：對(duì)于PAP的分類(lèi)、材料的分類(lèi)等等.在整個(gè)CAPP系統(tǒng)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中，將各個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)分出了幾個(gè)大的模塊，通過(guò)對(duì)模塊的具體闡述與分析，找到最為完善的優(yōu)化方案.具體包括如下幾個(gè)模塊：

3.1 歸納

基于派生式計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)工藝系統(tǒng)中，最為基礎(chǔ)的模塊就是該模板，又叫做分類(lèi)歸組模塊.在該模塊中，新的零件設(shè)計(jì)必須要先通過(guò)查找出系統(tǒng)中已存在的相似零件設(shè)計(jì)工藝，以經(jīng)典零件設(shè)計(jì)工藝為依托，對(duì)新零件進(jìn)行對(duì)應(yīng)的工藝設(shè)計(jì)改造.但是在進(jìn)行設(shè)計(jì)之前，首先要對(duì)該零件進(jìn)行合理的分析歸納處理，才能夠快速找到對(duì)應(yīng)的經(jīng)典設(shè)計(jì)工藝及將新零件放置在對(duì)應(yīng)的位置，如果出現(xiàn)與系統(tǒng)中存在的零件不相符，那么可以設(shè)定一個(gè)新的組，這樣就可以對(duì)其進(jìn)行自由分類(lèi)添加處理了.輸入的具體要求：要保證信息的完整性、計(jì)算機(jī)容易接受和處理、工藝師能夠簡(jiǎn)短快速地對(duì)所保存的文件進(jìn)行有效的識(shí)別、盡量避免冗雜的信息名稱(chēng)、為用戶提供更加方便的信息共享.注意：在歸納時(shí)，要以零件的組成技術(shù)理論為分類(lèi)歸納整理依據(jù)，這樣的分類(lèi)處理模式能夠讓典型的零件分組更具“延展性”“拓展性”“延伸性”等，打破了對(duì)固定分組的“束縛”與“捆綁”.在工藝的數(shù)據(jù)的管理技術(shù)過(guò)程中，隨著大量制造企業(yè)信息化水平的不斷提高，大量的工藝數(shù)據(jù)是在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下處理和共享以及存儲(chǔ)的，傳統(tǒng)的基于文件保存工藝數(shù)據(jù)的方式已經(jīng)不適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)化和集成化的環(huán)境，這就需要深入研究網(wǎng)絡(luò)化集成環(huán)境下的工藝數(shù)據(jù)管理技術(shù).

3.2 查閱

在步驟（1）后，就要進(jìn)入了典型工藝的查閱步驟了.該步驟一般是通過(guò)分析典型工藝零件加工步驟，找到對(duì)應(yīng)的相似屬性和區(qū)別，以便于對(duì)新零件的工藝加工設(shè)計(jì).無(wú)論是否進(jìn)行接下來(lái)的對(duì)新零件編輯工作，還是只是對(duì)傳統(tǒng)經(jīng)典零件加工工藝進(jìn)行查閱，都要在查閱模塊中進(jìn)行如下操作：在查閱典型工藝加工文件時(shí)，要詳細(xì)的記載該典型零件的類(lèi)別號(hào)和組號(hào)，并對(duì)接下來(lái)的操作也要進(jìn)行及時(shí)的保存，這樣才能夠?yàn)檎麄€(gè)零件的設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行完整的保存與記錄，也可以有效地避免了面對(duì)大量資料，而投入過(guò)多精力用于查詢.而在生成對(duì)應(yīng)的工藝圖后，可以直接調(diào)用CAD中的開(kāi)發(fā)繪制工具，減少繪圖工作效率，并且還能夠?qū)⒌湫偷墓に囋O(shè)計(jì)更加完善與標(biāo)準(zhǔn).要做大量的調(diào)研和分析，在此基礎(chǔ)上，再?gòu)牧闵⒌馁Y料中找出規(guī)律，建立起標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的知識(shí)庫(kù)，使之能應(yīng)用于各種生產(chǎn)條件下的各種類(lèi)型零件，并不斷地對(duì)知識(shí)庫(kù)進(jìn)行完善，以適應(yīng)用戶不斷變化的需求.

3.3 編輯

在查閱經(jīng)典工藝技術(shù)設(shè)計(jì)后，就要對(duì)新零件進(jìn)行編輯.在編輯模塊中，在進(jìn)入到對(duì)應(yīng)的工藝設(shè)計(jì)編輯窗口后，輸入對(duì)應(yīng)的零件信息在系統(tǒng)中搜索，如果能夠搜索出對(duì)應(yīng)的相似經(jīng)典零件加工工藝，那么可以參照經(jīng)典零件的加工工藝對(duì)新零件新型工藝加工設(shè)計(jì).而如果搜索不到對(duì)應(yīng)的類(lèi)別及分組，那么就要對(duì)新零件進(jìn)行另一種設(shè)計(jì)搜索工序了，可以直接進(jìn)入到交互式的工藝編輯界面，該界面一般是針對(duì)新零件設(shè)計(jì)與經(jīng)典零件設(shè)計(jì)沒(méi)有完全匹配的零件提供設(shè)計(jì)參考思路的，在該設(shè)計(jì)頁(yè)面中，用戶通過(guò)參照類(lèi)似的零件加工工藝設(shè)計(jì)，為用戶設(shè)計(jì)新零件提供“設(shè)計(jì)靈感”，用戶在設(shè)計(jì)完成后，可以直接將新的設(shè)計(jì)文件存入到對(duì)應(yīng)的工藝規(guī)程庫(kù)中，為以后類(lèi)似的零件設(shè)計(jì)提供參照，包括：切削用量、加工余量、時(shí)間定額、工序尺寸、公差、其他等工藝算數(shù)的計(jì)算.另外，設(shè)計(jì)工藝文件一旦被存入工藝規(guī)程庫(kù)中，就不能對(duì)其進(jìn)行修改、刪除等操作，如果十分有必要進(jìn)行操作也要進(jìn)行嚴(yán)格的“審核”后，經(jīng)特殊批準(zhǔn)后，才能夠?qū)ζ溥M(jìn)行修改，也就是說(shuō)，工藝規(guī)程庫(kù)中的工藝文件，只能夠閱讀，不允許被用戶所修改，當(dāng)這些“限制性”的條件被應(yīng)用于實(shí)際工作中時(shí)，不僅不會(huì)增加工作量，反而由于規(guī)范化的管理有效地保護(hù)了文件及提高了工作效率.在知識(shí)庫(kù)管理過(guò)程中，將那些可以不斷被修改和擴(kuò)充的知識(shí)與程序分離存儲(chǔ)，稱(chēng)為外部知識(shí)庫(kù)；將那些用戶不能隨意修改和擴(kuò)充的知識(shí)固化在程序中，稱(chēng)為內(nèi)部知識(shí)庫(kù).內(nèi)部知識(shí)庫(kù)和外部知識(shí)庫(kù)的具體界定則是需要進(jìn)一步研究的內(nèi)容.

3.4 輸出

該步驟是將工藝加工文件從工藝規(guī)程庫(kù)中調(diào)取出來(lái)供用戶進(jìn)行查閱的步驟，且以公益卡片的形式進(jìn)行打印出來(lái).在該步驟中，用戶可以根據(jù)自身的實(shí)際需求，選定對(duì)應(yīng)的工藝卡片，對(duì)工藝卡片的大小等規(guī)格提前設(shè)定，在設(shè)定好工藝卡片的規(guī)格后，從經(jīng)典工藝設(shè)計(jì)規(guī)程庫(kù)中調(diào)取所需要的工藝設(shè)計(jì)，并將其打印在提前選定好的工藝卡片上，既可以節(jié)省了時(shí)間，又可以提高了工作效率，提高對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的資料利用率，有效地提高了工作效率.主要包括：工藝流程卡、工序卡、工步卡、工序圖、其他文檔等，這些都是輸入工藝文件.該步驟中，為工藝的輸出提供更多的“可能性”，讓其更具有柔性.

4 結(jié)束語(yǔ)

派生式計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)工藝系統(tǒng)是提高工藝設(shè)計(jì)效率及工業(yè)生產(chǎn)創(chuàng)收的最為理想的工具.在更好地推動(dòng)和實(shí)現(xiàn)CAPP技術(shù)發(fā)展的同時(shí)，不僅需要對(duì)設(shè)計(jì)工藝文件進(jìn)行高效地設(shè)計(jì)，同時(shí)還需要對(duì)其存放的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行合理地完善與優(yōu)化，這樣才能夠保障設(shè)計(jì)人員能夠從冗雜的設(shè)計(jì)工具中完全地“解放”出來(lái).而基于關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的派生式計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)工藝系統(tǒng)，其前端設(shè)用仍是需要PowerBuilder進(jìn)行開(kāi)發(fā)的，且后臺(tái)的使用也仍舊是沿用SYBASE SQL SERVER運(yùn)行的，因而在設(shè)定方案時(shí)，還需要結(jié)合其自身的使用環(huán)境進(jìn)行合理地設(shè)定，這樣才能夠保障系統(tǒng)高質(zhì)量、高效地運(yùn)行，為企業(yè)的發(fā)展提供“動(dòng)力”.