飛機(jī)標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)存管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

鄒存鑫，劉向堯，段青君

(貴州理工學(xué)院航空航天工程學(xué)院，貴州 貴陽(yáng) 550003)

0 引言

目前，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)以及機(jī)械制造等領(lǐng)域已廣泛應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)。在工業(yè)上，過(guò)程數(shù)據(jù)的高效存取方面，數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。例如，波音737是波音公司生產(chǎn)的中程和短程雙引擎噴氣飛機(jī)。到目前為止，波音公司生產(chǎn)的737型號(hào)飛機(jī)已經(jīng)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)了十多個(gè)系列[1]，由于同型號(hào)飛機(jī)型號(hào)眾多，飛機(jī)標(biāo)準(zhǔn)件種類(lèi)繁多，飛機(jī)標(biāo)準(zhǔn)件中的數(shù)據(jù)量很大。為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效管理，需要采用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)。數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的優(yōu)劣對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)的效率和成果有著直接的影響。數(shù)據(jù)庫(kù)所占據(jù)的存儲(chǔ)空間的大小取決于數(shù)據(jù)庫(kù)是否具有良好的數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)，同時(shí)一個(gè)良好的數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)有利于提高數(shù)據(jù)的完整性和一致性，并提升數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)響應(yīng)運(yùn)行速度。

在標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)管理中，數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的應(yīng)用，不僅可以代替大量繁瑣的計(jì)算和整理工作，而且可以引入高效的管理方法，通過(guò)報(bào)表之類(lèi)信息的展示為管理者提供決策依據(jù)，提高經(jīng)濟(jì)效益。

庫(kù)存管理涉及到的企業(yè)管理功能有兩種，一個(gè)是基本的外部擔(dān)保，以滿(mǎn)足生產(chǎn)計(jì)劃，設(shè)備維護(hù)要求。另一個(gè)是不斷優(yōu)化內(nèi)部庫(kù)存結(jié)構(gòu)，提高飛機(jī)標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)存的合理性和經(jīng)濟(jì)性[2-4]。

針對(duì)這種情況，利用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)飛機(jī)標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)存管理系統(tǒng)，有利于提高效率，降低工作量，有利于實(shí)現(xiàn)飛機(jī)標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)的可操作性及安全性。具有一定的工程意義。

1 飛機(jī)標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)存管理系統(tǒng)

1.1 主要功能介紹

利用CATIA模型文件作為既定組成部分，形成屬性參數(shù)庫(kù)，并利用Delphi作為界面程序操縱后臺(tái)SQL Server中的數(shù)據(jù)。動(dòng)態(tài)搭建數(shù)據(jù)庫(kù)與靜態(tài)搭建數(shù)據(jù)庫(kù)方法相比，動(dòng)態(tài)方法減少了數(shù)據(jù)冗余和工作量。目前，建立飛機(jī)標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)的關(guān)注點(diǎn)集中在以下幾個(gè)方面：

(1)跨平臺(tái)：標(biāo)準(zhǔn)件屬性參數(shù)數(shù)據(jù)，希望在一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)建立的數(shù)據(jù)能夠無(wú)縫地使用在其它數(shù)據(jù)庫(kù)中；

(2)完整的信息儲(chǔ)備：飛機(jī)標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)儲(chǔ)備了完整的標(biāo)準(zhǔn)件的幾何信息以及非幾何信息；

(3)便捷添加：操作者可以根據(jù)具體的使用情況，不需修改和重新編譯加載程序源代碼就可以添加零件參數(shù)信息到程序中；

(4)實(shí)用性：一般的標(biāo)準(zhǔn)件都可以通過(guò)界面創(chuàng)建并存儲(chǔ)在程序中。

標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)管理信息系統(tǒng)的總體任務(wù)[5]是：實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)信息管理的系統(tǒng)化、規(guī)范化和自動(dòng)化；系統(tǒng)設(shè)計(jì)的思路是：盡量采用現(xiàn)有的軟硬件環(huán)境及先進(jìn)的管理系統(tǒng)開(kāi)發(fā)方案，提高系統(tǒng)開(kāi)發(fā)水平和應(yīng)用效果；符合標(biāo)準(zhǔn)件各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)管理人員對(duì)標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)信息管理的需要，并達(dá)到操作過(guò)程的簡(jiǎn)單實(shí)用、安全可靠等要求；采用模塊化程序設(shè)計(jì)方法，便于系統(tǒng)功能的各種組合和修改；具備數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)功能，及時(shí)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)件管理者的需求，進(jìn)行數(shù)據(jù)的添加、刪除、查詢(xún)、備份等操作。

此外，基于系統(tǒng)安全方面的考慮，飛機(jī)標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)存管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)該在登錄窗口中識(shí)別用戶(hù)，并添加權(quán)限控制。飛機(jī)標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)程序的主要功能示意圖如圖1所示。

圖1 飛機(jī)標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)程序主要功能示意圖

1.2 所處位置

飛機(jī)標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)管理系統(tǒng)在整個(gè)生產(chǎn)流程中的位置是車(chē)間級(jí)生產(chǎn)管理中的半成品與齊套管理部分，具體應(yīng)用流程如圖2所示。

圖2 標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)管理系統(tǒng)應(yīng)用流程圖

1.3 應(yīng)用對(duì)象分析

大約有3 000多種航空標(biāo)準(zhǔn)件大多被列入我國(guó)航空工業(yè)規(guī)范。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，一架飛機(jī)在生產(chǎn)過(guò)程中使用通用標(biāo)準(zhǔn)件數(shù)量占全機(jī)零部件數(shù)量的五分之三以上。但是，飛機(jī)標(biāo)準(zhǔn)件的大量人工錄入過(guò)程存在許多弊端，如物資積壓、資金周轉(zhuǎn)緩慢、原始文件多、信息利用率低、數(shù)據(jù)處理單一、人工處理容易出錯(cuò)、管理方法落后等，進(jìn)一步提高航空制造企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)管理工作的質(zhì)量和水平，會(huì)給航空制造企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)管理工作帶來(lái)很大的便利，提高生產(chǎn)效率。

2 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

2.1 數(shù)據(jù)庫(kù)概念

從概念上講，數(shù)據(jù)庫(kù)就像高度專(zhuān)業(yè)化的電子櫥柜，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在電子柜的抽屜里。更準(zhǔn)確的定義是：數(shù)據(jù)庫(kù)是指長(zhǎng)期儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)集合，具有組織性和共享性的特點(diǎn)。數(shù)據(jù)庫(kù)的特點(diǎn)是：內(nèi)部聯(lián)系密切，冗余度小，結(jié)構(gòu)性強(qiáng)，安全可靠，數(shù)據(jù)共享[6]。

2.2 基本數(shù)據(jù)模型

在具體的數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，主要用到了面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型。隨著科技的發(fā)展，在工業(yè)上具體的需求關(guān)系也不斷地復(fù)雜化，支持面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型和傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)特性的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)運(yùn)而生。面向?qū)ο蟮母拍畎▽?duì)象/對(duì)象識(shí)別、屬性/方法、封裝/信息傳遞、類(lèi)/類(lèi)型、類(lèi)層次/繼承等。這組概念形成了新一代數(shù)據(jù)庫(kù)模型的基礎(chǔ)，包含這些概念的數(shù)據(jù)模型為相應(yīng)的核心模型，通過(guò)在該核心模型的基礎(chǔ)上增加與具體的應(yīng)用有關(guān)的語(yǔ)義完整性約束和語(yǔ)義聯(lián)系，定義出了面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型。

2.3 基于C/S模式的體系結(jié)構(gòu)

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用結(jié)構(gòu)主要有三種應(yīng)用結(jié)構(gòu)，一是終端/主機(jī)結(jié)構(gòu)(Termina/Mainframe)，二是文件服務(wù)器結(jié)構(gòu)(File/Server)、三是客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器結(jié)構(gòu)(Client/Server，簡(jiǎn)稱(chēng)C/S)及瀏覽器/服務(wù)器結(jié)構(gòu)(Browser/Server，簡(jiǎn)稱(chēng)B/S)，但大多數(shù)情況下，隨著需求關(guān)系的不斷復(fù)雜化，使用者要求已不能被前兩種結(jié)構(gòu)滿(mǎn)足，目前C/S結(jié)構(gòu)和B/S結(jié)構(gòu)作為主流結(jié)構(gòu)通常用于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)平臺(tái)開(kāi)發(fā)結(jié)構(gòu)。

C/S結(jié)構(gòu)具有合理劃分應(yīng)用邏輯，充分發(fā)揮客戶(hù)機(jī)和服務(wù)器的性能的特點(diǎn)。同時(shí)可以在客戶(hù)端和服務(wù)器端分別執(zhí)行應(yīng)用程序，且開(kāi)發(fā)和布置難度低于B/S結(jié)構(gòu)。

2.4 用DFD圖表示表與表之間的聯(lián)系

數(shù)據(jù)流圖(DFD)，是將數(shù)據(jù)流和處理的過(guò)程通過(guò)圖像的方式表達(dá)出來(lái)。在具體的需求分析中，數(shù)據(jù)流圖可以作為需求分析的方法之一。將系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為由數(shù)據(jù)流連接的各種功能的組合。可以方便地描述與數(shù)據(jù)流的流相關(guān)聯(lián)的各種功能。

用戶(hù)需要實(shí)現(xiàn)的功能可以表示在數(shù)據(jù)處理上；它通常反映了需求關(guān)系，但是不會(huì)提供解決問(wèn)題的方法或途徑。通常情況下用戶(hù)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)處理的結(jié)果，以及系統(tǒng)函數(shù)和函數(shù)之間傳輸?shù)男畔⒁餐ㄟ^(guò)數(shù)據(jù)流來(lái)表示。操作者存儲(chǔ)在磁盤(pán)、磁帶、內(nèi)存或任何其他介質(zhì)上的數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)關(guān)系來(lái)表示?；跀?shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的庫(kù)存管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流圖如圖3所示。

數(shù)據(jù)來(lái)源于管理員的錄入。處理數(shù)據(jù)用橢圓表示，數(shù)據(jù)處理是對(duì)數(shù)據(jù)加工的單元，把輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為輸出數(shù)據(jù)，其描述了用于實(shí)現(xiàn)功能的一部分的系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流。數(shù)據(jù)流用箭頭表示，同時(shí)作為函數(shù)之間的信息路徑。數(shù)據(jù)流作為一組已知的數(shù)據(jù)包，它具有反應(yīng)處理對(duì)象不反應(yīng)控制對(duì)象的特點(diǎn)。開(kāi)放框代表數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)是住宿地點(diǎn)或保存數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，而且在源和目的數(shù)據(jù)流中的一個(gè)。輸出數(shù)據(jù)流表示可以從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)或數(shù)據(jù)流處理中提取的信息。

圖3 飛機(jī)標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)流圖

2.5 主要表的結(jié)構(gòu)

鑒于數(shù)據(jù)表的冗余設(shè)計(jì)，十大類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)零件的主要特點(diǎn)有些是重疊的，有七個(gè)主要類(lèi)別表。此外，產(chǎn)品類(lèi)別，制造商和用戶(hù)部門(mén)提供三個(gè)系統(tǒng)維護(hù)表。在庫(kù)存管理過(guò)程中，主要使用三個(gè)表：入庫(kù)表、出庫(kù)表和庫(kù)存表。數(shù)據(jù)庫(kù)中主要表之間的邏輯關(guān)系如圖4所示。

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)件在飛機(jī)設(shè)計(jì)中的位置和標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)在工程制造中的應(yīng)用，標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)涉及的零部件包括包括軸承、螺栓、螺母、螺釘、螺柱、墊圈、固定環(huán)、鉚釘、銷(xiāo)和鑰匙。

3 數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)現(xiàn)

3.1 基于Delphi語(yǔ)言的數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)

Delphi語(yǔ)言具有許多優(yōu)點(diǎn)，它在數(shù)據(jù)庫(kù)中的應(yīng)用具有突出的便捷性：用于各種數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)，從客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器結(jié)構(gòu)到多層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，高效率的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)和新一代更先進(jìn)的數(shù)據(jù)庫(kù)引擎，最新的數(shù)據(jù)分析工具，并提供大量的企業(yè)組件[7]。

要求的各項(xiàng)功能，動(dòng)態(tài)界面的設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)庫(kù)的存取使用Delphi語(yǔ)言編程完成。由于Delphi數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序不會(huì)直接訪(fǎng)問(wèn)數(shù)據(jù)源，通常情況下利用Microsoft的ActiveX Data Object(ADO)，一種數(shù)據(jù)庫(kù)引擎，來(lái)直接處理數(shù)據(jù)庫(kù)文件。

圖4 數(shù)據(jù)庫(kù)中主要表的結(jié)構(gòu)及關(guān)系圖

由于飛機(jī)標(biāo)準(zhǔn)零件管理信息系統(tǒng)的最終用戶(hù)可能是一個(gè)不精通計(jì)算機(jī)技術(shù)的零件庫(kù)管理員，根據(jù)應(yīng)用需要，限定每個(gè)使用者只在功能子系統(tǒng)內(nèi)操作，因此基本操作控制范圍限定于每個(gè)子系統(tǒng)的用戶(hù)接口，即一個(gè)完善統(tǒng)一的的用戶(hù)界面，將應(yīng)用于每個(gè)子系統(tǒng)，便于整個(gè)子系統(tǒng)內(nèi)的執(zhí)行的各種操作受控于系統(tǒng)的使用者。

3.2 標(biāo)準(zhǔn)件入庫(kù)信息窗體的實(shí)現(xiàn)

SQL Server作為開(kāi)發(fā)的底層數(shù)據(jù)庫(kù)，用Delphi 語(yǔ)言編程完成標(biāo)準(zhǔn)件入庫(kù)信息窗體設(shè)計(jì)。墊片類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)件入庫(kù)信息錄入如圖5所示，這種窗體結(jié)構(gòu)形式可以采用便于操作的樹(shù)狀結(jié)構(gòu)。樹(shù)狀結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)中商品數(shù)據(jù)表的字段來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

3.3 使用SQL語(yǔ)句查詢(xún)

在數(shù)據(jù)庫(kù)中，對(duì)數(shù)據(jù)的操作一般有以下兩個(gè)情況，一是單表操作，二是多表之間及在數(shù)據(jù)庫(kù)之間操作?；赟QL語(yǔ)句，操作者可以根據(jù)具體的使用情況實(shí)現(xiàn)多表之間及跨數(shù)據(jù)庫(kù)的查詢(xún)，同時(shí)多個(gè)數(shù)據(jù)表的功能可以在TDBGrid中顯示。整個(gè)標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)查詢(xún)窗體是樹(shù)狀結(jié)構(gòu)，查詢(xún)表單是標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中的樹(shù)結(jié)構(gòu)，可以直接展開(kāi)樹(shù)節(jié)點(diǎn)來(lái)查詢(xún)標(biāo)準(zhǔn)之間的類(lèi)別信息。SQL語(yǔ)句主要用于增加、刪除、修改和查詢(xún)數(shù)據(jù)。

圖5 墊片類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)件入庫(kù)信息錄入圖

3.4 C/S結(jié)構(gòu)中鎖數(shù)據(jù)表

C/S結(jié)構(gòu)作為基于數(shù)據(jù)庫(kù)飛機(jī)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的基本框架，數(shù)據(jù)庫(kù)的鎖定具有重要意義，其可在多個(gè)用戶(hù)同時(shí)訪(fǎng)問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，降低錯(cuò)誤率。SQL多粒度鎖定可以稱(chēng)之為Server數(shù)據(jù)庫(kù)具有的基本特性。飛機(jī)標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)管理中存在大量的數(shù)據(jù)。每個(gè)大類(lèi)的標(biāo)準(zhǔn)零件都有一個(gè)表，例如螺栓表，它需要使用表級(jí)鎖。在實(shí)際中按照Transact-SQL聲明中使用鎖提示。

4 發(fā)展方向

飛機(jī)標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)存管理系統(tǒng)下一步的研究發(fā)展方向主要有兩個(gè)：一是多個(gè)系統(tǒng)集成，將現(xiàn)有的基于數(shù)據(jù)庫(kù)的飛機(jī)標(biāo)準(zhǔn)件管理系統(tǒng)與在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中用到的其他系統(tǒng)進(jìn)行有效互聯(lián)，主要研究飛機(jī)標(biāo)準(zhǔn)件各參數(shù)的表示和圖形界面；二是將原型系統(tǒng)擴(kuò)展為一個(gè)大型的庫(kù)存管理系統(tǒng)，如集庫(kù)、半成品庫(kù)等，主要研究通用零件編碼系統(tǒng)與不同數(shù)據(jù)庫(kù)的區(qū)別。

此外，要對(duì)區(qū)塊鏈技術(shù)在飛機(jī)標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)存管理中的創(chuàng)新應(yīng)用進(jìn)行密切關(guān)注。

5 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)的需求分析，介紹了基于飛機(jī)標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)存管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)功能、數(shù)據(jù)庫(kù)知識(shí)。數(shù)據(jù)表之間的邏輯關(guān)系采用了DFD進(jìn)行描述。數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)現(xiàn)采用了Delphi語(yǔ)言，采用SQL語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)了多個(gè)數(shù)據(jù)表的功能以及多表及跨數(shù)據(jù)庫(kù)的查詢(xún)。