时间：2022-12-23 00:30:01 | 来源：信息时代
时间：2022-12-23 00:30:01 来源：信息时代
工程数据库概念 : 存储、管理工程数据和工程数据模型的一种数据库。
1.工程数据库的定义
有关工程数据库的定义主要有:
定义1: 工程数据库包含了几何的、物理的、技术的、工艺的以及其他技术实体的特性及它们之间的关系。工程数据库又称CAD数据库、设计数据库、技术数据库、设计自动化数据库。
定义2: 工程数据库是指适合于CAD/CAM、计算机集成制造(CIM)、地理信息处理、军事指挥、控制、通信等工程应用领域中所使用的数据库。
定义3: 工程数据库是存储、管理和使用工程设计所需数据的数据库,是将工程设计方法、人工智能技术与数据库技术相结合发展起来的智能化的CAD/CAM集成系统,适合于CAD/CAM、计算机集成制造(CIM)等工程应用领域。
工程数据库(EDB)存储了工程应用系统所需要的大量的格式化和非格式化数据,主要包括:
(1)产品图形、图像数据: 包括产品和零部件的各种图形和图像(二维、三维图形)。
(2)产品文字数据: 包括产品与零部件的各种文字信息(如零件的材料、公差配合等)以及产品的结构信息等(如产品和部件的组成以及其装配关系等)。
(3)设计制造所需参数和设计分析数据: 如设计标准、设备数据、材料数据等。
(4)加工工艺数据: 如加工设备、加工工艺规程、加工工序、加工的数控代码等。
2. 工程数据应用的特点
由于工程数据应用领域本身的特点,与传统的商用数据管理相比具有许多不同,主要表现在以下方面:
(1)实体模型: 传统数据库中的实体是静态的,实体模型的建立依赖于实体之间关系的正确理解和描述。而在工程数据库中,除静态数据外还要考虑动态数据,静态数据用于描述设计环境的信息,如一些标准、设计规范、材料数据等设计规则和设计方法信息; 动态数据则用于描述设计客体的相关信息,包含几何信息和拓扑信息等,如随设计过程变动而变化的设计对象的中间设计结果数据等。
(2)数据类型: 商用数据的类型是字符或数字;而工程数据的类型,不但包括数字、文字,而且包含结构化图形数据,图形是工程数据库中很重要的一种数据类型,一个图形对象可能有成百上千的部件组成,因此图形数据的结构复杂而且数据量大,对字符或数字型的数据,工程数据库中也有多维向量、矩阵、有序集、时间序列等多种不同的形式。
(3)数据结构: 传统的商用数据库的数据是规整的二维表结构,工程数据之间则具有复杂的网状结构,如一个基本图形可用于多个复杂图形的定义,一个产品往往由许多零件组成,各部件的数据及其之间的关系复杂。
(4)数据的一致性: 传统的商用数据库的事务处理要求具有一致性; 而大部分工程数据是在试探性交互式设计过程中产生的,在一定范围内允许数据的不一致,而只要求最终状态保持一致。
3. 工程数据库系统的功能
工程数据库系统是一种满足工程应用需求的专业数据库系统,如CAD、CAD/CAM(computer aided manufacturing)、CIMS(computer integrated manufacturing system)支撑环境需求的数据库系统。根据其所支撑的系统不同来划分,有CAD工程数据库系统、CAD/CAM工程数据库系统和CIMS工程数据库系统。通常将支持CAD/CAM集成和CIMS的工程数据库系统称为集成工程数据库系统。工程数据库系统应具有以下的功能:
(1)支持多个工程应用程序: 工程数据库必须能适应不同的工程应用背景,以支持不断发展的新应用环境。最初的概念设计、详细设计、制造设计和计划都需要直接进入到工程数据库中去,从设计到生产后期所进行的操作,如生产控制、质量控制和服务等,都需利用在产品设计和制造阶段的信息。
(2)支持动态模式的修改和扩充: 数据库模式决定了数据库中实体的描述及实体之间的联系,在数据实体模型的生成时,一个工程必须经过计划分析、设计、施工、调试、生产等阶段,相应的工程数据也是通过各阶段逐步明确、逐步详细的,最后才能得到满意的结果。在整个过程中需不断地接受用户的反馈信息,并对模式做出相应地修改,因此必须记载整个过程的全部图形和数据,作为文档保存,以便在工程设计过程中修改,以及在工程建成后的扩充和改建。
(3)支持反复的试探性设计: 在工程中解决一个问题往往是一个多次重复和反复修改的过程,不同于一般事务数据处理。CAD/CAM数据库必须适合设计过程中的试凑及重复的特点,即在一般情况下,数据库必须保持数据的一致性,在特殊情况下,工程数据库应允许暂时的、不一致数据存在,并能加以管理。
(4)支持在数据库中嵌入语义信息: 语义信息用于描述数据库中的对象、概念和事件及相互间的关系,提供了表达数据、数据范畴、性质和操作的统一环境,如实体关系模型中有关实体和关系信息的表示、获取和使用等。语义信息已成为数据库中的一个集成部分,可用于人和机器直接相互作用及数据库的修改,在数据模型里可以按照一定的格式描述任意一个产品设计信息及其语义信息,以满足设计要求。
(5)支持存储和管理各种设计结果版本: 在人工设计中,经常发生同时存在多种设计版本的情况。设计问题很少只有唯一的方案解,当在设计中对重要条件强调的重点不同时,一般有几种可供选择的方案。理想情况下,一个CAD/CAM数据库应当具有设计和管理多个版本的能力,即具有版本管理的能力。
(6)支持复杂的抽象层次表示: 设计单元之间的许多复杂关系可以在抽象层次中模型化,通常的设计过程是自顶向下的工作过程,即将复杂的问题不断分解到子问题的过程,这些子问题概念简单,可以组合起来解决原问题。例如,工程所涉及的工程图很少是仅由一张图来表示,通常采用分层表示法,即上层工程图中的一个符号表示下层某一张子工程图(即上层的一个抽象部件符号代表下层若干个部件的组合),这些子工程图中的一个符号又能表示更下一层的某一张子工程图,即自顶向下逐层表示,直至最下层为止。通过提供描述复杂对象的数据描述标准框架,使得设计者可以描述复杂对象的层次结构。
(7)支持多CPU/分布式处理环境: 通常支持CAD/CAM一体化系统的硬件是由异种机组成的计算机网络系统,因此要求工程数据库管理系统应是一个分布式的数据库管理系统,并为所有基本单元系统存取全局数据提供统一的接口标准。
(8)支持建立和临时存取数据库: 在设计和制造过程中,存在许多临时性数据,这些不需长期保存的数据可存入临时数据库中,使用完毕即可删除。
(9)支持交互式和多用户工作: 现代设计工作靠团队集体完成。在工程设计过程中,设计人员之间需要进行交互式工作,以便了解彼此的思想和意图。为提高工程设计质量,加快进度,必须采用并行工作的方式,使若干设计人员既能同时工作,又可达到资源共享。为此,要求工程数据库能随时存储数据,提供给多用户使用。
(10)支持多种表示处理: 在设计和制造过程中,应用程序往往要利用同一实体的不同表示形式来实现不同的目的和要求。例如,在几何造型中,可以使用CSC树、边界表示、八叉树法等多种表示形式来表示同一实体。因此,工程数据库要有存储和管理同一实体的多种表示形式的能力,而且要保持这些表示形式之间的一致性。
(11)支持数据库与应用程序的接口: 为了支持工程数据库的应用,数据库必须能与多种程序语言交互,这通过接口实现。数据库与应用程序间的接口有子语句方式和CALL方式两种: 子语句方式将数据库的DML语句看成特殊的应用程序语句;CALL方式将数据库的DML语句设计成宿主语言的一个过程或函数,应用程序通过CALL语句调用它们。
(12)支持长事务处理: 在工程应用中,涉及的数据量多,计算时间长。工程事务处理中间出现意外错误或人为中断的可能性较高。因此,商业数据库系统中处理事务的方法在此已不适用,工程数据库系统应具备处理工程中这种长事务的处理能力。
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