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

關(guān)鍵詞：CAPP；工藝數(shù)據(jù)；設(shè)計；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，由既定的計算機程序通過復(fù)雜的內(nèi)部運算而自動輸出該工業(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)與動態(tài)數(shù)據(jù)兩個層次。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)的存儲方式

工藝數(shù)據(jù)的存儲方式一般分為以下幾種：

第一種為文件存儲。指把工藝數(shù)據(jù)直接編寫到工藝程序中。此種存儲方式可解釋為“一對多與多對一”的存儲方式。即同一個工藝數(shù)據(jù)可被若干個工藝程序所調(diào)取，同時每個單獨的工藝程序?qū)υ摴に嚁?shù)據(jù)的修改和修改后存儲，并不影響原始數(shù)據(jù)的正確性和完整性。正是因為其一對多的存儲模式，文件存儲自身存在很多弊端。在目前大工業(yè)數(shù)據(jù)時代，文件存儲的冗余性和其不一致性給CAPP的管理與維護提出了難題。

第二種為數(shù)據(jù)庫存儲。數(shù)據(jù)庫存儲方式有著鮮明的特點:數(shù)據(jù)庫存儲是指有計劃、有依據(jù)、相對動態(tài)的儲存相關(guān)聯(lián)的工藝數(shù)據(jù)，它同時兼顧共享數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)的獨立管理和數(shù)據(jù)集中處理。相比之下，該中存儲方式有著更為先進的存儲技術(shù)和更加便捷的程序運行。

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、具有科學的邏輯的抽象范疇，它并不受存儲介質(zhì)的制約和控制，是事物之間的天然結(jié)構(gòu)，獨立于物質(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)。線性表是有限個元素或結(jié)點的有序集合。在單鏈表存儲法中,線性表的邏輯順序通過指針實現(xiàn)。它訪問數(shù)據(jù)元素的速度不如順序存儲結(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展。實際操作中的具體語言環(huán)境決定了元素的存儲順序以及對該特定數(shù)據(jù)的訪問。在CAPP的實際應(yīng)用中，對數(shù)組的利用是最為常見的，對于靜態(tài)存儲的加工工藝參數(shù)以及機床數(shù)據(jù)，數(shù)組的應(yīng)用最為典型。

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

（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)在整個系統(tǒng)中都承擔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)計的基本步驟

2.1需求分析

進行需求分析，是設(shè)計工作的基石和方向，正確的需求分析，能夠明確的指出數(shù)據(jù)庫的設(shè)計方向，對企業(yè)既定目標的精準描述，能夠讓數(shù)據(jù)庫的管理和維護有著更精密的細分。當然，萬事開頭難，需求分析的重要性自是不必說，其設(shè)計難度也是整個數(shù)據(jù)庫設(shè)計難度最高并且最耗費時間的一項工作。需求分析做出來的效果，直接關(guān)系到后續(xù)程序的進度和基礎(chǔ)質(zhì)量，如果數(shù)據(jù)程序做得不夠精準，情況嚴重的，可以直接導致整個數(shù)據(jù)庫設(shè)計工作的返工和重做。

2.2概念結(jié)構(gòu)設(shè)計階段

概念結(jié)構(gòu)設(shè)計階段，是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)輸入的基礎(chǔ)上，進行基礎(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。這是目標系統(tǒng)的初步完成，作為整個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計的核心環(huán)節(jié)，對目標需求的高度抽象總結(jié)是概念結(jié)構(gòu)設(shè)計階段的最終目標。

2.3邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計階段

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

2.4數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計階段

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

2.5數(shù)據(jù)庫實施階段

在數(shù)據(jù)庫實施階段，設(shè)計人員通過對以上四個環(huán)節(jié)的設(shè)計結(jié)果，并行進行調(diào)試和運行，協(xié)調(diào)各環(huán)節(jié)的運行機制。

2.6數(shù)據(jù)庫運行和維護階段

數(shù)據(jù)庫運行和維護是數(shù)據(jù)庫經(jīng)過試運行之后，能夠長期穩(wěn)定運行的階段。該階段是設(shè)計后工作，但仍然屬于設(shè)計工作范疇之內(nèi)，設(shè)計人員針對系統(tǒng)運行之后出現(xiàn)的問題進行調(diào)試、修改和維護，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)錯誤在科學研究和設(shè)計工作的過程當中，仍是不能夠輕易忽視的，所以，作為數(shù)據(jù)庫運行與維護階段的工作，應(yīng)當做好系統(tǒng)各個階段、環(huán)節(jié)以及所有細節(jié)部分的認真排查和維護。

3結(jié)語

本文對CAPP系統(tǒng)工藝數(shù)據(jù)庫的進行了簡單概述和總結(jié)，在此基礎(chǔ)上，對數(shù)據(jù)庫設(shè)計的步驟進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)計的設(shè)計師提供一定幫助。

參考文獻

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