黃家奇，劉雪峰，孫啟林，程健

（1.安徽江淮汽車集團股份有限公司 技術中心，安徽 合肥 230601；2.中國汽車技術研究中心 數(shù)據(jù)資源中心，天津 300171）

在現(xiàn)代汽車開發(fā)研制中，一套優(yōu)秀的設計方案應建立在先進的設計理念、精確的工程計算和雄厚的數(shù)據(jù)基礎之上。新車型項目開發(fā)進程中，結構分析、仿真分析和材料定義等工作必須依賴大量和詳實的材料性能數(shù)據(jù)。汽車材料品種繁多，性能各異，常見的有鋼鐵、鋁合金、塑料、橡膠、織物、復合材料等，對不同類型的材料建立不同的數(shù)據(jù)集合，便于整車、整機零件材料的管理，也有利于設計知識的復用。

C#[1]（C Sharp）是一種類型安全、面向?qū)ο蟮恼Z言，簡單卻功能強大，可讓程序設計人員構建范圍廣泛的應用程序。Visual C# 2008和.NET Framework的結合，讓您能夠創(chuàng)建Windows應用程序、Web 服務、數(shù)據(jù)庫工具、組件、控件等。

B/S結構[2]（Browser/Server，瀏覽器/服務器模式），是WEB興起后的一種網(wǎng)絡結構模式，WEB瀏覽器是客戶端最主要的應用軟件。這種模式統(tǒng)一了客戶端，將系統(tǒng)功能實現(xiàn)的核心部分集中到服務器上，簡化了系統(tǒng)的開發(fā)、維護和使用?？蛻魴C上只要安裝一個瀏覽器（Browser），如 Netscape Navigator或Internet Explorer，服務器安裝Oracle、Sybase、Informix或SQL Server等數(shù)據(jù)庫。瀏覽器通過Web Server 同數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)交互。這樣就大大簡化了客戶端電腦載荷，減輕了系統(tǒng)維護與升級的成本和工作量，降低了用戶的總體成本。

材料數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的 B/S 結構如圖 1 所示。服務器端是整個系統(tǒng)的核心，主要完成用戶管理和材料庫的瀏覽、查詢、管理等業(yè)務邏輯功能。

本文開發(fā)的材料數(shù)據(jù)庫 MDD（Material Definition Database）可實現(xiàn)在研新車型項目材料正向設計、選擇的“專家知識庫”支持，同時為在線量產(chǎn)車型材料“共用化”提供了決策依據(jù)。

圖1 B/S模式的三層結構

1 系統(tǒng)功能概述

由于數(shù)據(jù)的復雜性以及需求的動態(tài)性，因此可采用樹狀關系組織產(chǎn)品分類和建立產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫關系模型，按照無窮級概括映射規(guī)則設計產(chǎn)品分類的超類表和子類表，在防止約束循環(huán)的前提下建立約束關系等規(guī)則, 并按上述規(guī)則開發(fā)動態(tài)數(shù)據(jù)處理器，通過Web方式操作動態(tài)數(shù)據(jù)處理器來設計和修改產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫結構和管理產(chǎn)品數(shù)據(jù)[3]。

為滿足上述需求，本文開發(fā)了基于B/S三層架構的、采用C#和Oracle9i技術、通過網(wǎng)絡動態(tài)實現(xiàn)材料數(shù)據(jù)維護和零部件材料選材系統(tǒng)。

該系統(tǒng)包括材料庫瀏覽、試驗庫瀏覽、典型零件選材、材料庫查詢、用戶留言、擴展閱讀、數(shù)據(jù)管理、用戶管理等8個功能模塊。系統(tǒng)后臺管理員具備全部功能模塊權限，數(shù)據(jù)庫普通用戶可使用前6個模塊。其中，用戶管理模塊主要功能是設置數(shù)據(jù)庫使用者的管理和閱讀權限，數(shù)據(jù)管理模塊的功能是實現(xiàn)數(shù)據(jù)的錄入、修改、刪除等。材料庫查詢模塊具有關鍵字檢索、組合檢索、產(chǎn)品結構樹查詢等功能。

2 材料數(shù)據(jù)庫設計與開發(fā)

非材料數(shù)據(jù)庫涉及的數(shù)據(jù)在種類上有金屬材料、工程塑料、橡膠、織物、復合材料等，根據(jù)使用部位分類有車體材料、底盤材料、動力總成、內(nèi)飾材料、外飾材料、聲學材料等。本文所研究的材料數(shù)據(jù)庫中包含的數(shù)據(jù)種類如圖2所示。

圖2 材料數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)種類

2.1 數(shù)據(jù)庫結構設計

數(shù)據(jù)庫設計就是將數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對象以及這些數(shù)據(jù)對象之間關系，進行規(guī)劃和結構化的過程。一般數(shù)據(jù)庫設計分為五個階段，分別為需求分析階段、概念設計階段、詳細設計階段、代碼編寫階段、軟件測試階段。

在概念設計階段，常用E-R方法進行概念模型的建立，E-R方法是由 RS.Chen于 1976年提出的實體—聯(lián)系方法(Entity-Relation Approach)，簡稱E-R方法。即要從實際問題出發(fā)，排除非本質(zhì)的東西，抽象出現(xiàn)實的數(shù)據(jù)結構之客觀規(guī)律，這是數(shù)據(jù)庫設計的重點，也是數(shù)據(jù)庫設計的難點。

本文材料數(shù)據(jù)庫主要包括5類信息，包括基本信息，物理性能、化學性能，文檔類信息，自定義數(shù)據(jù)信息。圖3表達了數(shù)據(jù)表與數(shù)據(jù)表之間的關系。

圖3 材料數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)E-R圖

其中，1）基本信息，包括品級編號、材料名稱、所屬類別（父類材料）、供方名稱、材料價格等；2）物理性能，包括材料密度、拉伸強度、拉斷伸長率、熱變形溫度等；3）化學性能，包括耐腐蝕性、耐侯性、耐臭氧、耐紫外線等；4）文檔類信息，包括以JPG、XLS或PDF等各種文檔形式存儲的材料認可信息、材料試驗大綱、技術標準等；5）自定義數(shù)據(jù)，即隨著技術的發(fā)展，每種品級材料可擴充的屬性和特性信息，例如耐刮擦、氣味VOC指標等。

2.2 材料屬性增加、修改和刪除功能的實現(xiàn)

在Oracle9i中，使用DML（Data Manipulation Language）語言進行材料數(shù)據(jù)的錄入、修改或者刪除等操作。以材料數(shù)據(jù)錄入為例，核心命令語句為：

INSERT語句說明，table字段為要插入數(shù)據(jù)的表名，db_link字段為數(shù)據(jù)庫鏈接名，column字段為表的列名，express字段為表達式，Values命令引入要插入的數(shù)據(jù)值的列表。當對表中所有的列進行賦值時，列名列表可以省略，小括號也隨之省略，但必須對表中的非空字段進行賦值。具有默認值的字段可以不提供值，此時列名列表中的相對應的列名也要省略。

2.3 材料數(shù)據(jù)檢索功能的實現(xiàn)

數(shù)據(jù)庫檢索是常用的、典型的信息拉取技術[4]，主要優(yōu)點是：針對性好，用戶可針對自己的需求有目的地去查詢、搜索所需的信息。材料庫檢索是材料數(shù)據(jù)庫使用最頻繁的功能模塊之一，數(shù)據(jù)檢索是通過SELECT語句進行實現(xiàn)，其隸屬于DML語言。

SELECT核心命令語句為：

SELECT語句說明，[]方括號為可選項，[GROUP BY（分組表達式）[HAVING（分組條件表達式）]]指將結果按（分組表達式）的值進行分組，該值相等的記錄為一組，帶HAVING短語則表示只有滿足指定條件的組才會輸出。[ORDER BY（字段）[ASC | DESC]]指顯示結果要按（字段）值進行升序或降序排列。

2.4 典型零件選材功能的實現(xiàn)

在新產(chǎn)品開發(fā)過程中，材料定義工作一般分為兩步，材料定義第一步，即材料規(guī)格、種類（例如 PP、PVC、ABS等）選擇應由材料工程師與產(chǎn)品工程師共同商討確定，第二步，材料屬性（機械性能、物理性能、熱性能、流動性能等）定義由材料工程師主控定義，并負責解釋。

對于第二步材料屬性確定，基本原則為在參考競標車材料應用性能指標的基礎上，結合產(chǎn)品零件使用技術條件和環(huán)境，通過橫縱向?qū)Ρ?，確保待選材料既能滿足產(chǎn)品性能要求，又不產(chǎn)生明顯的性能富余。本文大型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的創(chuàng)新引入，為第二步材料屬性確定工作帶了革命性變革。

在Oracle9i中，創(chuàng)新的使用SELECT命令，跨數(shù)據(jù)表查詢可達成滿意的候選結果，同時可使查詢結果高亮顯示，便于使用者分析和判斷，部分高亮顯示源代碼如下：

在期望輸出的內(nèi)容中，將要高亮顯示的部份如上例的keyName，替換成""，通過瀏覽器Html解析后，即加上了顏色（紅色），最終在客戶端網(wǎng)頁上輸出的效果自然就是高亮效果。

3 應用實例

本文所研究開發(fā)的材料數(shù)據(jù)庫已應用到新車型產(chǎn)品材料定義和方案設計之中。用戶可以根據(jù)需要隨時查閱、檢索不同關鍵字的材料數(shù)據(jù)、標準，如圖 4。對于特定車型項目，用戶可使用零件選材功能模塊如圖5所示，快速實現(xiàn)某產(chǎn)品材料屬性定義。

圖4 材料及標準查詢導航頁面

圖5 車型用材零部件管理導航頁面

4 結束語

本文采用C# & Oracle9i技術方案，基于B/S架構, 實現(xiàn)了汽車材料數(shù)據(jù)庫的建立、維護和應用功能。在本數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)開發(fā)中遵循實用性、先進性、可擴充性原則，創(chuàng)新建立了一套新產(chǎn)品材料快速選材、定義的方法。該系統(tǒng)界面友好，操作簡單，查詢直觀準確，實用性較強。同時該系統(tǒng)的成功應用，對主機廠材料管理、材料“共用化”工作，提供了系統(tǒng)平臺支撐。

[1] 微軟(中國)有限公司.Visual C#入門[EB/OL].http://msdn. micros-oft.com/zh-cn/vcsharp/dd919145.aspx, 2011-07-10.

[2] 百度百科.BS架構[EB/OL].http://baike.baidu.com/view/4281465.htm, 2011-07-10.

[3] 李真春,盛步云,羅丹,等.采用動態(tài)數(shù)據(jù)庫結構的產(chǎn)品管理技術[ J].微計算機信息,2006,4(3):241-243.

[4] 周雯.淺談網(wǎng)絡信息檢索技術[ J].中國科技博覽,2011,第 8期:303-303.