/北京航天長征飛行器研究所

貯存期是指以產(chǎn)品出廠之日作為計(jì)時起點(diǎn)，在規(guī)定的貯存、維護(hù)、使用條件下，能滿足規(guī)定可靠性指標(biāo)的貯存使用時間，是產(chǎn)品的重要屬性。在系統(tǒng)貯存條件基本一致的情況下，不同系統(tǒng)相同產(chǎn)品間的貯存期信息具有借鑒意義。基于這種借鑒需求，對貯存期的信息進(jìn)行管理，便于不同系統(tǒng)間進(jìn)行借鑒。

如何建立數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，以便進(jìn)行信息知識的管理與利用，筆者主要針對2個方面進(jìn)行了研究與探索：一是該數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的軟件架構(gòu)；二是數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建研究。

一、數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的架構(gòu)

1.數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的架構(gòu)

軟件架構(gòu)也稱為軟件體系結(jié)構(gòu)，是一系列重要決策的集合，包括軟件的組織，它是構(gòu)成系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)元素及接口的選擇。元素在相互協(xié)作中表現(xiàn)出的行為，進(jìn)一步組合構(gòu)成更大規(guī)模的子系統(tǒng)并指導(dǎo)這一組織，包括這些元素及其接口、它們的協(xié)作和它們的組合—架構(gòu)風(fēng)格。架構(gòu)風(fēng)格，是一組原則，也是為系統(tǒng)提供抽象框架的粗粒度模式，能為頻繁出現(xiàn)的問題提供解決方案，以此促進(jìn)設(shè)計(jì)復(fù)用。

目前企業(yè)級管理應(yīng)用解決方案中，分層架構(gòu)是在實(shí)踐中被廣泛應(yīng)用的一種架構(gòu)風(fēng)格，其關(guān)注點(diǎn)是軟件結(jié)構(gòu)組織。在實(shí)際的企業(yè)應(yīng)用中，根據(jù)具體應(yīng)用系統(tǒng)復(fù)雜度和部署要求的差異，分層架構(gòu)中的層級數(shù)目和層間的關(guān)系會有不同。

2.三層體系架構(gòu)概述

三層架構(gòu)是分層架構(gòu)的具體表現(xiàn)。在高度抽象下，任何企業(yè)應(yīng)用從邏輯結(jié)構(gòu)上都可以劃分為三層架構(gòu)，如圖1所示。

一是表示層。其主要職責(zé)是處理與用戶的信息交互，即向用戶顯示信息并把信息翻譯為業(yè)務(wù)層或數(shù)據(jù)層上的各種動作。大多數(shù)業(yè)務(wù)應(yīng)用程序通常使用窗體（頁面）來構(gòu)造表示層。每個窗體都包含許多用于顯示較低層的輸出以及收集用戶輸入的字段。在應(yīng)用中，用戶界面的表現(xiàn)形式可采用Web應(yīng)用中的基于HTML的頁面。

二是業(yè)務(wù)層。應(yīng)用程序通常圍繞業(yè)務(wù)流程和業(yè)務(wù)組件的概念構(gòu)造，通過業(yè)務(wù)層中大量的組件、實(shí)體、代理和界面來處理。業(yè)務(wù)組件是業(yè)務(wù)概念的軟件實(shí)現(xiàn)，在業(yè)務(wù)應(yīng)用程序的生命周期中，它們是設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、部署、維護(hù)和管理的主要單元。業(yè)務(wù)組件封裝業(yè)務(wù)邏輯(也稱業(yè)務(wù)規(guī)則)，這些規(guī)則約束業(yè)務(wù)概念的行為以匹配特定公司的需要。業(yè)務(wù)層設(shè)計(jì)中通常采用的設(shè)計(jì)模式包括事務(wù)腳本、領(lǐng)域模型和表模塊。

三是數(shù)據(jù)層。業(yè)務(wù)應(yīng)用程序需要訪問存儲在數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)層中的數(shù)據(jù)訪問組件負(fù)責(zé)將存儲在這些數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)公開給業(yè)務(wù)層。數(shù)據(jù)訪問組件將業(yè)務(wù)層與特定數(shù)據(jù)存儲解決方案的細(xì)節(jié)隔離開，這種隔離具有以下優(yōu)點(diǎn)：減少數(shù)據(jù)庫提供方的更改所造成的影響；減少數(shù)據(jù)表示的更改（如數(shù)據(jù)庫架構(gòu)的更改）所造成的影響；封裝操作單個位置的特定數(shù)據(jù)項(xiàng)的所有代碼，簡化了測試和維護(hù)過程。

三層架構(gòu)采用嚴(yán)格分層方法，在繼承分層架構(gòu)具有大多數(shù)優(yōu)點(diǎn)的同時，還可盡量減少必須跨越過多層所造成的負(fù)面影響。三層架構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)包括：由于層與層之間的低耦合、層內(nèi)的高內(nèi)聚，以及交換層接口的不同實(shí)現(xiàn)能力，解決方案的維護(hù)和增強(qiáng)變得更容易；其他解決方案能夠復(fù)用各個層所公開的功能；將層分布在多個物理級可以改善可伸縮性、容錯和性能；具有定義明確的層接口以及交換層接口的各個實(shí)現(xiàn)能力提高了可測試性。

圖1 三層體系架構(gòu)

二、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的軟件架構(gòu)需要相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫（關(guān)系數(shù)據(jù)庫）予以支撐，依據(jù)目前產(chǎn)品的特點(diǎn)，利用E-R模型建立了相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫模型，并進(jìn)行了數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)。

1.E-R模型

E-R模型是實(shí)體—聯(lián)系模型(ENTITY-RELATIONSHIP)的簡稱，它是在數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)時用來表示各個相關(guān)的信息結(jié)構(gòu)方便、直觀的一種中間模型，能方便地轉(zhuǎn)化為DBMS所能夠接受的層次、網(wǎng)狀或關(guān)系模型，最終通過DBMS來實(shí)現(xiàn)，尤其在轉(zhuǎn)化為關(guān)系模型時更為簡便、快捷。因此，E-R模型被廣泛地用于進(jìn)行信息結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)，它是整個數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，其優(yōu)劣關(guān)系到整個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的優(yōu)劣和生存期。

2.貯存期信息管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的E-R模型

一是E-R模型（見圖2）。針對貯存期信息利用E-R模型圖，研究各種信息之間的對應(yīng)關(guān)系。

二是實(shí)體分析。通過對E-R圖進(jìn)行分析，對其中的5個實(shí)體，包括系統(tǒng)、產(chǎn)品、失效模式、失效機(jī)理和貯存指標(biāo)進(jìn)行分析。

系統(tǒng)是指由各類產(chǎn)品有機(jī)組成的一個整體和集合。系統(tǒng)的屬性為系統(tǒng)名稱、系統(tǒng)類別等。

產(chǎn)品指組成系統(tǒng)的各類產(chǎn)品，包括分系統(tǒng)級產(chǎn)品、單機(jī)/部組件級產(chǎn)品、材料/元器件級產(chǎn)品。產(chǎn)品是貯存期的載體，其屬性主要包括產(chǎn)品名稱、產(chǎn)品級別、設(shè)計(jì)單位、生產(chǎn)單位、所用材料、主要工藝、產(chǎn)品功能、工況、劃類、規(guī)格系統(tǒng)等。

圖2 數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的E-R模型圖

失效模式指產(chǎn)品在貯存失效時的表現(xiàn)形式，主要包括短路、開路、斷裂、強(qiáng)度不足等。

失效機(jī)理是引起貯存失效的物理的、化學(xué)的、生物的或其他過程，是貯存期研究過程中需要重點(diǎn)探索的內(nèi)容。

貯存指標(biāo)是系統(tǒng)貯存延壽過程中主要研究的對象，主要包括不同類型的性能、可靠性、維修性、保障性、測試性、安全性等指標(biāo)。其主要屬性包括指標(biāo)名稱、指標(biāo)類型、指標(biāo)內(nèi)涵、指標(biāo)單位、檢測方法、試驗(yàn)方法和評估方法等內(nèi)容。

三是關(guān)系分析。在E-R圖中，不僅有實(shí)體，還有實(shí)體之間的關(guān)系。

產(chǎn)品和系統(tǒng)之間的關(guān)系。系統(tǒng)和產(chǎn)品之間是主要隸屬關(guān)系，即產(chǎn)品屬于系統(tǒng)。產(chǎn)品與系統(tǒng)之間的對應(yīng)關(guān)系為多對多的關(guān)系，即一個系統(tǒng)包含很多的產(chǎn)品，一個產(chǎn)品也可以在不同系統(tǒng)上應(yīng)用。

產(chǎn)品和失效模式之間的關(guān)系。

產(chǎn)品和失效模式之間的關(guān)系為對應(yīng)關(guān)系，即產(chǎn)品有相應(yīng)貯存失效模式，該關(guān)系為多對多的關(guān)系，如一種產(chǎn)品可以有多種貯存失效模式，而不同產(chǎn)品也會有同樣的貯存失效模式。

失效模式和失效機(jī)理之間的關(guān)系。失效模式和失效機(jī)理之間的關(guān)系同樣為對應(yīng)關(guān)系，失效機(jī)理是失效模式深層次的原因。失效模式和失效機(jī)理之間的關(guān)系為一對多的關(guān)系，即一種失效機(jī)理只能導(dǎo)致一種失效模式，但一種失效模式可以對應(yīng)多種失效機(jī)理。

產(chǎn)品和貯存指標(biāo)之間的關(guān)系。產(chǎn)品與貯存指標(biāo)的對應(yīng)關(guān)系為多對多的關(guān)系，即一種產(chǎn)品在貯存過程中所關(guān)心其影響后續(xù)使用的貯存指標(biāo)有很多種，同時對于一種貯存指標(biāo)也可能為多種產(chǎn)品在貯存過程中所關(guān)心的指標(biāo)。在產(chǎn)品和貯存指標(biāo)對應(yīng)的過程中，對于相同的貯存指標(biāo)針對不同的產(chǎn)品，依據(jù)使用的環(huán)境條件、任務(wù)時間等不同，其設(shè)計(jì)要求與延壽要求2個指標(biāo)會有一定的差別，這樣在產(chǎn)品和貯存指標(biāo)的對應(yīng)關(guān)系中有2個屬性，分別為設(shè)計(jì)要求和延壽要求。

筆者針對產(chǎn)品貯存期信息需要在各個系統(tǒng)之間進(jìn)行利用的需求背景，討論并設(shè)計(jì)了相應(yīng)貯存期信息的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)軟件架構(gòu)，并對其數(shù)據(jù)庫進(jìn)行設(shè)計(jì)，可利用設(shè)計(jì)模型開展相應(yīng)的程序編制，形成相應(yīng)的數(shù)據(jù)系統(tǒng)，為產(chǎn)品貯存期數(shù)據(jù)的積累與知識管理形成數(shù)據(jù)和知識收集與利用的良性循環(huán)。