1 引言
在當(dāng)今高速發(fā)展的社會，制造業(yè)所面臨的競爭越來越劇烈。與此同時，現(xiàn)代市場的全球化成為一種必然的趨勢，世界市場將替代區(qū)域市場，制造產(chǎn)品將面對全球性的市場競爭�，F(xiàn)代市場對產(chǎn)品品種、花色和數(shù)量的需求多樣化、快速變化且無法預(yù)測，明顯地表現(xiàn)出“多品種、小批量”的特征，在傳統(tǒng)的“少品種大批量”的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的產(chǎn)品設(shè)計、制造過程組織模式和實(shí)施技術(shù)，已不能適應(yīng)制造業(yè)的發(fā)展趨勢。為了適應(yīng)這種轉(zhuǎn)變，企業(yè)需要高效便捷的產(chǎn)品配置生成方法，形成產(chǎn)品配置為核心，將數(shù)據(jù)管理、工作流程管理與變更控制集于—體，更為強(qiáng)大的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。促進(jìn)企業(yè)的高效運(yùn)轉(zhuǎn)，以便快速生產(chǎn)出能滿足市場需求的產(chǎn)品。這必然導(dǎo)致企業(yè)數(shù)據(jù)庫中的各類數(shù)據(jù)不僅數(shù)量龐大，而且關(guān)系十分復(fù)雜。針對許多企業(yè)要存儲和管理大量的數(shù)據(jù)，并把各種不同的應(yīng)用系統(tǒng)集成起來的問題。近幾年來，在數(shù)據(jù)庫管理領(lǐng)域中的—個明顯的傾向就是建立更加智能化和性能更高的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。如何將數(shù)據(jù)進(jìn)行精心地組織和歸類，然后及時的存儲到數(shù)據(jù)庫中為系統(tǒng)的其它部分進(jìn)行數(shù)據(jù)訪問做好準(zhǔn)備等。準(zhǔn)確有效地規(guī)劃和設(shè)計數(shù)據(jù)庫是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品配置設(shè)計系統(tǒng)的重要組成部分，也是系統(tǒng)的核心。
從產(chǎn)品配置系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分析和數(shù)據(jù)庫建模方法出發(fā)，著重討論產(chǎn)品配置系統(tǒng)中數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及如何使用基于關(guān)系數(shù)據(jù)庫的面向?qū)ο蠹夹g(shù)完成PDM環(huán)境下產(chǎn)品配置管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計。實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)樹形結(jié)構(gòu)顯示以及鏈接的屬性卡顯示，配置設(shè)計等功能，增加對復(fù)雜工程數(shù)據(jù)的有效管理。
2 數(shù)據(jù)庫模型與數(shù)據(jù)庫選型
目前，大多數(shù)PDM系統(tǒng)仍以關(guān)系模型作為數(shù)據(jù)的建模方法，并選用標(biāo)準(zhǔn)關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)管理基礎(chǔ)平臺。由于面向?qū)ο蠹夹g(shù)的發(fā)展，對數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)也提出了新的需求，有不少的成熟PDM產(chǎn)品就是將兩種技術(shù)結(jié)合起來在數(shù)據(jù)庫層上直接地和不加區(qū)分地應(yīng)用面向?qū)ο蠹夹g(shù)。系統(tǒng)中數(shù)據(jù)庫的設(shè)計采用SmarTeam作為PDM環(huán)境，其原因之一是在軟件功能滿足的前提下，提供了可以快速實(shí)施、完全靈活的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其二，性價比高，支持Internet/Intranet的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理。SmarTeam向?qū)峁┝怂枰墓ぞ�，可以快速建立一種完全可定制的、高度可視化的及結(jié)構(gòu)良好的數(shù)據(jù)模型。產(chǎn)品配置系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的設(shè)計，均指是在關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的數(shù)據(jù)庫設(shè)計。其實(shí)現(xiàn)的基本原理是在現(xiàn)有的關(guān)系數(shù)據(jù)庫RDBMS上加上面向?qū)ο蟮膶?OODB)，如圖1所示。在圖1中，通過面向?qū)ο蟮木幊�，存放在系統(tǒng)工作存儲器中的對象和對象結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為外存中的數(shù)據(jù)庫表。反之，存放在外存中的數(shù)據(jù)庫表也需要轉(zhuǎn)化為工作存儲器中的對象和對象結(jié)構(gòu)。
圖1 基于關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理面向?qū)ο髽I(yè)務(wù)碰用的原理
3 產(chǎn)品數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型
3.1 產(chǎn)品數(shù)據(jù)的樹型結(jié)構(gòu)原理
樹形結(jié)構(gòu)是一種重要的非線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，為計算機(jī)應(yīng)用中出現(xiàn)的層次關(guān)系或分支關(guān)系的數(shù)據(jù)提供了一種自然的表示方法一。定義產(chǎn)品數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是根據(jù)企業(yè)的管理模式和產(chǎn)品零部件之間的層次關(guān)系，構(gòu)造產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹�？梢园眩畟�系列產(chǎn)品定義為—棵樹，也可以把—個產(chǎn)品定義為—棵樹。產(chǎn)品零部件之間的裝配深度不同，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹的層次也不同，少則二三層，多的可以達(dá)到七八層。普通樹形結(jié)構(gòu)，如圖2所示。在圖2中，樹上的每個對象稱為—個節(jié)點(diǎn)。每個結(jié)點(diǎn)所包含的信息可分為三部分：(1)結(jié)點(diǎn)自身信息；(2)雙親結(jié)點(diǎn)的信息；(3)孩子結(jié)點(diǎn)的信息。父節(jié)點(diǎn)(例如A、B、C)是指在結(jié)構(gòu)樹上包含有低于本節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)�！獋�直接在另—個節(jié)點(diǎn)之下的節(jié)點(diǎn)(例如E)稱之為父節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)。沒有父節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)(R節(jié)點(diǎn))稱為樹的根節(jié)點(diǎn)。沒有任何子節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)稱為樹的葉節(jié)點(diǎn)。同一父節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)稱為兄弟節(jié)點(diǎn)(例如A節(jié)點(diǎn)和B節(jié)點(diǎn))。樹形結(jié)構(gòu)表示簡單、直觀，應(yīng)用廣泛。它具有如下特點(diǎn)：—個結(jié)點(diǎn)可以有0、1個或多個子結(jié)點(diǎn)，除根結(jié)點(diǎn)沒有父結(jié)點(diǎn)外，其余結(jié)點(diǎn)有且只有一個父結(jié)點(diǎn)。以機(jī)械產(chǎn)品-擺線針齒減速機(jī)(BX)為例，一系列產(chǎn)品是由一個樹結(jié)構(gòu)表示，稱之為產(chǎn)品類樹結(jié)構(gòu)。它用節(jié)點(diǎn)之間的約束關(guān)系體現(xiàn)出系列產(chǎn)品之間的分類約束關(guān)系。如圖3所示。產(chǎn)品通常是由一系列的零件和部件構(gòu)成，而部件又由一系列的層次更低的零件和部件組成，這樣就自然形成了—個樹狀結(jié)構(gòu)，稱之為產(chǎn)品零部件結(jié)構(gòu)樹，如圖4所示。
圖2 樹形結(jié)構(gòu)示意圖
圖3 擺線減速機(jī)系列樹狀結(jié)構(gòu)樹
圖4 擺線減速機(jī)零部件樹狀結(jié)構(gòu)樹
3.2 產(chǎn)品數(shù)據(jù)的部分網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)模型
如圖5中所示，兩個結(jié)構(gòu)產(chǎn)品樹之間通過相關(guān)“鏈接”，形成了一定層次的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)的部分網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。用簡單上下層次關(guān)系的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹形式來組織產(chǎn)品數(shù)據(jù)，符合產(chǎn)品數(shù)據(jù)自身的內(nèi)在結(jié)構(gòu)。但是，這種結(jié)構(gòu)樹并不是都能完全清楚地表達(dá)復(fù)雜的產(chǎn)品數(shù)據(jù)。例如，系列產(chǎn)品類樹結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品零部件樹結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，以及同級節(jié)點(diǎn)存在的依賴關(guān)系等。如果單純僅用上下層次關(guān)系的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹來表示這些關(guān)系，由此可能會發(fā)生數(shù)據(jù)冗余，或信息描述不清或錯誤等相應(yīng)的問題。因此，不僅僅需要以產(chǎn)品裝配關(guān)系為基礎(chǔ)組織的產(chǎn)品零部件樹狀結(jié)構(gòu)，而且需要建立一定層次的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)補(bǔ)充說明產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，以完整準(zhǔn)確地描述產(chǎn)品數(shù)據(jù)的內(nèi)在關(guān)系和結(jié)構(gòu)。
圖5 擺線減速機(jī)產(chǎn)品部分網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)樹
4 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型
(1)類和子類產(chǎn)品配置設(shè)計系統(tǒng)是面向產(chǎn)品項(xiàng)目的應(yīng)用軟件，其中所有的數(shù)據(jù)是圍繞產(chǎn)品項(xiàng)日來組織的，并且以樹型鏈接形式顯示。樹型鏈接為本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的所有類型信息提供內(nèi)在的層次鏈接。這樣將會很方便的地瀏覽數(shù)據(jù)信息。(2)類的層次結(jié)構(gòu)本系統(tǒng)中的類都有自己的屬性，并顯示在屬性卡片中。較低層次的類繼承了上一級類的所有屬性，同時還可以有自己的屬性。因此從數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的最高層的類到較低層次的類的過程，類的信息就越詳細(xì)。系統(tǒng)的一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以包含許多層次的類，在結(jié)構(gòu)最后的子類也叫“葉”類。如圖6所示。
圖6 類和千類組成的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
5 基于關(guān)系數(shù)據(jù)庫的面向?qū)ο蠹夹g(shù)
(1)每個獨(dú)立對象(例如一個擺線減速機(jī)產(chǎn)品的一個零件或一個部件所_構(gòu)成的表格，在其表格中增加兩個屬性字段，分別為類別標(biāo)識(CLASS_ID)和對象標(biāo)識(OBJECT_ID)，其中同類實(shí)體的類別標(biāo)識在所有記錄里取同一個值(例如，在本系統(tǒng)中產(chǎn)品類一擺線減速機(jī)作為一個工程項(xiàng)目類，它的CLASS_ID設(shè)為459)，而對象ID標(biāo)識只是記錄一個流水號，具有唯一性，確保沒有重復(fù)。其中對CIASS_ID的取值是在SmarTeam系統(tǒng)規(guī)劃的時候約定的，產(chǎn)品配置設(shè)計系統(tǒng)的程序根據(jù)這個約定來辨認(rèn)對象層次，既要完成將數(shù)據(jù)庫中的記錄轉(zhuǎn)變成內(nèi)存對象，建立對象層次關(guān)系。數(shù)據(jù)的完整性，是靠外部的面向?qū)ο缶幊碳夹g(shù)來保證。(2)對與鏈接類的對象數(shù)據(jù)，采用面向?qū)ο蟮木幊碳夹g(shù)，在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，鏈接類的對象數(shù)據(jù)組成關(guān)系表，對象之間的相互關(guān)聯(lián)反映在這些關(guān)系表中。如減速機(jī)產(chǎn)品項(xiàng)目與它的產(chǎn)品子項(xiàng)目的關(guān)聯(lián)表格，在這些關(guān)系表格中再增加四個字段(OBJ_ID1、CLA_ID1、OBJ_ID2、CIA ID2)，其內(nèi)容分別是相應(yīng)的所關(guān)聯(lián)實(shí)體的類別標(biāo)識(CLASS_ID)和對象標(biāo)識(OBJECT_ID)。
基于PDM-SmarTeam環(huán)境下，設(shè)計適合用戶需求的產(chǎn)品配置系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，是采用上述基于關(guān)系數(shù)據(jù)庫的面向?qū)ο蠹夹g(shù)實(shí)現(xiàn)的。通過SmarTeam可以構(gòu)造一個適合用戶需要的數(shù)據(jù)庫，它的特色在于各行各業(yè)可以根據(jù)需要設(shè)計相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，而且還可以對己存在的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)進(jìn)行修改，使之適應(yīng)自己的需求。這種構(gòu)造數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的方法使通過SmartDataModeIDesigner模塊實(shí)現(xiàn)的。SmarTeam提供了大量的企業(yè)模板，每一模板適合于不同的應(yīng)用環(huán)境，例如，機(jī)械、電氣、設(shè)備管理、辦公自動化等模板，用戶即可以使用SmarTeam提供的模板，實(shí)施自己的運(yùn)用，也可以通過定制模板來滿足自己的需要，通過SmarTeam應(yīng)用向?qū)峁┑哪０鍋頋M足機(jī)械產(chǎn)品配置設(shè)計對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的要求。
根據(jù)配置設(shè)計的產(chǎn)品數(shù)據(jù)，在SmarTeam工程樹下(Project tree)創(chuàng)建和定義類名及子類。例如創(chuàng)建一個子類—擺線減速機(jī)(類產(chǎn)品)。根據(jù)此項(xiàng)目類的要求再設(shè)計三大子類：①一級擺線減速機(jī)產(chǎn)品類(BX系列產(chǎn)品)；②二級擺線減速機(jī)產(chǎn)品類(BXE系列產(chǎn)品)；③三級擺線減速機(jī)產(chǎn)品類(BXS系列產(chǎn)品)。根據(jù)三大類的要求再設(shè)計葉類。如圖7所示，在SmarTeam工程樹中實(shí)現(xiàn)上述平臺的類與子類結(jié)構(gòu)的實(shí)例。
圖7 工程樹下的對象實(shí)例
6 數(shù)據(jù)庫表的結(jié)構(gòu)和關(guān)系
數(shù)據(jù)庫表之間的關(guān)系，如圖8所示。需要說明的是除了附加表的字段是在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中創(chuàng)建表時添加的，其他用戶表的信息和表中字段屬性是定制數(shù)據(jù)庫時，根據(jù)用戶的需要在SmarTeam定制向?qū)е性O(shè)置的，同樣對于這些字段屬性可以隨時進(jìn)行修改和刪除。數(shù)據(jù)庫表的結(jié)構(gòu)主要有：零部件表—記錄零件對象個編碼、名稱、和各項(xiàng)屬性；零件相關(guān)信息表—記錄了零件之問的相互依賴或者排斥關(guān)系；文件信息表一主要記錄零件的各類圖形文件、工程分析文件、工藝文件等信息；產(chǎn)品結(jié)構(gòu)表—記錄了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和組成信息；產(chǎn)品目錄表一記錄所有已經(jīng)存在的產(chǎn)品類型信息。
圖8 數(shù)據(jù)庫表的結(jié)構(gòu)和關(guān)系
全部的產(chǎn)品零部件信息特性表主要有五張表組成，分別表示為：產(chǎn)品結(jié)構(gòu)表(TN_PROJECT)、零件事物特性表(TN_CATIA_PART)，部件事物特性表(TN_CATIA_PRODUCT)，零部件表(TN_DOCUMENTATION)和產(chǎn)品事物特性表(BX)。需要指出的是BX是根據(jù)產(chǎn)品變量配置的需要，附加創(chuàng)建的產(chǎn)品事物特性表。需要選配的項(xiàng)目（類產(chǎn)品）不同，則就附加創(chuàng)建不同的事物特性表。這樣在類產(chǎn)品增加的時候，產(chǎn)品事物特性表的數(shù)量也將不斷增加。配置設(shè)計系統(tǒng)用擺線減速機(jī)產(chǎn)品作為系統(tǒng)的運(yùn)行實(shí)例，所以BX表示擺線減速機(jī)產(chǎn)品的事物特性表。為了順利的完成基于知識庫和規(guī)則庫的產(chǎn)品配置設(shè)計系統(tǒng)，還必須創(chuàng)建以下數(shù)據(jù)庫表：產(chǎn)品選配規(guī)則表(ConfigRule)、變量值表-definedV變量條件表-definedVC用戶權(quán)限表-user以及反映對象之間相互關(guān)聯(lián)的關(guān)系表。
7 結(jié)論
從產(chǎn)品配置系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分析和數(shù)據(jù)庫建模方法出發(fā)，結(jié)合機(jī)械領(lǐng)域中產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)庫建設(shè)的實(shí)際工作，研究了滿足系統(tǒng)要求的數(shù)據(jù)庫功能及數(shù)據(jù)特點(diǎn)，著重討論產(chǎn)品配置系統(tǒng)中數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及如何使用基于關(guān)系數(shù)據(jù)庫的面向?qū)ο蠹夹g(shù)完成PDM環(huán)境下產(chǎn)品配置管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計。實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)樹形結(jié)構(gòu)顯示以及鏈接的屬性卡顯示，配置設(shè)計等功能，增加對復(fù)雜工程數(shù)據(jù)的有效管理。
核心關(guān)注：拓步ERP系統(tǒng)平臺是覆蓋了眾多的業(yè)務(wù)領(lǐng)域、行業(yè)應(yīng)用，蘊(yùn)涵了豐富的ERP管理思想，集成了ERP軟件業(yè)務(wù)管理理念，功能涉及供應(yīng)鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業(yè)務(wù)領(lǐng)域的管理，全面涵蓋了企業(yè)關(guān)注ERP管理系統(tǒng)的核心領(lǐng)域，是眾多中小企業(yè)信息化建設(shè)首選的ERP管理軟件信賴品牌。
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本文標(biāo)題：產(chǎn)品配置管理系統(tǒng)中數(shù)據(jù)庫關(guān)鍵技術(shù)的研究
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