（热能工程专业论文）数据库技术在发动机实验及装配领域中的应用.pdf

摘要 在发动机实验及装配过程中，需要涉及设计、工艺、装配、实验等多个环节， 各个环节之间会有大量的数据与信息交换共享，高效、快捷的数据管理对发动机 设计具有重要意义。传统的手工数据管理方式已经愈来愈不能适应现代的发动机 设计要求，采用数据库技术可有效改善信息管理质量，减少信息冗余，提高信息 共享。 本文主要研究数据库技术在发动机实验及装配过程中的应用，通过数据库整 合在发动机设计过程中产生的各种设计文档、装配资料、实验数据，并开发相应 的管理系统支持设计人员、实验人员和其他管理人员进行发动机设计资料管理、 装配工艺管理、装配报告管理、实验数据管理等。本文在对发动机实验及装配过 程进行深入研究的基础上，针对设计、工艺、装配、实验各个环节对数据处理的 不同要求，设计了应用系统整体框架和逻辑结构，提出了系统数据模型，规划了 系统各个部分的软件和硬件，具体完成了发动机装配过程实时管理系统，发动机 热平衡测试系统，发动机实验数据处理系统，发动机实验数据库远程管理系统四 个子系统，基本满足了发动机设计过程中各种信息的统一管理和维护的需求，为 缩短发动机的设计周期，提高设计质量和设计效率提供了一套有效的工具。 关键词：数据库技术、发动机、信息管理 a b s t r a c t e n g i n ea s s e m b l ya n de x p e r i m e n tp r o c e s si n v o l v e sm a n ys t e p s ，s u c ha sr e s e a r c h ， m a n u f a c t u r e ，a s s e m b l y , e x p e r i m e n ta n ds oo n ，al o to fd a t aa n di n f o r m a t i o nw i l lb e e x c h a n g e db e t w e e no na n o t h e rs t e p t h et r a n d i t i o n a ld a t am a n a g e m e n ts y s t e mi sn o t s u i t a b l ef o r t h em o d e me n g i n ed e v e l o p m e n t ，t h en e wd a t aa n di n f o r m a t i o n m a n a g e m e n ts y s t e m 、v i t l ll l i g he f f i c i e n c y i sn e c e s s a r y i nt h i sc a s e d a t a b a s e t e c h n o l o g yi s ab e t t e rc h o i c ef o rt h es a k eo fi m p r o v i n gm a n a g e m e n tq u a l i t ya n d e f f i c i e n c y i nt h i sp a p e r , t h ed a t a b a s et e c h n o l o g yi sa p p l i e dt ot h ef i l e do fe n g i n ea s s e m b l y a n de x p e r i m e n t , d e s i g nd o c u m e n t s ，a s s e m b l yd o c u m e n t sa n dt e s td o c u m e n t sa r e e s t a b l s h i e da n dc o o r d i n a t e db ym d a t a b a s et e c h n o l o g y , i no r d e rt oh e l pt h ee n g i n e r e s e a r c h e r s ，e n g i n et e s te n g i n e e r sm a n a g ea n ds h a r et h ed a t aa n di n f o r m a t i o n ，s e v e r a l n e wd a t aa n di n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ts y s t e m sw i t hh i g l le f f i c i e n c ya r ed e v e l o p e d s u c c e s s f u l l y , m a i n l yi n c l u d i n gf o u rs u b s y s t e ms u c ha sr e a lt i m em a n a g e m e n ts y s t e m o fe n g i n ea s s e m b l yp r o c e s s ，e n g i n et h e r m ob a l a n c et e s ts y s t e m ，e n g i n ee x p e r i m e n t d a t am a n a g e m e n ts y s t e m ，a n de n g i n ed a t a b a s el o n g - d i s t a n c em a n a g e m e n ts y s t e m ，t h e a p p l i c a t i o nf r a m e w o r ka n dl o g i cs t r u c t u r ea r ed e s i g n e d ，d a t am o d e l sa r ep r e s e n t e d ，t h e h a r d w a r ed e v e l o p m e n ta n ds o f t w a r ed e v e l o p m e n to fe v e r ys u b s y s t e ma l ei n t r o d u c e d k e y w o r d s ：d a t a b a s et e c h n o l o g y ,e n g i n e ， i n f o r m a t i o nm a n a g e m e n l l 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构 的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均 已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名抛 日期：加珞“拯a 关于论文使用授权的说明 本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅：学校可以公布论文的全部或部 分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 签名 导师繇；茛hl 啉护叶t i l w zj 9 i 1 1 背景及意义 第一章绪论 发动机由于结构复杂、参数众多，在设计及装配过程中都需要处理大量的数 据及文档，巨量的信息在设计部门、工艺部门、装配部门、测试部门、管理部门， 生产部门之间传递，而且一个新型号发动机从设计到量产通常需要多次的迭代反 馈才能完成，如图1 1 所示。使用传统的数据处理方式必然会导致数据缺乏管理、 使用效率低、信息冗余等问题。采用计算机数据库技术可有效利用数据库强大的 数据处理功能，统一管理设计、实验及装配过程中产生的各种数据，在不同的应 用中共享数据库中的各种资源，减少信息冗余。 图1 1 发动机设计生产流程模型 f i g u r e1 1t h em o d e l o fe n g i n e d e s i g na n dm a n u f a c t u r i n gp r o c e s s 同时由于发动机设计技术手段的逐步提高，在设计过程中不断引入虚拟装配 技术的新理念，应用系统科学、现代制造科学等学科的新成果、发动机装配、集 成检测的新理论、新方法、新途径以及相关的支撑技术，采用传统的信息管理方 式将无法适应新情况下的需求。只有采用发动机数据库技术，实现发动机装配过 程实时管理，共享发动机设计及工艺文档，提高发动机测试自动化程度，统一管 理发动机实验数据及实验报告，爿能提高发动机的制造、装配水平，最终实现发 动机技术的跨越式发展，从根本上解决发动机设计、论证周期长、效率低的问题， 提高发动机设计设计单位的应变能力，降低发动机的研制费用，提高发动机制造、 北京工业大学工学硕士学位论文 装配水平，为发动机的改进设计提供技术保障，为新一代发动机的快速研制提供 技术储备。 在发动机设计过程中使用数据库技术具有如下重要性与意义“： ( 1 ) 改善管理手段。使用发动机数据库可以将分布于各个部门的纸介 质图样和技术文档转化为数字化信息，统一管理。 ( 2 ) 提高产品装配质量，最大限度消除人为因素的影响。采用统一的 发动机数据库管理模式，将设计资料、工艺信息、制造资源与实验数据建立在同 一个数据库中，可以由系统来保证数据的一致性和正确性。 ( 3 ) 优化流程，降低成本。设计文档与测试数据的网上交换，可以省 去大量资料分发与传递的时间，大大减少管理与工程人员的工作。 ( 4 ) 提高工作效率和劳动生产率。采用数据库协同设计装配测试技 术，可以提高信息发放接收和更改的效率：协同个各部门工作，改进工艺设计 方式和资源的再利用方式，提高员工劳动生产率。 ( 5 ) 缩短设计周期。采用数据库交换信息，辅助发动机装配过程，统 一管理测试与实验数据会大大节约各项活动的时间，最终缩短发动机设计周期。 发动机实验及装配过程涉及领域众多，本课题主要集中研究发动机热平衡测 试系统、发动机装配过程实时管理系统、发动机实验数据处理系统、发动机数据 库远程管理系统。 1 2 国内外研究现状 由于计算机技术的飞速发展，计算机数据库技术在许多领域都有着广阔的应 用，在发动机、狈9 试、装配领域也不例外。在美国及其他发动机制造技术比较发达 的国家也均先后成立研究机构，进行相关技术研究，并取得了一定范围的应用成 功。 我国在数据库应用技术方面的研究起步较晚，但发展势头强劲。”九五” 公关计划、”8 6 3 ”计划、国家自然科学基金等都把数据库应用技术研究列入资助 范围，众多研究机构、科研院所积极参与”。在发动机测试、装配领域数据库技 术也有部分应用，但通过数据库技术统一管理发动机设计、测试、装配及实验信 息，进行资源整合的研究还不多见，不过相信随着中国发动机制造水平的提高， 计算机应用技术的发展，这方面的研究与应用会有新的突破。 1 3 研究内容 本文主要研究数据库技术在发动机设计过程中的应用，通过数据库整合在 发动机设计过程中产生的各种设计文档、装配资料、实验数据，并开发相应的管 理系统支持设计、实验、管理人员进行发动机设计资料管理、装配工艺管理、装 配报告管理、实验数据管理等。 由于发动机设计过程周期较长，涉及到许多环节，不同的阶段和环节对数据 库及计算机软硬件系统的要求也不同，因此在本课题研究过程中也采用一种开放 式的架构模式，在统一数据库的基础上，可根据具体的需要开发相应的软件系统 满足发动机设计及测试的应用。目前针对发动机设计、实验过程中的主要环节 开发了发动机装配过程实时管理系统、发动机热平衡测试系统、发动机实验数据 处理系统、发动机数据库远程管理系统。系统的整体应用框架如图1 2 所示： 发动机装配过程实时管理系统主要用于管理发动机设计文档及装配工艺，指 导装配人员按照工艺及设计要求逐步装配发动机，同时记录检测数据，自动进行 检测数据校验，生成装配报告。 发动机热平衡测试系统主要用于完成发动机热平衡试验数据测量与处理，准 确测量发动机试验中的热量分配情况，并通过数据库系统向发动机设计部门反馈 发动机热平衡实验数据，为发动机性能的改进提供试验数据上的依据。 发动机实验数据处理系统主要用于记录发动机实验数据，根据实验需要灵活 定制各种实验报告及实验曲线，并通过数据库系统向相关部门反馈实验信息。 发动机数据库远程管理系统主要用于向远程用户提提供对发动机数据库技 术的访问服务，使得相关人员即使在离开数据库局域网的情况下依然可以通过 i n t e r n e t 访问发动机数据库，及时了解发动机的设计进展、测试报告等信息。 1 4 系统逻辑结构 系统采用c s ( e li e n t s e r v e r ，客户机t 1 1 匿务器) 与b s ( b r o w s s e r v e r 浏 览器服务器) 相结合的框架结构。 图1 2 课题应用框架 f i g u r e1 2t h ea p p l i c a t i o nf r a m e w o r k c s 是一种目前技术较为成熟的结构，这种模式将应用一分为二，服务器负 责数据管理，客户机完成与用户的交互任务。c s 具有强壮的数据操纵和事务处 理能力，以及数据的安全性和完整性约束。但c s 结构也有许多缺点：l _ 开发成 本较高。c s 结构对客户端软硬件要求较高，尤其是软件的不断升级，对硬件要 4 第一苹镭论 求不断提高，增加了整个系统的成本，客户端越来越臃肿”。2 移植困难。不同 开发工具开发的应用程序，一般来说互不兼容，不能搬到其它平台上运行。3 用户界面风格不一，使用繁杂，不利于推广使用。4 维护复杂，升级麻烦。如果应 用程序要升级，必须到现场为客户机一一升级，每个客户机上的应用程序都需维 护吐 b s 是种较为新兴的结构，在这种结构下，用户界面完全通过w w w 浏览器 实现，一部分事务逻辑在前端实现，但是主要业务逻辑在服务器端实现，形成所 谓3 - t i e r 结构。利用不断成熟的w w w 浏览器技术与j 2 e e 技术( 或c # 技术) ，结 合浏览器的多种s c r i p t 语言( v b s c r i p t 、j a v a s c r i p t ) ，用通用浏览器就实现 了原来需要复杂专用软件才能实现的强大功能，并节约了开发成本，是一种全新 的软件系统构造技术。b s 结构是一种非常稳定的技术平台，它提供了异种机、 异种网、异种应用服务的联机、联网、统一服务的最现实的开放性基础。相比于 c s 结构，b s 结构最大的特点就是远程客户通过浏览器与i n e r n e t 就可以访问 应用系统，而不需要专门的客户端软件与专用的通讯协议。但b i s 结构也有其不 足：系统响应速度慢，客户端界面简单，开发技术尚不太成熟等。 对比c s 结构与b s 结构的优缺点，本系统中采用两者相结合的技术结构， 即在本地应用中采用c s 结构，使用c s 结构可充分利用服务器进行数据处理及 网络负载平衡，高速处理各种应用请求，及时响应用户操作，满足系统对大容量 图形及文档资料传输的要求”1 。在远程应用中采用b s 结构，利用成熟的j 2 e e 技术通过h t t p 协议使得远程用户使用通常的i e 浏览器( i n t e r n e te x p l o r e ) 即 可访问管理发动机数据库。系统的逻辑结构如图1 3 所示。 1 5 系统开发工具 1 5 1 数据库系统s q ls e r v e r2 0 0 0 s o ls e r v e r2 0 0 0 。s q ls e r v e r2 0 0 0 是m i c r o s o f t 公司核心产品之一，支 持对象及关系模型，具有网络访问速度快，安全性能好，可视化设计，可自动备 份恢复等优点。1 。s o ls e r v e r 实现了一个灵活、强大的平台，它向上可扩展到 t b 级的数据库，向下可适应夺型商业服务器：能够与现有应用程序无缝连接， 可为定制和建立新应用程序提供最节省费用的环境。运行于w i n d o w s 操作系统 的m i c r o s o f ts q ls e r v e r 提供了广泛的复制选顶，以确保对数据的改动自动同 步，包括操作离线时的改动。m i c r o s o f ts o ls e r v e r 提供了极佳的性能价格比、 易部署性、出色的可管理性、创新的文本搜索等功能“。 图1 3 课题逻辑结构 f i g u r ei 3t h el o g i cs t r u c t u r e 1 5 2 数据库建模工具p o w e r d e s i g n e r8 p o w e r d e s i g n e r8 是s y b a s e 生产的一种非常优秀的软件分析设计工具，具 有以下特点：( 1 ) 将对象设计、数据库设计和关系数据库无缝集成在一起，在一 个集成的开发环境中就能完成面向对象的分析设计和数据库建模工作。( 2 ) 提供 了完整的分析设计和建模方案( 概念数据建模，物理数据建模，面向对象建模) 。 ( 3 ) 支持目前主要的开发工具与数据库系统，可方便快捷地开发复杂的应用系 统。在本系统中主要使用其数据库建模功能。 1 5 3c l s 开发工具d e l p h i6 b o r l a n d 公司的集成开发环境d e l p h i6 具有开发效率高，编译性能好，可支 持多数据库，可重用性面向对象编程等优点，便于系统开发及维护，d e l p h i 的 6 程序设计语言是基于面向对象的p a s c a l 语言，但功能由于v c l ( 可视控件库) 的支撑而更为强大1 。 1 5 4b s 开发工具j a v a ( j d k1 5 1 j a v a 是s u n 公司推出的一种编程语言。它是一种通过解释方式来执行的语 言，语法规则和c + + 类似。同时，j a v a 也是一种跨平台的程序设计语言。j a v a 非常适合于企业网络和i n t e r n e t 环境，现在已成为i n t e r n e t 中最受欢迎、最有 影响的编程语言之一。j a v a 有许多值得称道的优点，如简单、面向对象、分布 式、解释性、可靠、安全、结构中立性、可移植性、高性能、多线程、动态性等。 j a v e 可以运行与任何微处理器，用j a v a 开发的程序可以在网络上传输，并运行 于任何客户机上“”。 1 6 本章小结 本章简要介绍了发动机的设计过程，论述了数据库技术在发动机实验及装配 领域的应用的必要性，并介绍课题的研究内容。本课题在设计完成系统应用框架 和系统逻辑结构的基础上，具体实现了发动机热平衡测试系统、发动机装配过程 实时管理系统、发动机实验数据处理系统、发动机数据库远程管理系统。由于系 统实现的复杂性，课题研究过程中综合使用s q ls e r v e r2 0 0 0 ，p o w e rd e s i g n e r 8 ，d e l p h i6 ，j a v a ( j d k l 5 ) 等多种开发工具，本章对这些开发工具都一一做了介 绍。 2 1 数据库技术概论 第二章数据库技术 数据库系统本质上是一个用计算机存储记录的系统“。数据库本身可被看作 为一种电子文件柜：也就是说，它是收集计算机数据文件的仓库或容器。系统用 户可以对这些文件执行一系列的操作，例如：向数据库中增加新的空文件，向现 有文件中插入数据，从现有文件中检索数据，更改现有文件中的数据，删除现有 文件中的数据，删除数据库中的现有文件。 相比与文件系统方法，数据库系统方法拥有更多的优点“： ( 1 ) 数据共享。数据库可以同时为不同的用户，不同的应用程序提供数据 操作及访问。 ( 2 ) 减少冗余。在非数据库系统中，每个应用程序都有自己的专用文件， 导致数据冗余，浪费存储空间。 ( 3 ) 避免不一致。由于所有的数据都在一个数据库系统中，可以保证每个 用户看到的数据都是同一副本 ( 4 ) 提供事务支持。保证并发操作的原子性。 ( 5 ) 保持完整性。即保证数据库中的数据是正确的 ( 6 ) 增强安全性。数据库用户访问数据库必须通过数据库的安全检查，通 过定义安全性约束及规则，保证数据的安全。 世界上第一个数据库系统是美国通用电气公司b a c h m a n 等人于1 9 6 4 年开发 成功的i d s 。i d s 奠定了网状数据库的基础，并得到了广泛的应用。i b m 于2 0 世 纪6 0 年代末推出了第一个商品化的层次数据库管理系统i m s 。层次和网状数据 库描述数据的模型，是从过去应用程序处理数据时所用的数据结构概括而来的， 尽管有一定的通用性，但其中保留了不少实现的细节，例如指针等。集中和共享 这一基本目标在层次网状数据库中已经达到，但用户观察和访问数据库的抽象级 别还不够高，数据独立性还不够好，数据库的使用也不够方便。层次和网状数据 库是2 0 世纪6 0 年代技术条件下的合理产物。它们为数据库技术奠定了基础，搭 起了框架，打开了应用局面，目前仍然有一些地方在使用层次和网状数据库。但 第二章数据库技术 是，数据库技术取得突破性进展的是关系数据库技术的产生和发展，1 9 7 0 年c o d d 提出了关系数据模型，以关系( 表) 作为描述数据的基础。在其后几年中，t o d d 又发表了系列文章，奠定了关系数据库的理论基础“。 关系数据模型有严格的数学基础，抽象级别比较高，而且简单清晰，便于理 解和使用。它一被提出了，就立即受到重视。到2 0 世纪8 0 年代，关系数据库成 为发展的主流，几乎所有新推出的数据库产品都是关系模型的。关系数据库系统 不但应用在大型机，小型机上，而且也运行在微机上。目前，主要的关系数据库 系统有s q ls e r v e r 、o r a c l e 系统等“”。 2 2 数据库系统设计方法 2 2 1 数据描述 数据描述是数据处理中的一个重要环节。从事物的特性到计算机中的具 体表示，数据描述实际上经历了三个领域：现实世晃、信息世界和机器世界。 现实世界的数据描述主要是对原始数据进行综合工作，取出数据库系统 所需要研究的数据，如各种报表、单据和查询格式等。 信息世界( 又称观念世界) 的数据描述是人们将现实世界在人脑中的反 映，用文字和符号表示出来，它需要用以下一些基本术语来实现： ( 1 ) 实体( e n t i t y ) ：实体是指客观存在并相互区别的事物。实体可以是具体 对象，例如一个零件、一个实验、一个用户。也可以是抽象的概念和联系， 例如发动机的一个装配流程、用户的一个登录操作等。 ( 2 ) 实体集( e n t i t ys e t ) ：具有相同性质的同类实体的集合。例如一个系统 所有用户、发动机的全部装配流程等。 ( 3 ) 属性( a t t r i b u t e ) ：实体具有许多特性。每一个特性称为属性。每个属性 有一个取值范围，即值域。例如发动机零件实体可由零件编号、名称、重量、 数量等属性组成。 ( 4 ) 主键( k e y ) ：惟一标识实体的属性集称为主键。例如零件实体的零件编号 9 可作为零件实体的主键。 而信息在机器世界中是以数据形式存储的，以便于计算机的访问“”。其数 据描述需要用到以下术语： ( 1 ) 字段( f i e l d ) ：标记实体属性的命名单位称为字段( 或数据项) 。它是可 命名的最小信息单位。例如发动机零件有编号、名称、重量、数量等字段。 ( 2 ) 记录( r e c o r d ) ：字段的有序集合成为记录( 相当于前面提到的数据元素) 。 一般用一个记录描述一个实体。例如一个发动机零件记录，由有序的字段集 组成：( 编号、名称、重量、数量) 。 ( 3 ) 文件( f i l e ) ：同一类记录的汇集称为文件。文件是描述实体集的。例如 所有零件记录组成了一个零件数据文件。 ( 4 ) 主键( k e y ) ：能惟一标识文件中每个记录的字段或字段集，称为文件的主 键。 2 2 2 数据库建模 数据模型是现实世界数据特征的抽象。由于计算机不可能直接处理现实 世界中的具体事物，所以必须先把具体事物转换成计算机髓够处理的数据。 在数据库中用数据模型来抽象、表示和处理现实世界中的信息。数据库系统 均是基于某种数据模型的，不同的数据模型实际上是我们模型化信息的不同 工具。数据模型是数据库系统的核心和基础。根据模型应用的不同目的，可 将模型划分为两类：实体联系模型和关系模型“。 ( 1 ) 实体联系模型 实体联系模型( e n t i t yr e l a t i o n s h i pm o d e l ，简记为e r 模型) 是p p c h e n 于1 9 7 6 年提出的。这个模型直接从现实世界中抽象出实体类型及实体问联 系，然后用实体联系图( e r 图) 表示数据模型。e r 图是直观表示概念模型 的有力工具，在e r 图中有下面四个基本成分： a 矩形框，表示实体类型( 考虑问题的对象) 。 b 菱形框，表示联系类型。( 实体间的联系) 第二苹效据厍技术 c 椭圆形框，表示实体类型和联系类型的属性。对于键的属性，在属 性名下画一横线。 d 直线，表示联系类型和相关实体类型之间的联系。 例如，一个表示工艺与零件的e r 图如图1 4 所示。 圈2 1e r 圈实例 f i g u r e2 1e x a m p eo fe r ( 2 ) 关系模型 关系模型( r e l a t i o n a lm o d e l ) 的重要特征是用表格结构表达实体集，用外 键表示实体间联系，从用户的观点看，在关系模型下，数据的逻辑结构是一 张二维表。每一个关系为一张二维表，相当于一个文件。与网状模型及层次 模型相比，关系模型比较简单，容易被接受。关系模型是由若干个关系模式 组成的集合。 2 2 3 关系数据库的规范化 对于给定的一组数据，如何构造一个好的关系模式。关系数据库的规范化 理论解决了这个问题。它研究关系模式中各属性之间的依赖关系及其对关系模式 的影响，探讨关系模式应该具备的性质和设计方法。规范化理论成为判别关系模 式优劣的标准，为数据库设计工作提供了严格的理论依据o ”。 e 。f c o d d 于1 9 7 1 年提出了规范化理论。他和后来的研究者定义了五种规 范化模式( n o r m a lf o r m ，简称范式) 。范式表示的是关系模式的规范化程度。根 据满足的约束条件的不同来确定范式，如满足最低要求，则为第一范式( f i r s t n o r m a lf o r m ，简称1 n f ) ：符合1 n f 而又进一步满足些约束条件的成为第二范 北京工业大学工学硕士学位论文 式( 2 n f ) 。依此类推，其中较常用的主要是i n f 、2 n f 、3 n f 。 ( 1 ) 第一范式( 1 n f ) 属于第一范式的关系应满足的基本条件是元组中的每一个分量都必须是不 可分割的数据项，即在同一表中没有重复项存在。 ( 2 ) 第二范式( 2 n f ) 在满足第一范式的前提下，所有非主属性完全依赖于其主属性( 主键) 的 关系，称为第二范式。 ( 3 ) 第三范式( 3 n f ) 在满足第二范式的前提下，任何一个非主属性都不传递依赖于任何主键的关 系，称为第三范式( 3 n f ) ， 2 3 访问与操作数据库系统 在应用系统中访问与操作数据库系统的方法通常是使用关系数据库语言 s q l 。s o l 即结构化查询语言( s t r u c t u r e dq u e r yl a n g u a g e ) ，是在1 9 7 4 年由b o y c e 和c h a m b e r l i n 提出的，并在i b m 公司研制的关系数据库系统s y s t e mr 上实现。”。 由于s o l 使用方便、功能丰富、语言结构简单易学，因此很快就得到应用和推广。 目前几乎所有的关系数据库系统都支持s q l 。s o l 包括了所有对数据库的操作， 主要组成有四个部分： ( 1 ) 数据定义语言( d d l ) 主要定义数据库的逻辑结构包括定义基本表、视 图、索引三个部分 ( 2 ) 数据操纵语言( d m l ) 包括数据查询和数据更新两大类操作，其中数据 更新又包括插入、删除、修改三种操作 ( 3 ) 数据控制语言包括基本表和视图的授权，完整性规则的描述和事务控制 语句等 ( 4 ) 嵌入式s q l 规定s q l 语句在宿主语言中的使用规则。 在本课题的应用系统中主要使用的是d m l ，因此简要说明一下d m l 语法。 s e l e c t ：查询语句，返回数据表中符合条件的结果集，基本语法格式： s e l e c tc o l u m n l ，c o l u m n 2 ， f r o mt a b l ew h e r ec o n dj t i o n i n s e r t ：插入语句，向数据表中插入一条或多条记录，基本语法格式： i n s e r ti n t ot a b l e ( c o l u m n l ，c o l u m n 2 ， ) v a l u e s ( v a l u e l ，v a l u e 2 ， ) u p d a t e ：更新语句，修改数据表中一条或多条记录，基本语法格式： u p d a t et a b l es e tc o l u m n l = v a l u e l ，c o l u m n 2 = v a l u e 2 ， w h e r ec o n d i t i o n d e l e t e ：删除语句，删除数据表中一条或多条记录，基本语法格式： d e l e t ef r o mt a b l ew h e r ec o n d i t i o n 2 4 本章小结 数据库设计是数据库应用系统的核心，设计良好的数据模型应该是结构紧 凑、易于扩展的，能够通过概念或实体模型完美实现对客观事物及其内部规律的 抽象。而具体数据库系统的选择对应用系统的最后实现也有很大影响，不同的数 据库系统对数据类型的支持，对触发器、存储过程、约束的支持都有很大不同， 在s q l 语言的处理和扩展上也较大区别，并最终导致数据库应用系统的性能甚至 功能都有很大差别。本课题中使用的s o ls e r v e r2 0 0 0 应用比较广泛，其实际效 果也比较理想，基本实现了课题的各种需求与目标。 第三章发动机装配过程实时管理系统 3 1 系统概述 发动机从开始设计到大量生产要经过一个漫长的周期，在批量定型生产前需 要进行单件小批量试生产，以测试发动机性能指标是否符合设计要求。发动机装 配过程涉及上百道工序，数干个零件，装配过程中的现场实时监控和管理对保证 装配质量具有重要意义。利用数据库系统强大的数据处理功能，开发出集装配工 艺与装配数据于一体的发动机装配过程实时管理系统，能够有效提高装配质量， 缩短装配时间，提高设计效率。同时发动机装配工艺、检测信息、装配数据是企 业的宝贵资源，将这些资源在计算机网络上共享有助于规范生产，使某些重要数 据统一，可以最大限度的减少信息冗余口”。 3 1 1 发动机装配过程概述 单件小批量生产的发动机装配过程不同于大批量流水作业的发动机装配过 程，单件小批量生产的发动机装配一般由经验丰富的装配工人根据装配工艺及其 他设计资料进行装配，在装配过程中记录装配数据，装配完成后校验装配数据并 填写完成发动机装配报告，装配流程如图3 1 雯搿h 科燃 洗、检验fi 3 1 2 系统需求说明 检测装配 数据 校验装配 数据 图3 1 发动机装配流程 f i g u r e3 1t h ea s s e m b l yp r o c e s so f e n g i n e 完成装配 报告 发动机装配过程实时管理系统主要用于单件、小批量生产的发动机装配过 程。系统在装配过程中实时显示零部件数据、装配工艺、三维图形、数码图象等 一系列装配信息指导装配过程，并实时记录装配数据，进行数据校验，生成装配 报告。 ( ) 系统具有一定的安全审计功能，系统登录时需进行身份验证并标记用户的 安全等级，根据用户不同的安全等级开放全部功能或只开放装配管理功能，系统 可自动记录登录用户的身份信息及登录时间。 ( ：) 建立装配工艺数据库，并可对数据库中的数据进行添加、删除、查询、修 改。数据库包括如下内容：零部件信息( 包括零件图片信息) ，装配工艺信息( 包 括装配工艺图及三维模型信息) ，安装检测信息( 包括检测方法图及检测标准和 公差) 。 ( 3 ) 系统可按照设计工艺的要求，在装配过程中指导装配人员检验清洗零部件， 按步骤显示装配工艺及检测方法以指导装配人员进行装配、存储并实时校验装配 人员输入的检测数据。 ( 4 ) 装配完成后，系统可统计装配过程的合格率，并能按照要求的格式自动生 成装配报告。 ( 5 ) 系统安全可靠，在任何情况下都能保证装配数据完整一致。 ( 6 ) 系统能够快速响应用户的操作，在装配过程中无明显反应滞后。 3 1 3 系统主要功能模块： 块 ( 1 ) 系统维护模块：维护整个系统的正常运行，包括以下子模块 a 、系统登录：验证用户信息，根据用户权限开放不同等级的功能 b 、修改信息：登陆用户修改个人密码，联系方式等信息 c 、人员管理：系统管理员添加、删除用户或修改用户权限 d 、登陆信息：查询系统自动记录用户登陆的历史信息，提高系统安全性 ( 2 ) 数据维护模块：维护发动机装配数据的完整性及正确性，包括以下子模 a 、零部件维护：查询、添加、修改、删除零部件信息 b 、工艺维护：查询、添加、修改、删除装配工艺信息 c 、检测维护：查询、添加、修改、删除检测工艺信息及检测明细信息 ( 3 ) 装配管理模块：管理实时装配过程，包括以下子模块 a 、零部件检验：查询、自动浏览零部件信息、指导用户清洗检查零部件 b 、装配流程：查询、浏览装配工艺及检测信息，指导用户记录、修改装配 i5 数据 c 、数据校核：系统自动校验装配数据是否合格并统计合格率 d 、装配报告：根据用户输入的作业号，系统自动生成装配报告 3 1 4 系统运行流程图 系统启动后进入系统主界面，这时系统只开放登录、退出、帮助三个功能， 其他功能需在用户登录后根据用户的不同权限开放，系统登录界面如图3 所示。 用户登录后如为系统管理员。则开放全部功能；如为普通用户，则只开放实时装 配管理功能。系统运行流程如图3 2 所示： 图3 2 系统运行流程 f i g u r e3 2o p e r a ti o np r o c e s s 1 6 3 2 数据库设计 数据库是发动机装配过程实时管理系统的核心，数据库中存放着发动机装配 工艺、检测信息、零部件信息、用户信息等重要信息，只有在完善的数据库系统 设计基础上才能设计出开发满足用户需求的发动机装配过程实时管理系统。 3 2 1 数据库总体设计 数据库中主要包括以下一些基本表。 ( 1 ) 人员信息表w o r k e r ：维护不同权限的用户信息 ( 2 ) 权限等级表r a n k ：维护不同用户的权限等级 ( 3 ) 登录审计表u s e r e p o r t ：记录用户登录使用系统的情况 ( 4 ) 零部件表p a r t ：维护发动机装配过程中需使用的全部零部件信息 ( 5 ) i 艺流程表p r o g r a m ：维护工艺信息及其他辅助装配信息 ( 6 ) 检测表d e t e c t i o n ：维护工艺需要检测的项目、标准、辅助检测资料等 ( 7 ) 检测明细表d e t e c t i o n d e t a i l ：维护每项检测中需测量的多组测量点的明细信息 ( 8 ) 检测数据表d e t e c t d a t e ：记录每检测点的数据及校验结果 用p o w e rd e s i g n 设计的系统概念数据模型( c d m ) 如图3 3 ： o e k d 舯 盛蟪h 鲢h - 一 p t o i di r a 0 - _ d s b n h i 砷l 目o m p mn ”i d d e d d a t a 一一 女i n t d “嘶晰d 咖 u 驰n d 由a 州2 ) 区函矿面1 p r d l ai r a ：一一i 。一t a i l n “i i m e 州i r a 埘簖i 忑邕嚣未掰 一一 i ) e l l l i l l dm f d e r a i l d e l an o b l j u d 口et i n y i n l 图3 3 系统概念数据模型 f i g u r e3 3c o n c e p td a t em o d e l 3 2 2 数据字典 数据表结构信息如表3 1 一表3 8 所示 表3 1 权限等级表 1 b b l e3 11 、a b l eo f r a n k 【字段名称 字段含义字段类型字段宽度 备注 【r a n k l d权限编号i m 4 p k ，系统自增长 r a n d n a m e 权限名称 c h a r1 0 表3 2 用户信息表 t 曲i e3 2t a b l eo f w o r k e r 字段名称字段含义字段类型字段宽度备注 u s e r i d 用户编号 c h a r1 2p k u s e r n a m e用户姓名c h a r8 p a s s w b r d 密码 c h a r6 r a n l d d 权限等级 i n t4 f k ( r a n k ) c o n n e c t i o n联系方式c h a r3 0 表3 3 登陆信息表 t a b l e3 3t a b l eo f u s e r e p o n 字段名称字段含义字段类型字段宽度备注 i d 系统编号 i n t4p k 系统自增长j u s e r i d 用户编号 c h a r1 2 f k ( w o r k e r ) l o g i n t i m e 登陆时间d a t e t i m e8 表3 4 装配工艺表 t a b l e3 4t a b l eo f p r o g r a m 字段名称字段含义字段类型字段宽度备注 p m l d 工艺编号 i n t4p k p r o n a m e工艺名称c h a r1 0 0 p r o t e x t工艺内容 1 e x t 1 6 p r o p i c l 工艺图片1 i m a g e 1 6 数码图象 p r o p i c 2 工艺图片2 i m a g e 1 6= 维图形 p r 0 1 e x t b有无工艺图表 t i n y i n t 1布尔值 p r o t e x t p i c工艺图表 i m a g e 1 6 表3 5 零部件表 t a b l e3 5t a b l eo f p a r t 字段名称字段含义字段类型字段宽度 备注 s e r i a l i d 顺序号 c h a r1 5 p k p a r t c o d e 零件代号 c h a r2 0 p a r t n a m e 零件名称 c h a r 4 0 p r o c o d e装配代号c h a r 2 0 8 n u m b e r数量i n t4 w e i g h t 重量 f l o a t8 m e m o备注 c h a rl o o p i c 零件图片 i m a g e 1 6 表3 6 检测信息表 1 a b l e3 6 r a b l eo f d e t e c t i o n 字段名称字段含义字段类型字段宽度备注 d e t e c t l d检测编号i n t 4 p k 系统自增长 p r o l d工艺编号 i n t4 f k ( p r o g r a m ) s t a n d a r d标准值 f l o a t8 h e i g h t l i m i t 公差f l o a t 8 p i c图片 l m a g e 1 6 表3 7 检测明细表 m l b l e3 7t a b l eo f d e t e c f i o n d e t a i l 字段名称字段含义字段类型字段宽度 备注 d e t a i l l d明细编号 i l i t4 p k 系统自增长 d e t e c t l d检测编号 i n t4 f k ( d e t e c t i o n ) d e m i l n a l t l e 明细名称 c h a r1 0 表3 8 检测数据表 t 2 i b i e3 8t h b l eo f d e t e c l d a l a 字段名称字段含义 字段类型字段宽度备注 i d系统编号 i m4 p k 系统自增长 u s e r i i )用户编号 c h a r1 2 f k ( w o r k e r ) p r o l d工艺编号 h a t4 f k ( p r o g r a m ) w o r d i d 作业号 c h a r1 5 d e t a i l l d 检测明细编号 i m 4 f k ( d e t e c t i o n d e t a i l ) d e t a i l d a t a检测数据 n o a t8 j u d g e 数据校验 f i n y i n t 1 0 不合格1 合格 g r o u p l d 分组编号 c h a r5 3 3 功能模块设计与用户界面 3 3 1 功能模块设计 ( 1 ) 系统主框架模块 功能描述：提供用户交互界面，管理系统各子模块。 输入： 1 9 北京工业太学工学硕士学位论文 输出：系统主界面、各功能子界面。 系统处理：响应用户操作，调出各个系统子模块。 限制条件：无。 ( 2 ) 系统登录模块 功能描述：验证用户信息，根据用户权限开放不同等级的功能。 输入：用户编号，密码，作业号。 输出：登录成功或失败信息。 系统处理：核对用户输入资料，根据用户等级，开放不同等级功能。 限制条件：无。 ( 3 ) 修改信息模块 功能描述：登陆用户修改个人密码，联系方式等信息。 输入：用户个人信息。 输出：用户个