（机械制造及其自动化专业论文）基于oracle的数字化车间资源管理平台研究.pdf

长春理工大学硕士学 本人郑重声明：所呈交的硕士学位论文 分析是本人在指导教师的指导下，独立进 明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。 对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意 识到本声明的法律结果由本人承担。 作者签名：主鍪堕! 丝丝年月j 长春理工大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解“长春理工大学硕士、博士学位论文版权使 用规定”，同意长春理工大学保留并向中国科学信息研究所、中国优秀博硕士学位论文 全文数据库和c n k i 系列数据库及其它国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和 电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权长春理工大学可以将本学位论文的全部或 部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇 编学位论文。 作者签名：幽兰年l 月上日 指导教师签轹胁竺年上月止日 ， f1 1 。t l 摘要 本文针对制造业具体情况，通过对企业的资源及其管理方式进行研究，应用d e l p h i 程序语言，建立了基于o r a c l e 数据库的三层c s 结构的各种资源的管理系统，建立了 系统的体系结构模型及多级权限模型。 本文实现了对车间资源的有效管理，如机床、刀具、夹具、量具及其他辅助工具 的档案及清单管理，并对资源的借用、领用、出入库及维修等设计了不同的管理模块， 能够对刀具的消耗进行成本核算，设计了刀具数量自动预警功能，此外设计了相应的 切削用量的管理模块，通过此模块可以实现为c a p p 系统提供切削用量数据。 通过本文研究，建立的数字化车间资源通用管理平台，实现了制造业生产车间的 各种资源的数字化管理，并与企业实施的p d m 及e r p 等管理系统、c a d c a m c a p p 等制 造系统进行无缝集成及数据共享，进一步完善了企业的信息化建设。 关键字：数字化车间资源管理平台o r a c l e 数据库权限模型 a b s t r a c t a c c o r d i n gt ot h ec o n c r e t ec o n d i t i o n so fm a n u f a c t u r i n gi n d u s t r y , t h r o u g ht h es t u d yo f t h er e s o u r c e so ft h ee n t e r p r i s ea n dt h em a n a g e m e n to ft h er e s o u r c e s ，u s i n gt h ed e l p h i p r o g r a m m i n gl a n g u a g e ，an e wm a n a g e m e n ts y s t e m o fr e s o u r c e sb a s e do no r a c l e d a t a b a s ei sd e v e l o p e d i tb e l o n g st ot h r e e - t i e rc ss t r u c t u r ea n db u i l dt h em o d e lo ft h e s y s t e m sa r c h i t e c t u r ea n dm u l t i l e v e lp e r m i s s i o nm o d e l s t h i sa r t i c l eh a sr e a l i z e dt h ee f f e c t i v em a n a g e m e n to fw o r k s h o pr e s o u r c e sw h i c h i n c l u d e st h em a n a g e m e n to ff i l e sa n dl i s t so fm a c h i n et o o l s ，c u t t i n gt o o l s ，f i x t u r e s ， m e a s u r i n gt o o l s ，a n do t h e ra u x i l i a r yt o o l s i ta l s od e s i g nd i f f e r e n ta d m i n i s t r a t i o nm o d u l e so f t h er e s o u r c e s b o r r o w i n g ，r e c e p t i o n ，l o a d i n ga n du n l o a d i n g ，m a i n t e n a n c e t h i ss y s t e mc a n c a r r yo nt h ec o s ta c c o u n t i n go ft h ec u t t i n gt o o l s c o n s u m p t i o n ，a n do f f e ra u t o m a t i ce a r l y w a r n i n gf u n c t i o no f t h en u m b e ro fc u t t i n gt o o l s f u r t h e r m o r e ，i td e s i g n st h ea d m i n i s t r a t i o n m o d u l eo fc u t t i n gp a r a m e t e r ，t h r o u g hw h i c hw ec a no f f e rt h ec u t t i n gp a r a m e t e rd a t af o rt h e c a p ps y s t e m t h r o u g ht h er e s e a r c h ，w eb u i l dt h eg e n e r a lm a n a g e m e n tp l a t f o r mo ft h ed i g i t i z e d w o r k s h o pr e s o u r c e s ，r e a l i z et h ed i g i t a lm a n a g e m e n to fv a r i o u sr e s o u r c e so fm a n u f a c t u r i n g w o r k s h o p i ta l s oc a ni n t e g r a t es e a m l e s s l ya n ds h a r ed a t aw i t ht h em a n a g e m e n ts y s t e mo f p d m e r pa n dt h em a n u f a c t u r i n gs y s t e mo fc a d c a m c a p pw h i c hf u r t h e ri m p r o v e st h e e n t e r p r i s e si n f o r m a t i o nc o n s t r u c t i o n k e yw o r d s ：d i g i t i z e dw o r k s h o p o r a c l ed a t a b a s e r e s o u r c e sm a n a g e m e n tp l a t f o r m p e r m i s s i o nm o d e l 目录 摘要 a b s t r a c t 目录 第一章绪论1 1 1 高效数控加工对数字化车间资源管理平台的需求l 1 。2 制造业信息化管理对数字化车间资源管理平台的需求2 1 3 本课题的研究意义5 第二章数字化管理平台网络结构模型及数据库配置6 2 1 客户机服务器体系结构6 2 2w e b 浏览器服务器结构8 2 3 数据库体系结构8 2 4o r a ci e 数据库测试与连接j 。9 第三章数字化管理平台系统总体设计1 4 3 1 系统的体系结构。：1 4 3 2 系统的权限结构2 0 3 3 数据库概念结构设计2 l 第四章数字化管理平台系统详细设计3 2 4 1 系统开发语言3 2 4 2d e l p hi 中o r a c l e 数据库配置3 3 4 3 系统详细设计3 5 4 4 调用外部ini 文件的过程及源代码设计4 4 附录：系统关键部分源程序4 6 结论5 9 致谢j 6 0 参考文献6 1 第一章绪论 1 1 高效数控加工对数字化车间资源管理平台的需求 伴随着科学技术的发展，制造业发生了翻天覆地的变化，各种先进制造技术正逐 渐地被应用于制造系统中。制造业系统正朝着数字化、集成化、并行化、网络化和柔 性化的方向发展。在现代制造系统中，数控加工设备是制造系统的主要设备，是现代 制造系统的重要组成部分。数控加工技术是生产自动化、柔性化及数字化技术的基础 与关键技术，它的发展和运用，开创了制造业的新时代，使普通机械被数控机械所代 替，使全球制造业发生了根本性变化。因此，数控技术的应用和普及程度，已经成为 衡量一个国家综合国力和工业现代化的重要标志之一。随着社会需求的变化和相关技 术的进步，数控加工将向更深层次发展，从而给国民经济带来巨大的经济效益。叫羽 数控加工工艺是伴随着数控机床的产生、发展而逐步完善起来的一种应用技术。 数控加工设备具有自动化程度高、加工零件一致性好、质量稳定，工序集中等优点， 大力应用数控加工技术有利于产品质量的提高和快速生产转换的实现。 针对兵器行业大多数军工企业多品种、小批量的生产方式，采用高效数控加工手段， 以信息化技术提升企业的研制生产能力，在现有条件下进一步提高产量，提高企业的 生存和发展能力，需重点考虑以下几方面问题： ( 1 ) 推行高效加工技术来降低数控加工成本 数控设备的使用成本是普通机床的几倍甚至十几倍，提高数控加工的效率可以大 幅度减少设备使用工时、能耗和成本，是降低零件制造成本最有效的途径。采用先进 合理的工艺技术使贵重的生产资源得到充分的利用，将会对企业产生巨大的投资回报 率。 ( 2 ) 提高数控加工比例实现柔性化集成制造 数据表明，工业发达国家制造业9 0 都采用分布式数控技术，设备联网运行通常可 提高生产率2 0 2 5 。因此重点保军企业需要进一步扩充数控设备的联网规模，大力应 用高效数控加工技术，实现柔性化集成制造。 ( 3 ) 应用高效加工技术提高企业工艺能力 调研表明，大部分企业特别是军品研制中对复杂件的加工精度控制技术、有效控制 加工成本方面、高效切削刀具的合理选择和难加工材料数控高速切削技术有迫切的需 求。但各企业往往是根据某个零件的生产需要，采取一些临时应急的办法予以解决， 缺乏系统性和合理性，更谈不上整体上的协调优化。系统地应用高效数控加工技术已 成为提高企业工艺能力的关键。 实施数控加工设备的高效高速、高质量和低成本产品制造，取得创新性产品的快 速及柔性批量生产，是当前制造业努力追求的目标。同时如何度量评估和指导企业用 好数控加工设备，发挥其应有的效能，提升其工业应用水平，实现产品高生产率加工， 已成为我国制造业发展数值化制造技术实践中十分关注和迫切需要解决的现实问题。 实施“设备综合应用效率 ( o v e r a l la p p l i c a t i o ne f f i c i e n c yo fe q u i p m e n t ，o a e e ) 分析方法，将能够有效解决前述提出的问题，提升企业产品创新能力和快速响应能力。 “设备综合应用效率”( o a e e ) ，是一种用于分析评估加工设备工业应用水平的度量体 系，不仅能为度量评估加工设备工业应用水平提供评价的标准，更重要的是能够及时 准确地发现影响设备加工产品生产率的环节和因素，从而采取适当措施以有效地提升 加工设备工业应用水平，发挥设备应有的效能，实现高生产率、高质量和低成本的产 品加工。 随着计算机技术的发展，计算机在切削加工中的应用日益增多。国内外已利用计算 机来筹建机床切削数据库，将切削加工中需用的数据和信息，按一定规律储存在计算 机中，可以根据需要调用、打印，也可以随时进行修改和增删。机床切削数据库还是 发展各种现代制造技术( 如c a p p 、c a d c a m 等) 的一项基础性工作，是这些系统公共 制造数据库的重要组成部分。因此建立数控机床切削数据库能够适应当前日趋自动化 的现代制造环节的需要，并为实现计算机集成制造系统创造必要的技术基础。 切削数据库的建立带来的经济效益是非常可观的。1 9 6 4 年，美国在c u t d a t a 数据 库建立的初期，就为工业部门节约了1 6 亿美元。德国1 9 7 1 年建立的切削数据情报中 心( i n f o s ) 可使单件生产时间下降1 0 ，生产成本下降1 0 。据c i r p ( 国际生产工程 研究学会) 对切削数据库经济效益的调查表明，切削数据库可使加工成本下降1 0 以上。 1 2 制造业信息化管理对数字化车间资源管理平台的需求 随着世界经济的发展，市场已经由原来的一国范围扩大到全球，面对外国资本和 技术的进入，国内市场竞争变得越来越激烈，制造业的压力也越来越大。企业能否以 良好的性价比( 交货时间、产品质量、产品成本) 制造出满足用户各种需求的产品， 成为企业赢得竞争、取得效益和生存发展机会的关键所在叫引。但是，制造业管理方 面一般存在以下的问题： ( 1 ) 企业如何在市场需求、产品研发、加工制造、销售管理、售后服务等方面做 到有效的指导与控制，形成完整的流水线管理模式； ( 2 ) 企业如何加快新产品研制的步伐，缩短研发周期，降低生产成本，提高市场 竞争力和应变能力； ( 3 ) 企业如何在生产原料购买、生产加工、产品装运方面做到紧密相连，高效运 行，不使物资闲置； ( 4 ) 企业在售后对产品的实际应用情况和客户的满意度等方面了解的比较少，不 能及时的改进产品。 在数控技术应用方面和工业发达国家相比仍存在着加工效率低、产品制造周期长 和批生产能力低等问题。具体体现在： ( 1 ) 数控加工仿真和优化比较薄弱。企业数控切削参数的选择主要依靠经验摸索 的方法，人为因素影响大，难以快速准确地获取，致使加工效率低； ( 2 ) 集成制造技术应用比较落后。大多数数控车间计算机辅助生产计划管理( 订 单处理、生产计划编制、作业调度、任务分配、工序质量控制、现场生产信息反馈、 统计报告等) 和制造资源管理系统( 人员、设备、刀具、夹具、量具、坯料、成品等) 缺乏有机集成，c a d c a m c a p p 集成应用整体水平不高，生产准备时间过长； ( 3 ) 缺乏统一工艺数据库支持。企业数控编程一般利用c a d c a m 软件系统自动生 成n c 程序，工艺需要自己编制，因为缺乏统一的标准规范和优化数据库( 如切削参数 库、工程数据库等) 的支撑，造成数控编程一个工艺员一个样，相似零件多个样，许 多工艺不合理。 上述问题严重地影响着企业管理水平和企业的市场竞争能力。采用现代化的管理 思想、方法和计算机网络通信技术，实现机械制造企业的制造业信息化是解决这些问 题的最有效的办法，从而以最高的性价比提供满足市场需求的产品。因此从根本上说， 改造我国传统制造业的必由之路是实现制造业信息化。 制造业信息化( m i e ，m a n u f a c t u r ei n f o r m a t i o ne n g i n e e r i n g ) 是指将网络信 2 息技术、自动化技术、现代管理技术与制造技术相结合，通过改善制造业企业的经 营、管理、产品研发和生产等各个环节，提高生产效率、产品质量和企业的创新能 力，降低成本，从而实现产品设计制造和企业管理的信息化、生产过程的智能化、 制造装备的数控化以及咨询服务的网络化，全面提升我国制造业的竞争力。口1 对于制造类企业而言，面对竞争日趋激烈的市场和新产品不断的研发，生产批量 随着市场需求的变化而不断变化，这些都要求制造企业必须不断调整生产配套和生产 准备环节来适应这些变化。生产准备环节的两个基础部分便是物料准备和工具准备。 就实际生产而言，由于生产任务的不断变化，就需要改变相应的刀具、工装、量检具 等生产辅助工艺装备，加大了工具管理难度。同时由于工具技术性能的提高以及自动 化加工设备的使用，工具管理者的责任也越来越大。 制造业资源管理是工艺规程的物质基础，是生产准备工作的重要环节之一。资源 管理的好坏直接影响产品的质量、新产品的研发和生产效率的提高，还直接影响企业 的经济效益，是实现制造业信息化工程的关键因素之一。 现实中企业经常会出现工具库存量不足，造成机床停工或利用率低下，或者工具 库存量过多，占用资金较大等问题。这一切都将影响企业资源的有效利用率。当前， 计算机科学技术突飞猛进，它的应用为工具的有效管理提供了可能性。通常为了获得 较好的产品和更好的信息流通，人们会把企业设计得能够充分发挥计算机技术的优点， 使其具有较高的自动化，从而推动企业的信息化。 资源管理主要指工具管理，包括刀具管理、工装管理以及量检具管理等。它们在 制造加工中对保证产品质量、加工效率等方面是至关重要的。就刀具管理而言，由于 刀具及其材料的不断改进，刀具的价格也随之发生变化，同时伴随着数控机床、数控 加工中心直至柔性制造系统的使用，使得库存刀具数量大大增加，使加工成本明显增 长。因此在刀具管理方面，如何降低刀具的库存量是一个重要的指标。同时刀具还有 着使用寿命问题，如何对刀具寿命进行预测、统计等都是刀具管理时必须考虑的问题。 就工装、量检具来说，工件装央、测量的准确性与产品的质量直接相连，所以工装、 量检具本身的检验问题就非常有意义了。企业往往对工装、量检具都有定期的检验， 但由于数量较多，管理员经常会有所疏忽，从而直接影响到产品的质量。因此在管理 方面，除了常规管理，定检管理对于企业还是非常重要的。资源管理主要有以下的主 要特点： ( 1 ) 由于有些工具存在采购和准备周期，这就要求提前上报需求计划。考虑到其 不确定性，因此计划必须具有超前性和预测性，即在生产任务正式之前，应预测出相 应的需求计划； ( 2 ) 在实际生产中，根据产品的工艺特点，所需的参考工具大不相同，管理起来 比较麻烦，最好的解决办法就是对其实行编码规范化，并且制定相应的管理机制： ( 3 ) 物资繁杂，进行传统的手工管理，不但影响数据查询的速度和准确性，也 难以保证统计结果的可靠性。想为解决这一问题，就要充分利用计算机化来进行管理， 使工厂的工具管理效率得以提高； ( 4 ) 工具需求计划的不确定性主要包括两个方面，工具需求种类的不确定和工具 需求数量的不确定。前者主要由于有些零件产品需要哪些工具只能根据设计人员的经 验来预测。后者则由于工人的熟练程度、参加生产的工人人数、工具的使用程度等因 素而普遍存在； ( 5 ) 工具管理的定期性，是指工具的定检( 主要针对工装、量检具) 、核算、盘 点、需求计划要进行定期上报。这就要求系统具有到期提示的功能。 企业的车间里都会存有大量的资源，它们占用了企业的流动资金，如果管理不善 将会造成极大的浪费，并且如果准备不足就会影响到整个系统的快速响应能力。所以， 资源管理系统的效率直接影响到整个企业的经济效益和生产柔性。以下从两个角度对 工具管理系统的地位和作用进行分析。 ( 1 ) 企业生产需求的角度 立足国内、面向国际，企业要想在激烈的市场竞争中立于不败之地，这就要求企 业既能具备高效的自动化设备，又能满足多品种、单件或小批量生产的要求，柔性制 造系统就应势而生了。生产制造任务的柔性，对辅助生产的工具数量、规格等提出了 更高的要求。因此，进行科学的工具管理和分配是十分必要的。工具准备作为其必须 环节之一，既要做到库存充足，避免因工具数量不足而导致生产线停产；又要尽可能 地减少库存量，尽可能地降低生产准备费用：针对生产计划和现有库存量来确定需求工 具数，依据加工情况和损耗情况来调整工具需求，以达到保证生产目的和提高机床利 用率的效果。如果采用了合理的工具管理系统就不仅可以为车间加工快速提供合适工 具以保证加工过程的顺利进行，还能减少库存及周转数量，降低资金占用率，同时还 涉及到产品设计、工艺编程、库存维护、质量管理等生产经营活动，从而降低产品制 造成本，增强市场竞争力。 ( 2 ) 从集成制造系统的角度 集成制造系统将传统的制造技术与现代信息技术、管理技术、自动化技术、系统 工程技术有机地结合在一起，通过计算机技术对企业产品的组织、经营、管理和技术 进行有机集成和优化运行。它不仅强调信息集成，还强调在零件设计阶段就要考虑到 设计和制造等方面的问题，保证零件具有良好的可加工性。 c a d 是c i m s 的基础。在c a d 设计中必须充分考虑到制造的c a p p 、c a m 环节。因 为零件特征的实现要考虑到刀具、夹具等的实际情况，它们是实现零件制造的重要工 具和手段。 c a p p 安排工艺路线时，不同的工艺规程，都对应着不同的刀具、工装和量检具。 资源储备的状况直接影响着工艺路线的安排和进行。 信息管理系统制定生产计划和成本核算，要考虑到工具的性能和使用寿命，以 及其他属性( 使用部门人员以及维修情况等) ，从而建立一个全套的工具检索数据库， 要求能对工具进行方便快捷的查询、使用、管理和维护。 由上述分析可见，制造系统中的各个子系统对工具的管理、使用提出了众多的要 求。 随着计算机技术的应用，车间管理对科学化和信息化的需求越来越高。目前车间 管理中主要存在着以下问题：生产计划比较简单，工具资源管理手段落后，由于管理模 式还不十分明确，生产计划管理层和车问执行层对许多工作重复进行，诸如对上、下 工序的实际状况的了解，库存的查询，采购的申请；计算机利用率低，信息共享性和 集成性差。为了改变这种现状，就需要建立一个计算机辅助生产管理系统。该系统须 以计算机网络、数据库系统为技术基础，现代管理理论和方法为指导，覆盖生产过程 的计划管理、工具管理、库存管理、质量管理和成本管理等，最大限度地利用现有的 人、财、物、技术和信息资源，以提高车间的管理水平和生产效率为最终目标。工具 管理是车问生产管理必不可少的一个组成部分，它不仅可以为车间生产加工提供合适 的工具，保证加工过程顺利进行，还能减少库存及周转数量，降低资金占用率，从而 有效降低生产成本，增强市场竞争力，同时还能缩短产品生产周期，提高生产率。 4 1 3 本课题的研究意义 工艺系统涉及机床、刀具、夹具及量具之间的相互关联，如图1 1 所示，通过本 课题的研究，创建制造型企业资源管理平台，与高效数控加工相结合，通过该平台的 实施，可以在实际应用中灵活运用数控工艺参数优化专家系统及切削数据库，自动获 得数控加工的最佳切削参数，进而达到提高数控切削加工效率，降低加工成本，并获 得高质量的产品的目的。 图1 1 工艺系统中信息流 此外，通过本课题的研究，建立数字化车间资源管理平台，对制造业生产车间的 各种资源进行统一的数字化管理，可以实现为快速工艺准备及工艺决策提供实时更新 的数据支持，并与企业实施的p d m 及e r p 等管理系统、c a d c a m c a p p 等制造系统进行 无缝集成及数据共享，能进一步完善企业的信息化建设。 第二章数字化管理平台网络结构模型及数据库配置 计算机网络技术是信息管理系统的基础，现在大部分单位或组织中的信息处理是 分布式的。信息管理系统运行的主要方式是通过把分布式信息按其本来面目由分布在 不同位置的计算机进行处理，再通过通信网络把分布式信息集成起来。m i s 系统平台模 式大体上分为4 种：主机终端模式、文件服务器模式、客户机服务器模式 ( c i i e n t s e r v e r ，简称c s ) 和w e b 浏览器n 务器模式( b r o w s e r s e r v e r ，简称b s ) 。 国内应用的主要是c s 和b s 两种。【8 卜 1 3 3 2 1 客户机服务器体系结构 c s ( c 1 i e n t s e r v e r ) 结构，即大家熟知的客户机n 务器结构，通过它可以充分 利用两端硬件环境的优势，将任务合理分配到c 1 i e n t 端和s e r v e r 端来实现，降低了 系统的通讯开销。传统的c s 体系结构虽然采用的是开放模式，但这只是系统开发一 级的开放性，在特定的应用中无论是c i i e n t 端，还是s e r v e r 端都还需要特定的软件 支持。由于没能提供真正的开放环境，c s 结构的软件需要针对不同的操作系统系统开 发不同版本的软件，加之产品的更新换代十分快，已经很难适应大型局域网用户同时 使用。c s 模式主要由客户应用程序( c 1 l e n t ) 、服务器管理程序( s e r v e r ) 和中间件 ( m i d d l e w a r e ) 三个部分组成。客户应用程序是系统中用户与数据库进行交互的部件。 服务器程序负责有效地管理系统资源。中间件则负责连接客户应用程序与服务器管理 程序，通力合作以满足客户的要求。其优点就是客户端响应速度快，交互性强，提 供了更安全的存取模式，网络通信量低。 常用的c s 分布式体系结构有两层c s ( c 1 i e n t s e r v e r ) 体系结构和三层c s 体系结构两种。 ( 1 ) 两层c s 体系结构 两层c s 体系结构即用户在客户端通过网络直接同服务器打交道。客户端包含有 用户界面和业务逻辑，网络上传送的数据主要是客户端向服务器发出的请求以及服务 器发送给客户端的响应结果和出错信息。 两层c s 体系结构优化了网络利用率，减少网络数据流量，客户只把请求传给服 务器，服务器也只是返回结果，系统不必传输整个数据文件的内容，使两层c s 体系 结构响应时间较短。另外，通过隔离应用程序和处理过的数据，使数据具有独立性， 未通过授权的用户将无法对数据进行访问，保证系统数据的完整性。 但是伴随着信息系统结构的不断完善，两层c s 体系结构逐渐暴露出以下几方面 的缺陷：客户端比较复杂，不易安装，且客户端直接与数据库相连，存在着安全隐患。 代码的可重用性差，客户端的处理逻辑和代码只能为其单独使用，导致重复开发，开 发周期延长了，提高了开发成本。系统升级时必须逐个升级客户端，比较繁琐。 ( 2 ) 三层c s 体系结构 三层c s 结构是针对两层c s 体系结构存在的不足而提出来的，它是将用户界面 与业务逻辑分开，按功能将系统划分为三层，其结构如图2 1 所示。 6 图2 1 三层c s 结构 表示层：即用户部分，是用户与系统交互信息的窗口，主要是操作人员使用界面， 输入要求、接收结果。与两层c s 体系结构对比，它与业务逻辑分开。 业务层：是应用系统的关键所在，主要是业务逻辑服务( 运作方法、管理模式等) ， 它的功能是接收用户要求，处理完毕后输出结果。 数据层：即完成数据处理所需要的负责管理应用系统的数据库。数据层提供系统 中的所有的数据保存载体。 三层c s 体系立体布局结构如图2 2 所示，其与两层c s 体系结构相比，具有以 下几个方面明显的优势： 1 ) 提高了安全性能，通过把客户端与数据库分开，使客户端不能直接访问数据库 服务器。应用服务器可以控制数据的更改和访问方式。用户端只能通过逻辑层来访问 数据层，减少了入口点，降低了危险性。 l 。 氐j l v s e tf 譬r 菔务器 占由；占由由 c l i e n tc l i c h ec l i e n tc l i c n tc l i e n t 客户杌客户机客户枫鬻户机客户枫 图2 2 三层c s 立体布局结构 2 ) 三层架构属于瘦客户的模式，用户端不需要较高的配置就可以获得不错的性能。 相比之下，单层或胖客户对服务器的要求太高。 3 ) 可共享性强，一个应用服务器可以为不同的客户提供服务，即应用系统只写一 次就可以应用各个环境，节省了研发时间和资金投入。 4 ) 效率提高，三层结构适合群体开发，个人分工不同，协同工作使效率倍增。 5 ) 更好的支持分布式计算环境。逻辑层的应用程序可以有多个机器上运行，充分 利用了网络的计算功能。 7 2 2w e b 浏览器服务器结构 b s 结构，即b r o w s e r s e r v e r ( 浏览器服务器) 结构，是w e b 兴起后的一种网 络结构模式，是对以往c s 结构的一种变化和改进后的结构。它只需在客户端安装一 个浏览器( 通常使用i n t e r n e te x p l o r e r ) ，服务器则采用o r a c l e 、s y b a s e 或s o l s e r v e r 等大型数据库。浏览器通过w e bs e r v e r 同数据库进行数据交互。它的一部 分事务逻辑在前端实现，但是主要事务逻辑还是在服务器上实现，形成所谓3 一t i e r 结 构。它主要利用了不断成熟的w w w 浏览器技术，结合多种计算机应用语言，达到了复 杂软件才能实现的强大功能，并节约了研发成本，形成了一种全新的软件系统构造技 术。1 4 1 c s 与b s 结构的区别在于前者是建立在局域网的基础上的而后者则是建立在 广域网的基础上的。同时他们在硬件环境、对安全的要求、程序结构、软件的重用 性、系统维护、处理问题、用户接口和信息流等方面都拥有各自的特点。 本系统考虑到企业的实际应用环境，采用了三层c s 体系结构。 2 3 数据库体系结构 数字化车间资源管理系统主要是由数据库和网络组成的信息管理系统。数据库技 术是伴随着计算机应用技术发展而来的一门技术，它通过对数据进行统一的组织和规 划，实现数据的存储和管理，为用户提供数据应用参考服务n 5 卜n 引。 2 3 1 数据库的体系结构 数据库技术产生于2 0 世纪6 0 年代中期，随着科学技术的发展、支撑环境的变化 以及应用领域的不同，经历了四个发展阶段： ( 1 ) 人工管理阶段，其特点是那时计算机中没有支持数据管理的软件，应用程 序管理数据，数据不能共享，数据一般不用进行长期储存，数据与程序不独立，批 处理数据。 ( 2 ) 文件系统阶段，在这个阶段，数据以文件为单位存储在外存，且由文件系 统统一管理。文件的逻辑结构与物理结构脱钩，程序和数据分离，使数据与程序有 了一定的独立性，但独立性不高。数据共享性低，造成了数据的冗余。 ( 3 ) 数据库系统阶段，随着计算机技术的成熟，数据库技术也随之发展。其特点 是数据结构化，形成综合性的可共享数据库，数据容易修改，减少了数据的重复存 储，程序和数据有较高的独立性，具有良好的用户接口，对数据进行统一管理，保 证了数据的安全性、完整性。 ( 4 ) 高级数据库阶段，相比普通数据库共享性独立性更好。 数据库的基本结构分三个层次：物理数据层( 最内层，数据实际存储地) ，概 念数据层( 中间层，数据库的逻辑表示) 和逻辑数据层( 逻辑记录的集合) 。 数据库系统模型经由层次数据库、网状数据库和关系式数据库三个阶段，目前应 用最多的是关系模型，现在正向面向对象模型发展。 2 3 2 数据库的主要特点 ( 1 ) 数据由d b m s 集中控制。 利用数据库对数据进行集中控制和管理，还可以提供以下的功能：数据的安 全性控制；数据的完整性控制；多个进程的并发控制；数据库故障的发现和 恢复。 8 ( 2 ) 实现了高度数据共享，冗余度低，易扩充。 数据面向整个系统，这样数据就可以被多个用户，多个应用共享，减少了数据 冗余，避免了数据之间的不相容性与不一致性，维护了数据的一致性。同时使系 统弹性增大，易于扩充，可以满足各种需求。 ( 3 ) 数据的独立性高。 数据的独立性是一个常用术语，是指用户的应用程序与数据库的逻辑结构相互 独立以及与数据库中的数据相互独立，从而简化了应用程序。 2 3 3 数据库系统设计 数据库设计( d a t a b a s ed e s i g n ) 是指针对给定的应用环境，构造最优的数据库模 式，建立数据库及应用系统，使之能够有效地存储数据，满足实际应用需求。通过选 择合适的硬件基础，设计分析、构建、管理数据库系统，实现数据库的应用。系统设 计过程一般分为五个阶段：第一阶段是需求分析阶段，要准确了解与分析用户需求( 包 括数据与处理) 和约束条件，这是整个设计过程的基础部分；第二阶段是概念结构设 计阶段，通过对数据的综合归纳，建立抽象的概念模型：第三阶段是逻辑结构设计阶 段，在这一步主要是把概念模型转换为d b m s 所支持的数据模型；第四阶段是物理设计 阶段，选取合适的存取结构；第五阶段也是最后一个阶段，建立一个满足设计要求的 数据库，进行调试运行。 2 4o r a cie 数据库测试与连接 o r a c l e 因其在数据安全性和完整性控制方面的卓越性能以及跨操作系统、多平台 的数据相互操作的特点，使成为目前最为流行的关系型数据库管理系统。它是以s q l 语言为基础的大型数据库。它具有如下特点： ( 1 ) o r a c l e 数据库可以在不同的操作系统上相互移植，移植时可兼容性高，其操 作系统可以通过网络互联； ( 2 ) o r a c l e 数据库支持分布式数据处理，充分利用计算机网络系统，使数据资源 实现了共享： ( 3 ) o r a c l e 数据库通过设置权限来限制用户的使用，使数据的完整性和安全性得 以控制； ( 4 ) o r a c l e 数据库应用程序等对于它的数据库的读取； ( 5 ) o r a c l e 数据库能够支持多用户以及大量事物的工作负荷。 o r a c l e 数据库产品是当前数据库技术的典型代表之一，o r a c l e 的产品除了数据库 系统外，还有相应的应用系统和开发工具。由于o r a c l e 包括了几乎所有的数据库技术， 因此被认为是未来企业的主选数据库之一。其数据模型为对象关系模型。o r a c l e 使用 了对象关系模型，也就是在完全支持传统关系模型的基础上，为对象机制提供了有限 的支持。o r a c l e 不仅能够处理传统的表结构信息，而且能够管理由c + + 、s m a l l t a l k 以及其他开发工具生成的多媒体数据类型，如文本、视频、图形和空间对象等。这种 做法允许现有软件开发产品与工具软件及o r a c l e 应用软件共存，保护了客户的投资。 此外，具有动态可伸缩性。o r a c l e 引入了连接存储池和多路复用机制，提供了对大型 对象的支持，当需要支持一些特殊数据类型时，用户可以创建软件插件来实现。o r a c l e 8 采用了高级网络技术，提高共享池和连接管理器来提高系统的可括性，容量可从几 g b 到几百t b ，可允许l o 万用户同时并行访问，o r a c l e 的数据库中每个表可以容纳 1 0 0 0 列，能满足目前数据库及数据仓库应用的需要。目前的o r a c l e9 是一个面向对象 的数据库系统，它既非纯的面向对象的数据库也非纯的关系数据库，它是两者的结合， 9 因此叫做“对象关系数据库”。o r a c l e 提供了灵活多样的数据分区功能，一个分区可以 是一个大型表，也可以是索引易于管理的小块，可以根据数据的取值分区，有效地提 高了系统操作能力及数据可用性，减少i o 瓶颈。o r a c l e 还对并行处理进行了改进， 在位图索引、查询、排序、连接和一般索引扫描等操作引入并行处理，提高了单个查 询的并行度。o r a c l e 提供了自动备份和恢复功能，改进了对大规模和更加细化的分布 式操作系统的支持，加强了s q l 操作复制的并行性。为了帮助客户有效地管理整个数 据库和应用系统，o r a c l e 还提供了企业管理系统，数据库管理员可以从一个集中控制 台拖放式图形用户界面管理o r a c l e 的系统环境。网络结构往往含有多个平台，o r a c l e 可以运行于目前所有主流平台上，如i n t e ln t 、h pu x 、d e cu n i x 、s u ns o l a r i s e 、i b m a i x 、s e q u e n td y n i x p t x 等。o r a c l e 的异构服务为同其他数据源以及使用s q l 和p l s q l 的服务进行通信提供了必要的基础设施。 o r a c l e 数据库是活动的，可变化的，它会随着应用程序的增大和数据的改变而随 之改变。图2 3 即为o r a c l e 数据库扩充后在硬盘上存储结构变化的示意图。 最初 o r a c l e d m a b a s e 扩充后的 o i 乇a c l e d a t a b a s e 硬盘空问 图2 3o r a c l e 数据库存储结构 o r a c l e 数据库的逻辑结构包括模式对象、数据块、区、段和表空间。其中数据块 是最小的单位，而表空间则是最大的逻辑单位。它们共同组成了数据库的逻辑结构。 图2 4 所示为o r a c l e 数据库逻辑结构与物理结构的对照关系。 图2 4o r a c l e 数据库逻辑结构与物理结构的对照关系 o r a c l e 数据库支持分布式数据库结构。多个服务器上的数据库对用户来说都是一 个逻辑上的数据库系统。各个服务器之间可以实现数据的复制和数据的实时。图2 5 所示为o r a c l e 分布式数据库原理示意图。 1 0 c 数据库 图2 5o r a c l e 分布式数据厍原理图 本项目在实施的过程中，考虑到企业的实际情况，为了与e r p 、p d m 等进行数据交 换和共享及便于数据的统一管理，以企业目前已有的数据库o r a c l e 为数字化资源管理 平台的开发数据库。o r a c l e 数据库的版本是9 i 系列。首先建立开发环境，安装o r a c l e 9 i ，安装完之后建立数据库，本系统建立了别名为c a p p 的数控系统，如图2 6 所示， 然后通过o d b c 进行数据库的配置。 图2 6o r a c l e 数据库 o d b c ( o p e nd a t a b a s ec o n n e c t i v i t y 开放式数据库互联) 是微软推出的一种工业 标准，一种开放的独立于厂商的a p i 应用程序接口，可以跨平台访问各种个人计算机、 小型机以及主机系统。o d b c 作为一个工业标准，绝大多数数据库厂商、大多数应用软 件和工具软件厂商都为自己的产品提供了o d b c 接口或提供了o d b c 支持，这其中就包 括常用的s q ls e r v e r 、o r a c a l 、i n f o r m i x 等，数据库驱动程序使用d a t as o u r c en a m e ( d s n ) 定位和标识特定的o d b c 兼容数据库，将信息从w e b 应用程序传递给数据库。 典型情况下，d s n 包含数据库配置、用户安全性和定位信息，且可以获取w i n d o w sn t 注册表项中或文本文件的表格。通过o d b c ，我们可以选择希望创建的d s n 的类型： 用户、系统或文件。打开控制面板中的“数据源o d b c ”选项，打开如图2 7 所示的o d b c 数据源管理器，选择添加，此时如果已经安装o r a c l e ，则会在列表中出现o r a c l e 数据 源驱动程序，如图2 8 所示。 图2 7o d b c 数据源管理器 图2 8 创建数据源 选择o r a c l e 对应的选项，进入到如图2 9 所示的o d b c 配置，选择数据库的名称， 输入用户名及密码，选择t e s tc o n n e c t ，进行数据库的连接测试，如果连接成功会弹 出提示信息。如图2 1 0 所示。 1 2 图2 9 0 r a c l eo d b c 配置 图2 1 0 数据库连接测试 1 3 第三章数字化管理平台系统总体设计 3 1 系统的体系结构 c a d c a m c a p p 等现代制造技术可以从工艺数据库中，快速获得制造资源状态信 息、工艺制定所需的各项工艺资源数据及其优化后的工艺参数，从而提高零件加工过程、 加工工序设计和nc 程序编制的效率和可靠性。针对数字化车间中的各种资源，应建 立统一的平台对其数据进行有效的管理，以便掌握企业各种工艺资源的实时状态，便 于实现快速工艺准备及工艺决策。产品数控加工工艺决策模型一般如图3 1 所示，其中 加工元、机加工序及机加工步等信息主要指机床、刀具、夹具、量具及切削参数等信 息组成，为了实现零件的快速工艺决策，必须对上述信息进行数字化管理，能够快速 的进行各种工艺资源数据的检索与更新。 图3 1 零件数控加工工艺决策模型 企业工艺资源主要用于为企业各种工艺决策提供各种具体的数据信息，所以它不 仅包括企业的设备资源，而且还包括为企业决策提供支持的其他资源，如工序余量、 切削参数、典型工艺等，图3 2 所示为企业工艺资源模型，贯穿了制造企业中和产品设 计与制造相关的整个过程，工艺资源主要包括企