（机械设计及理论专业论文）基于多色图的广义版本域间关联模型及其应用研究.pdf

浙江大学硕士学位论文 摘要 摘要 版本管理是产品数据管理的重要研究内容。本文在对产品研发中的版本管理 和相关技术的深入研究基础上，建立了基于多色图的广义版本域关联模型，给出 了版本演化过程中关联关系动态变化的方法，并根据模型特点建立b + 树索引， 提出基于b + 树的版本对象检索算法。本文提出的模型和方法，在注塑机控制器 的软件版本管理中得到实际的应用。 第1 章分析了产品数据管理技术的研究现状和主要功能，以及产品数据管理 技术在企业中的应用情况。介绍了版本管理技术的概念和研究现状，并讨论了版 本管理技术存在的问题，给出了本文主要研究内容和全文的组织结构。 第2 章介绍了线性结构版本管理模型、树型结构版本管理模型、有向无环图 结构版本管理模型，并分析了各模型的特点，研究了多色图的相关理论和多色图 版本管理模型，建立了基于多色图的广义版本域间关联模型。 第3 章介绍了在产品研发过程中版本的四种状态：工作版本、提交版本、发 放版本和冻结版本；分析了版本在演化过程中的八种方式，提出了版本在演化过 程中版本域间关联的特征，归纳了版本域间关联变化的规则。 第4 章针对广义版本域间关联模型，分析了版本对象的特点，研究了b + 树 索引技术，建立版本对象的b + 树索引，并结合版本对象检索的特点提出了基于 b + 树索引的版本对象检索算法。 第5 章介绍了注射成型设备的结构和工作原理，针对注塑成型设备与控制器 软件版本关联关系复杂的特点，利用本文提出的广义版本域间关联模型，实现对 控制器软件版本的管理。阐述了软件版本管理、注塑机与软件版本关联、检索版 本对象等内容，验证了本文提出的理论和方法。 第6 章对基于多色图的广义版本域间关联模型技术进行了总结，归纳了本文 的主要研究成果和创新之处，并对将来进一步的研究工作做出了展望。 关键词：版本管理多色集合多色图广义版本域间关联b + 树注塑成 型设备 浙江大学硕士学位论文a b s t r a c t a b s t r a c t v e r s i o nm a n a g e m e n ti si m p o r t a n tr e s e a r c hi np r o d u c td a t am a n a g e m e n t ( p d m ) i nt h i sp a p e r , r e l a t i o n s h i po fv e r s i o nd o m a i nm o d e lb a s e do np o l y c h r o m a t i cs e t sa n d a p p l i c a t i o na r ep u tf o r w a r db yd e 印r e s e a r c hi nv e r s i o nm a n a g e m e n ta n dr e l a t e d t e c h n o l o g i e s t h ew a yo fd y n a m i cc h a n g e so ft h er e l a t i o n s h i pi nt h ep r o c e s so f v e r s i o ne v o l u t i o ni ss h o w ni nt h i sp a p e r a c c o r d i n gt ot h ec h a r a c t e r i s t i c so fm o d e l ，b + t r e ei n d e xi se s t a b l i s h e d ，a n ds e a r c ha l g o r i t h mf o rv e r s i o nb a s e do nb + t r e ei sg i v e n i nt h i sp a p e r , t h et e c h n i q u e sa n dm e t h o d sa r eu s e di nc o n t r o l l e rs o f t ：w a r ei ni n j e c t i o n m o l d i n ge q u i p m e r i tf o rv e r s i o nm a n a g e m e n t c h a p t e ro n ea n a l y s e st h es t a t u si np d m ，i t sm a i nf u n c t i o n s ，a n dt h ea p p l i c a t i o ni n e n t e r p r i s e t h es t a t u si nv e r s i o nm a n a g e m e n ta n di t sc o n c e p ta r ei n t r o d u c e d p r o b l e m si nv e r s i o nm a n a g e m e n ta r ed i s c u s s e d t h em a i nc o n t e n ta n df r a m ea r ep u t c h a p t e rt w od i s c u s s e sl i n e a rv e r s i o nm a n a g e m e n tm o d e l ，t r e e l i k ev e r s i o n m a n a g e m e n tm o d e l a n dd i r e c t e d a c y c l i cg r a p hm o d e l ，a n da n a l y s e st h e c h a r a c t e r i s t i c so ft h em o d e l a c c o r d i n gt ot h et h e o r yo fp o l y c h r o m a t i cs e t sa n d p o l y c h r o m a t i cg r a p h s ，r e l a t i o n s h i po fv e r s i o nd o m a i nm o d e lb a s e do np o l y c h r o m a t i c g r a p h si se s t a b l i s h e d c h a p t e rt h r e ed i s c u s s e st h ef o u rs t a t e so fv e r s i o ni nr & d ：w o r k i n gv e r s i o n t h e v e r s i o ns u b m i t t e d ，a n dp a i dv e r s i o n so ft h ef r e e z ev e r s i o n ，a n da n a l y s i so fe i g h t m e t h o d so fo p e r a t i o ni nt h ev e r s i o ne v o l u t i o n ，p u t sf o r w a r dt h ec h a r a c t e r i s t i c so f r e l a t i o n s h i pi nac h a n g e dv e r s i o n t h er u l e so f v e r s i o nd o m a i nc h a n g e sa r es h o w n c h a p t e rf o u rb u i l d sr e l a t i o n s h i po fv e r s i o nd o m a i nm o d e lb a s e do np o l y c h r o m a t i c g r a p h s ，a c c o r d i n gt ot h et e c h n i q u eo fr e l a t i o n s h i po fv e r s i o nd o m a i n b + t r e ei n d e xi s e s t a b l i s h e da n ds e a r c ha l g o r i t h mf o rv e r s i o nb a s e do nb + t r e ei sg i v e n c h a p t e rf i v ed e s c r i b e st h es t r u c t u r eo ft h ei n j e c t i o nm o l d i n ge q u i p m e n ta n di t s w o r k i n gp r i n c i p l e ，a n da n a l y s e st h ed y n a m i cr e l a t i o n s h i po ft h es o f t w a r ev e r s i o no f c o n t r o l l e r , u s i n gt h er e l a t i o n s h i po fv e r s i o nd o m a i nm o d e ls h o w ni nt h i sp a p e r s o t t w a r ev e r s i o nm a n a g e m e n t ，r e l a t i o n s h i pb e t w e e ni n j e c t i o nm o l d i n ge q u i p m e n ta n d 浙江大学硕士学位论文a b s t r a c t s o f t w a r ev e r s i o n , s e a r c h i n gc o n t e n to fv e r s i o na r ed i s c u s s e d t h e o r ya n dm e 1 0 d s ， w h i c h p u tf o r w a r d i nt h i sp a p e r , a r ev e r i f i e d c h a p t e rs i xs u m m a d z c st h er e s e a r c hr e s u l t so ft h i sp a p e r , a n dg i v e st h ew a yf o r f u r t h e rr e s e a r c h k e yw o r d s ：v e r s i o nm a n a g e m e n t ，p o l y c h r o m a t i cs e t s ，p o l y c h r o m a t i cg r a p h s ， g e n e r a l i z e dv e r s i o n ，r e l a t i o n s h i po fv e r s i o nd o m a i n ，b + t r e e i n d e x ，珂e c t i o nm o l d i n ge q u i p m e m i i 浙江大学研究生学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。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，也不包含为获得迸望盘堂或其他教育机构的学位或 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谢意。 学位论文作者签名：耷京伦 签字日期：z q 。矿年f 月fd 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解逝婆盘堂有权保留并向国家有关部门或机构 送交本论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权逝望盘堂可 以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影 印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：套京伦导师签名： 签字日期：加。扩年l 月fd 日签字日期：一。- r 年，一月o 日 浙江大学硕士学位论文致谢 致谢 本论文的工作是在我的导师张树有教授悉心指导下完成的，论文每一部分的 工作和成果都凝结着他的心血与智慧。值此论文完成之际，向敬爱的导师表示衷 心的感谢。张老师渊博的学识、严谨的治学态度、敏锐的学术洞察力、高尚的敬 业精神和平易近人的作风使我受益非浅，并永远影响和激励着我。 我还要特别感谢我的指导老师伊国栋老师。在我整个求学过程中，伊老师给 予我无微不至的指导和莫大的关怀，使我能顺利地解决在研究过程中遇到的困 难。 两位老师的谆谆教诲和严格要求，对我科研能力的提高起了十分重要的作 用，在此表达我深深的谢意! 最后，再一次向在项目开发和论文的撰写过程中所有给予我支持的宁波海天 集团股份有限公司的领导和同事、以及帮助和鼓励过我的老师、同学、朋友们表 示最衷心的感谢。 浙江大学硕士学位论文第1 章绪论 第1 章绪论 【本章摘要】本章分析了产品数据管理技术的研究现状和主要功能，以及产 品数据管理技术在企业中的应用情况。介绍了版本管理技术的概念和研究现状， 并讨论了版本管理技术存在的问题，给出了本文主要研究内容和全文的组织结 构。 1 1 引言 随着制造产业的不断发展，客户需求的日趋多样化，要求产品研发能够设计 多种类型的产品。因此，产品品种的多元化以及由此产生的多品种制造成为许多 企业的共同发展方向。产品研发品种越多，越能满足多样化的市场需求，增加产 品的附加值，使企业能以高质量、低成本的产品在激烈的市场竞争中处于优势地 位。 复杂的多品种产品研发，是一个试探性逐步求精的过程，具有反复性、尝试 性、交互性和发展性的特点。在产品的研发过程中，由于性能描述方法的不同， 研发方案的差异等，都会在研发的各个阶段上形成对同一产品对象的不同版本， 对研发过程中版本管理技术提出了更高的要求。传统的版本管理技术大多只适用 于简单版本管理，并且版本管理的内容单一，不同管理对象间缺乏联系，无法满 足现代产品组成的复杂性和多样性。因此需要在传统的版本管理理论基础上，形 成新的多品种、多类型制造系统中的版本管理技术。 1 2p d m 技术研究 随着制造业企业规模逐渐扩大，企业对自身信息化战略的实施力度不断加 强。各种不同目的的信息系统如c a d 、p d m 1 1 、c a p p 、e r p 2 ，3 1 、c r m 、s c m 等，在很多企业中得到广泛的应用。尤其是产品数据管理( p r o d u c td a t a m a n a g e m e n t ，简称p d m ) 【4 】，为版本管理提供了一个产品数据与设计过程的管 理平台。 浙江大学硕士学位论文第1 章绪论 1 2 1p d m 技术的研究现状 p d m 是以信息技术为依托，以软件技术为基础，以产品为核心，实现对与 产品相关的数据、过程、资源集成管理的技术。p d m 的核心思想是数据共享、 人员协同和过程优化。 p d m 最早出现在2 0 世纪8 0 年代初期，当时制造业在信息化上已经构建出 了成熟的理论体系，c i m s ( c o m p u t e ri n t e g r a t e dm a n u f a c t u r i n gs y s t e m s ，计算机 集成制造系统) 在制造业上的应用已经取得了明显的效果。但也遇到了许多问题 和不足：自从采用c a d c a m c a e c a p p 技术以来，虽然应用技术己经日益成 熟，但是由于自成体系，彼此间缺少有效的信息、沟通与协调，造成“信息孤岛 问题。p d m 正是在这一背景下产生的新的管理思想和技术。 p d m 技术最初是用来解决大量工程图纸、设计数据、技术文档、工艺规程、 n c 程序以及c a d 文件的计算机管理问题【5 1 。最近几年p d m 技术产生了突飞猛 进的发展，随着网络技术、分布式数据库技术的发展，以及客户机服务器与面 向对象技术的应用，出现了许多专业化的p d m 产品，如：s d r c 公司的m e t a p h a s e ， e d s 公司的i m a m ，s m a r ts o l u t i o n 公司的s m a r t e a m ，p t c 公司的w i n d c l l i l l 和 m a t r i x o n e 公司的e m a t r i x 等，其中i m a m 是建立在w e b 浏览器技术平台上， 充分利用i n t e m e t 的巨大功能，为全球范围的集团级企业服务的p d m 产品【6 】。 1 2 2p d m 的功能 p d m 除了管理与企业生产有关的所有产品信息以外，还管理所有与产品相 关的资源和过程，即p d m 的功能可以覆盖到整个企业中从产品的市场需求分析、 设计、制造、销售、服务直到维护等整体生命周期过程中的信息忉。p d m 系统 的体系结构普遍如图1 - 1 所示。 2 浙江大学硕士学位论文第1 章绪论 图l - lp d m 体系结构图 通过p d m 的体系结构可见其主要功能包括如下： 1 ) 电子仓库 电子仓库是p d m 的核心，它保证数据的安全性和完整性，支持各种查询和 检索功能。用户可以利用电子仓库来管理存储于异构介质上的产品电子文档，有 效的规范和管理产品数据的文件和资料等。 2 ) 产品结构与配置管理 产品结构指的是对产品构成的描述，产品结构与配置管理是实现产品所有构 成单元的数据组织与管理的功能模块。它以电子仓库为底层支持，以产品结构为 组织框架，把所有与产品相关的数据和文档按一定规则有序地组织起来，实现对 产品数据的有效管理，并在一定目标或规则约束下，向用户( 设计、采购、制造 等部门人员) 或应用系统( c 脒a m e i 冲等) 提供产品结构的不同视图和描述， 使企业各部门在统一的产品结构下共享产品数据信息，满足不同部门所对应的需 求【8 1 。 3 ) 零件分类与检索 p d m 的设计检索和零件库对已有的产品和零部件信息进行分类管理，以便 最大程度地重新利用现有原型进行设计，为开发新产品服务。这样不但可以充分 发挥和利用设计人员已有的经验和智力财富，有借鉴地设计新的产品；而且可以 节省翻阅书籍、规范等纸质信息库所耗的大量时间，减少重复开发，提高设计新 产品的效率。 浙江大学硕士学位论文 第1 章绪论 4 ) 浏览、查询、圈阅和批注 浏览是指p d m 系统能够独立于应用系统显示产品信息供用户查看。查询是 指p d m 系统能够根据用户提供的产品数据的某些特征，比如产品代号( 编码) 或名称、设计人员名称等，迅速找到相应的电子资料。p d m 为计算机化审批过 程提供支持，用户利用该功能可以察看电子仓库中存储的数据内容( 比如图像或 图形文件) ，如果需要，还可以利用图形覆盖技术对文件进行圈阅和批注。 5 ) 工作流程管理 工作流程管理的主要功能是在产品开发过程中对产品数据进行跟踪与控制， 包括产品设计的提交、会签、产品设计的修改、对相关人员的通知等。它是项目 管理的基础，用来定义和控制数据操作的基本过程，是支持工程更改管理必不可 少的工具。 6 ) 项目管理 项目管理是在产品开发( 项目实施) 过程中对其计划、组织、人员、资金、 设备等进行运行状态的监视，并且对计划的完成情况进行动态反馈。项目管理建 立在工作流程管理基础之上。 7 ) 多维的权限管理 不同的用户在相同或不同的时间、项目、工作组中有不同的权限，同一用户 在不同的时间、项目、工作组中甚至也会承担不同的角色。管理好各级权限，有 助于保障设计的正确性，也有助于维护系统的安全性。 8 ) 版本管理 由于一个产品对象在开发、生产过程中的局部修改，导致产生不同的结构、 配置状况或式样，称之为不同的版本。p d m 系统可以对整个产品研发过程中的 部件、零件、文档等的不同版本分别进行管理，以便对其进行版本跟踪、比较和 查询等。 i 2 3p d m 在企业中的作用 随着计算机技术应用的继续发展和深入，p d m 正逐渐扩展到整个企业产品 生命周期的管理领域，发挥着强大的使能器作用【1 0 1 。 1 ) p d m 是c a d c a p p c a m 的集成平台 4 浙江大学硕士学位论文第1 章绪论 目前，己有许多性能优良的独立c a d c a m c a p p 系统。这些独立的系统分 别在产品设计自动化、工艺过程设计自动化、数控编程自动化方面起到了重要的 作用。但是，采用这些各自独立的系统，不能实现系统之间信息的自动传递和交 换。而且，在人工转换过程中，难免发生错误，即使是采用s t e p 标准进行数据 交换，依然无法自动从c a d 中抽取c a p p 所必需的全部信息，对于不同的c a m 系统，也很难实现从c a p p 到c a m 的通用的信息传递。只有把c a d 和生产制 造结合成一体，才能进一步提高生产力和加工精度【1 1 1 。只有当c a d 系统一次性 输入的信息能在后续环节( 如c a p p , c a m 中) 一再被应用，才是最经济的。如 图1 2 所示，p d m 系统可以把与产品有关的信息统一管理起来，并将信息按不 同的用途分i - j 另u 类地进行有条不紊的管理，而不同的系统都可从p d m 中提取各 自所需要的信息，再把结果放回p d m 中，从而实现集成【1 2 1 3 1 。 2 ) p d m 是产品信息传递的桥梁 p d m 系统作为制造业企业智力资产最重要的管理系统，承担着为e r p ( 企 业资源计划管理系统) 提供基础技术数据的责任。e r p 系统运转需要技术部门提 供的物料基本数据( 每个物料包含若干属性) 、产品b o m ( 反映产品装配结构， 包括材料定额) 、工艺路线( 不同车间或工位流转路线) 、制造资源( 加工设备， 所需工装，消耗工时) 等产品技术数据作为基础。这些信息都是p d m 管理的范 畴【1 4 ，1 5 1 ，因此，p d m 是沟通产品设计工艺部门和管理信息系统及制造资源系统 之间信息传递的桥梁( 如图1 2 ) 。 浙江大学硕士学位论文 第1 章绪论 图1 - 2p d m 是产品信息传递的桥梁 3 ) p d m 是c i m s 的集成框架 所谓“集成框架 ，是在异构、分布式计算机环境中能使企业内各类应用系 统实现信息集成、功能集成和过程集成的软件系统。 信息集成平台的发展经历了计算机通信、局域网络、集中式数据库、分布式 数据库等阶段。随着c i m s ( 计算机集成制造系统) 技术的不断深入发展和应用 规模的不断扩大，企业集成信息模型越来越复杂，对信息控制和维护的有效性、 可靠性和实时性要求越来越高，迫切需要寻求更高层次上的集成技术，能够提供 高层次的信息集成管理机制，从而提高c i m s 的运作效斟1 6 7 】。 p d m 不仅向e r p 自动传递所需的全部产品信息，而且e r p 中生成的与产品 有关的生产计划、材料、维修服务等信息，也可由p d m 系统统一管理和传递。 因此，作为c a d c a m c a p p 等系统的集成平台的p d m 1 8 乏1 1 ，是企业c i m s 的 最佳集成框架。 6 浙江大学硕士学位论文第1 章绪论 1 3 版本管理技术研究 p d m 系统设计要解决的重要问题是如何形成有意义的产品结构，追溯产品 结构的演化过程，生成企业需要的物料清单，对最终的产品对象进行维护和管理， 因此对产品研发过程中产生的各种不同产品版本进行有效的管理是p d m 系统的 一个重要功能。 1 3 1 版本管理技术概念 版本原是指同一部书，因编辑、传抄而产生不同的本子。后来版本的概念被 引入到软件和数据库领域。用来代表不同功能的软件包和不同时期的数据库。因 此不同的版本最早是分别用文件进行存储的。随着计算机技术在工程领域的深入 应用，人们发现研发过程是反复、试探、协商的过程。对于一个工程实体可以通 过不同的方法来描述，采用不同的研发方案。产品研发过程往往分阶段进行。大 部分新的版本是对原有版本进行部分改进后的结果。同一对象在不同的阶段、不 同的环境条件下产生的不同设计成果可以看作是一个客观对象在各个阶段形成 的不同的版本。 版本管理的任务是对对象( 包括文档、图纸、软件程序等) 的历史演变过程 进行记录和维护，包括对复杂对象版本的定义、生成、删除、冻结、解冻等。由 于对象的复杂性，版本管理除了应支持设计方案的修改、选择及配置等，还要能 支持产品研发各阶段中对象的多个设计副本、多套组件的配置、多种选择方案的 定义、表示、建立、管理及其相互之间联系，建立集版本、版本联系和版本环境 于一体的集成化的产品研发环境。版本管理不仅要描述对象的生成、导出和修改 的历史，而且要在一定程度上反映对象间的结构构成。 版本管理可视为一种映射，即版本对象标识和环境的映射。版本对象标识映 射把用户定义的版本编号( 如1 ，2 ，称为版本编号) 转换为能反映版本 生成顺序、导出关系的内部版本编号。环境映射则是根据外部环境，生成相应的 内部环境，通过内部环境反映版本对象之间的导出、叉分及共享关系，它除记录 外部环境映射的内容外，还应包括版本生成过程的跟踪信息。 7 浙江大学硕士学位论文第1 章绪论 1 3 2 版本管理技术研究现状 国际上对版本管理的研究已有比较长的历史【2 2 1 。自2 0 世纪8 0 年代以来，随 着版本开发的规范化以及软件的复杂化，人们为了避免由过多的版本引起的管理 混乱，许多国内外的研究机构都投入了大量的人力、物力，针对版本管理存在的 一系列问题进行了深入的研究，并且取得了一系列有影响的重要成果。软件开发 过程中如今被各个公司广泛用于源代码和文档管理的c l e a r c a s e 2 3 就是r a t i o n a l 公司研究的成果之一。在长期的研究过程中，还出现了诸如r c s l 2 4 1 ( r e v i s i o n c o n t r o ls y s t e m ) 、c v s l 2 习( c o n c u r r e n tv e r s i o n ss y s t e m ) 等一系列版本管理系统 软件，对版本管理的研究起到了重要的推动作用。 由此可见，版本管理技术的研究相当活跃，其研究内容涉及版本管理模型、 版本管理方法，版本存储模型等方面。 1 ) 版本管理模型 近年来国内外关于版本管理模型方面的研究工作很多，涉及到c a d c a m 、 c a s e 等诸多领域。尤其在d b m s ( 工程数据库管理系统) 中取得了很多成果， 如o r i o n 系统和i r i s 系统都具有功能不等的版本管理模型机制。 o r i o n 版本管理模型 o r l o n 2 6 】采用树状版本模型，具有两层版本：模式版本和数据版本。前者以 模式为版本单位，后者以对象为版本单位。对象又有可版本和不可版本之分。版 本有临时版本和工作版本之分，前者可以通过修改、删除等操作而产生新的临时 版本，同时它也可以转化成工作版本；后者只能被查询和删除，不能更新。 o r i o n 的版本引用有静态和动态两种方式。数据版本没有考虑一致性，模 式版本间的一致性用统一的模式版本标识来保证。o r i o n 的每个版本作为对象 单独存储，版本间的关系由类g e n e r i c 的相应实例单独存储，对象与模式版本间 的联系由它对应的类a n c h o r 的实例保存。它的复合对象版本功能较强，部分修 改并不向上传播，即不使整个对象产生新版本。 o r i o n 的版本管理模型功能比较完善，但存在语义复杂和实现混乱等问题， 而且它的模式版本和数据版本采用不同的单位，也使系统在使用时难以统一。版 本的单独存储也增加了系统的数据冗余，难以保证数据版本的一致性。 i r i s 版本管理模型 8 浙江大学硕士学位论文第l 章绪论 i r i s 2 7 】采用有向无循环图版本模型，只支持数据版本。数据版本以对象为单 位，对象都可以产生版本。新版本的产生可以是隐式的也可以是显式的。对新版 本的操作没有限制，但对老版本只能实施查询和删除操作。 i r i s 的版本引用可以是静态的也可以是动态的，后者由一个称为“c o n t e x t 的对象来进行动态维护。c o n t e x t 由一组用户定义的规则组成，它们在执行前或 后被触发。i r i s 的每个数据版本单独存储，并对应类的一个实例。 i r i s 没有明确提出对复合对象的支持，但在类型定义时，可以说明哪些属性 是可传播的。当这些属性被修改时，自动产生对象的一个新版本，同时所有引用 该对象的可传播属性的其它对象也自动产生一个新版本，这非常类似于整个复合 对象产生一个新版本。 i r i s 的版本管理模型采用有向无循环图，较好地解决了版本合并问题，但是 对复合对象版本的支持较弱，而且不支持模式版本，同o r l o n 一样，也存在版 本空间过大，数据冗余量大的缺陷。 2 ) 版本管理方法 目前国际上对版本管理方法主要有四种：向前版本管理法，有限记录版本管 理法，向后版本管理法，关键版本管理法。 向前版本管理法 向前版本管理法即只完整存储原始版本数据，对后继版本仅存储与前驱版本 的差。其优点在于大量地减少数据冗余，新版本信息量精简；缺点是对非原始版 本的完整信息需要时空代价较大的算法获得。在中国科学院计算机技术研究所 c a d 开放实验室研发的e d b m s 2 8 1 中应用此方法。 有限记录版本管理法 有限记录版本管理法即数据库版本不能无限保存，只能随着新版本的生成， 主动放弃旧版本。 向后版本管理法 向后版本管理法即只完整存储最新版本数据，其余版本则只存储与后继版本 的差。其优点在于有效减少数据冗余而且最新版本信息完整，相对向前版本管理 方法要得到最新版本在时间上较省；缺点是对非最新版本的完整信息需要时空代 价较大的算法获得。 9 浙江大学硕士学位论文第1 章绪论 关键版本管理法 关键版本管理法即根据各数据库版本的重要性，将其分为关键版本和非关键 版本，类似于评审图中关键路径。在关键版本法中，非关键版本只起到临时桥梁 的作用，在生成新版本后，可以根据需要删除或保留；对于关键版本则原则上不 得删除。 3 ) 版本存储模型 目前版本存储模型的结构主要由数据字典与数据文件两大部分组成【2 9 1 如图 1 3 所示。 一，_ 设计对象基本 信息表 上 版本管理表 1 l 版本对象数据| 留矿 数据字典 图l - 3 版本存储模型 a ) 数据字典 数据字典是对数据的定义和描述，由数据库管理系统产生、使用和管理，它 也是一种特殊的数据集合，通常以表的形式存在。数据字典是专门为数据管理服 务的，包括数据类型的结构描述、存储路径、索引方式、访问权限、数据视图、 版本管理信息等。由于所有的数据存取都需要经过数据字典，因此它对数据管理 的效率及数据组织的方式影响很大。 在图1 3 中，数据字典主要由以下几个重要的表组成： 设计对象基本信息表。描述每个设计对象的基本属性，包括设计对象的 标识( m ) 、类型、设计人员、版本号、以及对象当前版本在版本管理表 中的位置等。对象基本信息表是数据字典的核心，其他索引表、数据视 图等都需要通过它来建立起与对象数据的联系。 l o 浙江大学硕士学位论文 第1 章绪论 版本管理表。一方面，需要记录对象每个版本的数据在对象数据文件中 的存放位置，即物理存放指针；另一方面，还需要通过对象版本链来维 护对象的版本演变历程。对象基本信息表与版本管理表相配合，就可以 定位到对象当前版本在对象数据文件中的存储位置。 用户信息表。记录每个用户的账号、密码、权限、个人资料等信息。 索引表。按照一定的规则将数据库中的对象进行有序的排列，设计高效 的索引是提高数据库查询效率的关键。在协同设计过程中，根据具体需 要经常会按照类型、用户、时间等规则进行对象的查询，因此建立相应 的索引表会提高对象查询的速度和效率。索引表依赖于对象基本信息表， 当基本信息表中的数据发生变化时，数据库的触发器会按照相应规则自 动地对索引表进行更新。 b ) 数据文件 数据文件包括版本数据文件和日志文件，它们既可以是一个单独的文件，也 可以由分布在不同服务器中的多个文件组成。 在版本数据文件中，记录所有设计对象的具体数据，基本的存储单元是一个 设计对象的一个版本的数据，一个设计对象的多个版本数据可以共存于对象数据 文件中，它们之间的关系由版本管理表来维护。 在协同设计过程中，如果发生意外故障而导致设计中断时，为了保证数据的 一致性和完整性，需要对数据文件进行恢复，对象数据恢复的依据就是日志文件。 1 3 3 存在的问题 传统的版本管理方法还存在以下问题： 1 ) 难以反映出不同类型的版本之间丰富的关联方式和逻辑关系。 2 ) 难以反映出各个不同版本物理文件之间的版本对应关系。 3 ) 难以建立复杂版本域之间的关联关系。 4 ) 难以处理相互紧密关联的多个文档复杂的演变过程。 5 ) 难以实现零部件的多重分类体系。 6 ) 难以处理零部件结构属性信息的版本。 7 ) 难以描述零部件在生命周期中的演变过程。 浙江大学硕士学位论文第1 章绪论 8 ) 难以保证数据版本的一致性。 1 4 本文研究内容及组织结构 本文对版本管理模型、版本演化过程、版本关联关系动态变化，版本对象检 索等关键问题进行了深入的研究，并通过注塑机控制器软件版本管理系统的开 发，进行技术与方法的验证。主要的研究内容有： 1 ) 基于多色图的广义版本域间关联模型 通过对经典的版本管理模型的特点的分析，以及对多色集合、多色图相关理 论的研究，提出了用基于多色图的广义版本域间关联模型，实现版本对象状态信 息、复杂版本演化过程、域间版本关联以及版本对象存储的管理方法。 2 ) 版本管理中的演化技术 通过对产品研发过程中出现的不同版本状态及版本演化操作的分析，总结了 版本演化方式。通过分析广义版本域间关联关系的特征，归纳了版本演化过程中 域间关联变化规则。 3 ) 版本管理中的索引技术 针对广义版本域间关联模型特征，为版本对象建立b + 树索引，在对b + 树索 引技术进行深入研究的基础上，结合版本检索的特点，提出了基于b + 树索引的 版本对象检索算法。 4 ) 多色图广义版本域间关联模型的应用 把基于多色图的广义版本域间关联模型应用于注塑机企业版本管理系统中。 该系统具有软件版本管理，关键关系检索，用户管理，操作日志管理等功能，实 现了控制器软件版本的有效管理，建立了注塑机产品与软件版本的关联关系，并 能快速检索产品对应的软件版本集合。 全文分六章，组织结构如图1 - 4 所示。 1 2 浙江大学硕士学位论文 第1 章绪论 第l 覃绪论 上 ，一 厂孓 ，一 第3 章版本蕾理中的 筹2 章基于版本演化技术 多哇图的广义 、 赢i 本匀涧关联 第4 章基于b 制索引 善匿 的版本双r 象挂坦露嗣去 ， 。一 、 上 第5 章基于多色圈的广义版本域闻关联棋壅帕应用 上 第6 章总结与展望 图1 _ 4 论文组织结构 1 3 浙江大学硕士学位论文 第2 章基于多色图的广义版本域间关联模型 第2 章基于多色图的广义版本域间关联模型 【本章摘要】本章介绍了线性结构版本管理模型、树型结构版本管理模型、 有向无环图结构版本管理模型，并分析了各模型的特点，研究了多色图的相关理 论和多色图版本管理模型，建立了基于多色图的广义版本域间关联模型。 2 1 引言 版本模型一般形式应该包含版本信息和版本关系，目前常采用的版本关系的 组织形式主要有线性结构( 或称线性模型) 、树型结构模型( 或称树型模型) 、有 向无环图结构。但这些模型都有其不足之处，不能反映整个产品研发过程的发展， 不能多角度地考察版本间的相互联系。 多色图是离散系统仿真经常用到的一种数学工具。多色集合和多色图这一信 息处理工具，对复杂对象和系统具有强大的仿真功能。因此，利用多色集合和多 色图的理论建立版本管理模型，可以反映在整个研发过程中完整的产品研发信 息，克服了传统模型的缺点。 2 2 三种经典版本管理模型 2 2 1 线性版本管理模型 线性版本管理模型( l i n e a rv e r s i o nm a n a g e m e n tm o d e l ) 是一种简单的模型， 它只以版本出现的先后次序进行排列，各版本之间为“s u c c e s s o ro f ”的全序关系， 利用时间戳3 0 1 就可以表示版本的历史，新版本只出现在图2 1 中a 图全序的最 下端，除最新版本外其余版本只读，根据版本产生的时间顺序编排版本号，它的 编排如图2 - 1 中的a 图。其中v o 为原始资料版本号，这个产品的第一个版本号 为v l ，有了v 1 、v 2 版本，下一个版本号为v 3 ；按这种形式分类的版本可以看 出版本的时间顺序，但无法知道它的父版本是哪一个，v 3 可以是v 1 、v 2 中任 一个修订的结果。 1 4 浙江大学硕士学位论文 第2 章基于多色图的广义版本域问关联模型 这种模型的缺点是不能反映不同版本之间逻辑上的关系，如果想用不同的版 本来反映产品的变化和不同的设计方案，时间上出现在后面的版本不一定由它的 直接祖先( d i r e c ta n c e s t o r ) 版本得到。即这种模型没有反映设计的依赖性 ( d e s i g n i n t e rd e p e n d e n c i e s ) 。 线性版本管理模型的特征如下： 版本不可能平行存在。 对某一版本来说，不可能有多个起始版本。 2 2 2 树状版本管理模型 为了克服传统线性版本编排的缺点，文献 3 2 。3 4 】提出了树状结构管理模型 ( t r e e l i k ev e r s i o nm a n a g e m e n tm o d e l ) 。它不但可以看出时间顺序，还可知道父 版本是哪一个。树状版本管理模型可以反映设计过程中以某一中间版本为基础选 择多种设计方案而形成多个设计结果的情况。在这一模型中，每个节点表示一个 版本，每条边表示设计依赖。树状版本的结构如图2 - 1 中b 图所示。 该模型是分支版本的创建，可区分因设计方案不同而产生的可替换并列版 本。模型中版本树的特定路径反映设计对象的版本修订过程，不同路径反映不同 的可选方案的繁衍过程。它的工作过程为：待研发产品资料或数据保存在电子仓 库，形成文件的初始版本号v o ，从电子仓库中读出文件并对它作修改后，形成 下级版本v 1 、v 2 按时间顺序编排，它们的父级版本均为v o 。而将文件从电子 仓库中读出的操作分为登出和分支登出两种形式。前者产生操作版本的同级版 本，后者产生操作版本的下级版本。如对v 2 按分支登出并修改后形成下级版本 v 3 ，如果对v 2 登出并修改后形成同级版本为v 4 。一个父版本可以有多个子孙 版本，最新版本出现在叶结点上，除最新版本外其余版本只读。 树状模型也具有局限性，它不能反映多个设计零件合成一个完整实体的情 况。树状模型的特征如下： 版本可以平行存在。 对某一版本，不可能有多个起始版本。 1 5 浙江大学硕士学位论文第2 章基于多色图的广义版本域间关联模型 2 2 3 有向无环图版本管理模型 工程设计中，若把多个版本合并成一个新版本，其结果是一个图结构的版本 历史，则需要用有向无环图作为描述模型。有向无环图版本管理模型 3 2 , 3 5 】 ( d i r e c t e da c y c l i cc r r a p hm o d e l ) 可以反映出多个设计版本融合出一个新的版本 的情况，它是一个较为完善的版本管理模型，可以反应生成多版本的多种情况。 如图2 - 1 中c 图所示，该模型呈现出有向无循环图结构。一个对象的多种版本聚 合在一起组成一个版本集，版本集的元素满足s u c c e s s o r - o f 的偏序关系。一个版 本可以有多个后继版本，因此可以有多个最新版本，与树型版本管理模型相比， 有向无循环图版本管理模型中一个版本可以有多个前驱版本。除最新版本外所有 版本只读。 产品版本演变的有向无环图反映版本间的导出与融合关系，可供产品研发者 进行版本跟踪，模型中每个节点可以是软件产品或软件构件，并且又都具有自己 的结构。每个节点展开后可得到软件产品结构树，而树中的每个节点的版本演变 也可用有向无环图来表示。有向无循环图版本管理模型的特征如下： 版本可以平行存在。 对某一版本，可以有多个起始版本。 有向无循环图版本管理模型支持多继承性，可以表达丰富的语义。 l v l l v 2 l v 3 曩图t 线性版本 v 0 b 图，树状版本 管理模型 v 0 v lv 2v 3 v 4v 5v 6 c 图一有向无环图版本 管理模型 图2 - 1 三种经典版本管理模型 1 6 浙江大学硕士学位论文 第2 章基于多色图的广义版本域间关联模型 2 3 多色图版本管理模型的设计 2 3 1 多色图版本管理模型 本文2 2 节介绍的三种经典的版本管理模型，对一般的文档管理是有效的， 然而对于复杂的产品研发版本管理就显得力不从心。线性模型、树型模型和有向 无环图模型在表示版本之间关系时，如果一个版本有多个后继版本，则这些后继 版本是当前版本的替换版本，并暗示了这样一个条件，即一个版本只有修订后成 为最终完全版本，才允许有替换版本，否则无法区分一个版本众多的后继版本中 哪个是修订版，哪个是替换版。有向无环图模型虽然能表示版本的修订、替换、 合并，但在一个复杂的产品版本管理中，版本之间的关系很可能会超过这三种情 况。为了克服上面三种模型的不足，并且有效地融合版本信息、版本关系信息及 版本在工作流中的管理信息，本文研究了用多色图的方法建立一个统一的版本管 理模型，以描述多种信息。 2 3 2 多色图理论 在对信息技术应用领域中的复杂系统进行仿真时，集合论成为广泛应用的工 具。但是传统的集合论不能描绘集合和它的元素性质，这就限制了在仿真复杂对 象和系统时使用传统集合论的可能性。针对这一问题，俄罗斯莫斯科机床工业大 学