（机械设计及理论专业论文）焊接工艺集成系统的研究与实现.pdf

摘要 摘要 在压力容器的生产过程中，焊接工艺直接影响产品的质量，对产品的安全起 着决定性作用，而且焊接工艺涉及面广、数据复杂，其编制常常需要一定的实践 经验。作者根据实际需要开发了焊接工艺集成系统，该系统将焊接工艺文件管 理、图形处理与数据库技术等集于一体。该系统以w i n d o w s 2 0 0 0 为操作系统、 s q ls e r v e r 2 0 0 0 为数据库平台、v b6 0 为应用程序开发工具、a u t o c a d2 0 0 0 为 图形平台，构造了基于用户界面的“焊接工艺集成系统”( w e l d i n gp r o c c s s i n t e g r a t i o ns y s t e m ，w p i s ) 。 本系统遵循实用、先进、高效、可靠的设计方针，全面考虑了巴威公司焊 接工艺部门的业务特点和工作机制，采用c s ( c l i e n t s e r v e r ) 体系结构，充分发 挥公司内部的信息资源和网络资源优势。w p i s 实现了工艺人员通过局域网进行 焊接工艺报告、工艺卡片的制定、提交报批、审核、资源信息的查询和报表统计 打印等功能。w p i s 在焊接工艺的制定过程中，采用了专家系统的思想，有效地 实现了焊接工艺设计中的标准化和规范化，优化了焊接工艺的规范化参数设计 和焊接工艺卡生成过程中的信息提取及图形处理问题。该系统有效地减轻了工 艺人员的工作强度，缩短了工艺设计的周期，提高了工艺设计的质量和效率。 本文详细论述了w p i s 的系统组成、设计原理以及具体实现技术。本系统 的研究和开发，对于我国焊接行业实现计算机辅助工艺设计，具有较高的理论意 义和实际应用价值。 关键词焊接工艺评定；焊接工艺规程；焊接工艺卡片；数据库技术 北京工业大学硕士论文 a b s t r a c t t h ew e l d i n gp r o c e s s ，i n v o l v i n gi nv a r i a b l ea n dc o m p l i c a t e do fd a t at y p ea n d n e e d i n gp l e n t ye x p e r i e n c e p l a y sa ni m p o r t a n tr o l ei nb o i l e rm a n u f a c t u r e i th a sb e e n v e r i f i e dt h a t t h e q u a l i t y o fw e l d i n gp r o c e s sd e t e r m i n e st h es a f e t yo fp r e s s u r e c o n t a i n e r s i nt h i sp a p e r , w e l d i n gp r o c e s sm a n a g e m e n tt e c h n i q u e ，g r a p h i c sp r o c e s s i n g a n dd a m b a s et e c h n i q u ew e r ei n t e g r a t e dt o g e t h e ra n da p p l i e dt ot h ep r a c t i c a lp r o j e c t , b e i j i n gb & ww e l d i n gp r o c e s si n t e g r a t i o ns y s t e m i nt h i ss y s t e m ，w i n d o w s2 0 0 0 ， s q ls e r v e r2 0 0 0 ，v b 6 0a n da u m c a d2 0 0 0w e r e u s e da so p e r a t i o ns y s t e m , d a t a b a s ep l a t f o r m , d e v e l o p m e n tt o o la n dg r a p h i c sp l a t f o r m , r e s p e c t i v e l y a n dt h e w e l d i n gp r o c e s si n t e g r a t i o nm a n a g e m e n ts y s t e m6 v p i s ) w a sc o n s t r u c t e db a s e d o na m e r - i n t e r f a e es y s t e m t h i ss y s t e mf o l l o w st h ep r i n c i p l e so fp r a c t i c a l i t y , a d v a n c e m e n t , h i 啦e f f i c i e n c y a n dr e l i a b i l i t yc o n s i d e r i n gb & wc o m p a n yw e l d i n gp r o c e s sd e p a - r t - r n e n t so p e r a t i o n c h a r a c t e ra n dw o r k i n gr o u t i n ec o m p r e h e n s i v e l y s y s t e ms t r u c t u r eo f c st h a tc a nf u l l y u t i l i z et h ec o m p u t e ra n dn e t w o r kr e s o l l e c e so ft h eb & wc o m p a n yw a su s e di nw p i s a c c o r d i n gt ot h ec h a r a c t e ro fb & wc o m p a n y sw e l d i n gd e p a r t m e n t , s ot h a tt h e i n f o r m a t i o na n dn e t w o r kr e s o u r c ea d v a n t a g eo fb & wc o m p a n yc a nb ef u l l yu t i l i z e d w p i sc a nh e l pt h et e c h n o l o g i s t se s t a b l i s ha n de x a m i n er e p o r t ，i n q u i r ei n f o r m a t i o n a n ds oo n , t h r o u g ht h el o c a la r e an e t w o r k d u r i n gt h ee s t a b l i s h m e n to fp r o c e s s p r o c e d u r ei nw p i s ，t h ea d o p t i o no f e x p e r ts y s t e mi d e ar e a l i z e dt h es t a n d a r d i z a t i o no f w e l d i n gp r o c e s sp l a n n i n g a l s o ，p a x a m e t e r i z e dd e s i g n o fw e l d i n gc r i t e r i o n , i n f o r m a t i o ne x t r a c t i o na n d g r a p h i c sp r o c e s s i n g w e r ea c h i e v e d d u r i n g t h e e s t a b l i s h m e n to fw e l d i n gp r o c e s sc a r d t h ew o r k l o a do fe n g i n e e r sw a sd e c r e a s e d e f f e c t i v e l y , t h ep r o c e s sd e s i g np e r i o ds h o r t e n e da n dt h ee f f i c i e n c ya n dq u a l i t yo f d e s i g ni n c r e a s e ds i g n i f i c a n t l y t h es y s t e m c o m p o n e n t s ，d e s i g np r i n c i p l e a n dr e a l i z a t i o n t e c h n i q u e w e r e i n t r o d u e e di nd e t a i li i lt h i sp a p e rw p i si so fg r e a ti m p o r t a n c en o to n l yi n t h e t h e o r e t i c a lf i e l db u ta l s oi l lt h ep r a c t i c a la p p l i c a t i o no ft h ei n t e l l i g e n c eo fc o m p u t e r a i d e dp r o c e s sd e s i g n k e y w o r d sw e l d i n gp r o c e s sq u a l i f i c a t i o n ；w e l d i n gt e c h n o l o g yc a r d ；d a t a b a s e t e c h n i q u e i l 独创性声明 本人声明所里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：豇! 翌 日期：磁业 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) 第1 章绪论 第1 章绪论 1 1 课题研究背景 1 1 。l 课题来源 焊接工艺集成系统( w e l d i n gp r o c e d u r ei n t e g r a t i o ns y s t e m ，w p i s ) 是北京 巴威公司与我校合作项目“巴威公司管理信息化”的重要组成部分，北京巴威 公司是由美国巴布科克威尔科克斯公司和北京锅炉厂共同投资组建的中美合资 企业，主要负责设计、生产各种电站锅炉和其它相关产品。 锅炉压力容器的焊接质量是产品安全性能的重要保障，而焊接工艺既是焊 接质量的基本保证，又是焊接施工过程中的一项重要技术手段，也是保障产品 总体质量的关键技术之一【”。目前，巴威公司焊接工艺文件的编制、管理工作 存在以下问题： ( 1 ) 工艺设计的效率亟待提高占工艺设计大部分工作的焊接工艺以手工 方式为主，重复工作多，工作量大，影响了工艺响应的速度。而且焊接工艺是 巴威公司工艺编制的一个信息源头，直接影响其它工艺设计展开；另外大量的工 艺统计汇总工作需要通过手工查找工艺文件已有的信息，再重复抄写或拷贝信 息，而且容易造成数据不一致。 ( 2 ) 积累的工艺知识难以有效利用经过多年的工作，巴威公司积累了大 量的焊接工艺知识。手工作业的方式很难在不同专业组内充分共享和利用这些 宝贵的工艺设计知识。 ( 3 ) - i 艺设计过程的管理手段落后从巴威公司的工艺设计过程中我们看 到，一个完整的工艺设计过程不仅仅是一个工艺文件的编制，而是包括从工艺 方案到最终产品入库的完整工艺流程管理，在巴威公司整个工艺流程中存在大 量的信息传递、审批、更改等过程，传统管理手段随意性比较大，过程不透 明，不可控制，项目负责人很难弄清楚所负责的工艺设计进行到什么阶段了， 很难即时掌握项目组成员的任务完成情况。 为此，迫切需要研制一套有效的适合焊接工艺的c a p p 软件系统，提高巴威 公司工艺设计的效率，缩短工艺准备周期，促进工艺设计和工艺管理的标准化 工作，总结和继承工艺设计知识，提高工艺设计水平和管理水平。 1 1 2 课题的目的和意义 锅炉压力容器对安全性要求非常高，属于无缺陷产品 2 1 压力容器的焊接 质量是其安全性能的重要保障，焊接工艺是质量控制的一项重要内容。w p i s 不 同于其它的计算机辅助工艺( c o m p u t e ra i d e dp r o c e s sp l a n n i n g ，c a p p ) 系统， 它充分考虑到高压容器焊接工艺生成过程的特点，强调在工艺决策上充分发挥 工艺人员的作用。同时为焊接工艺人员提供方便、实用的工艺设计环境和工 具，减轻其劳动强度，缩短工艺设计周期，对提高焊接工艺设计效率和质量具 有很大的理论意义和实际应用价值。 本课题在充分研究巴威公司焊接工艺流程和工艺文件的制定规范，从北京 巴威公司焊接部门的实际情况入手，从提高工艺设计的效率，缩短工艺设计周 期，促进工艺设计和工艺管理的标准化工作等方面着手，开发出基于网络的焊 接工艺集成管理系统，使焊接部门在焊接工艺文件的制订和管理方面实现了信 息化和自动化。 1 2 国内外c a p p 发展的状况及趋势 1 2 1 国外c a p p 系统的研究状况 国外焊接c a p p 系统的研究开始较早，程度较高，涉及的焊接系统主要包 括：工艺设计与选择、焊接缺陷与设备故障诊断、焊接成本估算、实时监控、 焊接c a d 和焊工考试等内容，几乎涵盖了焊接生产的各个方面 3 1 。 随着人工智能技术和专家系统( e x p e r ts y s t e m ，e s ) 技术的发展，以其为 基础的创成式c a p p 系统成为研究热点。在建造焊接专家系统时，神经元网络、 模糊推理、多媒体等先进技术的利用，使焊接专家系统达到一个新的水平【4 】。 焊接专家系统的发展主要取决于两个方面：一是获取知识的自动化；二是智能 机的出现。知识获取知识的自动化即机器学习目前仍处于研究阶段，仅有少数 专家系统能够实现部分知识的自动获取。建立各种实用的机器学习系统或知识 获取辅助工具，进一步改善其性能，是焊接专家系统的研究方向。目前，焊接 c a p p 系统正在向工艺设计与工艺管理的集成化、智能化和网络化的方向发展 【5 1 。 第1 章绪论 1 2 2 国内c a p p 系统的研究状况 国内焊接领域c a p p 系统的研究起步于8 0 年代中后期。1 9 8 8 年，太原重机 厂开发了人机交互式计算机辅助焊接工艺规程设计系统t z w c a p p 。唐山锅炉厂 于1 9 9 0 年开发了一套适合该厂的c a p p 系统，可以完成工艺文件的建立、修改、 打印等功能。这一时期的系统一般用d b a s e 、f o x b a s e 或b a s i c 开发l o j 。 1 9 9 4 年左右，较多企业开始研究焊接c a p p 系统。清华大学与大连起重机器 厂合作开发了c s c a h 2 系统；2 0 0 1 年8 月，哈尔滨工业大学开发了焊接工艺评定 管理系统，该系统除了能完成新建、保存、检索、打印工艺文件等一般操作 外，还允许局域网中的各个终端通过网络共享工艺文件，并提供了用户权限管 理。这一时期的焊接c a p p 系统一般使用v c 或v b 、f o x p r 0 开发，运行在w i n d o w s 上，绝大多数系统主要进行焊接工艺的管理，但是提供的功能比以前的系统要 强很多，界面也更加友好。 近年来，焊接c a p p 系统得到进一步发展，有的系统还实现了网络化，允许 局域网中的各个终端，通过网络共享工艺文件，为用户提供了完善的服务， c a p p 的通用化与专业化结合也进一步得到了重视。 1 2 3 焊接c a p p 存在的主要问题 目前，有相当一部分实用c a p p 系统在生产实践中得到应用，已产生显著 的社会、经济效益。然而由于c a p p 本身的个性化及系统开发目标和应用环境 的多样性，目前的c a p p 系统，还难以实现通用化，满足各种实用性，先进性的 需要，普遍存在集成程度低，没有为计算机辅助设计c a d 、计算机辅助制造 ( c o m p u t e ra i d e dm a n u f a c t u r e ，c a m ) 集成提供接口，工艺卡的编制比较困 难，用户不能有效地进行产品全过程的工艺信息管理。 1 3 本课题的研究内容 本课题研究的内容是焊接工艺全过程的工艺信息管理。包括焊接工艺卡的 制定、焊接工艺规程的制定、焊接工艺的评定、焊接工艺评定申请报告的编制 与管理等。在焊接工艺设计过程中，针对压力容器焊接领域特定的需求，以及 知识分类和表示方法，设计了可动态更新的知识库系统，并且实现了图形处理 和c a d 系统交互操作的功能。这些功能的实现提高了用户工作效率和标准化管 理。 根据巴威公司的实际情况，本系统主要采用客户端服务器( c s ) 的体系结 构，利用v b 6 0 作为开发语言，数据库平台采用s q ls e r v e r 2 0 0 0 系统，图形编 辑工具选择a u t o c a d 2 0 0 0 。使w p i s 具有友好的人机交互界面，充分利用企业 的现有资源，完成焊接工艺集成系统( w p i s ) 的构造与实现【7 l i s 。 课题主要进行了以下内容的研究： ( 1 ) 针对巴威公司焊接工艺部门的需求，应用软件工程技术，设计并实现 焊接工艺评定申请报告、焊接工艺评定报告、焊接工艺规程及焊接工艺卡等工 艺报告的自动生成和集中管理。 ( 2 ) 汇总并整理巴威公司现有的工艺资源，以网络技术和数据库技术为依 托共享电子资源，实现了相关信息和技术文件在全公司范围内实现共享。 ( 3 ) 完善与工艺部门共同研究和健全系统管理机制，为用户提供适应权限 动态调整的菜单授权和身份转换技术、提供灵活易用的手段，完成焊接工艺报 告的制定、报批、审批等工作流程。 该系统将注重系统的实用性，在保证正确执行工艺标准的前提下，实现系 统的高安全性，为用户提供了更多的自动生成功能，方便用户收集和管理各种焊 接数据和工艺文件信息；该系统提供了与c a d 、c a m 的集成接口，提高了焊接工 艺卡编制的效率；该系统基于局域网设计，使资源得到共享，同时具有完善的 权限管理功能；在充分研究焊接c a p p 发展状况的基础上，将专家系统的思想引 入焊接工艺设计过程中，保证了系统的先进性 9 1 0 0 。 存第2 章w p i $ 的总体设计 第2 章w p i s 的总体设计 2 1w p i s 的工艺流程和功能模块的设计 2 1 1 工艺流程设计 为了保证产品的质量，要求各生产车间严格按照焊接工艺卡片( w e l d i n g t e c h n o l o g ) rc a r d ，w t c ) 的要求进行生产，因此，焊接工艺流程设计也必须围 图2 - i 焊接工艺生成过程 f i g 2 - 1 e s t a b l i s h m e n tp r o c e d u r eo f w e l d i n g - 5 北京工业大学硕士学位论文 在编辑w t c 时，首先应根据原始条件( 接头形式、焊接方法、操作车间、 焊材、焊剂等) 查询工艺模板库，如果找到相似的模板就在原来的基础上进行编 辑生成新的w t c ，否则将从头编制一个新的w t c 。 w t c 由图形和各种标注( 文字标注、引线标注、焊接标注) 组成。w t c 的生 成应遵循以下流程： ( 1 ) 在制定焊接图形时，如果图素库中有相应的图形就可直接调出插入， 否则调入a u t o c a d 完成w t c 的图形绘制； ( 2 ) 在焊接图形的相应位置上，编写程序完成引线标注和文字标注； ( 3 ) 搜索w p s 信息资源库，查找并标注合适的w p s 号和其他的辅助信息， 否则执行步骤4 ； ( 4 ) 搜索f q r 信息资源库，根据查到的p q r 信息生成w p s ，然后执行步 骤3 ，否则执行步骤5 ； ( 5 ) 搜索p q a 信息资源库，根据查到的p q a 信息生成p q r ，然后执行步 骤4 ，否则执行步骤6 ； ( 6 ) 编制p q a ，然后执行步骤5 ； ( 7 ) 编制后的w t c 经过审批归档后将成为正式焊接工艺文件，并入库归 档。 注： p q a ：焊接工艺评定申请( w e l d i n gp r o c e s sq u a l i f i c a t i o n a p p l i c a t i o n ，p q a ) 。 p q r ：焊接工艺评定报告( w e l d i n gp r o c e s sq t m l i f i c a t i o nr e p o r t ， p q r ) 。 w p s ：焊接工艺规程( w e l d i n gp r o c e d u r es p e c i f i c a t i o n ，w p s ) 。 w t c ：焊接工艺卡片( w e l d i n gt e c h n o l o g yc a r d ，w t c ) 。 2 1 2 总体构架 巴威公司产品的生产组织形式为单件、小批量，按用户的需求定制生产，产 品的种类多，工艺过程复杂。针对电站锅炉产品的上述特点并考虑到巴威公司 技术人员现有的工作习惯我们与巴威公司共同制定了w p i s 的具体实施方案。 w p i s 的总体架构是通过系统分析，结合巴威公司的焊接工艺流程和实际工艺设 计要求制定的，由以下几个功能模块组成：即焊接工艺卡管理、焊接工艺规程 管理、焊接工艺评定管理、焊接工艺评定申请管理和用户权限管理等模块【l “， 如图2 2 所示。 存第2 章w p i s 的总体设计 图2 - 2w p i s 的总体构成 f i g 2 - 2 o u t l i n es t r u c t u r eo f w p i s 各功能模块之间存在以下关系： ( 1 ) 生成焊接工艺卡是本系统的最终目的，车间将根据焊接工艺卡的要求 制造产品； ( 2 ) 焊接工艺卡的编制要以焊接工艺规程报告为依据： ( 3 ) 焊接工艺规程要以焊接工艺评定报告为基础； ( 4 ) 用户权限管理模块负责整个系统的权限分配。 工艺管理人员可以对提交的焊接工艺文件进行审批。工艺部门的所有人员 都可以对资源数据库的信息进行查询，数据库管理员负责对数据库中的数据进 行资源更新和补充。 2 1 3 功能模块的设计 2 1 3 1 焊接工艺卡模块 该模块完成焊接工艺卡( w e l d i n g t e e h l o g i c a l c a r d ，w t c ) 的编制、校对、 审核、归档、浏览、打印等工作。焊接工艺卡片模块为工艺人员提供一个方便 实用的工艺设计环境和工具，把工艺人员从大量繁琐的工艺标准的选择、工艺资 源的查找、工艺卡片的填写和工序图的绘制等工作中解放出来，减轻工艺人员的 北京工业大学硕士学位论文 劳动强度，使他们能够专注于新工艺设计等核t l , - l - 作，缩短工艺设计周期，提 高工艺设计的效率和质量，促进企业工艺设计的自动化、标准化和规范化。 2 1 3 2 焊接工艺规程管理模块 焊接工艺规程( w e l d i n gp r o c e d u r es p e c i f i c a t i o n ，w p s ) ，又称焊接细则， 是指导焊工操作的详细工艺说明书，是以工艺评定为基础，以具体产品为服务 对象的详尽焊接工型1 2 】。每当有新产品出现时，焊接工艺评定可能会有可替代 的，但多数焊接工艺规程要重新编制，因此，企业内部积存了高于工艺评定一倍 甚至几倍的焊接工艺规程，造成重复编制和遗漏等现象时有发生。如果不进行 计算机管理，不仅难以解决重复问题，而且新的重复仍不可避免，规程数量也 增长迅速，给查询、编制和管理带来不便。该模块提供了两种途径进行工艺规 程编制。第一，根据已有的焊接工艺规程编制新的工艺规程。通过焊接方法、 母材、母材规格、焊接材料、接头形式、预热条件、热处理条件等，通过任意组 合和条件查询，可以检索到最为接近的工艺规程，如果各项参数都符合要求， 则可以直接采用；如果某些条款需要修改，则进行记录拷贝，设立新的规程编 号，然后根据需要进行修改。第二，根据焊接工艺评定直接生成焊接工艺规 程。通过焊接工艺评定必要性判断功能，可以检索到最为符合要求的评定，然 后将该评定的工艺参数，复制到焊接工艺规程数据库中，生成新的工艺规程， 工艺人员可以根据实际产品要求对其进行修改和补充，完成焊接工艺规程的编 制。 2 1 3 3 焊接工艺评定管理模块 按照现行的国内外锅炉及压力容器制造法规，在产品投产之前，必须对所 采用的焊接工艺进行焊接工艺评定试验，验证合格后，方可用于产品的焊接生 产”。由于影响焊接接头机械性能的工艺参数众多，每种重要参数的改变，如 预热温度、热处理温度、焊接能量超出规定的范围，都要进行焊接工艺评定试 验，因此，各个锅炉及压力容器制造厂，积累了大量的焊接工艺评定。该模块 主要完成焊接工艺评定报告( w e l d i n gp r o c e s sq u a l i f i c a t i o nr e p o r t ，p q r ) 的管 理工作，包括焊接工艺评定报告的添加、删除、修改、审批、浏览、打印等功 能。 存第2 章w p i s 的总体设计 2 1 3 4 焊接工艺评定申请模块 焊接工艺评定申请( w e l d i n gp r o c e s sq u a l i f i c a t i o na p p l i c a t i o n ，p q a ) 。是焊 接工艺师根据产品图纸或工程都提供的产品设计信息( 设计方案) 或采购部提出 的材料定购信息以及相关技术文件、产品制造法规( 例如：a s m e 法规、a w s a l 1 、 蒸汽锅炉安全技术监察规程等) 的要求编制的焊接工艺评定任务书【1 4 】。焊接 工艺师要在p q a 中拟订工艺方案，并且提出焊接工艺评定项目。该模块完成p q a 的管理工作，包括p q a 的编制、校对、审核、浏览等。 2 1 3 5 用户权限管理模块 在开发应用系统时，保证系统的安全是十分重要的，既要向合法用户提供 可靠的信息服务，又要保证系统的安全，拒绝非法用户对数据库的访问1 5 1 。该 模块完成w p i s 的权限管理功能，包括添加、修改、删除用户和用户权限的分 配，保证了数据的安全性和权威性。 2 2w p i s 的方案设计 2 2 1 系统的体系结构 网络计算机的模式分为集中式、客户机服务器模式、和浏览器服务器模式， 它们的特点如下： ( 1 ) 传统的集中式这是一种主机一终端模式，所有的计算任务和数据管理 任务都集中在主机上，终端只是主机输入输出设备的延长。这种模式的优点是 容易管理，缺点是对主机的性能要求很高，也浪费了作为终端的计算机的订算 能力，从性能价格比来看，在购置费用相当的情况下，一台主机的性能往往比 不上几台计算机所组成网络的性能；因此，这种模式己逐渐退出。 ( 2 ) 客户机服务器( c l i e n t s e r v e r ，c s ) 模式一般说来，在这种模式下，服 务器只集中管理数据，而计算任务分散在客户机上，客户机和服务器之间通过网 络协议来进行通讯l l ”。客户机向服务器发出数据请求，服务器将数据传送给客户 机进行计算，计算完毕，计算结果可返回给服务器。这种模式的优点是充分利用 了客户机的性能，使计算能力大大提高；另外，由于客户机和服务器之间的通讯 北京工业大学硕士学位论文 i i 是通过网络协议进行的，是一种逻辑的联系，因此物理上在客户机和服务器两端 是易于扩充的。它是目前占主流的网络计算模式。 ( 3 ) 浏览器服务器( b r o w s e r s e r v e r ，b s ) 模式在这种模式下，用户端只需一 通用的浏览器，如n e t s e a p e 或e x p l o r e ，便代替了形形色色的各种应用软件。服 务器则为w e b 服务器。浏览器和服务器之间通过t c p i p 这一通讯协议进行连接 浏览器发出数据请求，由w e b 服务器向后台取出数据并计算，将计算结果返回 给浏览器。这种模式的优点是：由于用户端所用软件只是一个简单的浏览器，因 此，用户基本上无需培训，用户端软件也无需维护；软件的升级与修改只在服务 器端进行，对用户透明；服务器与浏览器可处于不同的操作系统平台。其缺点为： w e b 动态技术不够成熟，各种标准有待统一，如各厂家发布的动态协议互不支持、 浏览器之争等。总之，它是一种先进的但发展还未成熟的技术。 基于以上的分析，本系统选择了客户机服务器模式。在c s 结构的中，其 数据库的处理可分为两个子系统：客户机( c l i e n tm a c h i n e ) 和数据库服务器( d b s e r v e r ) 。前者运行数据库应用程序，后者运行全部或部分d b m s ，局域网文件 服务器继续为应用程序提供共享资源，如网络打印和磁盘空间的共享。在客户机 上的数据库应用程序( 称为前端系统) 处理所有的屏幕和用户输入输出，在数 据库服务器上运行的后端系统进行数据处理和管理磁盘访问。 服务器端软件编程工作主要是完成数据库的维护和管理。本系统采用 m s s q l _ s e r v e r 完成以下任务； ( 1 ) 创建数据库； ( 2 ) 在已有的数据库上创建表，在表上建立相应的索引； ( 3 ) 创建自己的数据库类型； ( 4 ) 导入或导出数据等； ( 5 ) 创建存储过程执行同时涉及多个表的数据的插入，删除、修改等操作。 客户端软件的任务是创造友好的入机界面、接受用户的各种要求，完成相应 的操作，同时将用户的要求按一定的方式向数据库服务器发出请求，并接收和处 理由数据库服务器传来的结果和信息。 2 2 2 系统开发工具 管理系统的开发语言很多。常用的有v b 、v c + + 、d e l p h i 、p o w e r b u i l d e r 等。 综合考虑系统平台的特性、人员间的配合、系统开发的规模和开发工具掌握的难 易程度等因素，本系统采用微软公司的3 2 位可视化开发工具v i s u a lb a s i c 6 0 作 1 0 - 存第2 章w p i s 的总体设计 为本系统的开发工具。 2 2 3 软件环境和数据库开发工具的选择 w p i s 服务器端操作系统采用w i n d o w s 2 0 0 0s e r v e r 。w i n d o w s 2 0 0 0s e r v e r 将 网络管理和操作系统无缝结合，使系统易于使用和管理。它的内部是3 2 位体系 结构，可同时运行多个线程【1 。”，可以支持功能强大的应用程序。它通过向操作 系统和应用程序提供分离的内存空间，防止数据冲突，确保了系统的稳定性。 基于w i n d o w s 2 0 0 0s e r v e r 的数据库产品很多，对于开发c s 模式或w e b 上 的数据库应用系统来说，应选用c s 类型的数据库产品，它们除了在管理较大 的数据库系统方面有优良的性能外，还在系统数据安全方面有严格的管理机制 i js 】。m i c r o s o f t s q ls e r v e r 是一个完全运行于w i n d o w s 2 0 0 0 操作系统之下的高 性能数据库管理系统。它提供了个数据库引擎s q ls e r v e rf o rn t ，可以用于 从小型到大型的系统开发，它具有高利用率、安全性好、事务处理和容错性和 数据结构完整等特点【1 9 】。因此，本系统选择s q ls e r v e r 作为数据库支持软件。 操作系统和数据库对客户端性能的影响不大，c s 的客户端使用w i n d o w s 操作 系统既可满足要求。系统的层次结构，如图2 3 所示。 w p i s u 开发工具：v i s u a lb a s i c l 1 f l 数据库访问接口a d o u 支撑软件：s q ls e r v e r 1 f 操作系统：2 0 0 0 以上版本 f1f 物理设备层：网络、服务器、工作站 图2 - 3 系统层次结构 f i g u r e2 - 3s y s t e mh i b e r a r c h y 2 3 本章小结 本章详细阐述了w p i s 的总体架构、功能模块设计与开发工具的选择，使 用c s 进行系统体系结构的构架，从而保证系统的安全性和功能模块的实现。 经济有效的利用了巴威公司内部的计算机资源和网络资源，为企业信息化制定 了合理的方案。 第3 章w p i s 的数据库设计 第3 章w p i s 的数据库设计 从最早用文件系统存储数据算起，数据库的发展已经有5 0 多年了，其间经 历了2 0 世纪6 0 年代的层次数据库( i b m 的i m s ) 和网状数据库( g e 的i d s ) 的并存，7 0 - - 8 0 年代关系数据库的异军突起，9 0 年代对象技术的影响。如今， 关系数据库依然处于主流地位 2 0 l 。关系型数据库以行和列的形式存储数据，以 便于用户理解。这一系列的行和列被称为表，一组表组成了数据库。用户用查 询( q u e r y ) 来检索数据库中的数据。一个q u e r y 是一个用于指定数据库中行和列 的s e l e c t 语句。关系型数据库通常包含下列组件：客户端应用程序( c l i e n t ) 、 数据库服务器( s e r v e r ) 、数据库( d a t a b a s e ) 。结构查询语言( s t r u c t u r e dq u r e y l a n g u a g e ，s q l ) 是c l i e n t 端和s e r v e r 端的桥梁，c l i e n t 用s q l 来向s e r v e r 端发 送请求，s e r v e r 返回c l i e n t 端要求的结果伫”。现在流行的大型关系型数据库有 i b md b 2 、m mu d b 、o r a c l e 、s q ls e r v e r 、s y b a s e 、i n f o r m i x 等。w p i s 系统 是建立在关系型数据库s q ls e r v e r 平台之上的应用系统，s q ls e r v e r 具有以 下优点：真正的客户机服务器体系结构；图形化用户界面，使系统管理和数据库 管理更加直观，简单：丰富的编程接口工具，为用户进行程序设计提供了更大的选 择余地。数据库是编制应用程序的基础，数据库设计和维护的质量将在很大程 度上决定应用程序的质量和成功与否【2 0 1 。 为了使数据库结构更合理，消除存储异常，使数据冗余尽量小，便于插 入、删除和更新以及数据的一致性、完整性、安全性，关系数据库设计之时是要 遵守定的规则的。实现s q ls e r v e r 数据库的优化，首先要有一个好的数据库设 计方案。在实际工作中，许多s q ls e r v e r 方案往往是由于数据库设计得不好导致 性能很差。实现良好的数据库设计首先必须考虑这些逻辑数据库规范化问题，一 般来说，逻辑数据库设计会满足规范化的前3 级标准： 第l 规范：没有重复的组或多值的列； 第2 规范：每个非关键字段必须依赖于主关键字，不能依赖于一个组合式主 关键字的某些组成部分； 第3 规范：一个非关键字段不能依赖于另一个非关键字段。 遵守这些规则的数据库设计会产生较少的列和更多的表，因而也就减少了数 据冗余，也减少了用于存储数据的页【2 2 】。 3 1w p i s 数据库的构建 巴威公司在实际操作中存在以下几种情况： ( 1 ) 对每一个产品都要编制一套焊接工艺卡，使焊接工艺卡的数量大幅增 长； ( 2 ) 焊接工艺规程主要作为知识库供编写焊接工艺卡时做查询用，其数量 增长较慢： ( 3 ) 焊接工艺评定报告、焊接工艺评定申请报告与焊接工艺规程的联系比 较紧密。 所以，考虑到客户端应用程序调用方便和备份时节省时间和磁盘空间， w p i s 创建两个数据库：d 旋l b 鹊e - c 和d a b b l e 。d a t a b a s e _ w t c 存放与焊接 工艺卡有关的表和存储过程；d a b b l e 存放与焊接工艺规程，焊接工艺评定报告 和焊接工艺评定申请报告有关的表、约束、事务、存储过程等数据库元素。 3 11d a t a b a s e w t c 数据库 d a t a b 鹊ew t c 数据库在建立时充分考虑到数据库设计的三范式，保证了数 据插入、更新、删除的正常进行，其结构如图3 1 所示。 。，。塑耋坠些墼墼坠。，。，。，一 图3 - 1d a t a b a s e _ w t c 数据库结构 f i g u r e3 = 1 s t r u c t u r eo f d a t a b s ew i c 其中，模板库保存了常用焊接工艺卡的数据，当需要创建相似的焊接工艺卡 时，可以调用模板库中的数据，快速地建立新的焊接工艺卡，因为焊接工艺卡与 图形、图素和各种标注是一对多的关系，所以必须分成多个表；焊接工艺卡中保 存了焊接工艺卡的数据；基础数据中保存了公司的基本数据，这些数据是在工艺 文件生成过程中，许多部分都要用到的：图素库保存了焊接工艺卡中常用的图形， 当应用时，可以直接插入，方便了焊接工艺卡的编制和编辑。 1 5 3 1 2d a t a b a s e 数据库 d a t a b a s e 数据库主要保存的是焊接工艺数据、专家知识和各种状态( 编制中、 申请中、已批准) 的焊接工艺规程、焊接工艺评定报告和焊接工艺评定申请报告。 焊接工艺数据是焊接工艺人员在工艺编制过程中所使用和产生的数据，包括各种 标准、规范、实验数据、术语、母材、焊接材料等。w p i s 在进行工艺设计时， 要利用d a t a b a s e 中存储的工艺数据与知识等信息进行工艺分析，同时要生成工 艺中的焊接工艺规范、力学性能、接头形式图等众多信息。所以w p i s 的工作 过程实际上是工艺数据、图形、表格与相关知识的访问、调用、处理和生成新 数据的过程 2 3 1 1 2 4 1 。 系统的核心知识库由基本知识库、规则库和全局数据库组成。基本知识库 主要存放说明性知识，是实现工艺决策的基础，它的知识和结构直接影响到决 策的正确性和效率。规则库是描述知识的产生式集合，存放的主要是过程性知 识。全局数据库用于存放问题求解过程中各种当前信息，初始事实、原始记录 以及推理中得到的中间结论和最终结论。当规则库中某一条产生式规则的前提 可与全局数据库中的某些已知事实匹配时，该产生式规则就被激活，并把用它 推出的结论放入全局数据库中，作为其后推理的已知事实。 为了实现焊接工艺集成系统的各项功能，在系统分析的基础上，运用数据 库技术的理论知识和方法，对系统数据库结构进行设计规划。按照系统功能的要 求，将工艺数据库分为专用数据库和公共数据库。公司各部门共同使用的数据 资源存放在公共数据库中，专为工艺部门所使用的数据库定为专用数据库【2 5 1 。 3 1 2 1 专用数据库 专用数据库中的数据为动态数据，即为生成各种工艺报告所需要的相关数 据，它是专为工艺部门内部各子系统进行信息交流而设置的数据库，是系统工 艺信息的源泉，也为系统生成工艺报告提供数据依据。生成工艺报告必需的数 据库主要包括三大类：即焊接工艺申请( p q a ) 数据库、焊接工艺( p q r ) 数据 库、焊接工艺规程( w p s ) 数据库。每一类数据库都包含主库和辅助库。主库用 于存放己生成的工艺报告的基础数据，如：报告编号、评定规程、母材类别 号、技术标准等；辅助库用于存放与报告相关的各种实验数据，如：x 光检验 数据、拉伸试验数据等1 2 6 2 7 1 。主库和辅助库均由s q l s e r v e r 数据库中的表组 。丝垦至些塑型坠，。，一 成，主库与辅助库之间外键( 一般为报告编号，如：p q a 编号、p q r 编号、 w p s 编号、w t c 编号) 相联系，数据库的构架如图3 2 所示。 图3 - 2d a t a b a s e 数据库构架 f i g 3 - 2 s 仇l c t u r eo f t h ed a t a b a s e 以p q r 数据库为例，p q a 数据库由主库和6 个辅助库组成，主库和辅助库 均由s q l s e r v e r 数据库中的表组成，主库与辅助库之间利用共同的数据项( p q r 编号) 相联系，如图3 - 3 所示。 。，。，。，尘室三耋窒呈耋垦耋耋羹垒篁耋。，。，。，。，一 图3 - 3p q a 数据库表结构 f i g 3 - 3 t a b l es t r u c t u r eo f p q ad a t a b a s e 数据库的设计思想为：当新添加一份工艺申请报告时，报告中涉及的工艺 过程的重要因素包括：评定法规、母材类别号、牌号、预热温度等具有一对一 特点的数据项，它们存储在主库的p q a 表中，主库以p q a 编号作为主键；报告 中涉及的材料用量、焊接规范、检验项目等一对多特点等数据项，保存在辅助库 中。例如，一份p q a 报告需要使用多种牌号和规格的焊条、焊丝进行试验，即 一份p q a 报告包含多条焊接材料记录，因此，p