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摘要产品数据共享主模型建模及数据采集技术 摘要 当前，网络化协同设计与制造已经逐渐成为制造业发展的方向。因此， 产品 信息共享作为实现协同设计与制造的 技术基础也受到企业的高 度重视 本文主要 研究企业产品信息共享中的产品信息共享主模型建模及数据采集技术。 其主要思 路是: 企业管理人员或技术人员结合企业自 身情况利用建模工具创建适合企业需 求的产品信息共享主模型， 并根据企业产品数据的分布存储情况为产品信息共享 主模型指定产品数据的存储路径， 即设置模型映射信息. 产品信息共享平台中的 产品共享数据采集器根据包含映射信息的产品信息共享主模型从分布在企业各 个部门的异构数据库中采集产品数据并将产品数据嵌入其对应的模型之中， 生成 以x m l 文件形式保存的产品共享信息文档。 基于上述方策， 本文从以下几个方面 进行了 相关研究工作: 1 )产品信息 共享主模型建模 设计和实 现产品 信息 共享 主模型建模映射工 具。 该工具以目 前较为成熟的i d e f l x 信息模型建模方法为理论基拙， 为 用户提供一定的建模基本元素和通俗易懂的建模向导，协助企业相关人 员建立符合企业自 身情况的基于x m l 的产品信息共享主模型。 2 )产品信息共享主模型映射以产品 信息共享主模型为依据， 通过访问 存 储产品数据的数据库的元数据，由 产品信息共享平台 管理人员为产品信 息共享主模型中的实体属性指定其对应产品数据的存储路径，并据此生 成包 含模型映射信.息 的产品信息共享主模型x m l 文档。 3 )产品信息共享主模型数据采集器 设计与实 现产品信息共享主模型数据 采集器根据产品信息共享主模型中的映射信息 访问 存储产品数据的数据 库， 从数据库中提取与模型对应的产品数据并嵌入产品信息共享主模型， 生成产品共享信息x m l 文档.采集过程中解决了多数据库查询、模型数 目内容依赖、模型深度数据驱动等问 题。 关键词: 产品 信息共享主模型、 模型映 射、 数据采集、 x m l 八b s t r a c t产品数据共享主模型建模及数据采集技术 ab s t r a c t c o l l a b o r a t i v e d e s i g n a n d m a n u f a c t u r in g i s b e c o m i n g a t r e n d f o r m a n u f a c t u r e e n t e r p r i s e s .t h u s , p r o d u c t i n f o r m a t i o n s h a r i n g t e c h n o l o g y w h ic h i s t h e b a s i s o f c o l l a b o r a t i v e d e s i g n a n d m a n u f a c t u r i n g a t t r a c t s a l o t o f a t t e n t i o n b y e n t e r p r i s e s . t h i s p a p e r s t u d i e d t h e s h a r e d p r o d u c t i n f o r m a t i o n m o d e l i n g a n d t h e d a t a - c a p t u r i n g t e c h n o l o g y w h i c h a r e t h e k e y s o f p r o d u c t i n f o r m a t i o n s h a r i n g t e c h n o l o g y .m a n a g e r s o r t e c h n i c i a n b u i l d a p r o d u c t i n f o r m a t i o n s h a r i n g m a s t e r m o d e l f o r t h e w h o l e e n t e 印r i s e a n d s e t p a t h s o f p r o d u c t d a t a f o r e n t i t y a t t i b u t e .t h e p a t h e s s h o w w h e r e p r o d u c t d a t a i s s a v e d a n d i t i s c a l l e d m a p p i n g i n f o r ma t i o n i n t h i s p a p e r .t h e c o m p o n e n t o f t h e p r o d u c t i n f o r m a t i o n s h a r i n g p l a t f o r m c a p t u r e s t h e p r o d u c t d a t a a c c o r d i n g t o t h e m o d e l i n c l u d i n g m a p p i n g i n f o r m a t i o n a n d b u i l d s a p r o d u c t s h a r i n g i n f o r m a t i o n d o c u m e n t i n x ml f o r m a t . t h e f o l l o w i n g k e y p r o b l e m s a r e s t u d i e d i n t h is p a p e r : 1 ) g e n a r a t i o n o f p r o d u c t i n f o r m a t i o n s h a r i n g m a s t e r m o d e l . a n a i d e d t o o l w a s d e s i g n e d a n d i m p l e m e n t e d t o h e l p t e c h n i c i a n b u i l d a p r o d u c t i n f o r m a t i o n s h a r i n g m a s t e r m o d e l . i t i s b a s e d o n i d e f 1 x a n d p r o v i d e d s o m e m o d e l e le m e n t s a n d g u i d a n c e f o r u s e r s t o b u i l d t h e p r o d u c t i n f o r m a t i o n s h a r i n g m a s t e r m o d e l m o r e e a s i l y . 2 ) ma p p i n g b e t w e e n p r o d u c t i n f o r m a t i o n s h a r i n g m a s t e r m o d e l a n d a c t u a l p r o d u c t d a t a . s o m e c o n n e c t i o n b e t w e e n p r o d u c t i n f o r m a t io n s h a r i n g m a s t e r m o d e l a n d p r o d u c t d a t a w a s b u i l t a c c o r d i n g t o t h e m e t a d a t a o f h e t e r o g e n e o u s d a t a b a s e b y a d m i n i s t r a t o r o f t h e p r o d u c t i n f o r m a t i o n s h a r i n g p l a t f o r m .a n d a n e w p r o d u c t i n f o r m a t io n s h a r i n g m a s t e r m o d e l w a s b u i l t . i t i n c l u d e d s o m e m a p p i n g i n f o r ma t i o n a n d wa s s a v e d a s a n xml f i l e . 3 ) d a t a c a p t u r i n g f o r p r o d u c t i n f o r m a t i o n s h a r i n g m a s t e r m o d e l . a c o m p o n e n t w a s d e s i g n e d a n d i m p l e m e n t e d a n d i t c a p t u r e d p r o d u c t d a t a f r o m h e t e r o g e n e o u s d a t a b a s e a c c o r d i n g t o t h e p r o d u c t i n f o r m a t i o n s h a r i n g m a s t e r m o d e l a n d m a p p i n g i n f o r m a t i o n . i t s o v l e d s o m e p r o b l e m s s u c h a s m u l t i - s o u r c e q u e r i e s , d a t a - d r i v e n m o d e l a n d c o n t e x t - d e p e n d e n t m o d e l .i t a l s o b u i l t a n x ml f i l e f o r p r o d u c t s h a r i n g i n f o r m a t i o n . k e y wo r d s : p r o d u c t i n f o r m a t i o n s h a r in g ma s t e r mo d e l , mo d e l m a p p i n g , d a t a c a p t u r i n g , x ml i l 第一章 绪论产品数据共享主模型建模及数据采集技术 第 一 章 绪论 1 . 1 背景 当前， 企业要在激烈的市场竞争中生存和发展， 就必须不断提高自 身竞争力， 充分利用全球的制造资源， 更快、 更好、 更省的响应市场。 产品型企业应当改变 传统模式，向“ 两头大” 、 “ 中间小” 的方向发展， 使企业具有强大的新产品设计 开发能力和强大的市场开拓能力， 而产品的制造过程则充分利用当前经济全球化 的优势，以最经济的方式进行， 从而降低产品成本， 使企业获得最大利润。 企业 要获得强大的新产品设计开发能力就必须改善产品开发的时间 ( t i m e , t ) 、质 量 ( q u a l i t y , q ) 、 成本 ( c o s t , c ) 、服务 ( s e r v i c e , s ) 和环境 ( e n v i r o n m e n t , e ) 2 t ， 抛弃传统的串 行作业的设计开发过程， 在产品设计时考虑可制造性、 可 装配性等一系列相关问题以便减少反复， 缩短开发时间，即采用并行工程。 并行 工程通常涉及多个部门甚至多个企业， 具有异地工作环境、 异构工作平台、 并行 协同工作、 以产品数据共享为基础等特点， 对产品数据共享技术的要求也因此比 以往更高: 产品数据的共享范围应扩展到多个部门或企业; 产品数据的共享环境 应 基于i i e ( i n t e r n e tmt r a n e t/ e x t r a n e t ) 且不 依 赖于 具 体的 软、 硬件 应用 系 统 等 3 4 3 5 ) 如上所述，企业中产品的设计与开发需要企业各部门之间紧密协作，因此在 产品设计开发过程中各个部门间的信息 共享和数据交换将十分频繁;企业中还 存在某一部门需要多个其它部门的产品 数据来完成本部门的相关工作以及某一 部门向多个其它部门提供本部门的产品 数据以辅助相关部门完成产品的设计与 开发等情况。企业中各个部门间的信息 共享和数据交换交织在一起，使得企业 内部信息共享的逻辑十分混乱 ( 如图 1 - 1 )， 再加上数据交换频繁进行加大了 各个部门的无关工作，使得企业在浪费 信息共享 图1 - 1 原始信息共享方式 第一章 绪论产品数据共享主模型建模及数据采集技术 第 一 章 绪论 1 . 1 背景 当前， 企业要在激烈的市场竞争中生存和发展， 就必须不断提高自 身竞争力， 充分利用全球的制造资源， 更快、 更好、 更省的响应市场。 产品型企业应当改变 传统模式，向“ 两头大” 、 “ 中间小” 的方向发展， 使企业具有强大的新产品设计 开发能力和强大的市场开拓能力， 而产品的制造过程则充分利用当前经济全球化 的优势，以最经济的方式进行， 从而降低产品成本， 使企业获得最大利润。 企业 要获得强大的新产品设计开发能力就必须改善产品开发的时间 ( t i m e , t ) 、质 量 ( q u a l i t y , q ) 、 成本 ( c o s t , c ) 、服务 ( s e r v i c e , s ) 和环境 ( e n v i r o n m e n t , e ) 2 t ， 抛弃传统的串 行作业的设计开发过程， 在产品设计时考虑可制造性、 可 装配性等一系列相关问题以便减少反复， 缩短开发时间，即采用并行工程。 并行 工程通常涉及多个部门甚至多个企业， 具有异地工作环境、 异构工作平台、 并行 协同工作、 以产品数据共享为基础等特点， 对产品数据共享技术的要求也因此比 以往更高: 产品数据的共享范围应扩展到多个部门或企业; 产品数据的共享环境 应 基于i i e ( i n t e r n e tmt r a n e t/ e x t r a n e t ) 且不 依 赖于 具 体的 软、 硬件 应用 系 统 等 3 4 3 5 ) 如上所述，企业中产品的设计与开发需要企业各部门之间紧密协作，因此在 产品设计开发过程中各个部门间的信息 共享和数据交换将十分频繁;企业中还 存在某一部门需要多个其它部门的产品 数据来完成本部门的相关工作以及某一 部门向多个其它部门提供本部门的产品 数据以辅助相关部门完成产品的设计与 开发等情况。企业中各个部门间的信息 共享和数据交换交织在一起，使得企业 内部信息共享的逻辑十分混乱 ( 如图 1 - 1 )， 再加上数据交换频繁进行加大了 各个部门的无关工作，使得企业在浪费 信息共享 图1 - 1 原始信息共享方式 第一章 绪论产品数据共享主模型建模及数据采集技术 信息共享 图1 - 2 基于主模型的产品信息共享 人力、物力和时间的同时，却 难以达到预期的工作效果。而 以产品数据共享主模型作为产 品共享数据的统一模式，通过 产品数据共享主模型这个统一 模式实现产品信息共享的方式 ( 如图 1 - 2 )可以很好的解决 上述问题。这种信息共享方式 使得提供信息共享服务的部门 不必考虑向哪些部门提供何种 信息，而只需将其它部门用到 的所有产品信息提供给产品数 据共享主模型: 享受信息共享服务的部门也不用关心如何获得本部门所需要的产 品信息， 只需与产品数据共享主模型进行交互即可。 这不但减轻了企业各个部门 的负担，还使得企业的信息共享更便于管理，对企业具有重要意义。 当前的信息共享方案中， 产品数据共享主模型一般都是由软件开发人员根据 用户需求制定， 用户不能对其进行修改， 具有静态特性。 这种主模型有很多不足: 1 、 软件开发人员难以 制定出完全符合企业需求的产品数据共享主模型。 一方面， 为了企业可以预见到的未来的发展， 产品数据共享主模型中往往有企业当前根本 不用但将来可能会用到的模型元素， 即产品数据共享主模型范围比企业当前需要 的模型范围大; 另一方面， 由于产品数据共享主模型的建立需要一定的实践积累， 即便是企业内有长期工作经验的技术人员要描述完整所有的产品信息都存在相 当大的困难， 软件设计人员单纯在软件开发这一较短时间内 很难建立起涵盖企业 所有产品共享数据的产品数据共享主模型， 这会造成企业中有一部分产品共享数 据无法被产品数据共享主模型覆盖。2 、当前的社会是一个科学技术不断进步的 社会， 科学技术的进步必然导致新技术、 新方法的产生， 而企业为了在市场中立 足， 也必然会采用这些新技术和新方法。 这会导致产品的开发流程以 及产品的共 享数据不断发生改变， 这也就意味着产品数据共享主模型中有增加不可预知的新 模型的潜在需求。 基于以上原因， 信息共享系统应当赋予企业中的技术人员维护 产品主模型的权力， 让这些技术人员根据专家制定的产品 数据共享主模型参考模 型和企业的具体情况制定出 适合企业自 身的产品数据共享主模型， 这种产品共享 第一章 绪论产品数据共享主模型建模及数据采集技术 数据主模型具有 “ 动态”特性。“ 动态” 在这里有两层含义:1 、 产品数据共享 主模型并非由软件设计、 开发人员唯一确定， 而是由软件的用户一有信息共享需 求的各个企业内的技术人员根据企业自身情况确定;2 、产品数据共享主模型建 立后虽然基本稳定， 但企业还可以根据实际需求的变化对其进行适当调整， 即用 户可以 通过工具对产品 数据共享主模型中的 模型元素进行添加、 删除和修改等操 作。 在这里同时需要指出， 产品数据共享主模型是以 产品 共享数据为基础建立的 产品信息模型， 其任务是为产品数据共享和交换提供统一模式， 因此， 产品数据 共享主模型是面向全生命周期产品信息模型的一个子视图， 产品数据共享主模型 也可以称为产品信息共享主模型，本文在后面的章节将使用后者。 享受信息共享服务的用户通过产品信息共享主模型获取共享信息， 但这些共 享信息一般并不直接存储在该模型下， 而是分布在提供共享信息的企业的各个部 门。 虽然理论上也可以将各部门的共享数据迁移到产品信息共享主模型下， 但由 于这个过程要花费大量人力、 物力， 会增大产品数据的安全风险， 而且不能保证 用户得到的共享信息是各个部门当前的最新产品信息， 造成产品设计开发相关部 门间的信息冲突， 给企业带来不必要的损失。 本论文采用下述方法解决上述问 题: 在产品共享数据主模型下并不存储产品信息， 而存储模型与实际产品数据间的映 射 ( 即产品数据的实际存储路径) 。当用户需要获取当前最新产品信息时， 系统 根据这一映射从提供产品共享信息的部门取得产品数据嵌入到对应的产品信息 共享主模型当中反馈给用户。 当前的信息共享系统要求产品信息的共享环境基于 h e且不依赖于具体的 软 、 硬 件 应 用系 统， 这 使 得x m l i3 6 1 3 7 13 1 1 ( e x t e n s ib le m a r k u p l a n g u a g e ， 可 扩 展 标记语言) 成为发布产品信息的首选。 x ml 通过一种能够在所有计算机上运行、 与平台和操作系统无关的方法，提供了描述元数据的机制。x ml把表示和数据 的结构信息分离， 使材料可以多次重复使用， 并且实现了 信息发布的媒体无关性。 该标准目 前正在成为各种数据特别是文档的首选格式。 因此， 本论文将产品信息 共享主模型、 产品信息共享主模型与实际产品数据间的映射信息以及最终的产品 信息均以x ml 文件的形式保存， 以 便产品信息在网络上发布， 从而实现基于h e 且不依赖于具体的软、硬件应用系统的产品信息共享。 企业的产品数据纷繁复杂， 为产品共享数据确定合理的组织形式、 建立产品 信息共享主模型， 并且为其指定映射数据源是实现信息共享的前提; 产品信息共 享主模型与企业产品共享数据的高度一致性是企业以最优方式进行产品设计与 第一章 绪论 产品数据共享主模型建模及数据采集技术 开发的强有力支撑， 而由企业自 身制定其产品信息共享主模型并进行维护是实现 这种一致性的最好途径; 产品信息采集和发布的动态性则是保证信息发布实效性 的必要条件。 综上所述， 为实现基于产品信息共享主模型的平台无关的实时信息共享， 本 文采用如下策略:为产品共享数据建立基于x ml的产品信息共享主模型并使其 可动态维护， 产品信息共享平台 根据产品信息共享主模型与企业数据源间的映射 关系动态采集分散存储在企业内各部门的产品共享数据，并以x m l文件的形式 发布， 用户可通过i e等普通we b浏览器浏览产品信息， 实现基于h e而不依赖 于具体的软硬件应用系统的产品信息共享。 1 .2 主要研究内容 本论文主要研究由企业内的技术人员创建适用于企业自 身的面向产品全生 命周期的产品信息共享主模型， 并以x ml 文件形式存在的产品信息共享主模型 为中介， 通过产品信息共享主模型与产品数据间的映射关系， 从分散在企业各个 部门的异构数据库中提取相关产品数据嵌入模型中，以x ml文件形式发布，以 达到产品信息共享的目的。 本论文的主要研究内容如下: 1 、产品信息共享主模型建模及模型维护 主要研究i d e f l x 方法的建模机制， i d e f l x 建模方法的x ml描述手段， 以 产品信息共享主模型子视图 一产品工艺信息模型为例讨论运用i d e f l x 方 法进行支持双向产品数据建模的产品建模流程等问题， 给出本文产品信息共 享主模型的组织形式。 同时研究如何在图形化界面下对产品信息共享主模型 进行添加、删除、修改等基本维护工作，以便使产品信息共享主模型与企业 的实际需求能够始终保持一致。 2 、产品信息共享主模型与数据源映射技术 主要研究建立产品信息共享主模型与企业异构数据源之间映射关系的 方法; 根据从多个异构数据库中提取产品数据并嵌入到目 标模型当中所需要 的条件确定映射信息的内容和组织形式; 实现在图形化界面下对产品信息共 享主模型与产品数据进行映射。 3 、产品共享数据采集技术 第一章 绪论 产品数据共享主模型建模及数据采集技术 开发的强有力支撑， 而由企业自 身制定其产品信息共享主模型并进行维护是实现 这种一致性的最好途径; 产品信息采集和发布的动态性则是保证信息发布实效性 的必要条件。 综上所述， 为实现基于产品信息共享主模型的平台无关的实时信息共享， 本 文采用如下策略:为产品共享数据建立基于x ml的产品信息共享主模型并使其 可动态维护， 产品信息共享平台 根据产品信息共享主模型与企业数据源间的映射 关系动态采集分散存储在企业内各部门的产品共享数据，并以x m l文件的形式 发布， 用户可通过i e等普通we b浏览器浏览产品信息， 实现基于h e而不依赖 于具体的软硬件应用系统的产品信息共享。 1 .2 主要研究内容 本论文主要研究由企业内的技术人员创建适用于企业自 身的面向产品全生 命周期的产品信息共享主模型， 并以x ml 文件形式存在的产品信息共享主模型 为中介， 通过产品信息共享主模型与产品数据间的映射关系， 从分散在企业各个 部门的异构数据库中提取相关产品数据嵌入模型中，以x ml文件形式发布，以 达到产品信息共享的目的。 本论文的主要研究内容如下: 1 、产品信息共享主模型建模及模型维护 主要研究i d e f l x 方法的建模机制， i d e f l x 建模方法的x ml描述手段， 以 产品信息共享主模型子视图 一产品工艺信息模型为例讨论运用i d e f l x 方 法进行支持双向产品数据建模的产品建模流程等问题， 给出本文产品信息共 享主模型的组织形式。 同时研究如何在图形化界面下对产品信息共享主模型 进行添加、删除、修改等基本维护工作，以便使产品信息共享主模型与企业 的实际需求能够始终保持一致。 2 、产品信息共享主模型与数据源映射技术 主要研究建立产品信息共享主模型与企业异构数据源之间映射关系的 方法; 根据从多个异构数据库中提取产品数据并嵌入到目 标模型当中所需要 的条件确定映射信息的内容和组织形式; 实现在图形化界面下对产品信息共 享主模型与产品数据进行映射。 3 、产品共享数据采集技术 第一章 绪论 产品数据共享主模型建模及数据采集技术 主要研究根据产品信息共享主模型映射信息从数据源中抽取产品数据 并生成产品信息文档过程中需要解决的一系列问题的解决方案。 这些问题主 要包括多个异构数据源查询问题、 模型数量的内 容依赖问题、模型深度的数 据递归驱动等。在合理解决上述问题的基础上，生成基于x ml的产品共享 信息文档，为产品共享信息发布准备数据。 1 .3 国内外研究现状 自二十世纪八十年代以来，产品模型及相关建模技术的研究一直十分活跃， 国外许多专家和学者对产品模型进行了研究，分别从不同角度对产品进行了定 义 。 国 际 标 准 化 组 织 制 定 了 产 品 数 据 交 换 标 准s t e p 8 1( s t a n d a r d f o r t h e e x c h a n g e o f p r o d u c t m o d e l d a t a ) , s t e p 标准是一个非常庞大复杂的标准，迄今为止， 还 有许多内容尚 待完善，它的目 的是提供一个不依赖于任何具体系统的中性机制， 以描述贯穿整个产品生命周期内的产品数据， 并在不同的系统间进行数据交换时 保持数据一致。 在国内， 对产品模型开展研究工作的单位有很多， 如清华大学国家工程研究 中心、浙江大学c a d ( z 实体的几何和拓扑模型; ( 2 ) 产品的 特性、 尺寸和属性; ( 3 ) 公差;( 4 ) 约束和 设计规则;( 5 ) 材料性质:( 6 ) 零件之间的历史、联系和相关性;( 7 ) 有限元结 构分析数据与分析结果; ( 8 ) 加工和n c刀具轨迹信息; ( 9 ) 质量保证数据; ( 1 0 ) 采购数据等。 产品信息主模型像一座立交桥， 能以此为中心协调设计、 制造、 生 产管理等各个环节并为其提供服务。主模型所建立的产品模型是虚拟产品模型， 它是一个数字产品模型， 具有所代表的对象所具有的各种性能和特征， 虚拟产品 在它投入生产以前就己存在， 它具有明显的可视性， 且能并行处理设计分析、 加 工制造、 生产组织与调度等各种生产环节所面临的诸多问题， 并能在供销之间建 立信息系统。图2 - 2中将产品信息主模型分成了1 6个子模型、其中集成资源分 为两个子模型 集成通用资源模型和集成应用资源模型， 它们是其他子模型的 公用资源， 主要描述了实体、 类型、功能、 规则和参照的集合体， 它们共同定义 了对产品信息模型的有效描述，它定义了产品数据的全局信息模型。其他 1 4 个 子模型主要是按产品生命周期的不同阶段进行划分， 分别为: 市场模型、 用户模 型、供应模型、功能模型、概念模型、 设计模型、制造模型、 装配模型、质量模 型、成本模型、评价模型、维护模型、组织模型、销售模型。 产品信息主模型应该建立在三维实体模型基础上。 实体模型由于它的几何信 a完整并且无二义性， 所以优于其它模型。 用实体模型表示的产品具有生动逼真 第二章 系统框架和支撑理论及技术产品数据共享主模型建模及数据采集技术 的特点，因此实体模型已成为工程研究中的一个很好的工具。 2 .2 . 1 .3 产品建模过程 产品开发过程实质上是一个分层次、 分阶段、 各部门 协调工作的立体运行模 式， 不同阶段面临的需求不同， 即所需要的信息以及产生和反馈的信息也大不相 同， 其模型是一个不断演变的过程， 每个阶段用到或者说是需求的只是产品模型 的某个 “ 视图， ，因此产品全生命周期信息模型的建立分以下步骤进行: ( 1 ) 从产品 生命周期的观点出发，定义产品开发过程中使用和产生数据的活 动及过程。 ( 2 ) 在产品 开发 初期， 分 析产品 开发过 程要涉及部门 的 工作 特点 和工作 性质， 针对不同阶段、 不同数据流向和约束、 信息继承关系， 从宏观上建立产品主模型， 然后将主模型分解成子模型，并在各子模型之间建立关系。 ( 3 ) 从产品信息主模型中 提取对特定应用有意义的 信息， 构造产品 应用模型， 并根据各应用领域特点， 从不同方面对主模型进行修改、补充、 完善。 各应用模 型通过产品信息主模型与其它应用领域信息模型相互交换信息。 产品开发活动围 绕产品主模型开展， 产品开发各阶段围绕应用模型进行， 以应用模型指导各阶段 的具体工作。这种建模过程实质上就是自 上而下的分解和自 下而上集成的过程， 既能保证产品数据的一致性， 又能实现产品信息模型对产品开发各活动的指导作 用。 2 .2 .2 i d e f l x 信息 建 模方法1 12 13 1i l l 如前文所述，本文采用i d e f l x 方法构建产品信息共享主模型。本节将介绍 该方法的特点、主要语法和建模过程。 夸 2 .2 .2 . 1 概述 2 0 世纪7 0 年代中期， 美国 在工 c a m 计划中首次意识到建模对于分析和沟通的 必要性。 于是， i c a m 开发了 大家了解的一系列 i d e f 方法以提高机械制造业的生 产效率。 2 0 世纪9 0 年代中期， i d e f o 与i d e f i x 标准建立， 此后该标准先后被美 国政府和多种国际组织接受为标准。国际标准化组织 ( 工 n t e r n a t i o n a l o r g a n i z a t i o n o f s t a n d a r d s , i s o )也将i d e f 纳入其标准。 第二章 系统框架和支撑理论及技术产品数据共享主模型建模及数据采集技术 的特点，因此实体模型已成为工程研究中的一个很好的工具。 2 .2 . 1 .3 产品建模过程 产品开发过程实质上是一个分层次、 分阶段、 各部门 协调工作的立体运行模 式， 不同阶段面临的需求不同， 即所需要的信息以及产生和反馈的信息也大不相 同， 其模型是一个不断演变的过程， 每个阶段用到或者说是需求的只是产品模型 的某个 “ 视图， ，因此产品全生命周期信息模型的建立分以下步骤进行: ( 1 ) 从产品 生命周期的观点出发，定义产品开发过程中使用和产生数据的活 动及过程。 ( 2 ) 在产品 开发 初期， 分 析产品 开发过 程要涉及部门 的 工作 特点 和工作 性质， 针对不同阶段、 不同数据流向和约束、 信息继承关系， 从宏观上建立产品主模型， 然后将主模型分解成子模型，并在各子模型之间建立关系。 ( 3 ) 从产品信息主模型中 提取对特定应用有意义的 信息， 构造产品 应用模型， 并根据各应用领域特点， 从不同方面对主模型进行修改、补充、 完善。 各应用模 型通过产品信息主模型与其它应用领域信息模型相互交换信息。 产品开发活动围 绕产品主模型开展， 产品开发各阶段围绕应用模型进行， 以应用模型指导各阶段 的具体工作。这种建模过程实质上就是自 上而下的分解和自 下而上集成的过程， 既能保证产品数据的一致性， 又能实现产品信息模型对产品开发各活动的指导作 用。 2 .2 .2 i d e f l x 信息 建 模方法1 12 13 1i l l 如前文所述，本文采用i d e f l x 方法构建产品信息共享主模型。本节将介绍 该方法的特点、主要语法和建模过程。 夸 2 .2 .2 . 1 概述 2 0 世纪7 0 年代中期， 美国 在工 c a m 计划中首次意识到建模对于分析和沟通的 必要性。 于是， i c a m 开发了 大家了解的一系列 i d e f 方法以提高机械制造业的生 产效率。 2 0 世纪9 0 年代中期， i d e f o 与i d e f i x 标准建立， 此后该标准先后被美 国政府和多种国际组织接受为标准。国际标准化组织 ( 工 n t e r n a t i o n a l o r g a n i z a t i o n o f s t a n d a r d s , i s o )也将i d e f 纳入其标准。 第二章 系统框架和支撑理论及技术产品数据共享主模型建模及数据采集技术 在 i d e f方法家族中， i d e f i x是最早着手研究和制定的 标准之一，它是在 p . c h e n 的实体一 关系模型和e .f .c o d d 的关系模型的基础上发展起来的，主要用做 开发信息模型， 表述制造环境中的信息结构和语义。 建立i d e f i x标准的目 标主 要有以下几点: 1 )提供一 种能 完整地理 解和分析数 据资 源的 方法; 2 )提 供能 表 示 复 杂 数 据并 可 进 行良 好交 流的 一 种 通 用 方 法; 3 )提供一 种技术， 它能 够反映企业 运行时 所需数 据的 全面视图: 4 )提供一 种方法 用来定义与 应用无关的 数 据视图， 它能 被用户验证并能转 换到物理数据库设计中; 5 )提供一项技术能够从己 有的数据资源中 得出 它的 集成数据定义; i d e f i x作为语义数据模型化的技术，它主要有以下几个特征: 1 )支持概念模式的开发; 2 ) i d e f i x是 一 种 简明 和 有效的 语 言; 3 ) i d e f i x是 便 于讲授的; 4 ) i d e f i x已 在 应用中 得到 很好的 检 验和 证明; 5 ) i d e f i x是可以自 动化的。 2 .2 .2 .2 语法和语义 i d e f i x模型的语法成分主要包括: ( 1 ) 实体 ( e n t i t y ) 4 独立 标识 实体 ( i d e n t i f i e r - i n d e p e n d e n t e n t i t y ) 4 从 属 标识 实体 ( i d e n t i f i e r - d e p e n d e n t e n t i t y ) ( 2 ) 联系 ( r e l a t i o n s h i p ) 夸 可 标 定 连 接 联系( i d e n t if y i n g c o n n e c t io n r e la t io n s h ip ) 4 非 标 定 连 接 联系 ( n o n - i d e n t if y i n g c o n n e c t i o n r e la t io n s h i p ) 命 分 类 联 系( c a te g o r y r e la t i o n s h i p ) 命 非确定联系 ( n o n - s p e c i f i c r e l a t i o n s h i p ) ( 3 )属性/ 关键字 ( a t t r i b u t e / k e y ) 令 属性 ( a t t r i b u t e ) 令 主关 键字 ( p r i m a r y k e y ) ， 亦称 “ 主键” 第二章 系统框架和支撑理论及技术产品数据共享主模型建模及数据采集技术 令 次关键字 ( a l t e r n a t e k e y ) ， 亦称 “ 次键” 令 外来关键字 ( f o r e i g n k e y ) ， 亦称 “ 外来键” 剪举 实体表示具有相同属性或特征的一个现实和抽象事物的集合， 实体的实例是 实体抽象概念的一个具体的值。 实体有独立实体和依赖实体之分。 独立实体指不 依赖于其它实体存在的实体;依赖实体指必须依赖于其它实体才能存在的实体。 实体规则如下: i 每一个实体必须有唯一的实体名。 n .一个实体可以有一个或多个属性。 i i i . 一个实体应有一个或多个能唯一标识实体实例的属性。 i v . 任意实体都可与模型中任意其他的实体有联系。 v ，如果外来关键字作为实体关键字的一部分或全部，则该实体是依赖 实体，否则就是独立实体。 连接关系用来描述实体之间的关系。 在确定连接联系中， 被称为父实体的每一个实例与子实体的0 个、1 个或多 个实例相连接， 子实体的每个实例同父实体的1 个实例相连接。 即只有与之相连 接的父实体的实例存在时， 子实体的这个实例才能存在。 连接联系又因父子关系 上的差别而分为两种。如果子实体的每个实例都是由它与父实体的联系而确定 的，那么这个关系就被称为一个 “ 标识连接关系” ;如果子实体的每一个实例都 能被唯一地确认而无须由它与父实体的联系确定， 则这个关系就被称为叫“ 非标 识连接关系” 。 非确定关系又称为 “ 多对多关系， ，这种关系描述两个实体实例之间存在的 0 , 1 或多个对应关系。 在用实体描述事物时， 某些实体可以是其它实体的分类， 这种关系称为分类 关系。 分类关系中， 一般实体的一个实例与并且仅仅与它的一个分类实体的一个 实例相关联，反之，一个分类实体的实例也只与一般实体中的一个实例相关联。 蒲 蹬 第二章 系统框架和支撑理论及技术产品数据共享主模型建模及数据采集技术 属性表示实体的特征或性质。 一个属性实例 ( a t t r i b u t e i n s t a n c e ) 表示实体一 个成员的具体特性。 每一个属性仅仅属于一个实体，并且 . ， 对于每一个与实体相 关的属性而言， 该实体的每一个属性都必须具有一个值。 属于某个实体的属性是 该实体描述事物的基本特征， 除这些属性以 外， 还有一种被继承的属性， 即这种 属性可以通过一个确定关系继承得到。属性的一般规则如下: i . 每个属性都必须具有一个唯一的名称，并且相同的名字必须总是描述相 同的含义。 i i .每个实体可以具有任意个属性，一个属性只能归属于一个实体，这一规 则称为 “ 单属规则， 。 i i i . 一个实体可以有任意个继承属性，而每个继承属性都必须是某个相关的 父实体或一般实体主关键字的一部分。 i v . 实体的每一个实例，对每一个属性必须具有一个值。这个规则称为 “ 非 空规则” v .实体实例不允许有重复，称为 “ 非重复规则” 。 一个实体中的一个或多个属性， 其值能唯一的确定该实体的每一个实例，这 一个或多个属性称为候选关键字。 如果一个实体中有多个候选关键字， 则指定其 中一个为主关键字， 其他关键字为次关键字。 如果在两个实体之间存在确定关系 和分类关系，则构成父实体的关键字属性将被继承为子实体或分类实体的属性， 这些继承属性称为外来关键字 ( 简称外键) 。 2 .2 . 2 .3 建模过程 i d e f i x建模过程分为5 个阶段，各个阶段均有其工作内容、方式和目 标 但这 5 个阶段的划分并不十分严格。 阶段 0 :设计的开始 i d e f i x建模的开始。在这个阶段需要对建模的对象及定义系统的边界有明 确的划分，制定建模的目 标。 阶段1 :定义实体 本阶段的目 标是标识和定义建模问题范围内的实体， 分为标识实体和定义实 体两个步骤。定义实体的内容包括实体名、实体含义和实体同义词三个方面。 第二章 系统框架和支撑理论及技术 产品数据共享主模型建模及数据采集技术 阶段2 :定义关系 定义关系需要找出实体语义之间的自 然语义关系。该阶段分三步进行: ( 1 )标识相关实体。 ( 2 ) 定义关系。具体内容包括表示依赖、确定关系名称、编写关系说 明等。 ( 3 ) 构造实体图，即用简化图形表示实体。 阶段 3 :定义键 第三阶段的主要工作是在原有的基础上进一步细化并完成以下工作: i . 分解不确定关系 i i .标识键属性 i i i . 迁移键 w. 确认键和联系 阶段4 :定义属性 这是模型开发的最后阶段，包括以下几方面工作: 1 . 标识非键属性 i i .建立实体属性 i i i改善模型 i v 构成最终模型 2 . 2 . 3 可扩展标记语言3 6 3 7 3 8 x ml是由w3 c ( wo r l d wi d e we b c o n s o rt i u m ，互联网联合组织)于 1 9 9 8 年2 月 发 布的 一 种 标准， 它同h t m l 一 样是s g m l ( s t a n d a r d g e n e r a l iz e d m a r k u p l a n g u a g e ， 标 准通用置 标语言) 的 一个 简化子 集。 它的目 的是 作为 数据交 换的 标 准， 实现各领域数据最大程度的共享，使w e b 上的数据交换更加高效和便捷。 由于它将s g ml的丰富功能与h t ml的易用性结合到了we b 的应用中， 自推出 以来， 迅速得到软件开发商的支持和程序开发人员的喜爱， 显示出强大的生命力。 x m l 具有如下优点: 1 、能设计与特定领域有关的标记语言 x ml允许各种不同的专业 ( 如音乐、化学、数学等)开发与自己的特定领 第二章 系统框架和支撑理论及技术 产品数据共享主模型建模及数据采集技术 阶段2 :定义关系 定义关系需要找出实体语义之间的自 然语义关系。该阶段分三步进行: ( 1 )标识相关实体。 ( 2 ) 定义关系。具体内容包括表示依赖、确定关系名称、编写关系说 明等。 ( 3 ) 构造实体图，即用简化图形表示实体。 阶段 3 :定义键 第三阶段的主要工作是在原有的基础上进一步细化并完成以下工作: i . 分解不确定关系 i i .标识键属性 i i i . 迁移键 w. 确认键和联系 阶段4 :定义属性 这是模型开发的最后阶段，包括以下几方面工作: 1 .