（机械设计及理论专业论文）组合机床设计和制造产品数据管理系统开发.pdf

摘要 摘要 产品数据管n ( p d m ，p r o d u c td a t am a n a g e m e n t ) 是- - f q 管理所有与产品相关的信息 以及过程的技术。它提供产品全生命周期的信息管理，并可在企业范围内为产品设计与 制造建立一个并行化的协作环境。随着产品生命周期的不断缩短，产品功能的不断复杂 化，用户需求的多样化，传统的管理方法不再适于现代化生产的需要，p d m 在制造企 业中越来越重要。组合机床是由7 0 - 9 0 的通用零部件组成，其设计及生产过程已经 形成规范。但目前还没有专门针对组合机床制造业的p d m 系统。 本沦文工作按照组合机床设计手册规定的设计过程设计软件；管理设计、生产 过程中的文档；包括文档浏览、版本管理、归档管理、安全控制。在工作流程的基础上 加入过程管理，有效地跟踪组合机床的设计及生产过程。 本系统在b s 结构和传统的三层系统架构的基础上，按照“高内聚，低耦合”的软 件设计目标，开发了n 层体系结构的组合机床p d m 系统，为大型软件系统的开发提供 条件。 关键词：产品数据管理；组合机床；工作流 a b s t t a c t a b s tr a c t p d m ( p r o d u c td a t am a n a g e m e m ) i st h et e c h n i q u e f o ri n f o r m a t i o nm a n a g e m e n t c o n c e r n e dw i t ht h ep r o c e s so fp r o d u c td e s i g na n dm a n u f a c t u r e i tp r o v i d e sm a n a g e m e n t i n f o r m a t i o nf o rt h ew h o l el i f e - c y c l eo ft h ep r o d u c t sa n de s t a b l i s h e sap a r a l l e lc o o r d i n a t e d e n v i r o n m e n tf o r p r o d u c t s d e s i g na n dm a n u f a c t u r e i nt h e e n t e r p r i s e c o n v e n t i o n a l m a n a g e m e n tm e t h o d i s i n c a p a b l e t o c o p ew i t ht h e m o d e r n i z e dm o d eo fp r o d u c t i o n ； c h a r a c t e r i z e di nl i f e c y d es h o r t e n i n g ，p r o d u c t sf u n c t i o nv a i l e g a t i n g ，a n dc u s t o m e r sd e m a n d d i v e r s i f y i n g p d mp l a y s a ne v e r i m p o r t a n tr o l e i n e n g i n e e r i n gi n d u s t r y a g g r e g a t e m a c h i n e - t o o li sc o m p o s e do fg e n e r a l - p u r p o s em a c h i n ep a r t s ，a b o u t7 0 9 0i np e r c e n t a g e i t s p r o c e s so fd e s i g na n dm a n u f a c t u r eh a sb e e ns t a n d a r d i z e d b u t ，t h e r ei si n w a n to fap d m s y s t e ms p e c i a l i z e df o rt h ea g g r e g a t em a c h i n e - t o o le n t e r p r i s e s t h i sw o r ki st h es o f t w a r ed e s i g na c c o r d i n gt ow i t ht h er o l ei nt h e “a g g r e g a t e m a c h i n e - t o o ld e s i g nm a n u a l ”，i n c l u d i n gd o c u m e n t sb r o w s i n g ，e d i t i o nm a n a g e m e n t ，f i l e m a n a g e m e n t ，a n ds a f e t yc o n t r 0 1 p r o c e s sm a n a g e m e n ti sa d d e dt ot h ew o r k i n g f l o w , t r a c i n g t h ep r o c e s s e so f d e s i g na n dm a n u f a c t u r ee f f e c t i v e l y t h ea g g r e g a t em a c h i n e t o o lp d ms y s t e mi sd e v e l o p e dw i t hn l a y e r e dc o n f i g u r a t i o n ， b a s e do nt h eb sa n dt r a d i t i o n a lt r i l a y e rs t r u c t u r e ，a i m e da th i l g h - c o h e s i o na n dl o w - c o u p l i n g tp r o v i d e sp m p a r a t o r yw o r kf o rl a r g e s c a l es o f t w a r es y s t e md e v e l o p m e n t k a ww o r d s ：p r o d u c td a t am a n a g e m e n t ：a g g r e g a t ei n c hn o t o ol ：w o r kn gfo w j i 关于硕士学位论文使用授权的说明 论文题目： 组盒扭废遮让塑制造亡晶数握笪理丕统珏基 本学位论文作者完全了解大连轻工业学院有关保留、使用学位论 文的规定，大连轻工业学院有权保留并向国家有关部门或机构送交论 文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，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，可以采用影印、缩印或扫描等 复制手段保存、汇编学位论文，并且本人电子文档的内容和纸质论文 的内容相一致。 保密的学位论文在解密后也遵守此规定。 是否保密( 否) ，保密期至年月日为止。 学生签名：盈】导师签名：丝绂 矽町年华月夕日 第一章绪论 1 1 p d m 系统的研究意义 第一章绪论 生产数据管理( p d m ) 技术最早出现在2 0 世纪8 0 年代初期，目的是为了解决大量 工程图纸、技术文档以及c a d 文件的计算机管理问题，然后逐渐扩展到产品开发过程 中的三个主要领域：设计图纸和电子文档的管理，材料明细表的管理及与工程文档的集 成，：亡程变更请求付旨令的跟踪与管理。 随着网络、数据库技术的迅速发展，以及客户机服务器与面向对象技术的应用，最 近几年p d m 技术突飞猛进，发展成为一门管理所有与产品相关的信息( 包括电子文件、 数字化文件、数据库记录等) 和过程( 包括工作流程和更改流程) 的技术。它提供产品 全生命周期的信息管理，并可在企业范围内为产品设计与制造建立一个并行化的协作环 境。 1 2 组合机床p d m 组合机床是由万能机床和专用机床发展来的。由通用部件配以部分专用部件组成。 组合机床是用按系列化设计的通用部件和按被加工零件的形状及加工工艺要求设计的 专用部件组成的专用机床。 组合机床是由7 0 - - - 9 0 的通用零部件组成，并且它的设计及生产过程已经形成了 规范化，传统的管理方法不再适于现代化大生产的需要，而市场上还没有个专门针对 组合机床制造业的p d m 系统。 本论文工作是在了解组合机床的设计、加工、装配、调试的基础上，按照组合机 床设计手册规定的设计过程，在工作流程的基础上加入了过程管理，可以有效的对组 合机床的设计及生产过程进行跟踪。为组合机床制造企业提供数据管理平台。 1 3 论文的主要内容 本论文是在研究开发基于w e b 方式的组合机床p d m 系统的基础上撰写而成的。本 论文研究的主要内容包含： 第一章绪论 1 ) 组合机床p d m 系统的系统分析与设计 系统开发是按计划、分丰厅、设计和实施四个主要的阶段进行”1 ，系统分析员应该借 助方法、模型、工具和技术等辅助工具来进行分析和设计工作，软件系统的开发也应该 按照系统开发的这些方法、技术等内容来进行分析设计。据此，在分析和研究基础上组 合机床p d m 系统采用了面向对象的分析、设计、开发方法以及结构化数据库设计方法， c # 、a s e n e t 、a d o n e t 等开发工具，以及上述开发技术等，为软件丌发的实施奠定 了坚实的基础。 2 ) 组合机床p d m 系统的数据库设计 在系统分析与设计的基础上，按照数据库的设计方法和面向对象的开发方法，采用 关系型数据库，对本次设计的数据库进行了设计，给出了数据库表的设计、关系的设计 以及存储过程的名称及功能，该部分内容参见第三章。 3 ) 文档管理模块的设计 本系统采用将文档内容打散，将其内容分门别类放到数据库中，并提供了图示化的 管理工具，包括文档对象的浏览与导航、版本管理、归档管理、安全控制。这部分内容 参阅第四章。 4 ) 工作流与过程管理模块的设计 工作流与过程管理是p d m 系统中重要的功能之一。工作流用来定义和控制数据操作 的基本过程，主要管理当用户对数据进行操作时人与人之间或活动与活动之间的数据流 向，以及在一个项目的生命周期内跟踪所有的事务和数据活动。3 。过程管理广泛用来跟 踪和控制产品的设计和修改过程，以增强产品开发过程的自动化程度。这部分内容参阅 第五章。 第二章组台机床p d m 系统的系统设汁 第二章组合机床p d m 系统的系统设计 系统分析员应该使用各种辅助工具来进行分析和设计工作，这些辅助工具包括方 法、模型、工具和技术“1 。软件开发的过程就是系统建模的过程，目前的计算机是一种 面向过程的系统，各种编程语言架起了通往计算机裸机的桥梁，而面向对象开发方法， 在面向对象编程语言解决了与面向过程计算机之间的巨大差距的条件下，面向对象分析 ( o o a ) 和面向对象设计( 0 0 d ) 是一种从概念t 更为直接的路径。当软件系统的丌 发越来越多地采用面向对象的方法时，最重要的是建立对象模型时能够j f 确获取用户的 真正需求，应该采用已经成熟的理论方法、模型、工具和技术来进行软件的系统分析和 设计。 2 1 组合机床p d m 系统的结构设计 2 1 1 组合机床p d m 系统的n 层体系架构的设计 图2 - 1 系统架构图 f i g 2 - 1s y s t e mf r a m e 如图2 1 所示，本系统共包括六个项目，分别是w e b u i 、s y s t e m f r a m e w o r k s 、 d a t a a c c e s s 、c o m m o n 、b u s i n e s s r u l e s 、b u s i n e s s f a c a d e 。下面以n 层结构的概念介绍每 个项目的功能： 第二章组合机床p d m 系统的系统设计 1 1w e b 层为客户端提供对应用程序的访问。这一层是作为组合机床p d m 系统解 决方案文件中的w e b 项目实现的。w e b 层由a s p n e tw e b 窗体和代码隐减文 件组成。w e b 窗体只是用h t m l 以及各种w e b 控件来提供用户操作界面，而 代码隐藏文件实现各种控件的事件处理。 2 1 业务实体层解决了业务数据表现形式的问题，它包含用于各层间传递信息的数 据集，它的基类是s y s t e m d a t a d a t a s e t 。根据需求分析结果，每个业务实体将模 型化物理数据库中的特定信息，并选择适当的方式建立不同的业务实体。这一 层是作为组合机床p d m 系统解决方案文件中的c o m m o n 项目实现的。业务实 体层的构建是应用程序的基础，除去s y s t e m f r a m e w o r k 项目外，其他层都要用 到业务实体层。 3 1 数据访问层为业务规则层提供数据服务。这一层是作为组合机床p d m 系统解决 方案文件中的d a t a a c c e s s 项目实现的。数据访问层解决了数据存取的问题。通 过数据访问层与数据库进行交互，将数据保存到数据库中，或者从数据库中读 取数据。 4 ) 业务外观层为w e b 层提供处理系统服务的界面。它的基类是 s y s t m e m a r s h a l b y r e f o b j e c t ，这一层是作为组合机床p d m 系统解决方案文件中 的b u s i n e s s f a e a d e 项目实现的。业务外观层用作隔离层，它将用户界面与各种 业务功能的具体实现隔离开来。除了低级系统和支持功能之外，对数据库服务 器的所有调用都是通过此程序集进行的。 5 ) 业务规则层是作为组合机床p d m 系统解决方案文件中的b u s i n e s s r u l e s 项目实 现的，它包含各种业务规则和逻辑的实现。 6 1 系统框架层是作为组合机床p d m 系统解决方案文件中的s y s t e m f r a m e w o r k 实现 的，它主要解决应用程序配置、异常处理、日志记录等问题。 如今n 层w e b 应用程序已经成为构建企业级应用程序的标准。对于大多数人来说， n 层应用程序就是被分成多个独立的逻辑部分的应用程序。 所谓的层次的概念就是一层一层的分割一目了然的处理方式。层次体系就是利用分 层的方式来处理复杂的功能，层次系统要求上层予系统可以使用下层子系统的功能，而 下层子系统不能够使用上层子系统的功能。一般下层每个程序的接口执行当前的一个简 单的功能，而上层通过调用不同的下层程序，并按不同的顺序来执行这些下层程序。层 次体系就是以这种方式来完成多个复杂的业务功能的。n 层结构有以下优点： 1 1良好的透明和封装； 第二章组合机床p d m 系统的系统设计 2 1 高内聚、低耦台； 3 ) 易于扩展、维护和重用； 4 ) 开发人员易于分工，提高开发效率。 所谓的n 层体系架构是指将三层体系架构的“中间层”分解为业务外观、业务规则、 数据访问、业务实体等层进行处理，这种程序称为“应用服务器”。开发人员可以将应 用程序中的业务逻辑放在中间层应用程序服务器上，这样业务逻辑与用户界面分开。在 保证客户端功能的前提下，为用户提供一个简洁的界面。这意味着如果修改应用程序代 码，只需要对应用程序服务器进行修改，而不用修改成千上万的客户端应用程序。从而 使开发人员可以专注于应用系统核心业务逻辑的分析、设计和开发，简化了应用系统的 开发、更新和升级工作。 n e t 技术为n 层体系架构的实现提供了良好的技术基础。n e tf r a m e w o r k 是微软 推出的一套下一代开发平台。基于开发人员的角度来说，它是一个公共平台的类库，包 含了近1 0 0 个命名空间( n a m e s p a c e ) 的近5 0 0 0 个功能强大的类，此外还包括一个公共 语言运行库( c l r ) 。只要符合n e t 公共运行规范( c l s ) 的语言都可以使用它提供的强 大的类，并编译为微软的中间语言( m s i l ) ，在其他的应用中就可以当作一个组件来 调用。这些组件同时享受公共运行库所带来的一切好处，例如垃圾自动回收( g c ) 、 实时编译( j i t ) 、跨语言跨平台。另外如a s p n e t 编译执行、c o d e b e h i n d 方式，再加 上n e t 库提供的支持事件的各种w e b 控件，以及n e t 公共平台的类库，这和以前编写 网页方式相比可谓是一场巨大的革命。 2 1 2 组合机床p d m 系统工作方式的设计 计算机和通信的结合，对计算机系统的组织方式产生了深远的影响。单台计算机为 机构中所有的计算机需求服务这一概念很快被大量分散但又互联的计算机来共同完成 的模式所代替。这样的系统被称为计算机网络。现在大多数企业都组建自己的内部网络， 其最主要的目的集中于以下几点：首先它是为了实现资源共享，其次计算机网络为企业 资源提供了更高的可靠性、更少的预算、更高的可扩充性，同时它无疑也为企业提供了 更为强大的通讯手段。1 。由于以上原因而广泛存在的企业的网络也为基于b s 工作方式 的解决方案的实旌提供了必要的条件。 如图2 2 所示，组合机床p d m 系统b s 结构设计，并在w e b 服务器和数据库服务 器中间加入了应用程序服务器，将包含业务对象的程序集放置在应用程序服务器上，且 第二章组台机床p d m 系统的系统设计 通过客户端来访问它们。在访问过程中，w e b 层首先向业务外观层提出请求，而业务外 观层的程序集放置在应用程序服务器上，这就要求业务外观层的对象有被远程访问的能 力。远程访问必须了解应用程序域( a p p d o m a i n ) 的概念。 应用程序域是一个操作系统进程中一个或多个应用程序所驻留的分区。同一应用程 序域中的对象可直接通讯。不同应用程序域中的对象的通讯方式有两种：一种是跨应用 程序域边界传输对象副本，一种是使用代理交换消息。 业务外观层中的类以m a r s h n b y r e f o b j e c t 作为基类是因为m a r s h a l b y r e f o b j e c t 是 通过使用代理交换消息来跨应用程序域边界进行通讯的对象的基类。不是从 m a r s h a l b y r e f o b j e c t 继承的对象根据值隐式封送。当远程应用程序引用根据值封送的对 象时，将跨应用程序域边界传递该对象的副本。m a r s h a l b y r e f o b j e c t 对象在本地应用程 序域的边界内可直接访问。远程应用程序域中的应用程序首次访问m a r s h a l b y r e f o b j e c t 时，会向该远程应用程序传递代理。对该代理后面的调用将封送回驻留在本地应用程序 域中的对象。当跨应用程序域边界使用类型时，类型必须是从m a r s h a l b y r e f o b j e c t 继 承的。 图2 2 工作方式的物理结构图 f i g 2 - 2w o r k i n gp h y s i c a ls t r u c t u r eg r a p h 2 1 3 页面安全性设计 如图2 3 所示，显示对页面安全控制的整个过程，如图2 - 4 所示，显示在w e b c o n f i g 文件中有关页面安全的部分配置内容。下面一段代码是进行用户名和密码的验证，并用 户名和密码正确的情况下创建身份验证票据。 兰三主型鱼塑堕! 里竺墨堑塑墨竺塞生一 臣二卜雀鐾卦是 是 图2 - 3 页面安全流程图 f i g 2 - 3 f l o wd i a g r a mo f p a g es a f e t y u s e r d a t au s e r d a t a ： i f ( ! p a g e i s v a l i d ) r e t u r n ： ) u s e r d a t a = ( n e w u s e r s y s t e mo ) g e t u s e r b y u s e r n a m e ( t h is u s e r t e x t b o x t e x t ，t h is p a s s w o r d t e x t e o x t e x t ) ：去 数据库中判断用户名是否正确。 i f ( u s e r d a t a ! = n u l l ) 正确 b a s e u s e r s = u s e r d a t a ： s t r i n gr o l e i d = u s e r d a t a t a b l e s u s e r d a t a u s e rt a b l e r o w s o u s e r d a t a r o l ed _ f i e l d t o s t r i n go f o r m s a u t h e n t i c a t i o n r e d i r e c t f r o m l o g i n p a g e ( r o l e l d ，f a l s e ) ：g l j 建身份验证票据 e l s e 不正确 t h i s u s e r n a m e c u s t o m v a l i d a t o r i s v a l i d = f a l s e ： 7 第二章组合机床p d m 系统的系统设计 “1 0 c t io n 也o c a t io f tp a t h = 。d a s e m e n a g ea s p x “ “s y s t e mw e b “1 0 c a t io n q o c a t i 0 1 1p a t f 。p r o d u e e m _ n a g ea s p x ” “a u t h o r i z a t i “s y s t e m * e b 图2 4w e b c o n f i g 页面安全配置 f i g 2 - 4w e b c o n f i gp a g es a f e t yc o n f i g u r a t i o n 2 2 组合机床p d m 系统开发环境的确定 2 2 1 c f 和面向对象的编程技术 软件开发的过程就是面向对象进行系统建模的过程。面向对象的思想是软件工程学 发展的结果。它以对象的观点表达信息以及信息之间的关系，对象代表数和行为的封装， 对象之间通过消息传递信息。目前，面向对象的分析和设计方法已经成为大型系统软件 设计和开发的重要技术“1 。 c 群是微软公司专门为其新生的n e t 应用程序系统框架研究开发的面向对象的编程 第二章组台机床p d m 系统的系统设计 语言。微软有意将c 群设计成即像c + + 那样强大，又像v i s u a lb a s i c 那用容易驾驭的编程 语言。由于c # 是针对c ，c + + 中的一些共同的问题所做的改进，所以无论从语句结构还 是从设计风格上都非常相似。该语言功能非常强大、灵活，而且是一个完全面向对象的 语言。要编写语法正确、设计合理的好代码，必须掌握其面向对象的特性，要应用面向 对象编程( o b j e c t ，即。_oriented p r o g r a m m i n g o o p ) 在o o p 中，可以更容易的维护和重用已编写好的代码，执行非常复杂的任务。但 面向对象编程的整体结构与过程化语言编程的结构完全不同。o o p 是一种功能极为强大 的编程方法，一旦习惯使用这种编程方式来编写代码，将不能想象以前没有这种编程方 式时是如何编写代码的。他使代码具有非常直观、自然的结构，这种结构是过程化语言 所不具备的。甚至在v b6 中也没有真正实现面向对象( v b6 仅是执行几个面向对象的 特性而已) 。 在c 撑语言和中间语言的设计中，面向对象编程方法得到了突出的反映，这在开始 使用n e t 基类进行系统构建时就能感受到。随着对编程技巧的理解，我们发现这是目 前编写任何库或大型应用程序的最佳方式。 2 22v is u a ls t u d i o n e t 开发环境 微软在发布的程序开发环境s u a ls t u d i o n e t 与以往的产品相比包含许多令 人振奋的特性，其中一些特性是对先前版本的增强，另些是新增特性，包括统一的集 成开发环境和面向对象特性的众多开发语言，以及整个开发周期所使用的工具“。 一个高产出的开发工具是提升开发速度的关键，v i s u a ls t u d i o n e t 为开发人员提供 了高度集成统一的可视化环境，从而大大简化了开发w e b 应用程序的过程。此外，共享 h t m l 、x m l 和样式表单编辑器，还会使开发人员能很容易地用任何v i s u a ls t u d i o 语言 开发w e b 应用程序。v i s u a ls t u d i o n e t 包含了大量的w e b 表单，借助于这些表单，开发 人员使用原来用于构建基于表单的桌面应用程序的工具，就可创建跨平台、跨浏览器、 可编程的w e b 应用程序。这些w e b 表单运行在w e b 服务器上，提供了快速的运行性能， 同时建立了可运行在任何浏览器上的与h t m l 3 2 兼容的文档。w i n d o w s 表单是新版 v i s u a ls t u d i o n e t 一个新的共享工具，它使那些创建基于w i n d o w s 应用程序的开发人 员能够充分利用微软w i n d o w s 操作系统丰富的用户接口特性。w i n d o w s 表单是微软n e i 战略的一部分，它利用了很多新技术，包括公共应用程序框架、管理执行环境、集成的 安全性和面向对象的设计原则m 3 。 第二章组合机床p d m 系统的系统设计 x m l 是微软n e t 战略的一个依存点。作为n e t 平台的基石，v i s u a ls t u d i o n e t 为开发人员提供了更多的基于x m l 的w e b 服务。开发人员通过它们可以使用标准的互 联网协议，也可以通过线路调用企业逻辑。这种基于x m l 的w e b 服务可以被任何组件 模型使用，并能够运行在多个操作系统中。 一个好的程序开发环境少不了对语言的支持。v i s u a ls t u d i o n e t 能够支持不同的开 发语言，它不仅为c + + 、c 拌和v b 程序员提供了通用的开发环境，还为j s c r i p t 程序员创 建a s p n e t 和w e b 服务应用程序提供了支持。而热衷x m l 的开发人员们还将高兴地 看到它对x m l 文档、x m l 大纲和x s l 转换的强大支持。此外，通用语言的支持能力 使开发人员能在c + + 、v b 和c # 间进行自由转换。v i s u a ls t u d i o n e t 的这些新特性使之 成为微软下一代w e b 应用程序开发平台m i c r o s o f i n e t f r a m e w o r k 的完整开发环境， 为n e t 奠定了坚实的基础。 除了上述创新的技术之外，v i s u a ls t u d i o n e t 还加强了在企业中的应用，它所提供 的端对端w e b 开发能力和可升级、可重用的服务器端组件，能够帮助企业更有效地适应 快速变化的、具有竞争性的市场。v i s u a ls t u d i o n e t 使开发人员可以更快更容易地创建 和部署范围广泛的企业w e b 解决方案，例如，构造电子商务应用程序、构建流水化的b 2 b 通信应用程序、设计可快速访问运行于远程服务器企业逻辑的分布式应用程序、创建或 更新线形企业应用程序等。 因此，本论文论述的组合机床p d m 系统是在w i n d o w s 平台下，以v i s u a ls t u d i o n e t 为主体开发工具，使用c 群、a s e n e t 等语言基于w e b 工作方式进行开发的。 1 0 第三章组合机床p d m 系统的数据库设计 第三章组合机床p d m 系统的数据库设计 信息系统开发、管理和服务的关键和核心是数据库技术。数掘库的应用已越来越广 泛，从小型的单项事处理系统到大型的信息系统都用先进的数据技术来存储并保持系统 数据的整体性、完整性和共享性。目前，一个组织机构的数据库建设规模( 指数据库的 个数、种类、数据库信息量的大小和使用频度) 己成为衡量这个组织机构信息化程度的 重要标志之一。在数据库领域内，常常把使用数据库的各类系统称为数据库应用系统 ( d b a s ，d a t a b a s ea p p l i c a t i o ns y s t e m ) 。数据库应用系统的设计是研制数据库模式的设 计及其应用系统的设计技术，是数据库在应用领域中主要的研究课题。数据库模式设计 是指对于一个给定的应用环境。构造最优的数据库模式，建立数据库及其应用系统，使 之能够有效地存储数据，满足各种用户的应用需求( 信息要求和处理要求) 。 数据库是存储在外存设备上的通用化的综合性数据集合。数据库管理系统( d a t a b a s e m a n a g e m e n ts y s t e m ，d b m s ) 是一个数据库管理软件系统，对数据库的建立、使用和维 护进行统一的控制。应用程序是针对某项应用而开发的程序，它完成用户对数据操作。 应用程序通过调用d b m s 来实施具体的操作，d b m s 规定了应用程序的语法和语义0 1 。 如下图3 1 所示。 图3 - 1 数据库系统的组成形式 f i g 3 - 1s t r u c t u r eo f d a t a b a s es y s t e m 嗣 第三章组台机床p d m 系统的数据库设计 3 1 数据库的选择 数据库设计，必须选用一个合适的数据库管理系统( d b m s ) ，微软的s q ls e r v e r 2 0 0 0 数据库管理系统能够满足我们的要求。 1 ) m i c r o s o f ts q ls e r v e r 2 0 0 0 扩展了以前m i c r o s o f ts q l s e r v e r 版的性能、i 可靠性、 质量和易用性，更方便快捷地管理数据库开发应用程序。 2 ) m i c r o s o f ts q ls e r v e r2 0 0 0 使用了工业界最先进的数据库构架，它与m i c r o s o f t w i n d o w sd n a2 0 0 0 平台紧密集成具有完全的w e b 功能，通过对高端硬件平台 以及最新网络和存储技术的支持可以为最大的w e b 站点和企业级的应用提供 可扩展性和高可靠性，使用户能够在i n t e m e t 商业领域快速创建应用，从丽减 少了建立电子商务应用商业智能数据仓库和商业线路应用所需的时间。 3 ) m i c r o s o f ts q ls e r v e r2 0 0 0 提供了重要的安全性方面的增强保护防火墙内和防 火墙外的数据，m i e r o s o f ts q ls e r v e r2 0 0 0 支持强有力的灵活的基于角色的安 全，拥有安全审计工具并提供高级的文件加密和网络加密功能。 4 ) m i c r o s o f ts q ls e r v e r2 0 0 0 的数据库服务器自动调整和自动管理技术方面在数 据库领域中处于领先地位，使客户可以集中精力处理商业战略上的问题而不是 去细微调整数据库服务器的各项参数。 由此m i c r o s o f ts q ls e r v e r2 0 0 0 成为大规模联机事务处理( o l t p ) 、数据仓库和电 子商务应用程序的优秀数据库平台，其安装、使用、维护方便，可咀使用户能够较快的 使用，它具有更高的安全性，可以保证企业资源的安全。 3 2 数据库设计 数据库应用系统的设计既是一项涉及多学科的综合性技术又是一项庞大的工程项 目，有人讲“三分技术、七分管理，十分基础数据是数据库设计的基本规律”，有一定 的道理。数据库设计是数据库应用系统设计的主要技术内容之一。数据库设计的任务是 针对特定的应用需求和环境，创建一个性能良好的数据库模式，建立数据库并基于数据 库开发应用软件系统，使系统能有效的收集、存储、管理数据，并对数据进行处理和加 工，根据关系型数据库的设计原则以及范式设计可靠稳定的数据库。 第二章组合机床p d m 系统的数据库设汁 32 ，1 关系型数据库简介 数据库技术是计算机软件领域的一个重要分支，产生于2 0 世纪6 0 年代末。1 9 7 0 年美国i b m 公司的e f c o d d 提出了关系模型，7 0 年代网络系统、层次系统得到了广泛 的应用，而关系系统处于实验系统和理论研究的阶段，从8 0 年代初才开始逐步推出若 干关系系统的产品。由于关系模型的理论性强，关系数据库语言使用方便，推动了关系 系统的应用和普及，从8 0 年代末开始，关系数据库逐步取代层次系统和网络系统，成 为主流产品。 在数据库技术中，用模型的概念描述数据库的结构与语义，对现实世界进行抽象。 表示实体类型及实体问联系的模型称为“数据模型”。关系模型的基本术语包括：关系 模式、元组、关系、实例、属性。关系模型的数据体系结构遵循数据库的三级体系结构， 分别为：关系子模式、关系模式和存储模式。 与其它数据模型相比，关系模型的突出优点如下： 1 ) 模型提供单一的数据结构形式，具有高度的简明性和精确性。 2 ) 模型的逻辑结构和数据操作完全独立于数据存储方式，即有高度的数据独立性， 用户可以不必关心物理存储细节。 3 ) 建立在坚实的数学基础上，关系运算的完备性、设计规范化理论为数据库技术 的成熟奠定了基础。 3 22 表的设计 在关系数据库中，基表包括了实际的数据，在软件的数据库设计中，基表是对现实 中实体模型的抽象。如表3 - i 所示，表项目名称用于记录项目的名称和一些与项目有关 的属性。 3 2 3 表中列的设计 表中的列的属性有列名、数据类型、长度、是否允许空、是否是主键等属性。如表 3 2 所示，显示了用户名称表的列的设计。 第三章组合机床p d m 系统的数据库设计 表3 2 用户名称表的设计 ! ! ! ! ! ：i ：! 望! 蹩鲤! ! 竺! 要曼! 罂曼堡! ! ! 列名数据类型长度是否允许空描述 3 24 数据库关系的设计 建立符合关系模型的数据库，可以使用户以开放的数据库形式访问数据，因而能够 提高数据库的使用价值。规范化过程是模型化和设计关系数据库的基础，它的目的是消 1 4 苎三兰塑鱼塑盎! 里坚墨竺塑鲞塑壁堂堂 除数据冗余、避免非规范化数据库( 未被规范化的数据库) 中的数据更新异常以及简化 完整性约束的执行。如果使用规范化的设计，可以使每个人的工作更容易从访问表 图3 - 2 数据库关系图 f i g 3 - 2d a t a b a s ec o n n e c t i o nc h a r t 第三章组合机床p d m 系统的数摧库设计 的最终用户到负责管理数据库中的所有对象的数据库管理员( d b a ) 。减少数据冗余可 以简化数据结构，节省数据空间。只要重复数据被减少到最小或完全消除，就可咀极大 地降低数据不一致的可能性“。如图3 2 所示，组合机床p d m 系统的数据库是按照范 式( n o r m a lf o r m s ，简称n f ) 进行设计，范式是衡量数据库与关系模型兼容的基本方 法，范式是用来衡量关系模式的优劣程度。范式是数据库设计的规则，它定义了与关系 模型的贴近程度。共有六个级别“，从定义范式( 1 n f ) 开始，一直到第五范式( 5 n f ) ， 还包括一个最高的贴近级别，即域键范式( d k n f ) 。范式是嵌套的，如果数据库中的 表符合第三范式，则自动符合第一范式和第二范式。 1 ) 第一范式( 1 n f ) 要求，对于给定的袁，每个字段的数据类型不能随记录的不同 而改变。 2 ) 第二范式( 2 n f ) 要求数据库中的所有字段包含依赖完整主键的数据。 3 ) 第三范式( 3 n f ) 要求不存在依赖关系，在这种关系中，某个字段依赖于另个 字段，而那个字段又依赖于第三个字段。当一个表不符合第三范式时，表中缺 少记录会导致信息丢失。 如图3 3 所示，用户名称表和角色名称表中的每个字段的数据类型一定不随着记录 的不同而改变，满足1 n f ，用户名称表中的用户名称编号字段和角色名称表中的角色名 称编号字段分别为各个表的主键，满足2 n f ，如图3 2 所示，用户名称表中的角色名称 编号字段为角色名称表中角色名称编号的外键，即不存在依赖关系满足3 n f 。 图3 3 用户名称和角色名称设计图 f i g 3 - 3c h a r to f u s e rn a m ea n d r o t eo a m e 第三章组合机床p d m 系统的数据库设计 经过反复、认真地修改，数据库关系模式均满足3 n f ，为程序的快速而准确地运行 提供了有力的保证。 3 25 存储过程的设计 我们知道结构化查询语言s q l ( s t r u c t u r e dq u e r yl a n g u a g e ) 是2 0 世纪7 0 年代提出 的，现已成为关系数据库的标准语言。s q l 是集d d l ，d m l 和数据控制功能于一体的 数据库语言。正是这些数据库语言才使应用程序跟数据库通信变为可能，从而满足了数 据库数据的管理功能。s q l 包括了所有对数据库的操作，主要分为六类： 1 1 数据定义语言。这部分又称作“s q l d d l ”，它允许数据库用户来创建或重新构 建数据库对象，在设计中，我们很多地方都用到了创建表、创建数据包等功能， 使用它所提供的c r e a t e 命令，让我们轻松解决了以上问题。 2 ) 数据操纵语言。这部分又称为“s q ld m l ”，用于在关系型数据库对象中操纵 数据。它包括三条主要的d m l 命令：i n s e r t ，u p d a t e ，d e l e t e 。这三条命 令语言使用户对数据的操作交得可能。 3 1 数据查询语言。这部分又称为“s q ld o l ”，只包括一条命令，即s e l e c t ，是 关系型数据库用户使用s q l 的焦点。更多的时候用户是想使用软件查询有关信 息，查询语句也是用户使用最多的命令语言，据粗略地统计查询命令s e l e c t 的使用比其它命令的总和还多。 4 1 数据控制语言。这部分又称为“s q ld c l ”，它允许用户在数据库中进行数据的 访问控制。 5 ) 数据管理命令。它能够审计和分析对数据库的操作，帮助分析系统的执行过程。 6 ) 事务性控制命令。这类命令允许用户管理数据库的事务。 在本设计中根据这些语言种类进行应用，大量使用了数据定义、操纵、查询语言， 正是这类语言的定义使我们定义、操纵、查询数据变得可能并且简单可行，完成了系统 中的有关数据库的操作功能。 在本论文中放弃了传统的将s q l 语句写在程序中的方法，而是使用了存储过程， 因为存储过程同传统的方法相比有很多优点。 1 ) 存储过程是在服务端执行的已编译的s q l 语句，运行效率和速度都要好，从客 户端编写的s q l 还要提交到服务端才能执行，而存储过程最多只需提交几个参 数。 第三章组合机床p d m 系统的数据库设计 2 ) 多态执行就是一些功能相似的s q l ，如果都写在客户端，有时要写很多次，烦 琐还容易出错，而存储过程只需在服务端写好、调试好，根据客户端的变化情 况设好参数，针对不同情况执行同一个存储过程就可以了。 3 ) 存储过程执行一次后，其执行规划就驻留在高速缓冲存储器，在以后的操作中， 只需从高速缓冲存储器中调用已编译好的= 进制代码执行即可，提高了系统性 能。 4 ) 存储过程封装性好。就是存储过程是在服务端包装好了的，客。端不用把程序 和s q l 语句硬揉在一起，使客户端减肥，修改维护起来方便，代码的安全也有 保障，服务端的代码永远比放在客户端的代码的保密程度要高。 5 ) 存储过程的可重用性好。存储过程更有力于重复使用，提高开发效率，更快更 好地开发出高质量的产品。 6 ) 存储过程支持事物处理、任务调度、回滚等功能。 下面介绍编写的存储过程的名称、功能和一个实例。表3 3 为提取数据的存储过程、 m 8 鞴警鐾酽m i n t “= 。s s o 。r y 。叫 e 父节点橱号i n t = 埘1 1 日节点内容胛廿c h ”唧) = 蛐1 1 8 封存 b 备j 芏 e 零件名称数据 文件名称 i n t = “1 w r c h ”印) = 砌1 i n t ：越1 i n t ；n u l l i n t = n u l l 州盯c h f $ 0 ) 2 “d 1 r 咿盯c h 盯e 沁) 2n 缸l ， i n t = 越1 i n t2m d l i n t = m 1 d a t e t i m e2m u l l i n t2n u l l ， i n t2n u l l ) 2 m 1 i m 8 9 e2n u l l j w g d u 唧) = n u l l s e tn