（机械设计及理论专业论文）智能化焊接工艺集成管理系统的研究与应用.pdf

。e 薯! 皇墨詈曼鼍皇兰曲童基釜皇曹2 塑呈皇曾皇_ _ 糖皇舞鼍_ 蕾鼻岛_ 皇- _ 皇墨咄 摘要 焊接工艺在锅炉制造过程中占有十分重要的地位，焊接工艺的质量对压力 容器的安全起着决定性的作用。编制焊接工艺文件需要参照的标准、规范多，数 据结构复杂，根据这些特点开发了智能化焊接工艺集成管理系统。作者针对实际 课题，将专家系统理论、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 r v e r 2 0 0 0 为数据库平台、v b 6 o 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 “智能化焊接工艺集成管理系统”( i n t e i i i g e n tw e l d i i l gp c e s si n t c l 豫t i o nm a n a g e s y s t e m ，i w p i m 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 “s e e r ) 和b s ( b r o s e ，s e “e r ) 相结合的体系结构，充分发挥公司内部的计算机和网络资源优 势，实现了企业信息化。工艺人员可以通过1 w p i m s 在局域网上进行焊接工艺 报告和工艺卡片的制定、提交、报批、审核、资源信息的查询和报表统计打印等 功能。1 w p i m s 在焊接工艺的制定过程中，采用了专家系统技术，有效地实现 了焊接工艺设计中的智能化、标准化和规范化，优化了焊接规范中的参数化设计 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1 w p i m 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智能化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，在国内处于领先地位。 关键词专家系统；焊接工艺评定；焊接工艺规程：焊接工艺卡片和材料限额 数据库技术 。 。! 。耋墼些篁墼篓鳖誓，。躺卑。一 a b s t r a c t w c l d i n gp r o c e s sp l a y sa i li m p o 栅1 tr o l e i nb o i l e rm 锄u f k t u r e i th a sb e e n v e r i f i e dt h a tt h eq u a l i t yo fw e l d i n gp m c e s sd e t e 删n e st l l es a f e t y o fp r e s s u r c c o n t a i n e r s i nt h i sp 印e r ， e x p e r ts y s t e mt l l e o r y ，w e l d n gp r o c e s sm a n a g e m e n t t e c h n i q u e ，g m p h i c sp m c e s s i n ga n dd a t a b a s et e c l l i l i q u ew e r ei n t e g r a t e dt o g e t h e ra n d a 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 习i r 培b & ww e l d i n gp r o c e s si n t e 口a t i o ns 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 t o c 4 d2 0 0 0 w e r eu s e da so p e m t i o n s 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 d 脚h j c sp l a t f o m lr e s p e c t i v e l yi n m i ss y s t e m ，a n dt h ei n t e l l i g e n t i z e dw e l d i n gp r o c e s si n t e 铲a t i o nm a i l a g e m e n ts y s t e m f i w p i m s ) w a i sc o n s t n j c t e db a s e do nau s e r i n t e r f h c 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 酶e m c i e n c y a f l dr e l i a b i l i t ) rc o n s i d e r i n gb & wc o m p a i l yw e l d i n gp m c e s sd e p a n i i l 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 l l e n s i v e l y ac o m b i n e ds y s t e ms t m c t u r eo fc s a n db s t h a tc a l lf u l l yu t i l i z et h cc o m p u t e ra l l dn e t 、v o r kr e s o u r c e so ft h eb & w c o m p a n yw a su s e di ni w p i m sa c c o r d i n gt o t h cc h a r a c t e ro fb & wc o n l p a n y s w e l d i n gd e p a r t m e n t ，s ot l l a tt h ec o m p u t e r 蛐dn c m o r k r c s o u r c ea d v a n t a g eo fb & w c o m p 姐yc a nb ef u l l yu t i l i z e d ，w h i c hm a l i 髓d 也eb 船i cf e b u i l d i n go fe m e 单r i s e i n f b 肌i z a t i o n i w p i m sc a nh e l pt h et e c h 肿l o g i s t s1 e s t a b l i s h 眦de x 啪i n er 印o n ， i n q u i r e i n f o r r n a t i o na n ds oo nt h r o u g h出el o c a la r e an e t w o r k d u r i n g l e e s t a b l i s h m e mo fp m c e s sp r o c e d u r ei ni w p i m s ，t h ea p p l i c a t i o no fe x p e r ts y s t e m t e c h n i q u er e a l i z c d t h ei n t c l l i g e n c ea i l dt h es t a n d a r d i z a t i o no fw e l d i n gp r o c e s s p 1 籼i n 吕a 1 s o ，p a r a m e t e r i z e dd e s i g no fw e l d i n gc r i t e r i o n ，i n f o n n a t i o ne x t r a c t i o na n d g r a p h j c sp r o c e s s i n gw e r ea c h i e v e dd 谢n gt l l ee s t a b l i s h m e mo f 、v 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 f e a s e de 疏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 d s h o r t e n c da n dt h ee m c i e n c ya i l dq u a l 时o f d e s i g ni n c r e 鹊e ds i g n i 矗c a i l 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 n 删n c i p l e 锄dr c a l i z a t i o nt e c 砌q u e r c r e i n t r o d u c e di n d e t a i l i n t h i sp a p e ni w p i m si so fg 代：a t i “l p o n a n c en o to n l yi nt h e t h e o r e t i c a lf i e l db u ta l s oi nt h ep r a c t i c a la p p h c a t i o n9 ft h ei n t e u 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 yw o r d se x p e r ts y s t e m ；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 ；w e l d i n gt e c h n o l o g y ： c a r da i l dm 砒e r i a l l i m i t a t i o n ； d a t a b a s et e c h n i q u e i i 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 己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名：撞建盛 日期 关于论文使用授权的说明 p i ，、i j 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) 签名：植起薹 导师签名日期：塑正! 墨堕 ，。! ，。! ，。一一。，。，耋量耋耋鐾二，。- z s - e s s s - - e s 一 1 1 课题研究背景 1 1 1 课题来源 第1 章绪论 智能化焊接工艺集成管理系统( i n c c l l i g e n tw 毒1 d i n gp r o c e d u r ei n t e l l i g e n t i z e d m a n a g e m e n ts y s t e m ，1 w p i m 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 ) 焊接文件均采用手工制定的方式，在编制工艺过程中工艺人员需簧 查阅大量的国内外标准和焊接工艺报告，反复进行复杂的绘图和填表工作，费 时费力。 ( 2 ) 由于焊接工艺制定使用的标准具有多样性，既有美国a s m e 标准，又 有中国g b 标准，因此只有具有丰富实践经验的焊接工艺工艺人员才能够进行 焊接工艺的制定和审批工作。 ， ( 3 ) 长期积累的工艺知识难以得到有效地利用，不同的专业组不能相互利 用和沟通信息，因此，在编制焊接工艺时，需要重复输入焊接工艺信息。 ( 4 ) 制定工艺所需的基本数据需要与公司的其他部门实现共享，而这些部 门分布较广，使用对象较多，所要求的数据也不同。此外，由于报告的提交、审 批、确认工作需要在不同部门之间进行，造成焊接文件制定周期长、效率低， 项目负责人不能掌握项目组成员的任务完成情况。 随着科学和技术的发展，巴威公司迫切需要在充分利用企业现有资源应 用现代计算机技术、互联网络技术和信息处理技术，建立起现代化的企业信息 化平台，以提高企业劳动生产率和和产品质量。 化平台，以提高企业劳动生产率和和产品质量。 1 1 2 课题的目的和意义 锅炉压力容器对可靠性票求非常高，属于无缺陷产品h 。压力容器的焊接质 量是其安全性能的藿要保障，焊接工艺是质量控制的一项重要内容。i w p i m s 不同于其它的计算机辅助工艺( c o m p u t c r a i d e dp r o c e s sp l a 衄i n g ，c a p p ) 系统， 它充分考虑到企业生成焊接工艺过程的特点，强调在工艺决策上充分发挥工艺 人员的作用吼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。故1 w p i m s 的研制，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。为了满足焊接c a p p 系统的 灵活性、适应性和继承性的要求，i 、p i m s 采用了人工智能与专家系统技术，实 现了焊接工艺设计的智能化。 本课题充分研究了巴威公司焊接工艺流程和工艺文件的制定规范，从巴威 公司焊接部门的实际情况入手，以提高焊接工艺设计的效率，缩短焊接工艺设计 周期，促进设计和管理的标准化和自动化为目标，开发出基于网络的智能焊接工 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智能 化、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 从2 0 世纪7 0 年代末，美国、英国和德国等国相继开展了在焊接领域应用计 算机技术的研究。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1 3 】。 随着人工智能技术和专家系统( e x p e ns 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。其中焊接工艺选择专家系统中最具代表 性的是美国焊接研究所开发的w e l d s e l e c t o r ；s o m h h 锄p t o n 大学研制的焊接工艺 选择系统；美国s t o n e w e b s t e r 工程公司开发的焊接工艺选择系统w e l d i n 叠 p r o c e s ss e l e c t i o ne x p e r ts y s t e m 等。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，便焊接专家系统达到一个新的水平【4 】。焊接 第l 章绪论 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1 5 j 。 l ，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，从1 9 8 8 年开始，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 。该 系统以成组技术为基础，以专家系统思想为指导，采用检索法与创成法相结合， 它是一种综合式c a p p 系统。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1 6 】。 1 9 9 4 年左右，较多企业开始研究焊接c a 即系统。清华大学与大连起重机 器厂合作开发了c s c a m p 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： 北京工业大学与北京巴威公司合作开发的网络化智能焊接工艺评定管理系统的 ， 研究，是1 w p i m s 中的焊接评定中的部分内容。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 o 歼发，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。 i 2 - 3 焊接c a p p 存在的主要问题 目前，有相当一部分实用性较强的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 本身的复杂性、系统开发目标和应用 3 ， 北京工业大学硬士学位论文 环境的多样性，目前c a p p 研究所取得的成果，还难以满足各种实际生产过程的 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 a m ) 集成提供接口，工艺卡的编制比较困难，用户不能方便地进行添加、 检索、浏览、打印工艺文件等操作。 1 3 本课题的研究内容 本课题研究的内容是焊接工艺评定、焊接工艺规程，焊接工艺卡的设计和 材料限额的编制及统计，它涵盖了产品焊接工艺的全过程。研究重点放在专家系 统在焊接工艺中的应用和焊接图文信息的传递、管理方面。在焊接工艺设计过程 中，针对压力容器焊接的特定需求，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，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，有助于专家系统的普及和推广。 根据巴威公司的实际情况，本系统主要采用了客户端服务器( c ，s ) 的体系 结构和部分浏览器，服务器( b ，s ) 的体系结构，利用v b 6 o 作为开发语言，s q l s e r v e r 2 0 0 0 系统作为数据库平台，选择a u i o c a d 2 0 0 0 作为图形编辑工具。使 1 w p i m s 具有友好的人机交互界面，充分利用企业的现有资源，完成智能化焊 接工艺集成管理系统( 1 w p i m s ) 的构造与实现1 7 】【钔。 课题主要进行了以下内容的研究： ( 1 ) 分析巴威公司焊接工艺部门现状，结含软件工程和专家系统技术，设 计并实现了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 工艺卡等工艺报告等一整套焊接工艺文件的智能化生成和管理。 ( 2 ) 研究专家系统在焊接工艺管理中的具体应用，主要包括：知识获取、 知识库的构造与维护以及推理机的实现等。 ( 3 ) 整合了巴威公司现有的工艺资源，以数据库为基础，实现了相关焊接 工艺信息和技术文件在全公司范围内实现共享。 ( 4 ) 进一步完善系统管理机制，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，完成焊接工艺报告韵制定、报批、审 批等工作流程。 第l 苹靖论 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，为用户 提供了更多的专家辅助分析和生成功能，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，将专家系统引入焊接工 艺过程中，保证了系统的先进性，使系统成为具有智能化的应用软件p 儿。 第2 章i w p i m s 系统的总体设计 2 1l w p i m s 的总体构架及功能模块的设计 2 1 1 总体构架的设计 电站锅炉的生产组织形式基本上是单件小批量按订单生产。由于用户需求不 同，造成生产的产品不固定，其品种多，生产工序十分复杂。针对电站锅炉产品 的上述特点，我们与巴威公司共同研究制定了i w p i m s 的具体实施方案。在此 基础上，我们进行了认真的调研，掌握了工厂的工艺设计流程，明确了实施 1 w p i m s 的难点及要解决的关键技术问题，并确定了1 w p i m s 的开发思想和系统 框架结构。1 w p i m 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。系统的总体架构由以下几个功能模块组成：即焊 接工艺专家系统、焊接工艺评定管理、焊接工艺规程管理、焊接工艺卡管理、资 源数据库查询管理和用户权限管理等模块】，如图2 1 所示。 图2 1 1 w p l m s 的总体构成 f i g 2 - 1o u t l i n es t m c t i l r eo f i w p i m s 其中用户权限管理要求对操作系统各模块的人员进行身份验证，从而保证 了系统的安全性。焊接工艺专家系统为工艺过程提供了必要的分析推理，利用 知识库中以知识形式体现的各种标准、规范和工艺专家的经验，通过推理机的 - 6 - 第2 章i w p l m s 系统的总体设计 推理，协助工艺人员进行工艺设计。工艺人员可以完成工艺编写、工艺管理工 作，并且将相应的文件信息保存到数据库中。工艺审批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资源进行更新和补充。 2 1 2 功能模块的设计 2 1 2 1 焊接工艺专家系统 焊接工艺专家系统主要帮助工艺人员在编制焊接工艺评定、焊接工艺规程 和焊接工艺卡片时，判断是否需要对焊接构件进行工艺评定和相关试验，是否 有可以替代的焊接工艺规程。按照国内外的焊接工艺标准，并不是所有的焊接 工艺都必须经过评定和试验验证等程序，只要影响焊接接头的力学性能的焊接 因素没有发生变化，就没必要对其焊接工艺重新进行评定。参考原有的工艺评 定报告既有益于保证工艺制定的质量，又能够提高工作效率。对于是否需 要重新进行焊接工艺评定的准则，不同的单位处理方式不一样，这些准则是根 据母材、焊接方法、坡口形式、焊后热处理等方面的要求提出的，同时还包括 标准、规范和工艺专家的知识与经验等，因此，需要针对公司的具体要求，将专 家的知识转化为可用的计算机资源。 2 1 2 2 焊接工艺编写模块 工艺人员在编写工艺报告过程中要查阅大量的相关资料，同时要参考焊接 专家的宝贵经验。因此，在该模块中设置了专家辅助生成子模块，便于从知识 库中搜索相关专家经验和工艺资料，进行推理，协助工艺人员做出正确的判 断。由于各工艺报告之间有一定的继承性，编制相关工艺报告时要按照一定的 生成规则从参考报告中提取所需要的信息。 2 1 2 3 焊接工艺管理模块 该模块是系统中内容最丰富的部分，主要完成对所有工艺报告，即p q a ( w e i d i n gp r o c e s sq u a l i n c a t i o na p p l i c a t i o n ) 、p q r ( w e l d i n gp r o c e s sq u a l j f i c a t i o n r e p o r t ) 、w p s ( w e l d i n gp r o c e s ss p e c i 丘c a t i o n ) 、w t c ( w e k l i n gt e c h n 0 1 0 9 yc a r d ) 报 告文件的修改、查看、删除、报批、打印等工作。系统将根据用户的权限制订 其对报告进行操作的项目。按照工艺流程，该模块又分为若干子模块：即焊接工 艺评定申请报告、焊接工艺评定报告、焊接工艺规程报告、焊接工艺卡编辑管 理等模块。编写工艺的大部分工作都是在本模块中完成的【】“。待工艺人员编制 好工艺报告后，要经过部门经理的审查，通过批准完成对该报告的编写。 2 1 2 4 焊接工艺审批模块 该模块完成对p q a 、p q r 、w p s 、w t c 报告的查看和审批等工作，它是供 部门经理使周的。审批的过程是部门经理对提交报告进行浏览后，对报告签署 审批意见，并对报告内容提出改进意见。部门经理根据该报告的完成质量，确 定该报告是否通过审批，审批的结果有两种：通过和未通过。该结果会及时反 馈给报告的编制者。 2 。1 2 5 用户权限管理功能 本系统是多用户操作系统，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，保证系统的安全是十分重要的。 为此，系统提供了相应的权限管理功能，对不同工作性质的人员分配不同的权 限，从而限制其对系统进行的操作。本系统以岗位为中心，通过对岗位用户、 岗位权限的管理，把用户、岗位、权限有机结合起来，使某一岗位的用户具有 对授予其权限的工艺报告进行功能操作的权利，从而建立起完善的安全机制 吲 第2 章1 w p l m s 系统的总体设计 2 21 w p i m s 的设计方案 2 r 2 1系统的体系结构 体系结构设计的目的是丌发一个模块化的程序结构，并表示出该模块的控制 关系，它是系统设计中的一项重要内容。系统的体系结构是系统设计中的一项重 要内容2 ，其设计的好坏，不仅影响着系统的效率、安全性、可维护性，还影响 系统使用的方便性及可靠性。近年来，基于网络环境的信息系统设计开发成为信 息系统建设及发展的重要方向，它也促使系统在规模、结构、功能、层次等方 两均发生了很大的变化，如何适应这种变化，并提出一种切实可行的设计开发方 法是系统构建所面临的首要问题。 计算机系统的体系结构分为集中式结构，客户端服务器( c 1 i e n t ，s e r v e r ， c ，s ) 结构和浏览器偶务器( b r 。w s 州s e 。r ，b s ) 结构等。集中式结构属于全 封闭式系统，信息的处理由中心机房的主机完成，客户端不具备处理能力，目前 应用较少。 c s 结构和b s 结构目前为计算机系统广泛使用，两种模式各有优缺点。c s 结构的优点是交互性强【埔j 。客户端有完整的应用程序，在出错提示、在线帮助 等方面有强大的功能。在c s 结构中，客户与服务器间只传输命令和处理结 果。因此，用户和服务器之间的通信量大大减少，减轻了系统对网络的压力。 通过合理分配任务，可以让客户机完成部分数据的加工处理，尽量减少对服务 器的二f 预。此外，c ，s 结构提供了更安全的存取模式，由于c ，s 结构是配对的点 对点结构模式，其平台采用的是适用于局域网、安全性比较好的网络协议，安 全性可得到较好的保证1 1 9 l 【2 0 】。b s 结构的突出优点是：首先它简化了客户端， c ，s 结构对不同客户端需要开发不同的程序，编程工作量较大。而在b s 结构系 统中，用户只需通过浏览器就可以进行各种信息处理，所有的维护与升级工作 都是在服务器上进行的，无需对客户端进行任何更改，从而大大降低了开发和 维护的成本。其次，由于b s 结构的客户端把事务处理逻辑部分分给了功能服 务器，使客户机负载较小，充分体现了“瘦”客户机的理念。而c ，s 结构的客 户端具有显示与处理数据的功能，负载过重。随着应用系统功能越来越复杂， 客户端的应用程序也变得越来越庞大，需要不断提高客户机的配嚣，加大了投 北京_ 【业大学硕一仁学位记义 资的成本1 2 1 】【2 3 】。b s 结构是基于i n t e m e t 的，而目前网络安全仍是个技术尚未 成熟的领域，需要不断地完善。 针对巴威公司的具体情况，工艺设计部门和审批部门数据处理量大丽复杂， 交互性、实时性、安全性的要求较高；其他部门由于主要进行数据查询，数据处 理量相对较小，实时性要求较低。因此，在体系结构选择时，1 w p i m s 选择了两 种体系结构相互结合的方式，即仅在工艺设计部门和审批部门使用c s 的体系 结构，而其他部门采用b s 的体系结构。两种结构的应用程序的存取使用同一个 数据库，互相配合把多个应用不同模式的子系统集成为一个混合式的系统。 2 ，2 2 软件环境和开发工具的选择 管理系统的开发工具的选择范围很广：如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、人员问的配合、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 o 作为c s 结构的开发工具，b s 可选用i i s 和a s p 。 i w p i m s ，两种模式的服务器端操作系统均采用w j n d o 啪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 2 引，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问，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。m i c r o s o rs q ls e r v e r 是一个完全运行于w i n d o w s2 0 0 0 操作系统之下的高 性能数据库管理系统。它提供了一个数据库引擎s o 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、事务处理的容错性和 数据结构完整等特点。因此，本系统选择s q ls e n r 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 2 所示。 2 3 本章小结 i w p i m s u 开发：【具：s u a lb a s i c ，m si l s 1 f f 数据库访问接口a d o u 支撑软件：s 0 ls e r v e r 1 f 操佳系统：2 0 0 0 以上龋本 f1 f 物理设备层：网络、服务器、工作站 图2 2 系统层次结构 f i g u r e2 2s y s t e mh i b e f a f c h y 本章详细阐述了1 w p i m s 的总体架构的设计、功能模块的设计必及开发工 具的选择，提出了使用c s 和b s 相结合的方法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 章系统的数据库设计 数据库是信息系统的核心和基础。数据库是一组有组织的数据集合，由数 据库管理系统( d a t a b a s em a n a g e m c n ts y s t e m ，d b m s ) 来管理。数掘库的发展 很快，现代数据库不尽能够存储传统的文字数据，还可以存储图像、多媒体、交 互视频和数字图书馆。关系型数据库是目前各类数据库叶1 最重要，它应用数学 方法来处理数据库数据，是目前使用最广泛的数据库系统。1 w p l m s 系统是建 立在关系型数据库s q ls e r v e r 甲台之上的应用系统，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。 工艺数据是工艺师在工艺设计过程中所使用和产生的数据。系统在进行工 艺设计时，要利用系统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。所以焊接工 艺系统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 4 1 2 ”。为了实现系统的功能，需要建立焊接工艺的数 据库系统来对各种数据进行控制、管理和维护。 系统的核心知识库由基奉知识库、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i 艺专家系统的基础，它的知洪和结构直接影响 到专家决策的正确性和效哥夏。规则库是描述知识的产生式集合，存放的主要是 过程性知以。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、 原始汜录以及专家推理中得到的中间结论和晟终结论。当规则库中某条产生 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伞局数据库中，作为其后推理的已知事实。 3 1 i w p i m s 数据库的构建 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 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 第3 章系统的数据厍议计 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 6 1 。 3 1 1 专用数据库 专用数据库中的数据为动念数据，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，同时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：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 ) 数据库和焊接工艺卡( w t c ) 数据库四大类。每一类数 据库都包含主库和辅助库。主库用于存放生成工艺报告的基础数据，如：报告 编号、评定规程、母材类别号、技术标准和版本号等；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【2 7 】1 2 8 】。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( 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 1 所示。 图3 一l 数据库构架 f i g 3 - ls n l 】c t u r eo ft h ed a t a b a s e 焊接材料库 限额计算规则库 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 ls e 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一 p q r 编号相联系，如图3 2 所示。 图3 - 2 p o a 数据库表结构 f 遮3 2t a b l es t r l l c t u r eo fp q ad a t a b a s e 数据库的设计思想：当新添加一份工艺申请报告时，报告中涉及的工艺因 素：如评定法规、母材类别号、牌号、预热温度等，具有一对一特点的数据项均 存储在主库p q a 表中，主库以p q a 编号作为主键；同时，报告中涉及的材料用 量、焊接规范、检验项目等，具有一对多特点的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 o a 报 告包含多条焊接材料记录，因此，p o a 编号对应的焊接材料不是难一的，需要 将焊接材料涉及的各个数据项，单独存放在焊接材料表里【2 9 】。p q a 数据库中其 它辅助库表的建立也是类似的。这样程序中保存一份p o a 报告入库时，实际需 要同时对6 个数据表进行保存操作。 、 对于p q r 数据库、w p s 数据库和w t c 数据库，虽然主库和辅助库的内容 有所不同，但是设计方法与p o r 数据库类似。 3 1 2 公共数据库 公共数据库中的数据为规范和标准数据，它主要包含中国、美国等焊接工 艺手册和巴威公司内部标准、规范以及各种工艺规定数据等。在本系统中，工艺 数据主要有母材数据、焊材数据、中美标准工艺规程数据和焊接接头数据【3 0 1 等。 公共数据库的构架如图3 3 所示。 公 共 数 据 库 l 艺报告填写 抖 数据库 查询用数 据库 a s m e 母材库 = = = ：= = = = = = = = = = 非a s m e 母材库 焊接接头图库 = = = ：= = = = = = = = = = = 焊材库 = = ：= = = = = = = = = = = 公司常用数据库 焊接工艺标准术语 焊接 = 艺守则 图3 3 公共数据库构架 f j g 3 3s t c t u r eo f p u b l j cd a i a b a s 6 公共数据库中提供的数据信息包括两大类：一是在工艺报告编制时直接用到 的母材、焊材、焊接接头，材料限额等数据信息，二是与工艺报告编制无直接关 系，但需要提供给工艺师进行查阅、评价、决策的相关数据信息，如中美焊接工 艺标准术语、蒸汽锅炉安全技术监察规程、锅炉压力容器压力管道焊工考试与管 理规则等，随系统的不断完善，工艺设计的革新，公共数据库也随之不断扩充趋 于完善。 篓一 第3 章系统的数据厍设计 3 2a d o 技术在i w p i m s 中的应用 1 w p i m s 选用了m i c r o s o n 的最新数据库访问接口a c t i v e xd a t ao b j e c l ( a d o ) ，a d o 是数据访问对象和远程数据对象的后继产物【3 1 】f 3 2 l ，它扩展了 d a o 和i m o 所使用的对象模型。其主要优点是易于使用、速度快、内存支出 少，提供了对事件的支持，可以节省很多判断和转移控制语句，更符合 w i n d o w s 事件驱动编程的习惯，简化了编程工作等。此外，a d o 既能支持c s 结构的应用程序开发，又适合w e b 与数据库服务器端的集成，它可以在多种程 序设计语言中使用，包括v j s u a lb a s i c 和a c t i v es e r v e rp a g e s 等。因此，本系统 中c s 数据库开发接口使用a d o 模式的应用程序开发接口。 使用v b 进行a d o 数据库访问接口的开发需经过阻下几个步骤： ( 1 ) 建立与数据源的连接 1 w p i m s 的数据库服务器位于i w p l m ss e r v e r 上，并使用d a t a b a s e 数据 库存放各个数据表，因此，需要先建立该数据库的连接，才能在程序中进行各 个数据表的访问。a d o 打开连接的主要方法是使用c o 衄e c t i o n o p e n ，也可以调 用快捷方法r e c o r d s e t o p e n 打开连接并在该连接上发出命令。 首先在m o d u l m a s 文件中定义公共变量，各个模块可以共同使用各变量。 p u b l j cc na sn e wa d o d b c o n n e c t i o n 定义数据源的连接c n p u b l i cr s ta sn e wa d o d br e c o r d s e t 定义结果集r s d i ms t r s q la ss t r i n g 定义查询语句s t r s q l gs e r v e r = ”1 w p i ss e r v e r ”数据源位于后端1 w p i ss e r v e r 服务器 g - u j d = t r i m ( t x l u i d t e x t ) 用户代号i d g j a s s = t r i m ( 1 x l u s e p a s st e x t ) 用户的密码 g - c n = ”d a t a b a s e 数据源是名为d a i a b a s e 的数据库 s i r c o n = ”d n v e f s q ls e r v e r ) ；s e r v e f ”g s e r v e r ”；u i d = ”g u i d ”；p w d = ”一 g j a s s ”；d a t a b a s e = ”g _