第五章CAPP系统的软硬件支撑环境.ppt

第五章CAPP系统的软硬件支撑环境 本章学习目标 重点 掌握CAPP系统软件支撑环境和数据库系统基本概念 主要学习内容 3 1 CAPP系统的软硬件支撑2 数据库系统与工艺数据库3 计算机网络与通信4 产品数据管理 PDM 1 CAPP系统的软硬件支撑 CAPP系统组成CAPP硬件系统组成CAPP系统布局形式CAPP系统软件环境 CAPP系统组成 CAPP系统作为一个应用系统 它由硬件系统 软件系统和人组成 硬件提供CAPP系统潜在的能力 软件是开发 利用其能力的钥匙 CAPP硬件系统组成 主机外存储器输入设备输出设备 硬件包括一切可以触摸到的物理设备硬件系统是实现系统各项功能的物质基础 它由计算机 存储设备 显示设备 人机交互设备和输出设备等组成 主机是控制和指挥整个系统执行运算及逻辑分析的装置 是系统的核心 主机的类型及性能很大程度上决定了CAPP系统的使用性能 主机关键部分 中央处理器 CPU 主存储器 内存 主机 外存储器 外存储器是补充内存 减轻主机负荷的一种辅助存储设备 用来存放大量暂时不用而等待调用的程序和数据 它通过内存参与计算机的工作 容量比内存大 速度慢 通常对存储器的评价须考虑容量 价格 存取速度等指标 磁盘 软盘 U盘 硬盘 磁带光盘 磁盘 软盘 U盘 硬盘 磁盘阵列 磁带 L700e自动磁带库 磁带 容量250MB到300GB左右 常见于工作站大 中 小型机 顺序存储 用于批量大 不频繁使用的数据备份 光盘 光盘 常用于保存信息量庞大的数据 资料 利用激光技术发展起来 20世纪70年代发明 80年代应用 目前DVD标准正普及 有只读型 一次写入型和可擦写型光盘 光盘烧录原理 输入设备 输入设备是通过人机交互作用将各种外部数据转换成计算机能识别电子脉冲信号的装置 输出设备 阴极射线管 CathodeRayTube CRT 显示器 体积大 功耗大 液晶显示材料 LiquidCrystalDisplay LCD 显示器 轻 薄 小 显示效果好 对人体影响小 LED lightemittingdiode 发光二极管 显示屏 由多个发光二极管组成 靠控制灯的亮灭来显示文字 图形 图像 动画 行情 视频 录像信号等各种信息 还有激光显示 等离子体显示技术 输出设备是将计算机处理后的数据转换成用户所需形式的装置 CAPP系统的布局形式 单机系统 单机系统是由一台计算机加上输入输出装置供单个用户使用的系统 按照系统的组织方式 CAPP可以分为单机系统和联机系统 特点 基于文件格式 信息不能共享 联机系统 集中式系统 分布式系统 联机系统是由一组联成网络的多台计算机组成 网络内的计算机各司其职 分为集中式系统和分布式系统 特点 工艺文件保存在数据库中 信息能共享 能实现基于数据库的信息集成 网络上结点分布形式 CAPP系统软件环境 基本组成根据系统中执行的任务及服务对象的不同 可将软件系统分为三个层次 系统软件支持软件应用软件 计算机软件是指控制CAPP系统运行 并能使计算机发挥最大功效的计算机程序 数据及相关文档资料等的总和 系统软件 系统软件与计算机硬件直接关联 起着扩充计算机的功能和合理调度与运用计算机的作用 基础性 各种支撑软件及应用软件都需要在系统软件支撑下运行通用性 不同领域的用户都可以和需要使用 应用软件要借助于系统软件编制与实现 特点 CAPP系统流行的操作系统 微机 WINDOWS2000 WINDOWSXP WINDOWSNT PC DOS 支撑软件 支撑软件是为用户开发软件提供的各种开发工具 可以缩短软件开发周期 提高软件产品质量 种类 包括编辑程序 各类语言及其汇编 解释 编译程序 机器的监控管理程序 调试程序 故障诊断和监控程序 基础图形软件 数据库及网络通讯系统等 1 语言及其程序 2 数据交换标准 语言及其程序 三种计算机语言 机器语言 汇编语言 高级语言 高级语言 程序设计语言 数据库语言 仿真语言 人工智能语言等 如VB VC VFP Delphi等 数据库语言有Acess VFP SQLServer Oracle等 人工智能语言是用来开发专家系统的一门语言 适用于知识的处理 有LISP Prolog等语言 VisualBasic语言Microsoft公司出品VisualC 语言Microsoft公司出品Delphi语言Borland公司出品C Builder语言Borland公司出品VisualProlog语言 可视化逻辑程序设计语言 a 完整表达产生数据 并支持广泛应用领域 b 能独立于任何具体的计算机辅助设计软件系统 c 具有多种实现形式 适用于中性文件交换 并支持应用程序内产品数据交换 同时也是实现和共享产品数据库的基础 数据交换是实现CAD CAPP CAM集成和数据共享的基础 数据交换标准 A 数据交换接口的方法 方法 特点 B 数据交换标准的方法 1 通过专用数据格式的文件交换产品信息2 通过标准数据格式的文件交换产品信息3 通过统一产品模型交换数据 1 通过专用数据格式的文件交换产品信息 CAD CAPP CAM系统发展初期所采用的集成方式 各应用系统所建立的产品模型各不相同 相互间的数据交换需要存在于两个系统之间 特点 优点 原理简单 转换接口程序易于实现 运行效率较高 缺点 当子系统较多时 接口程序增多 而且编写接口时需要了解的数据结构也较多 当一个系统的数据结构发生变化时 引起的修改量也较多 2 通过标准数据格式的文件交换产品信息 优点 每个子系统只与标准格式文件打交道 无需知道别的系统细节 为系统的开发者和使用者提供了较大的方便 并可以减少集成系统内的接口数和降低接口维护难度 缺点 需要解决各子系统间模型统一问题 运行效率较低 也不能算是一种十分理想的集成方式 系统中存在一个与各子系统无关的标准格式 各子系统的数据通过前置处理转换成标准格式的文件 各子系统也可以通过后置处理 将标准格式文件 转换为本系统所需要的数据 特点 3 通过统一的产品模型交换信息 各子系统之间可直接进行信息交换 而不是将产品信息转换数据 再通过文件来交换 这就大大地提高了系统的集成性 采用统一的产品数据模型 并采用统一的数据管理软件来管理产品数据 特点 这种方式是STEP标准进行产品信息交换的基础 STEP标准 1 STEP发展过程 2 STEP特点 3 STEP体系结构 4 STEP应用举例 STEP标准是一个关于产品数据的计算机可理解的表示和交换国际标准 目的 提供一种不依赖于具体系统的中性机制 能够描述产品整个生命周期中的产品数据 要求 产品在生命周期的各个过程产生的信息既多又复杂 而且分散在不同的部门和地方 这就要求产品信息应以计算机能理解的形式表示 而且在不同的计算机系统之间进行交换时保持一致和完整 产品数据的表达和交换 构成了STEP标准 STEP把产品信息的表达和用于数据交换的实现方法区别开来 STEP标准包括以下五个方面的内容 StandardforTheExchangeofProductmodeldata STEP STEP标准的发展过程 STEP标准的主要特点 它能完整地表示产品数据并支持广泛的应用领域 包括产品生存期内各个环节 这是与其它标准最大的区别 它是一种中性机制 即独立于任何具体的CAX软件系统 它具有多种实现形式 即不仅适用于中性文件交换 并且支持应用程序内的产品数据交换 同时也是实现和共享产品数据库的基础 STEP的体系结构 1 标准的描述方法 2 集成资源 3 应用协议 4 实现形式 5 一致性测试和抽象测试 STEP文件举例 一个简单但合法的数据交换中性文件 该文件交换的数据为三维空间中的三角形 采用了实体实例的两种不同的构成方式 箱体墙板类零件基于STEP标准的CAD CAPP CAM集成 成功应用STEP的典型范例 CSATR项目CSATR项目成功地采用STEP标准的AP203协议作为中性交换机制 在麦道公司的LongBeach分部和ST Louis分部之间交换了C 17机型设备的设计数据 所交换数据的设计约525张图纸 2200个零件 总共超过75兆的数据经过该中性机制实现了转换AeroSTEP PowerSTEP项目AeroSTEP PowerSTEP项目旨在实现波音 Boeing 公司和波音公司指定机型的各发动机供应商之间实现数字化装配 以便理解 验证和协商存在于发动机和发动机组件及构件之间的连接 配合和公差 德国的 STEP示范企业 应用软件 商品化的CAPP软件简介开目CAPP系统华中科技大学开发清华天河CAPP系统 TH CAPP 清华大学开发金叶CAPP系统西北工业大学开发SIP CAPP系统上海交通大学开发 KMCAPP系统 KMCAPP的用户界面KMCAPP的功能模块 1995年 华工科技产业股份有限公司的控股子公司武汉开目公司开始开发开目CAPP 1 集成化 与CAD PDM MIS MRP 系统集成 并提供相关接口 用户可进行二次开发 可与多种数据库接口 实现文件格式互换2 实用化 简单易学 真正实现 甩手册 3 工具化 任意创建自己的零件分类规则 任意绘制各种工艺表格 设计各种类型的工艺 任意创建工艺资源和公式4 网络化 工艺资源数据库基于网络数据库环境 工艺设计资源共享 确保数据的一致和安全 KMCAPP用户界面 开目CAPP的功能模块 2 数据系统与工艺数据库 数据库的基本原理数据库管理系统数据库的数据模型常见数据库管理系统简介工程数据库 数据库技术可有效管理产品设计和制造的数据信息 实现数据的共享 保持程序与数据的独立性 保证数据的完整性和安全性 数据库技术在CAD CAM作业中得到广泛的应用 数据库的基本原理 数据库技术是在人工管理 文件管理技术上发展起来的数据管理技术 数据库以文件方式存储数据 是数据的一种高级组织形式 在应用程序和数据库之间 由数据库管理软件DBMS把所有应用程序中使用的相关数据汇集起来 按统一的数据模型 以记录为单位存储在数据库中 为各个应用程序提供方便 快捷的查询 使用 数据库管理特点 数据库对所有数据实行统一 集中 独立的管理 实现数据的共享 保证数据的完整性和安全性 提高了数据管理效率 数据管理三个阶段的比较 数据的人工管理 数据的人工管理是计算机发展中最早采用的 也是最直接的数据管理方式 程序中用到的数据 包括数据的存储 操作都必须由程序员自己编程管理 数据与应用程序呈对应 依赖关系 应用程序中的数据无法被其他程序利用 程序与程序之间存在着大量重复数据 称为数据冗余 由于数据是对应某一应用程序的 数据的独立性很差 如果数据的类型 结构 存取方式或输入输出方式发生变化 处理它的程序必须相应改变 数据结构性差 而且数据不能长期保存 数据的文件管理 数据的文件管理指数据可用统一格式 在计算机存储器中以文件形式长期保存的方式 文件管理阶段 文件系统为程序与数据之间提供了一个公共接口 应用程序采用统一的存取方法存取 操作数据 程序与数据之间不再是直接的对应关系 因而程序和数据有了一定的独立性 文件系统只简单地存放数据 数据的存取在很大程序上仍依赖于应用程序 不同程序难于共享同一数据文件 数据独立性较差 文件系统没有相应的模型约束数据的存储 仍有较高的数据冗余 极易造成数据的不一致性 数据库管理系统 DBMS DataBaseManagementSystem 是数据库软件系统的核心 数据库系统由相应的硬件 软件和数据及专职管理人员构成 数据库系统构成 数据库的基本概念及术语数据库管理系统的功能数据库管理系统的组成数据库管理系统的抽象层次 数据库的基本概念及术语 数据库 Database 简称DB 就是长期存储在计算机内 有组织的 可共享的数据集合 数据 Data 数据是记录下来的可鉴别的符号 是能够在数据库中存取的值 它可以是数字 文字 字母和符号 也可以是数字和字母的组合 信息 Information 信息则是由客观事物得到的 使人们能够认知客观事物的各种消息 情报 数据 信号所包括的内容 数据和信息的关系信息是现实世界中的事物反映到人们头脑并经过识别 选择 命名和分类等综合分析形成印象和概念并产生的认识 数据是现实世界中的客观现象经过信息抽象后的表示形式 数据库的基本概念及术语 数据的内容包括数值数据 各种非数值数据 数据的分类 五个层次 字符 构成数据的最基本元素 通常是指英文字母 数字和符号 在计算机中 每个字符占用1个字节 每个汉字占用2个字节 但在 全角 状态下 每个字符也占用2个字节 字段 由若干字符组成的 是数据库中的一个最基本的数据单位 表 由若干记录组成的 它是一个文件 记录 由若干相关字段组成的 即记录是字段的集合 数据库 由表组成的 它可以包含一个或多个表 文件 及其他一些相关文件 数据库管理系统的功能 数据库管理系统的组成 数据库管理系统的抽象层次 数据库系统中 用户看到的数据与计算机中存放的数据并不是一一映像的关系 而是存在三个层次 数据模式 1 外模式 子模式 用模式DDL定义外模型的模式子模式中包含了相应用户的数据记录类的描述以及与概念模型中相应记录的映像的定义概念模式的子集2 概念模式 模式 用模式DDL定义概念模型的模式3 内模式 物理模式 用设备介质语言定义内模型的模式 用DBMS中的DDL精确地定义上述模型称为模式对应于不同层次的模型 也有三个相应的模式 数据库的层次 以子模式为框架的数据库是用户数据库以模式为框架的数据库是概念数据库以物理模式为框架的数据库是物理数据库 不同层次数据库之间的关系 数据库的数据模型 数据库系统的一个核心问题就是研究如何表示和处理实体间的联系表示实体及实体间联系的模型被称为数据模型 层次模型 网状模型 关系模型 现行数据库系统中 常用的数据模型有三种 层次模型 HierarchicalModel 用树性结构表示实体之间连系的模型称为层次模型 它能描述一对多的关系 层次模型两个条件 只有一个根结点根以外的其他节点有且只有一个父节点 按照层次模型建立的数据库系统称为层次模型数据库系统 网状模型 NetworkModel 网状模型满足两个条件 可以有两个以上结点无父点至少有一个结点有多于一个父结点 层次模型是网状模型的特殊形式 网状模型能描述多对多的关系 按照网状模型建立的数据库系统称为网状模型数据库系统 关系模型 RelationalModel 用二维表结构表示实体之间联系的一种模型 能描述多对多的关系 作为一个 关系 的二维表 必须满足如下条件 表中每一列必须是基本数据项 而不是组合项表中每一列必须具有相同的数据类型表中的每一列必须有一个唯一的属性名表中不应有内容相同的行行与列的顺序均不影响表中所表示的信息含义 关系模型的数据结构简单 数据独立性高 理论基础坚实 操作算法成熟 完善关系模型的理论基础是关系代数 集合论基于关系模型建立的数据库系统称为关系数据库系统 关系模型示例 表a为产品数据的集合 表b是零件数据的集合两个表之间通过关键字段 产品代号 形成一对多的关系 表a为父表 表b为子表 它们共同描述了产品的基本的构成信息 表a 产品数据表 表b 零件数据表 1 M 关系模型示例 常用数据库简介 dBASE数据库特点 具有较强的程序设计和数据管理功能 程序与数据独立性好 易学易用 但速度慢 计算能力差 已经淘汰 FoxBASE数据库特点 与dBASE兼容 效率比dBASE高 性能和功能有许多扩展 20世纪90年代应用广泛 现也逐渐淘汰 FoxPro数据库特点 与dBASE和FoxBASE完全兼容 但功能更强大 容量也大大增加 也慢慢淘汰 Access数据库1992年由Microsoft推出 Oracle数据库由美国甲骨文公司推出的大型数据库 SQLServer2000数据库由Microsoft推出中型数据库 DB2由美国IBM公司推出的大型数据库软件 FOXPro数据库管理系统 FoxPro是美国Fox公司80年代推出的一个全新的关系型数据库管理系统 它具有强大的性能 丰富的工具 良好的图形用户界面 简单的数据存取 完备的兼容性 FoxPro支持多种数据类型 在系统集成环境下可以完成数据的分类 追踪 处理 存储 打印 传输等众多数据库操作任务 工程数据库 工业领域数据库支持整个生产过程 数据类型非常复杂 工程数据库管理系统功能特点 能描述复杂的数据模型 保存相关语义信息支持模式的动态定义和修改 不需重新编译和数据重载支持工程长事务的处理能存储和管理各种类型数据 并支持图形标准件的相互转化 具有多库协调管理能力具有版本管理功能支持程序控制和交互操作两种工作方式具有分布式数据库处理能力 支持多用户工作环境 工程数据库技术尚不成熟 目前市场上的EDBMS系统 如挪威工业中心研究所开发的TORNADO系统 西德PHLIPS研究实验室研制的PHI IJKON系统 只是某些方面功能较强 具有一定的局限性当前工程数据处理仍以关系型数据库为主 如 Foxpro SQL Oracle系统 在其基础上进行扩展和再开发 实现工程数据库的部分功能 工程数据库技术的发展趋势 新型化智能化巨型化工具化分布式集成化 CAPP系统中数据库常用信息简介 材料数据基本材料数据刀具材料数据工艺数据切削用量数据刀具数据夹具数据机床数据工时定额数据 参考资料 教材 王珊 陈红 数据库系统原理教程 清华大学出版社 1998参考书籍 萨师煊 王珊 数据库系统概论 第三版 高等教育出版社 2000C J Date 孟小峰等译 数据库系统导论 机械工业出版社 2000 3 计算机网络与通信 计算机网络是通过通信线路 传输设备和网络软件实现相互连接 实现资源共享的计算机群体 计算机网络的发展过程 具有通信功能的单机系统 具有通信功能的多机系统和计算机网络三个阶段 计算机网络的发展历程计算机网络的功能计算机网络的分类计算机网络的组成计算机网络的结构计算机网络的工作模式 计算机网络的发展 50年代计算机 终端 多机系统 计算机网络的发展 60年代末计算机 计算机 典型代表ARPA网 计算机网络的发展 70年代中期局域网 80年代局域网迅速发展 90年代网络互连 Internet崛起 计算机网络的功能 计算机系统互连共享资源提供综合信息服务的功能同时访问多个系统提供系统的可靠性均衡负荷 给你发E mail 打印文件mail 共享资源 实现数据传输 分布式数据处理 我的东西丢失了 提高可靠性 没关系 计算机网络的分类 局域网 LAN LocalAreaNetwork 广域网 WAN WideAreaNetwork 采用局域网 传输速率较高 误码率较低 组网方便 技术简单 传输距离远 传输速率较低 误码率较高 机制复杂 局域网指十几公里的地理范围内将计算机 外设和通信设备互连在一起的网络系统 广域网涉及的范围较大 通常可以达到几十公里 几百公里 甚至更远 计算机网络的组成 硬件组成 终端设备主机通信处理机本地线路 传输介质 终端 调制解调器 前置处理机 集中器 网络接口卡 工作站 服务器 服务器 工作站 网络结构示意 工作站 工作站 计算机网络的组成 软件组成 网络操作系统 网络通信软件 网络协议软件 TCP IP NETWARE WindowsNT 计算机网络的结构 总线型 环型网 星型结构 星型结构 计算机网络的结构 网状结构 计算机网络的结构 全连通型 网络应用软件的工作模式 C S模式构成和数据处理方式 客户服务器工作模式 C S Client Server C S模式是由客户机与服务器合作完成的二层结构系统平台 C S模式采用Client 客户应用代码 与Server 数据服务器代码 实现用户界面处理 业务功能处理和数据处理等功能 游览器 服务器工作模式 B S Brower Server 网络应用软件的工作模式 B S模式构成和数据处理方式 游览器 服务器工作模式 B S Brower Server B S模式是由用户界面处理 业务功能处理和数据处理三个子模型构成 并相互独立 分布由不同的资源 代码来实现 Client端的标准配置是游览器 如MicrosoftInternetExplorer ID 业务功能处理从C S代码中彻底分力处理 由独立的应用服务器处理 Web服务器成为应用处理的标准配置 数据处理仍然由数据库服务器 DatabaseServer 处理 C S模式和B S模式的比较 C S模式只有2层逻辑结构 二B S模式为3层逻辑结构 因此C S模式的网络通信量要低于B S模式 而且对于相同的任务 C S模式的速度总体上要比B S模式快 C S模式在客户端有一套完整的应用程序 可以有很强的交互性 B S模式在客户端安装的是标注 易用的通用游览器 而无需象C S模式那样在不同的客户端安装不同的应用程序 B S模式的功能都在Web服务器上实现 使开发和维护工作比较简单易行 参考资料 教材 王相林 计算机网络 原理 技术与应用 机械工业出版社 2010 4 产品数据管理 PDM PDM的引入PDM的概念和功能PDM的效益PDM实施的范围和方法 PDM历史 源于CAD系统1980s 1990s EDM 工程数据管理 DM 文档管理 TDM 技术数据管理 EDMS 电子文档管理系统 1990s 2000s PDM 产品数据管理 PDMII 产品开发管理II 2000s CPC CollabrativeProductCommerce CPDm CollaborativeProductDefinitionmanagement 目前在产品数据管理方面存在的问题 硬件和软件更改后没有记录没有正式的流程通知与更改有关的每一个人没有跟踪版本修改版本建立后没有冻结BOM有太多的版本流入市场最初的 总体系统设计 没有一致地更新以反映更改 多个数据源 多个管理标准低效的文档发放与查阅 文档共享性低硬件 电子 结构 开发与软件开发通常彼此独立 导致产品集成时重新设计没有把硬件和软件配置作为一个系统管理 导致产品版本控制问题对产品的更改没有进行有效跟踪和控制 PDM概念 ProductDataManagement PDM isamethodologyandsetoftoolsthathelpanenterprisemanagebothproductdefinitiondataandtheproductdevelopmentprocess 美国著名的市场调研与咨询公司CIMdata给出的定义 PDM式一种帮助工程师和其他人员管理产品数据和产品研发过程的工具 从两个角度来理解PDM 产品PDM系统帮助组织产品设计 完善产品结构 确保设计 制造所需的大量的数据和信息清楚明了 从而构筑一个信息平台对产品进行支持和维护 保证有竞争力产品的及时交付 过程PDM系统管理产品生命周期的整个过程 组织协调诸如开发过程中设计评审 批准 变更及产品发布等事件 并最终落实到工作流和流程管理 PDM主要功能 文档管理 生命周期与工作流管理 变更管理 产品结构管理 文档管理 内容 存储控制版本控制检索权限控制浏览及圈阅 文档管理 存储控制 文档管理 检索 本地搜索 通过对象的属性条件来查询 如按作者 文档编号 文档类型等查询 这些条件可单独使用 也可联合使用 文档管理 检索 企业搜索 由搜索引擎支持 通过文档关键字进行查询 可以针对文档的内容进行 如查找包含关键字 GSM 的文档等 文档管理 权限控制 群组 群组是识别用户的一种办法 与下面各方面有关 部门工作描述项目地点结合 文档管理 浏览及圈阅 圈阅 Mark up 指在不改