機械設計與分析工程資料管理技術論文
機械設計與分析工程資料管理技術論文
摘要：本文經多年的實踐工作，從建立了一個基於Web和麵向物件資料庫的機械CAD/CAE資料管理系統，供大家參考。
關鍵詞：面向物件資料庫工程資料物件模型NETOracle
1工程資料庫管理系統產生背景及其發展
CAD/CAE/CAM整合就是為實現各CAD/CAE/CAM系統之間完整的產品資料交換，達到資訊共享的目的。為此應採用統一的標準來實現產品資料的定義，ISO制訂了《SO10303一產品資料的表達與交換》，又稱STEP標準。該標準根據整合要求、內容以及資料量，有如下四個層次的整合方式。
1.1基於中性檔案的整合方式資料存放在有專門格式規定的STEP檔案中，各應用系統之間資料交換經過前/後置處理程式處理為中性檔案進行交換。這種方式實現簡單，但存在資料冗餘度大，資料獨立性差、難於擴充的缺點。
1.2基於工作格式的整合方式工作格式是產品資料結構在記憶體中的表現形式，它利用記憶體資料管理系統使要處理的資料常駐記憶體，對它進行集中處理，產生STEP檔案。其特點是處理資料的速度快，可以不必考慮資料的儲存方式，實現簡單。缺點是由於記憶體空間的限制，當處理大量的資料時要設定頁交換檔案，而且也存在著資料冗餘，難於擴充的`問題。
1.3基於工程資料庫的整合方式應用系統透過工程資料庫來統一管理和操縱資料，進行資料交換。這種方式簡化了資訊交換方式，適用於資料量大、資料管理規模大，可滿足資料共享性、獨立性、安全性和完整性要求。它不僅可描述資料本身，還可透過存取路徑來描述資料之間的聯絡。透過工程資料庫存取所需資訊，達到資料共享和一致，減少了資料的冗餘度，節約空間，縮短存取時間。這是實現系統整合的一種理想整合方式。
2CAD/CAE工程資料特點及對資料庫功能要求
2.1CAD／CAE工程資料特點在CAD/CAE整合過程中要利用和生成的大量的工程設計和分析資料。其中一部分是各種設計規範和標準以及產品的技術引數，這些資料是設計過程選用的靜態資料。另一部分是設計過程中生成的資料，如產品的結構分析、效能分析、圖形、尺寸公差、技術要求、材料熱處理等資料，這些資料具有高度的動態性。與一般的商業資料相比，CAD/CAE工程資料有著與其顯著不同的特點，具體如下：①資料結構複雜。機械產品設計中的資料不僅包括結構化資料，它還包括圖形、長文字、表格、線圖、影片等非結構化資料，而且在設計過程中數量不斷增大，型別不斷增多，且要不斷修改和補充。②資料聯絡複雜。在資料元素之間存在複雜的聯絡，其中一對多、多對多的聯絡比較普遍。這種密切的聯絡，構成複雜的網狀結構，從而使資料模型十分複雜。③資料的一致性。工程資料中存在著從產品的初始模型推匯出的二次資料，一旦初始模型被修改，匯出資料也就失效，需要重新計算，用新的資料取代失效的資料，以保持資料庫中資料的一致性。④模式的動態修改。工程設計過程中工程設計人員建立的幾何數學模型的結構會經常修改，要求工程資料庫模式能支援這種動態修改，能進行動態資料的定義、刪除和恢復等。
2.2 CAD/CAE工程資料處理對工程資料庫的功能要求由於上述CAD/CAE工程資料特點，對用於CAD/CAE工程領域的工程資料庫提出如下要求：①能描述和處理複雜資料型別。由於工程資料結構複雜，語義關係豐富，因此EDBMS不僅要支援使用者定義複雜的型別，而且還要支援多對多關係、遞迴關係等複雜資料結構的描述。②動態處理模式變化的能力。由於設計過程和工藝規劃過程中產生的資料是不斷變化的，要求EDBMS能支援動態描述資料的能力，使使用者既能修改資料庫中的值，又能修改資料結構的模式。③版本控制管理。設計是一個設計——分析——再設計的反覆過程。設計者經常要對設計過程進行回溯，並重新進行新一輪的設計。版本管理應能記錄設計過程中的歷史資料，使設計回溯到一個合理的階段，不致使整個設計推翻重新開始。同時設計物件的版本管理應能提供多個設計者並行更新同一設計物件的機制。④支援工程設計事務。工程設計事務是長達以小時、天或周計的長事務。長時間封鎖某一設計物件，將嚴重影響設計的並行性。在EDBMS中必須解決工程長事務中對設計物件的封鎖、恢復和共享問題。
3 採用基於Web的工程資料庫管理系統的原因
3.1Web技術與工程資料庫管理技術的關係工程資料管理系統(EDBMS)作為一種應用框架，其對開放性和擴充套件性的要求與web的開放系統結構相互補充。在web技術上構建EDBMS可充分享受到Web開放體系帶來的優勢，增強EDBMS異構環境下的應用。並且隨著網路化虛擬設計模式的迅速發展，產品的設計過程在並行和協同中完成，對於異地的並行協同設計過程，己有的工程資料管理技術不能很好滿足現在全球化產品開發戰略發展的需要。因此，必須根據新的形式，透過web技術擴充套件其功能，使之適應網路化虛擬設計的產品資料和過程管理，使之能夠支援異地和異構環境的設計與製造。
3.2Web-basedEDBMS的優點隨著網路技術的發展，90年代中後期，出現了以Web技術為基礎的新型系統平臺B/Ｓ(Brow—ser/Server)模式，B/S模式把傳統的c/s模式中的伺服器部分分為資料庫伺服器和應用伺服器，從而構成一個三層結構。本文的資料管理系統就是採用這種三層結構模式。WebbasedEDBMS的優點如下：①易於分散使用者交流、同步。② 簡化了系統的開發與維護。3)較強的跨平臺性，使用者介面統一、友好。
4CAD/CAE資料管理系統與PDM的關係
產品資料管理(ProductDataManagement，PDM)，是以軟體技術為基礎，管理所有與產品相關資訊(包括零件資訊、配置、文件、CAD檔案、結構、許可權資訊等)和所有與產品相關過程(包括過程定義和管理)的技術。PDM技術是對工程資料管理、文件管理、產品資訊管理、技術資料管理、技術資訊管理、影象管理以及其它各種名目的管理技術的綜合概括和擴充套件。PDM重要性不言而喻，從概念上看PDM技術可以管理與產品相關的工程資料，CAD/CAE資料管理系統可以看作是PDM系統的子集，但成功實施PDM卻並非易事。實施現有PDM產品存在的問題。
5結論
本文建立面向物件的工程資料模型，利用關係物件資料庫儲存管理工程設計資料和分析資料，透過網路實現資料資訊共享與交換，並利用VRML技術實現三維模型的線上瀏覽。