基于关系数据库的派生式计算机辅助工艺设计系统的研究

陈 玉

（安徽经济管理学院，安徽 合肥 230031）

1 概念

计算机辅助工艺设计是利用计算机技术进行工艺辅助设计，其中主要工作就是辅助工艺师完成零件从毛坯到成品的一个设计制造过程.在这个过程中，计算机负责将所有涉及的所有信息进行系统录入，并根据最终目标将所有信息进行有效地计算和整理，最终输出工艺方案及内容的一个过程.而基于关系数据库的派生式计算机辅助设计工艺系统则是将涉及的所有信息进行合理的存储和保管，并根据需要能够及时有效地调用出来的一个管理存储系统.

派生式计算机辅助设计工艺系统，是最为实用型的CAPP系统.是指借助于计算机软硬件技术和支撑环境，利用计算机进行数值计算、逻辑判断和推理等的功能来制定零件机械加工工艺过程.借助于CAPP系统，可以解决手工工艺设计效率低、一致性差、质量不稳定、不易达到优化等问题.同时也是利用计算机技术辅助工艺师完成零件从毛坯到成品的设计和制造过程，其主要是依托组成技术，将各个零件、工艺等，按照相似性进行分类分组，最后统一形成零件组，同时还需给每一族的零件对应地设定更为完善的优化加工方案及工艺规范.而在使用时，需要根据零件本身的编码进行检索得出标准工艺，并以此为基础进行相应的修改或编辑.该设计系统是建立在成组技术基础上，其构建结构更为简单，开发难度系数较小，且在后面的系统维护工作中，更易维护、可靠，技术成熟度上相对更高一些.主要工作流程是：首先在系统中输入所需要的零件信息，然后生成对应的GT编码，在编码生成后，需要将零件的编码与零件组矩阵进行合理有效地比较，最后找到检索出对应的零件族典型加工工艺规程，在对该典型加工工艺规范进行分析，结合现有的工作环境及工作所需对其进行合理的编辑，待编辑过后，将其存入到对应的工艺规程中，并打印输入对应的输出工艺文件.

另外，其主要功能是将产品设计信息转换为各种加工制造、管理信息，是企业信息化建设中联系设计和生产的纽带，同时也为企业管理部门提供相关的数据，是企业信息交换的中间环节.

2 可行性分析

计算机辅助工艺设计主要优势有：通过计算机的分析处理，将结果进行有效地模拟，从而可以筛选出最为优质的处理结果，大大提高了工艺设计的文件的质量，且计算机高效地处理能力，也有效地避免因人工等其他方面导致的“设计失误”，从而缩短了设计周期.利用CAPP技术，因缩短了工期，节省了人力，为企业也降低了输入成本，同时在进行设计时，也可以将每个优秀的设计经验进行完美地整合，将优秀的设计模式“代代相传”，有利于工艺设计的最优化，实现自动化、标准化的设计模式.但是，现阶段所施行的CAPP技术虽然较传统的设计工艺有了一定的突破性进展，但是因其仍旧沿袭和使用链表的数据结构以文件的格式进行储存和保管，在实际使用中，其使用规则及存储格式都呈现出很多问题，例如：在调取零件信息时，需要输入对应的代码及零件信息在其所处的数据域中以有坑出现的格式进行调取的，而这种数据的存储格式及管理模式却是构成CAPP最为关键的基础性结构.

2.1 现行的数据存储弊端

由于所涉及的数据管理本身就是一项十分冗杂的管理，很多数据在存储磁盘上，并不是可以永远“安全”的被保管，客户端或者是服务器端人为的可以利用一些“手段”对其进行更改、删除，同时如果一旦没有进行合理的使用，也可能随时泄露相关信息.而在具体的使用中，其管理程序与实际数据之间几乎没有关联，用户只需要输入对应的地址就可以检索到数据，使得存储的文档之间如果需要进行关联，则需要进行其他途径或者是人为手动进行设定.这样就可能出现一系列其他的问题，如：重复性保存，因数据信息文档之间缺乏有效的关联，所以极有可能出现重复性保存现象，数据可能被保存在多个文件夹中，或者是同一文件夹中相同的数据被不同的名称保存，一旦被保存的数据被修改，则很可能出现为以后搜索、查找数据增加不必要的工作量.

2.2 数据库

数据信息存储在数据库中，其并不是独立存在的个体或是一成不变的被存储在某一域中，而数据之间也会存在一定的联系.所以数据在保存与存储时也要考虑到数据信息之间的相互联系，并应建立对应的联系“路径”.而数据在保存时，也要进行统一的保存方式，其数据的保存主要模式应该以整个系统平台为衡量，而非某一个单独的系统，这样就能够提高数据的存储效率，避免重复性保存.数据库的建立，不仅仅是保存数据，其与传统的数据文档保存系统的区别是存储空间大、监管力度强、逻辑运营能力强、管理力度高等等，在整体结构上级路径使用上都更加严谨与规范.

就目前的CAPP数据信息的保存方式，从单纯的某一区域或某一方面来看，其数据管理模式并没有凸显出太多的问题，但是如果一旦涉及的数据信息量较大时，很容易给数据的存储、管理、使用等相关工作增添繁杂的工作量，尤其是工艺设计方面，往往一个方案会涉及很多方面的数据，其数据量也较大，且在设计中对数据会存在经常性的修改，因而对数据的管理工作要求较高，一旦数据管理呈现出问题，那么很有可能导致降低工艺设计的工作效率.另外，纵观现代高端企业，其计算机管理的数据库已然被应用在各个行业领域用来管理数据，而通过观察高效率、高质量的企业，不难发现，其在企业内部的数据管理都会有一套高校的数据库，因而针对与机械领域，尤其是CAPP系统更应该创建一套属于自己的数据库管理，这样不仅可以借助于INTERNET技术，将所有的数据统一集中放置于某一服务器中，在存储和使用中，也统一建立数据管理请示，这样可以大大节省用户端使用数据时的检索时间，同时还能够某一数据同时服务于多个用户端口.在基于关系数据库的建立中，其建立的前提是必须符合企业的自身环境及周围环境，一方面是让系统以最快的速度投入到实际研发生产中，另一方面也可以让员工能够尽快的适应新系统，从而提高其“产能”，缩短员工的适应周期.因关系数据库系统虽然是一个独立的系统，但是除了要与其他各系统保持“亲密”的联系外，其只是为其他系统提供数据的一个源头，主要与系统管理服务器相关联，将数据进行有效的“传递”的，因而该系统仍旧需要保留传统的C/S体系，将客户服务器端与“源头”的数据进行有效的分离，即：应用端与前端进行有效的“隔离”，这样才能够保障同时为多个用户处理和提供数据，而非单独受某一个用户端的“占用”影响到其他用户端的使用.

3 具体设计方案

虽然CAPP这种存储模式，在一定程度上解决了数据存储在硬盘上，方便调取与保存，但是只是针对无内容较少或者单个的文件具有较高的效率，而对于大数据的使用与保存也很容易暴露出各种问题.在面对“高强度”“高压力”“高效率”的系统要求时，对应的必须要建立一套完整的系统服务方案，从而更好地为用户提供一个良好的运行环境.因派生式计算机辅助工艺设计技术中，其工作质量的好坏直接影响到最后的生产产品，而在其工作中会涉及一系列的资料库、工艺技术库、流程图、规范制度、例子、经验、总结等等，这些都是计算机工艺设计技术的基础元素，通过建立一套完整的数据库服务系统，能够将这些基础元素、资源进行有效的整合，并将其进行细化分类，科学的整理，例如：对于PAP的分类、材料的分类等等.在整个CAPP系统的设计结构中，将各个系统设计分出了几个大的模块，通过对模块的具体阐述与分析，找到最为完善的优化方案.具体包括如下几个模块：

3.1 归纳

基于派生式计算机辅助设计工艺系统中，最为基础的模块就是该模板，又叫做分类归组模块.在该模块中，新的零件设计必须要先通过查找出系统中已存在的相似零件设计工艺，以经典零件设计工艺为依托，对新零件进行对应的工艺设计改造.但是在进行设计之前，首先要对该零件进行合理的分析归纳处理，才能够快速找到对应的经典设计工艺及将新零件放置在对应的位置，如果出现与系统中存在的零件不相符，那么可以设定一个新的组，这样就可以对其进行自由分类添加处理了.输入的具体要求：要保证信息的完整性、计算机容易接受和处理、工艺师能够简短快速地对所保存的文件进行有效的识别、尽量避免冗杂的信息名称、为用户提供更加方便的信息共享.注意：在归纳时，要以零件的组成技术理论为分类归纳整理依据，这样的分类处理模式能够让典型的零件分组更具“延展性”“拓展性”“延伸性”等，打破了对固定分组的“束缚”与“捆绑”.在工艺的数据的管理技术过程中，随着大量制造企业信息化水平的不断提高，大量的工艺数据是在网络环境下处理和共享以及存储的，传统的基于文件保存工艺数据的方式已经不适应网络化和集成化的环境，这就需要深入研究网络化集成环境下的工艺数据管理技术.

3.2 查阅

在步骤（1）后，就要进入了典型工艺的查阅步骤了.该步骤一般是通过分析典型工艺零件加工步骤，找到对应的相似属性和区别，以便于对新零件的工艺加工设计.无论是否进行接下来的对新零件编辑工作，还是只是对传统经典零件加工工艺进行查阅，都要在查阅模块中进行如下操作：在查阅典型工艺加工文件时，要详细的记载该典型零件的类别号和组号，并对接下来的操作也要进行及时的保存，这样才能够为整个零件的设计过程进行完整的保存与记录，也可以有效地避免了面对大量资料，而投入过多精力用于查询.而在生成对应的工艺图后，可以直接调用CAD中的开发绘制工具，减少绘图工作效率，并且还能够将典型的工艺设计更加完善与标准.要做大量的调研和分析，在此基础上，再从零散的资料中找出规律，建立起标准统一的知识库，使之能应用于各种生产条件下的各种类型零件，并不断地对知识库进行完善，以适应用户不断变化的需求.

3.3 编辑

在查阅经典工艺技术设计后，就要对新零件进行编辑.在编辑模块中，在进入到对应的工艺设计编辑窗口后，输入对应的零件信息在系统中搜索，如果能够搜索出对应的相似经典零件加工工艺，那么可以参照经典零件的加工工艺对新零件新型工艺加工设计.而如果搜索不到对应的类别及分组，那么就要对新零件进行另一种设计搜索工序了，可以直接进入到交互式的工艺编辑界面，该界面一般是针对新零件设计与经典零件设计没有完全匹配的零件提供设计参考思路的，在该设计页面中，用户通过参照类似的零件加工工艺设计，为用户设计新零件提供“设计灵感”，用户在设计完成后，可以直接将新的设计文件存入到对应的工艺规程库中，为以后类似的零件设计提供参照，包括：切削用量、加工余量、时间定额、工序尺寸、公差、其他等工艺算数的计算.另外，设计工艺文件一旦被存入工艺规程库中，就不能对其进行修改、删除等操作，如果十分有必要进行操作也要进行严格的“审核”后，经特殊批准后，才能够对其进行修改，也就是说，工艺规程库中的工艺文件，只能够阅读，不允许被用户所修改，当这些“限制性”的条件被应用于实际工作中时，不仅不会增加工作量，反而由于规范化的管理有效地保护了文件及提高了工作效率.在知识库管理过程中，将那些可以不断被修改和扩充的知识与程序分离存储，称为外部知识库；将那些用户不能随意修改和扩充的知识固化在程序中，称为内部知识库.内部知识库和外部知识库的具体界定则是需要进一步研究的内容.

3.4 输出

该步骤是将工艺加工文件从工艺规程库中调取出来供用户进行查阅的步骤，且以公益卡片的形式进行打印出来.在该步骤中，用户可以根据自身的实际需求，选定对应的工艺卡片，对工艺卡片的大小等规格提前设定，在设定好工艺卡片的规格后，从经典工艺设计规程库中调取所需要的工艺设计，并将其打印在提前选定好的工艺卡片上，既可以节省了时间，又可以提高了工作效率，提高对数据库中的资料利用率，有效地提高了工作效率.主要包括：工艺流程卡、工序卡、工步卡、工序图、其他文档等，这些都是输入工艺文件.该步骤中，为工艺的输出提供更多的“可能性”，让其更具有柔性.

4 结束语

派生式计算机辅助设计工艺系统是提高工艺设计效率及工业生产创收的最为理想的工具.在更好地推动和实现CAPP技术发展的同时，不仅需要对设计工艺文件进行高效地设计，同时还需要对其存放的数据库进行合理地完善与优化，这样才能够保障设计人员能够从冗杂的设计工具中完全地“解放”出来.而基于关系数据库的派生式计算机辅助设计工艺系统，其前端设用仍是需要PowerBuilder进行开发的，且后台的使用也仍旧是沿用SYBASE SQL SERVER运行的，因而在设定方案时，还需要结合其自身的使用环境进行合理地设定，这样才能够保障系统高质量、高效地运行，为企业的发展提供“动力”.