针对贮存期信息的数据管理系统设计

/北京航天长征飞行器研究所

贮存期是指以产品出厂之日作为计时起点，在规定的贮存、维护、使用条件下，能满足规定可靠性指标的贮存使用时间，是产品的重要属性。在系统贮存条件基本一致的情况下，不同系统相同产品间的贮存期信息具有借鉴意义。基于这种借鉴需求，对贮存期的信息进行管理，便于不同系统间进行借鉴。

如何建立数据管理系统，以便进行信息知识的管理与利用，笔者主要针对2个方面进行了研究与探索：一是该数据管理系统的软件架构；二是数据库的构建研究。

一、数据管理系统的架构

1.数据管理系统的架构

软件架构也称为软件体系结构，是一系列重要决策的集合，包括软件的组织，它是构成系统的结构元素及接口的选择。元素在相互协作中表现出的行为，进一步组合构成更大规模的子系统并指导这一组织，包括这些元素及其接口、它们的协作和它们的组合—架构风格。架构风格，是一组原则，也是为系统提供抽象框架的粗粒度模式，能为频繁出现的问题提供解决方案，以此促进设计复用。

目前企业级管理应用解决方案中，分层架构是在实践中被广泛应用的一种架构风格，其关注点是软件结构组织。在实际的企业应用中，根据具体应用系统复杂度和部署要求的差异，分层架构中的层级数目和层间的关系会有不同。

2.三层体系架构概述

三层架构是分层架构的具体表现。在高度抽象下，任何企业应用从逻辑结构上都可以划分为三层架构，如图1所示。

一是表示层。其主要职责是处理与用户的信息交互，即向用户显示信息并把信息翻译为业务层或数据层上的各种动作。大多数业务应用程序通常使用窗体（页面）来构造表示层。每个窗体都包含许多用于显示较低层的输出以及收集用户输入的字段。在应用中，用户界面的表现形式可采用Web应用中的基于HTML的页面。

二是业务层。应用程序通常围绕业务流程和业务组件的概念构造，通过业务层中大量的组件、实体、代理和界面来处理。业务组件是业务概念的软件实现，在业务应用程序的生命周期中，它们是设计、实现、部署、维护和管理的主要单元。业务组件封装业务逻辑(也称业务规则)，这些规则约束业务概念的行为以匹配特定公司的需要。业务层设计中通常采用的设计模式包括事务脚本、领域模型和表模块。

三是数据层。业务应用程序需要访问存储在数据库中的数据，数据层中的数据访问组件负责将存储在这些数据库中的数据公开给业务层。数据访问组件将业务层与特定数据存储解决方案的细节隔离开，这种隔离具有以下优点：减少数据库提供方的更改所造成的影响；减少数据表示的更改（如数据库架构的更改）所造成的影响；封装操作单个位置的特定数据项的所有代码，简化了测试和维护过程。

三层架构采用严格分层方法，在继承分层架构具有大多数优点的同时，还可尽量减少必须跨越过多层所造成的负面影响。三层架构的主要优点包括：由于层与层之间的低耦合、层内的高内聚，以及交换层接口的不同实现能力，解决方案的维护和增强变得更容易；其他解决方案能够复用各个层所公开的功能；将层分布在多个物理级可以改善可伸缩性、容错和性能；具有定义明确的层接口以及交换层接口的各个实现能力提高了可测试性。

图1 三层体系架构

二、数据库设计

数据管理系统的软件架构需要相应的数据库（关系数据库）予以支撑，依据目前产品的特点，利用E-R模型建立了相应的数据库模型，并进行了数据库设计。

1.E-R模型

E-R模型是实体—联系模型(ENTITY-RELATIONSHIP)的简称，它是在数据库设计时用来表示各个相关的信息结构方便、直观的一种中间模型，能方便地转化为DBMS所能够接受的层次、网状或关系模型，最终通过DBMS来实现，尤其在转化为关系模型时更为简便、快捷。因此，E-R模型被广泛地用于进行信息结构的概念设计，它是整个数据库设计的关键，其优劣关系到整个数据库系统的优劣和生存期。

2.贮存期信息管理系统数据库的E-R模型

一是E-R模型（见图2）。针对贮存期信息利用E-R模型图，研究各种信息之间的对应关系。

二是实体分析。通过对E-R图进行分析，对其中的5个实体，包括系统、产品、失效模式、失效机理和贮存指标进行分析。

系统是指由各类产品有机组成的一个整体和集合。系统的属性为系统名称、系统类别等。

产品指组成系统的各类产品，包括分系统级产品、单机/部组件级产品、材料/元器件级产品。产品是贮存期的载体，其属性主要包括产品名称、产品级别、设计单位、生产单位、所用材料、主要工艺、产品功能、工况、划类、规格系统等。

图2 数据管理系统的E-R模型图

失效模式指产品在贮存失效时的表现形式，主要包括短路、开路、断裂、强度不足等。

失效机理是引起贮存失效的物理的、化学的、生物的或其他过程，是贮存期研究过程中需要重点探索的内容。

贮存指标是系统贮存延寿过程中主要研究的对象，主要包括不同类型的性能、可靠性、维修性、保障性、测试性、安全性等指标。其主要属性包括指标名称、指标类型、指标内涵、指标单位、检测方法、试验方法和评估方法等内容。

三是关系分析。在E-R图中，不仅有实体，还有实体之间的关系。

产品和系统之间的关系。系统和产品之间是主要隶属关系，即产品属于系统。产品与系统之间的对应关系为多对多的关系，即一个系统包含很多的产品，一个产品也可以在不同系统上应用。

产品和失效模式之间的关系。

产品和失效模式之间的关系为对应关系，即产品有相应贮存失效模式，该关系为多对多的关系，如一种产品可以有多种贮存失效模式，而不同产品也会有同样的贮存失效模式。

失效模式和失效机理之间的关系。失效模式和失效机理之间的关系同样为对应关系，失效机理是失效模式深层次的原因。失效模式和失效机理之间的关系为一对多的关系，即一种失效机理只能导致一种失效模式，但一种失效模式可以对应多种失效机理。

产品和贮存指标之间的关系。产品与贮存指标的对应关系为多对多的关系，即一种产品在贮存过程中所关心其影响后续使用的贮存指标有很多种，同时对于一种贮存指标也可能为多种产品在贮存过程中所关心的指标。在产品和贮存指标对应的过程中，对于相同的贮存指标针对不同的产品，依据使用的环境条件、任务时间等不同，其设计要求与延寿要求2个指标会有一定的差别，这样在产品和贮存指标的对应关系中有2个属性，分别为设计要求和延寿要求。

笔者针对产品贮存期信息需要在各个系统之间进行利用的需求背景，讨论并设计了相应贮存期信息的数据管理系统软件架构，并对其数据库进行设计，可利用设计模型开展相应的程序编制，形成相应的数据系统，为产品贮存期数据的积累与知识管理形成数据和知识收集与利用的良性循环。