基于金属热处理的计算机辅助工艺设计系统开发与实践

周小娟

（西安外事学院工学院计算机系，陕西 西安 710077）

在计算机技术快速发展，数据库技术逐渐更新优化的形势下，数据库应用系统在各个领域得以广泛应用，工业领域也不例外。但是，受技术条件约束，以往数据库功能太过单一化，只能存储或者检索数据信息，在数据再加工上能力相对不足，根本无法满足现代化工业领域的智能化与信息化要求，尤其是在金属热处理方面。这就需要基于金属热处理生产，进一步优化完善数据库应用系统，以实现基于材料热处理工艺的金属热处理数据库系统。在此基础上，本文设计开发了基于金属热处理的计算机辅助工艺设计系统，针对科研工作人员与技术人员，为其提供了具备智能化查询功能与辅助设计功能的热处理生产辅助平台，减少了工作人员的工作量，还保证了良好生产效率与质量[1]。

1 系统总结构设计

1.1 系统设计思想

基于金属热处理的计算机辅助工艺设计系统利用以对象为导向的方法，进行综合分析与设计，就金属热处理工艺设计方式，以及系统运行环境和安全可靠性等充分考虑，选用C/S 框架模式。系统设计开发以.Net平台为载体的C 编程语言，将其作为工具进行用户界面开发，以SQL Service为数据库服务器，以此保证系统技术的先进性，与系统运行的稳定性、安全性[2]。

1.2 系统运行流程

系统运行流程具体如图1所示。

1.3 系统模块化设计

系统模块化设计思想将复杂系统划分为规模相对偏小，功能比较简单，容易构建与修改的分部。首先，各模块之间彼此独立，能够分别设计与实践。其次，各模块间的相互关系基于功能模型进行详细阐述。不同模块处于相互关联的限制下，构成统一整体，以此实现系统功能。就系统运行流程详细分析，系统整体设计为四个模块，即浏览、查询、设计、系统管理[3]，具体如图2所示。

2 系统数据库设计

2.1 概念结构设计

所谓概念结构设计实际上就是现实世界与计算机世界的媒介。概念结构设计利用抽象机制，构建反映用户实际需要的信息模型，其是独立在计算机硬件结构和数据库管理系统的，在数据库设计中占据着关键性位置。系统利用实体-联系的方式进行设计，此方式通过E-R模型基于实体、属性、实体间的关联详细阐述现实世界中的信息结构。系统数据库概念结构设计明确了用户信息、材料信息、工艺信息的实体集地位，通过合理选择部分利用、设计分E-R图、合并E-R图等，实现全局E-R图的设计[4]，具体如图3所示。

图1 系统运行流程

图2 系统模块功能

图3 系统全局E-R图

2.1.1 选择部分应用

数据流图是进一步明确实体、属性、关联的重要前提，因此，应选择合适层次的数据流图，促使层次的各个部分与部分应用相对应，以此设计分E-R 图。同时，具备系统表述的整体性与简洁性，系统基于第二层数据流图进行分E-R图设计。

2.1.2 设计分E-R图

分E-R 图也被称为部分E-R 图。根据系统第二层数据流的部分应用数据流图，基于数据字典获取数据信息，利用抽象机制，明确部分应用的实体、属性、标识符号、实体关联、类型。

2.1.3 合并E-R图

合并E-R 图，以实现系统全局E-R 图，进而实现数据库概念结构总体设计。合并主要是为了有效解决部分E-R图之间的矛盾与信息冗余问题。

2.2 逻辑结构设计

基于概念结构设计，逻辑结构设计在既定原则的有效引导下，转换E-R 图为符合具体数据库管理系统所支持的数据模型，并通过优化改进的逻辑结构。数据模型主要有关系、层次、网状等等，逻辑结构设计把ER图转换成了关系数据模型[5]。

2.2.1 转换为关系模式

关系模式的根本是二维数据表，就基于金属热处理的计算机辅助工艺设计系统E-R 图为主要依据，把实体和关联转换导出系统各个关系。

2.2.2 规范化关系模式

通过E-R图转换的初始关系模式与相关标准要求存在一定偏差，且存在数据冗余现象，对此还需要进行规范化处理，以此实现数据库设计第三范式。分解关系模式的用户信息和材料信息，获得系统最终关系模式，具体如图4所示。

图4 系统关系模式

2.3 物理结构设计

物理结构设计主要是数据库以物理设备为载体的存储结构和存取方式，其基于计算机系统与数据库管理系统。当前，在商品化关系数据库管理系统中，数据库的内部物理结构基本上都是通过数据库管理系统自动化实现的。

3 系统关键模块设计

系统关键模块实际上就是金属热处理计算机辅助工艺设计和关联性信息的实时查询。在模块设计中，需要充分考虑实际状况以及信息传输，通过在系统中适当增添数据分析与处理功能，以此明确关键模块的运行流程，通过专业编程语言进行系统设计与开发[6]。对于整个系统而言，传统热处理工艺设计是为了充分了解原材料信息，热处理工艺标准是材料在热处理之后，所需满足的功能性能标准要求。在基于金属热处理的计算机辅助工艺设计系统中，尽管会遵循既有标准设计，但是又不同于传统设计方法。系统根据用户输入记录，以固定计算机方式为载体，对热处理工艺的参数进行自动改进与优化，具体流程如图5所示。

图5 系统工艺设计优化流程

以具体设计方法作为主要依据，基于金属热处理的计算机辅助工艺设计系统以Visual Studio 为开发环境，基于C#语言，进行系统软件优化设计[7]。

4 结 论

综上所述，基于金属热处理的计算机辅助工艺设计系统，通过.Net平台客户机与服务器结构，选用C#语言作为编程语言，利用SQL作为数据库管理，以此保证技术的先进性与系统运行的稳定性。此系统实现了计算机辅助工艺设计的功能，可以在用户查询材料信息后，自动全面详细记录。而在需要针对具体材料进行热处理工艺设计时，系统则会主动实现自动化调整查询记录，以此作为参考依据加以设计，自动生成设计方案，基于用户需求，还可以制成实体工艺卡。通过实践证明，基于金属热处理的计算机辅助工艺设计系统的实用性与可靠性良好。