1 引言

    在當(dāng)今高速發(fā)展的社會(huì)，制造業(yè)所面臨的競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越劇烈。與此同時(shí)，現(xiàn)代市場(chǎng)的全球化成為一種必然的趨勢(shì)，世界市場(chǎng)將替代區(qū)域市場(chǎng)，制造產(chǎn)品將面對(duì)全球性的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)�，F(xiàn)代市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品品種、花色和數(shù)量的需求多樣化、快速變化且無(wú)法預(yù)測(cè)，明顯地表現(xiàn)出“多品種、小批量”的特征，在傳統(tǒng)的“少品種大批量”的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造過(guò)程組織模式和實(shí)施技術(shù)，已不能適應(yīng)制造業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。為了適應(yīng)這種轉(zhuǎn)變，企業(yè)需要高效便捷的產(chǎn)品配置生成方法，形成產(chǎn)品配置為核心，將數(shù)據(jù)管理、工作流程管理與變更控制集于—體，更為強(qiáng)大的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。促進(jìn)企業(yè)的高效運(yùn)轉(zhuǎn)，以便快速生產(chǎn)出能滿足市場(chǎng)需求的產(chǎn)品。這必然導(dǎo)致企業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)中的各類數(shù)據(jù)不僅數(shù)量龐大，而且關(guān)系十分復(fù)雜。針對(duì)許多企業(yè)要存儲(chǔ)和管理大量的數(shù)據(jù)，并把各種不同的應(yīng)用系統(tǒng)集成起來(lái)的問(wèn)題。近幾年來(lái)，在數(shù)據(jù)庫(kù)管理領(lǐng)域中的—個(gè)明顯的傾向就是建立更加智能化和性能更高的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。如何將數(shù)據(jù)進(jìn)行精心地組織和歸類，然后及時(shí)的存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中為系統(tǒng)的其它部分進(jìn)行數(shù)據(jù)訪問(wèn)做好準(zhǔn)備等。準(zhǔn)確有效地規(guī)劃和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品配置設(shè)計(jì)系統(tǒng)的重要組成部分，也是系統(tǒng)的核心。

    從產(chǎn)品配置系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分析和數(shù)據(jù)庫(kù)建模方法出發(fā)，著重討論產(chǎn)品配置系統(tǒng)中數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及如何使用基于關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的面向?qū)ο蠹夹g(shù)完成PDM環(huán)境下產(chǎn)品配置管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)。實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)樹形結(jié)構(gòu)顯示以及鏈接的屬性卡顯示，配置設(shè)計(jì)等功能，增加對(duì)復(fù)雜工程數(shù)據(jù)的有效管理。

2 數(shù)據(jù)庫(kù)模型與數(shù)據(jù)庫(kù)選型

    目前，大多數(shù)PDM系統(tǒng)仍以關(guān)系模型作為數(shù)據(jù)的建模方法，并選用標(biāo)準(zhǔn)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)管理基礎(chǔ)平臺(tái)。由于面向?qū)ο蠹夹g(shù)的發(fā)展，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)也提出了新的需求，有不少的成熟PDM產(chǎn)品就是將兩種技術(shù)結(jié)合起來(lái)在數(shù)據(jù)庫(kù)層上直接地和不加區(qū)分地應(yīng)用面向?qū)ο蠹夹g(shù)。系統(tǒng)中數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)采用SmarTeam作為PDM環(huán)境，其原因之一是在軟件功能滿足的前提下，提供了可以快速實(shí)施、完全靈活的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其二，性價(jià)比高，支持Internet/Intranet的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理。SmarTeam向?qū)�提供了所需要的工具，可以快速建立一種完全可定制的、高度可視化的及結(jié)構(gòu)良好的數(shù)據(jù)模型。產(chǎn)品配置系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)，均指是在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)。其實(shí)現(xiàn)的基本原理是在現(xiàn)有的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)RDBMS上加上面向?qū)ο蟮膶?OODB)，如圖1所示。在圖1中，通過(guò)面向?qū)ο蟮木幊蹋�存放在系統(tǒng)工作存儲(chǔ)器中的對(duì)象和對(duì)象結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為外存中的數(shù)據(jù)庫(kù)表。反之，存放在外存中的數(shù)據(jù)庫(kù)表也需要轉(zhuǎn)化為工作存儲(chǔ)器中的對(duì)象和對(duì)象結(jié)構(gòu)。

    圖1 基于關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理面向?qū)ο髽I(yè)務(wù)碰用的原理

3 產(chǎn)品數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型

    3.1 產(chǎn)品數(shù)據(jù)的樹型結(jié)構(gòu)原理

    樹形結(jié)構(gòu)是一種重要的非線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，為計(jì)算機(jī)應(yīng)用中出現(xiàn)的層次關(guān)系或分支關(guān)系的數(shù)據(jù)提供了一種自然的表示方法一。定義產(chǎn)品數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是根據(jù)企業(yè)的管理模式和產(chǎn)品零部件之間的層次關(guān)系，構(gòu)造產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹�？梢园眩畟�(gè)系列產(chǎn)品定義為—棵樹，也可以把—個(gè)產(chǎn)品定義為—棵樹。產(chǎn)品零部件之間的裝配深度不同，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹的層次也不同，少則二三層，多的可以達(dá)到七八層。普通樹形結(jié)構(gòu)，如圖2所示。在圖2中，樹上的每個(gè)對(duì)象稱為—個(gè)節(jié)點(diǎn)。每個(gè)結(jié)點(diǎn)所包含的信息可分為三部分：(1)結(jié)點(diǎn)自身信息；(2)雙親結(jié)點(diǎn)的信息；(3)孩子結(jié)點(diǎn)的信息。父節(jié)點(diǎn)(例如A、B、C)是指在結(jié)構(gòu)樹上包含有低于本節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)�！獋�(gè)直接在另—個(gè)節(jié)點(diǎn)之下的節(jié)點(diǎn)(例如E)稱之為父節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)。沒(méi)有父節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)(R節(jié)點(diǎn))稱為樹的根節(jié)點(diǎn)。沒(méi)有任何子節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)稱為樹的葉節(jié)點(diǎn)。同一父節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)稱為兄弟節(jié)點(diǎn)(例如A節(jié)點(diǎn)和B節(jié)點(diǎn))。樹形結(jié)構(gòu)表示簡(jiǎn)單、直觀，應(yīng)用廣泛。它具有如下特點(diǎn)：—個(gè)結(jié)點(diǎn)可以有0、1個(gè)或多個(gè)子結(jié)點(diǎn)，除根結(jié)點(diǎn)沒(méi)有父結(jié)點(diǎn)外，其余結(jié)點(diǎn)有且只有一個(gè)父結(jié)點(diǎn)。以機(jī)械產(chǎn)品-擺線針齒減速機(jī)(BX)為例，一系列產(chǎn)品是由一個(gè)樹結(jié)構(gòu)表示，稱之為產(chǎn)品類樹結(jié)構(gòu)。它用節(jié)點(diǎn)之間的約束關(guān)系體現(xiàn)出系列產(chǎn)品之間的分類約束關(guān)系。如圖3所示。產(chǎn)品通常是由一系列的零件和部件構(gòu)成，而部件又由一系列的層次更低的零件和部件組成，這樣就自然形成了—個(gè)樹狀結(jié)構(gòu)，稱之為產(chǎn)品零部件結(jié)構(gòu)樹，如圖4所示。

    圖2 樹形結(jié)構(gòu)示意圖

    圖3 擺線減速機(jī)系列樹狀結(jié)構(gòu)樹

    圖4 擺線減速機(jī)零部件樹狀結(jié)構(gòu)樹

    3.2 產(chǎn)品數(shù)據(jù)的部分網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)模型

    如圖5中所示，兩個(gè)結(jié)構(gòu)產(chǎn)品樹之間通過(guò)相關(guān)“鏈接”，形成了一定層次的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)的部分網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。用簡(jiǎn)單上下層次關(guān)系的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹形式來(lái)組織產(chǎn)品數(shù)據(jù)，符合產(chǎn)品數(shù)據(jù)自身的內(nèi)在結(jié)構(gòu)。但是，這種結(jié)構(gòu)樹并不是都能完全清楚地表達(dá)復(fù)雜的產(chǎn)品數(shù)據(jù)。例如，系列產(chǎn)品類樹結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品零部件樹結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，以及同級(jí)節(jié)點(diǎn)存在的依賴關(guān)系等。如果單純僅用上下層次關(guān)系的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹來(lái)表示這些關(guān)系，由此可能會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)冗余，或信息描述不清或錯(cuò)誤等相應(yīng)的問(wèn)題。因此，不僅僅需要以產(chǎn)品裝配關(guān)系為基礎(chǔ)組織的產(chǎn)品零部件樹狀結(jié)構(gòu)，而且需要建立一定層次的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)補(bǔ)充說(shuō)明產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，以完整準(zhǔn)確地描述產(chǎn)品數(shù)據(jù)的內(nèi)在關(guān)系和結(jié)構(gòu)。

    圖5 擺線減速機(jī)產(chǎn)品部分網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)樹

4 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型

    (1)類和子類產(chǎn)品配置設(shè)計(jì)系統(tǒng)是面向產(chǎn)品項(xiàng)目的應(yīng)用軟件，其中所有的數(shù)據(jù)是圍繞產(chǎn)品項(xiàng)日來(lái)組織的，并且以樹型鏈接形式顯示。樹型鏈接為本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的所有類型信息提供內(nèi)在的層次鏈接。這樣將會(huì)很方便的地瀏覽數(shù)據(jù)信息。(2)類的層次結(jié)構(gòu)本系統(tǒng)中的類都有自己的屬性，并顯示在屬性卡片中。較低層次的類繼承了上一級(jí)類的所有屬性，同時(shí)還可以有自己的屬性。因此從數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的最高層的類到較低層次的類的過(guò)程，類的信息就越詳細(xì)。系統(tǒng)的一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以包含許多層次的類，在結(jié)構(gòu)最后的子類也叫“葉”類。如圖6所示。

    圖6 類和千類組成的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

5 基于關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的面向?qū)ο蠹夹g(shù)

    (1)每個(gè)獨(dú)立對(duì)象(例如一個(gè)擺線減速機(jī)產(chǎn)品的一個(gè)零件或一個(gè)部件所_構(gòu)成的表格，在其表格中增加兩個(gè)屬性字段，分別為類別標(biāo)識(shí)(CLASS_ID)和對(duì)象標(biāo)識(shí)(OBJECT_ID)，其中同類實(shí)體的類別標(biāo)識(shí)在所有記錄里取同一個(gè)值(例如，在本系統(tǒng)中產(chǎn)品類一擺線減速機(jī)作為一個(gè)工程項(xiàng)目類，它的CLASS_ID設(shè)為459)，而對(duì)象ID標(biāo)識(shí)只是記錄一個(gè)流水號(hào)，具有唯一性，確保沒(méi)有重復(fù)。其中對(duì)CIASS_ID的取值是在SmarTeam系統(tǒng)規(guī)劃的時(shí)候約定的，產(chǎn)品配置設(shè)計(jì)系統(tǒng)的程序根據(jù)這個(gè)約定來(lái)辨認(rèn)對(duì)象層次，既要完成將數(shù)據(jù)庫(kù)中的記錄轉(zhuǎn)變成內(nèi)存對(duì)象，建立對(duì)象層次關(guān)系。數(shù)據(jù)的完整性，是靠外部的面向?qū)ο缶幊碳夹g(shù)來(lái)保證。(2)對(duì)與鏈接類的對(duì)象數(shù)據(jù)，采用面向?qū)ο蟮木幊碳夹g(shù)，在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中，鏈接類的對(duì)象數(shù)據(jù)組成關(guān)系表，對(duì)象之間的相互關(guān)聯(lián)反映在這些關(guān)系表中。如減速機(jī)產(chǎn)品項(xiàng)目與它的產(chǎn)品子項(xiàng)目的關(guān)聯(lián)表格，在這些關(guān)系表格中再增加四個(gè)字段(OBJ_ID1、CLA_ID1、OBJ_ID2、CIA ID2)，其內(nèi)容分別是相應(yīng)的所關(guān)聯(lián)實(shí)體的類別標(biāo)識(shí)(CLASS_ID)和對(duì)象標(biāo)識(shí)(OBJECT_ID)。

    基于PDM-SmarTeam環(huán)境下，設(shè)計(jì)適合用戶需求的產(chǎn)品配置系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)，是采用上述基于關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的面向?qū)ο蠹夹g(shù)實(shí)現(xiàn)的。通過(guò)SmarTeam可以構(gòu)造一個(gè)適合用戶需要的數(shù)據(jù)庫(kù)，它的特色在于各行各業(yè)可以根據(jù)需要設(shè)計(jì)相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，而且還可以對(duì)己存在的數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行修改，使之適應(yīng)自己的需求。這種構(gòu)造數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)的方法使通過(guò)SmartDataModeIDesigner模塊實(shí)現(xiàn)的。SmarTeam提供了大量的企業(yè)模板，每一模板適合于不同的應(yīng)用環(huán)境，例如，機(jī)械、電氣、設(shè)備管理、辦公自動(dòng)化等模板，用戶即可以使用SmarTeam提供的模板，實(shí)施自己的運(yùn)用，也可以通過(guò)定制模板來(lái)滿足自己的需要，通過(guò)SmarTeam應(yīng)用向?qū)�提供的模板�?lái)滿足機(jī)械產(chǎn)品配置設(shè)計(jì)對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的要求。

    根據(jù)配置設(shè)計(jì)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)，在SmarTeam工程樹下(Project tree)創(chuàng)建和定義類名及子類。例如創(chuàng)建一個(gè)子類—擺線減速機(jī)(類產(chǎn)品)。根據(jù)此項(xiàng)目類的要求再設(shè)計(jì)三大子類：①一級(jí)擺線減速機(jī)產(chǎn)品類(BX系列產(chǎn)品)；②二級(jí)擺線減速機(jī)產(chǎn)品類(BXE系列產(chǎn)品)；③三級(jí)擺線減速機(jī)產(chǎn)品類(BXS系列產(chǎn)品)。根據(jù)三大類的要求再設(shè)計(jì)葉類。如圖7所示，在SmarTeam工程樹中實(shí)現(xiàn)上述平臺(tái)的類與子類結(jié)構(gòu)的實(shí)例。

    圖7 工程樹下的對(duì)象實(shí)例

6 數(shù)據(jù)庫(kù)表的結(jié)構(gòu)和關(guān)系

    數(shù)據(jù)庫(kù)表之間的關(guān)系，如圖8所示。需要說(shuō)明的是除了附加表的字段是在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中創(chuàng)建表時(shí)添加的，其他用戶表的信息和表中字段屬性是定制數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，根據(jù)用戶的需要在SmarTeam定制向?qū)е性O(shè)置的，同樣對(duì)于這些字段屬性可以隨時(shí)進(jìn)行修改和刪除。數(shù)據(jù)庫(kù)表的結(jié)構(gòu)主要有：零部件表—記錄零件對(duì)象個(gè)編碼、名稱、和各項(xiàng)屬性；零件相關(guān)信息表—記錄了零件之問(wèn)的相互依賴或者排斥關(guān)系；文件信息表一主要記錄零件的各類圖形文件、工程分析文件、工藝文件等信息；產(chǎn)品結(jié)構(gòu)表—記錄了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和組成信息；產(chǎn)品目錄表一記錄所有已經(jīng)存在的產(chǎn)品類型信息。

    圖8 數(shù)據(jù)庫(kù)表的結(jié)構(gòu)和關(guān)系

    全部的產(chǎn)品零部件信息特性表主要有五張表組成，分別表示為：產(chǎn)品結(jié)構(gòu)表(TN_PROJECT)、零件事物特性表(TN_CATIA_PART)，部件事物特性表(TN_CATIA_PRODUCT)，零部件表(TN_DOCUMENTATION)和產(chǎn)品事物特性表(BX)。需要指出的是BX是根據(jù)產(chǎn)品變量配置的需要，附加創(chuàng)建的產(chǎn)品事物特性表。需要選配的項(xiàng)目（類產(chǎn)品）不同，則就附加創(chuàng)建不同的事物特性表。這樣在類產(chǎn)品增加的時(shí)候，產(chǎn)品事物特性表的數(shù)量也將不斷增加。配置設(shè)計(jì)系統(tǒng)用擺線減速機(jī)產(chǎn)品作為系統(tǒng)的運(yùn)行實(shí)例，所以BX表示擺線減速機(jī)產(chǎn)品的事物特性表。為了順利的完成基于知識(shí)庫(kù)和規(guī)則庫(kù)的產(chǎn)品配置設(shè)計(jì)系統(tǒng)，還必須創(chuàng)建以下數(shù)據(jù)庫(kù)表：產(chǎn)品選配規(guī)則表(ConfigRule)、變量值表-definedV變量條件表-definedVC用戶權(quán)限表-user以及反映對(duì)象之間相互關(guān)聯(lián)的關(guān)系表。

7 結(jié)論

    從產(chǎn)品配置系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分析和數(shù)據(jù)庫(kù)建模方法出發(fā)，結(jié)合機(jī)械領(lǐng)域中產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)的實(shí)際工作，研究了滿足系統(tǒng)要求的數(shù)據(jù)庫(kù)功能及數(shù)據(jù)特點(diǎn)，著重討論產(chǎn)品配置系統(tǒng)中數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及如何使用基于關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的面向?qū)ο蠹夹g(shù)完成PDM環(huán)境下產(chǎn)品配置管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)。實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)樹形結(jié)構(gòu)顯示以及鏈接的屬性卡顯示，配置設(shè)計(jì)等功能，增加對(duì)復(fù)雜工程數(shù)據(jù)的有效管理。

核心關(guān)注：拓步ERP系統(tǒng)平臺(tái)是覆蓋了眾多的業(yè)務(wù)領(lǐng)域、行業(yè)應(yīng)用，蘊(yùn)涵了豐富的ERP管理思想，集成了ERP軟件業(yè)務(wù)管理理念，功能涉及供應(yīng)鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業(yè)務(wù)領(lǐng)域的管理，全面涵蓋了企業(yè)關(guān)注ERP管理系統(tǒng)的核心領(lǐng)域，是眾多中小企業(yè)信息化建設(shè)首選的ERP管理軟件信賴品牌。

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本文標(biāo)題：產(chǎn)品配置管理系統(tǒng)中數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)鍵技術(shù)的研究

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