CC BY
155
БАЗА ДАННЫХ САПР ТП ГАЛЬВАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
Е.Г. Чернокнижная Научный руководитель - доктор технических наук, профессор Ю.А. Гатчин
Работа посвящена разработке базы данных гальванического производства как основы САПР технологическими процессами гальванической обработки. Рассматриваются этапы проектирования, предлагается состав программного обеспечения, описываются структуры разработанных реляционных таблиц баз данных.
Введение
Системы автоматизированного проектирования технологических процессов (САПР ТП) играют главную роль в ускорении технологической подготовки производства и, как следствие, в сокращении сроков освоения новых изделий. Конечной целью САПР ТП является разработка комплекта технологической документации.
Повышение производительности труда технологов и нормировщиков и повышение качества проектных работ обеспечивается за счет автоматизации работ поискового и расчетного характера, работ по оформлению технических документов, ведения архива техпроцессов. Это должно решаться, в первую очередь, за счет рационального построения и ведения информационной базы данных (БД).
Основная часть
Современные САПР ТП - это сложные системы, состоящие из многочисленных взаимосвязанных звеньев с последовательными, параллельными и обратными связями. Поведение отдельных звеньев таких систем и функционирование системы в целом может иметь различный, в том числе детерминированно-стохастический, характер.
САПР ТП и ее компоненты являются сложными системами, и при их проектировании целесообразно использовать нисходящий стиль блочно-иерархического проектирования, включающего ряд уровней и этапов.
Проектирование базы данных состоит из двух этапов: логическое проектирование и физическое проектирование. На первом этапе определяется, какая информация, необходимая для процесса проектирования, должна храниться в БД; какие атрибуты данных для каждого объекта должны храниться в БД и как они должны быть идентифицированы; какие связи (отношения) должны существовать между объектами. На втором этапе происходит разработка базы данных с использованием конкретной СУБД на основании модели, полученной при логическом проектировании.
Поскольку разрабатываемая САПР ТП гальванического производства строится как открытая система, большое значение для нее имеет унификация и стандартизация средств межпрограммного интерфейса, т.е. профилей САПР ТП для информационного взаимодействия программ, входящих в САПР. Профилем открытой системы называют совокупность стандартов и нормативных документов, обеспечивающих выполнение системой заданных функций. В профилях САПР ТП могут использоваться язык EXPRESS стандарта STEP [1] и унифицированный язык SQL обмена данными между различными системами управления базами данных.
Разработка технологического процесса получения покрытия производится путем выбора конкретных вариантов операций и конкретных величин параметров обработки в соответствии с указаниями, приведенными в ГОСТ 9.305-84 «Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Операции технологических процессов получения покрытий». На основании анализа всех объектов, необходимых для автоматизированного проектирования технологических процессов, определено, что информационное обеспечение системы состоит из совокупности БД (рис. 1).
Рис. 1. Структура базы данных САПР ТП гальванообработки
БД «Проектирование» содержит сведения о производственной системе, используемые для реализации функции проектирования типовых технологических процессов (ТТП) и единичных технологических процессов (ЕТП), расчета норм расхода материала на ТТП. Логическая структура БД «Проектирование» построена в виде таблиц: «Те6хнологические операции» (ГОСТ 9.305-84), «Оборудование», «Оснастка», «Классификаторы и справочники». БД «Нормирование» содержит данные по нормированию ЕТП: нормативы времени; дополнительные данные, которые идентифицируют нормативы времени по каждой операции ЕТП. БД «Техпроцессы» содержит техпроцессы (ТТП, ЕТП) получения гальванических покрытий и должна быть использована для формирования и хранения технологических документов.
Логическое проектирование БД «Проектирование» начинается с системного анализа и содержательного описания предметной области и реальных связей, которые присутствуют между ее объектами. Каждая технологическая операция гальванического производства характеризуется следующими параметрами: состав электролита (тип операции), материал детали, плотность тока, время выдержки, температура электролита, дополнительные условия. Оборудование характеризуется инвентарным номером, кодом оборудования, наименованием. Аналогично определены свойства остальных информационных объектов: гальванической ванны, гальванического автомата, автооператора, выпрямительного агрегата и т.д.
В процессе проектирования технологического процесса система решает следующие задачи:
• выбирает (если возможно) подходящий технологический процесс из архива типовых ТП;
• создает новый ТП на основании требований, предъявляемых к детали в конструкторской документации;
• осуществляет адаптацию технологической схемы применительно к конкретным производственным условиям;
• рассчитывает оптимальную загрузку гальванических автоматов в зависимости от суточной производственной программы;
• рассчитывает площадь покрываемой поверхности деталей новой номенклатуры;
• рассчитывает токовые режимы в зависимости от типов деталей, ванн и приспособлений;
• формирует комплект необходимой сопроводительной документации.
Программное обеспечение системы включает в себя общесистемное программное обеспечение, состоящее из операционной системы WINDOWS, и специальное про-
граммное обеспечение, написанное на языке SQL. Основой системы управления базами данных SQL Server является реляционная модель. Реляционная база данных состоит из сущностей (таблиц), находящихся в определенном отношении друг с другом.
Сущности в данном случае - это технология гальванической обработки деталей, реализованная на конкретном предприятии. Отношения - это виртуальные связи, основанные на реальном взаимодействии персонала, оборудования, регламентов, направленные на реализацию технологий. Все данные представляются в виде двумерных таблиц, и все операции над данными сводятся к операциям над таблицами. Строка реляционной таблицы (запись, кортеж) представляет собой один экземпляр информационного объекта (сущности). Столбец (поле, атрибут) отражает какое-либо свойство этого объекта, т.е. совокупность значений для данного атрибута. Элементы данных кортежа связаны между собой отношениями. Таким образом, вся таблица называется отношением. Для однозначного определения каждого атрибута используется ключ, состоящий из одного или нескольких полей записи. Ключ должен быть уникальным и однозначно определять запись.
В соответствии с теорией реляционных баз данных [2, 3] таблицы должны отвечать следующим требованиям:
• в отношении нет одинаковых кортежей;
• каждый атрибут имеет уникальное имя;
• элементы данных атрибута однородны;
• все значения атрибутов атомарны (один элемент данных - одно значение);
• порядок следования строк и столбцов произвольный.
Реляционные базы данных позволяют объединить информацию, принадлежащую разным таблицам базы данных. Для этого в процессе проектирования определены связи между таблицами, в соответствии с которыми должно выполняться объединение таблиц. Инфологическая модель предметной области представляет собой описание базы данных и отражает предметную область в виде совокупности информационных объектов и их структурных связей. Основным инструментом разработки инфологической модели реляционной базы данных являются диаграммы «сущность-связь» (entity relationship diagrams), так называемые ER-диаграммы.
На рис. 2 показан основной фрагмент рассматриваемой базы данных в виде диаграммы.
Подготовка запросов к базе данных на сервере (на языке SQL) со стороны клиентской части может выполняться с помощью некоторой утилиты, например «Query Analyzer». Для предоставления пользователю больших возможностей и удобства в подготовке и выполнении запросов создаются клиентские приложения.
Для организации запросов к серверной базе данных непосредственно на языке SQL или с помощью клиентского приложения возможны различные способы взаимодействия, заметно влияющие на его эффективность. К числу основных способов такого взаимодействия можно отнести следующие способы, основанные на использовании:
• интерфейса DB-Library или DB-LIB (библиотек баз данных);
• технологии ODBC (совместимость открытых баз данных);
• интерфейса OLE DB (связывания и встраивания объектов баз данных);
• технология DAO (объект доступа к данным);
• технология ADO (объект данных ActiveX).
В нашем случае для организации запросов использована технология ODBC. Технология ODBC была разработана фирмой Microsoft для обеспечения возможности взаимодействия между различными СУБД. Она предусматривает создание дополнительного уровня между приложением и используемой СУБД. Службы ODBC обеспечивают получение от приложения запросов на выборку информации, перевод их на язык ядра адресуемой базы данных доступа к хранимой в ней информации. Основное назна-
чение ODBC состоит в абстрагировании приложения от особенностей ядра серверной базы данных, с которой оно осуществляет взаимодействие, поэтому серверная база данных становится как бы прозрачной для любого клиентского приложения.
Рис. 2. Модель базы данных «Проектирование» САПР ТП гальванического производства
Рассмотрим организацию обработки в базе данных на сервере SQL Server 2000 [4] с помощью технологии ODBC и использование Access в качестве клиентского приложения.
При использовании в клиентском приложении средств ODBC осуществляется обращение к определенному источнику данных, а через него - к СУБД, которую он представляет. При установке средств ODBC устанавливается общая подсистема ODBC и определяются пары «драйвер - база данных», которым задаются имена, используемые при соединении с базой данных. Соответствующие пары называются DSN (Data Source Names - имена источников данных)
При обработке данных на сервере с использованием технологии ODBC и применением клиентского приложения можно выделить следующие этапы: задание источника данных - создание и настройка соединений; собственно обработка данных с помощью запросов.
Создание источника данных выполняется с помощью утилиты «Администратор источников данных ODBC». С ее помощью создается новое соединение, и настраиваются параметры имеющихся соединений.
Access поддерживает следующие три типа источников данных ODBC:
• пользовательские, специфичные для каждого пользователя компьютера-клиента, можно создавать с помощью утилиты «Администратор ODBC» и с помощью Access;
• системные также можно создавать с помощью утилиты «Администратор ODBC» и с помощью Access;
• файловые являются индивидуальными текстовыми файлами, определяющими источник данных.
После задания базы данных SQL Server в качестве источника данных выполняется подключение таблиц базы данных SQL Server в базу данных Access.
Создание запроса к базе данных SQL Server включает следующие шаги:
• создание нового запроса и добавление в него требуемых таблиц из базы данных SQL Server;
• перетаскивания требуемых полей из добавленных таблиц в строку Field (поле) бланка запроса;
• нажатие на панели инструментов кнопки «Запуск» для ввода результатов выполнения запроса;
• закрытие и сохранения запроса.
Приведенная выше процедура подключения таблиц используется в большинстве случаев для баз данных SQL Server при наличии драйверов ODBC.
В SQL Server можно писать хранимые процедуры и выполнять их вместо посылки серверу отдельных команд. Выполнение запроса в виде хранимой процедуры осуществляется быстрее, чем с помощью ядра базы данных Jet. Это обусловлено уменьшением объема передаваемых данных и тем, что хранимые процедуры выполняются быстрее, поскольку предварительно компилируются. Кроме того, запрос к SQL Server применяется при необходимости использовать средства Transact-SQL, отсутствующие в SQL Access.
Заключение
Предложенный подход к созданию базы данных, а также выбор и использование СУБД, позволяют создать информационный банк данных, который является основой САПР ТП гальванического производства. Такая система может использоваться как самостоятельно в сетевой клиент-серверной среде вычислений, так и в интеграции с информационно-управляющими системами различных уровней для обеспечения непрерывного жизненного цикла промышленных изделий.
Литература
1. Норенков И.П. Основы автоматизированного проектирования. М: МГТУ им. Баумана, 2002. 336 с.
2. Базы данных. Под ред. А.Д. Хомоненко. СПб: КОРОНА-принт, 2003. 672 с.
3. Кренке Д. Теория и практика построения баз данных. СПб: Питер, 2005. 859 с.
4. Тихомиров Ю. SQL Server 2000: разработка приложений. БХВ-Петербург, 2000. 368 с.
