在農(nóng)機(jī)產(chǎn)品生產(chǎn)中,工藝裝備的設(shè)計(jì)和制造在整個(gè)生產(chǎn)準(zhǔn)備過程中周期最長(zhǎng),它實(shí)際決定了農(nóng)機(jī)生產(chǎn)的工藝準(zhǔn)備周期。近年來,我國(guó)的新機(jī)研制、系列改型任務(wù)繁重,產(chǎn)品更新速度快,客觀上要求采用新的設(shè)計(jì)手段和工藝方法來縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。從設(shè)計(jì)角度來看,采用數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行工藝裝備設(shè)計(jì),增強(qiáng)工藝裝備設(shè)計(jì)過程的柔性,提高對(duì)已有設(shè)計(jì)資源的可重用性,是縮短工藝裝備設(shè)計(jì)周期的重要途徑。在農(nóng)機(jī)產(chǎn)品CAPP系統(tǒng)開發(fā)過程中,各模塊對(duì)系統(tǒng)的要求可以說是多種多樣的,利用對(duì)象建模技術(shù)對(duì)CAPP系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)和開發(fā),可以保證系統(tǒng)的可重用性、易維護(hù)性、獨(dú)立性和互操作性。CAPP系統(tǒng)是一個(gè)采用數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)和管理大量工藝卡及其相關(guān)數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。該文采用非面向?qū)ο蟮年P(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)Sybase加上面向?qū)ο蟮拈_發(fā)工具PowerBuilder來實(shí)現(xiàn)面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì),從而將對(duì)象的屬性和操作分離,所開發(fā)的CAPP系統(tǒng)在農(nóng)機(jī)產(chǎn)品的工藝設(shè)計(jì)中得到了良好應(yīng)用。
1 基于對(duì)象建模的CAPP系統(tǒng)模型
1.1 CAPP系統(tǒng)的對(duì)象模型
對(duì)象建模技術(shù)在面向?qū)ο蠓治鰰r(shí),首先將工藝人員看到的各種表格,如工藝過程卡、生產(chǎn)進(jìn)度表、材料明細(xì)表、材料匯總表等所有數(shù)據(jù)項(xiàng)看成為初始對(duì)象,將表達(dá)對(duì)象之間的關(guān)系抽象成初始對(duì)象之間的關(guān)聯(lián),由此得到CAPP系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般對(duì)象圖(圖1)。
圖1 表與操作分離時(shí)的CAPP一般對(duì)象模型圖
由于CAPP系統(tǒng)中很大部分任務(wù)是對(duì)工藝卡內(nèi)容數(shù)據(jù)以及生成工藝卡的支撐數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與管理,因此圖1中的對(duì)象為表對(duì)象,它們是CAPP系統(tǒng)的對(duì)象的主體部分,基于對(duì)象模型,各個(gè)表對(duì)象類Xi的存儲(chǔ)等基本操作均可以共用。
1.2 對(duì)象模型的實(shí)現(xiàn)過程
在面向?qū)ο蟮南到y(tǒng)中,系統(tǒng)的運(yùn)行是靠事件來驅(qū)動(dòng)的。CAPP系統(tǒng)開發(fā)時(shí)將對(duì)象、關(guān)聯(lián)及操作等映射成數(shù)據(jù)庫(kù)表和程序?qū)嶓w,其具體實(shí)現(xiàn)過程是:
①把數(shù)據(jù)對(duì)象X1,X2,X3等映射成相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)表、視圖。在定義這些表與視圖的同時(shí)也定義了相應(yīng)的驗(yàn)證規(guī)則和缺省數(shù)據(jù),它們作為數(shù)據(jù)庫(kù)的一部分與表、視圖保存在一起。②把關(guān)聯(lián)Dij映射成表或表的一部分,而對(duì)于多對(duì)多關(guān)聯(lián),可把該關(guān)聯(lián)映射成獨(dú)立的表。③將操作OPij映射成對(duì)應(yīng)的操作窗口,并將操作OPij關(guān)聯(lián)到對(duì)象Xi,最終映射成Powerbuilder的數(shù)據(jù)窗口和事件驅(qū)動(dòng)下的程序。
2 對(duì)象模型在CAPP系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)
2.1 工藝過程卡對(duì)象模型的實(shí)現(xiàn)流程
CAPP系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,最重要的對(duì)象就是工藝過程卡,其實(shí)現(xiàn)流程如下:
(1)第1步:定義一個(gè)“工藝過程卡”對(duì)象。
該對(duì)象的屬性包括:①外觀屬性:邊框、標(biāo)題、表格等。每一個(gè)屬性還可以繼續(xù)細(xì)分下去,比如邊框可以繼續(xù)分解成起點(diǎn)、終點(diǎn)、線型、線寬等。標(biāo)題可以繼續(xù)分解成文本、字號(hào)、字體等;②內(nèi)容屬性:零部件圖號(hào)、零部件名稱、零部件材料、編制者、編制日期、序號(hào)、工種、工步內(nèi)容、車間、設(shè)備、工裝、額定工時(shí)、準(zhǔn)備工時(shí)等。
(2)該對(duì)象的操作包括:
①自身約束操作——有效性檢測(cè)、默認(rèn)值設(shè)置等;②其他操作——新建工藝卡、修改工藝卡、保存工藝卡、檢索工藝卡、刪除一行工藝卡內(nèi)容、插入一行工藝卡內(nèi)容、恢復(fù)一行工藝卡內(nèi)容、指針定位到工藝卡第一行、指針定位到工藝卡最末行、指針上移一行、指針下移一行等。
對(duì)象的屬性、對(duì)象的操作(或稱方法)構(gòu)成了對(duì)象模型。
第2步:考察“工藝卡對(duì)象”與系統(tǒng)其他對(duì)象的關(guān)聯(lián)。根據(jù)工藝卡對(duì)象屬性的取值的數(shù)目,工藝卡屬性可以劃分為兩部分。一種是該屬性在一個(gè)對(duì)象中只能有一個(gè)取值,這種屬性如零部件圖號(hào)、零部件名稱、零部件材料、編制者、編制日期等;另一種是該屬性在一個(gè)對(duì)象中可以有多個(gè)取值,這種屬性如序號(hào)、工種、工步內(nèi)容、車間、設(shè)備、工裝、額定工時(shí)、準(zhǔn)備工時(shí)等。
基于上述分析,可將工藝卡對(duì)象拆分為兩個(gè)相互關(guān)聯(lián)的新對(duì)象,一個(gè)稱“工藝卡主表”,一個(gè)稱“工藝卡副表”。“工藝卡主表”對(duì)象包含原工藝卡對(duì)象中所有取值數(shù)目只能為一的屬性;“工藝卡副表”對(duì)象包含原工藝卡對(duì)象中所有取值數(shù)目可能大于一的屬性。其中“工藝卡主表”中的屬性還可以分成兩類:一類是“工藝卡主表”本身特有的屬性,如編制者、編制日期等;另一類并非“工藝卡主表”本身特有的屬性而是存在于其他對(duì)象中只是反映在工藝卡主表中的屬性,比如零部件圖號(hào)、零部件名稱、零部件材料,這些屬性存在于“產(chǎn)品零部件明細(xì)表”中,工藝卡主表中相應(yīng)的屬性只是對(duì)它的一種再現(xiàn)。最終得到“工藝卡主表”、“工藝卡副表”、“產(chǎn)品零部件明細(xì)表”之間的關(guān)聯(lián)(圖2)。
圖2 工藝卡主衰、工藝卡副表、產(chǎn)品零部件明細(xì)表之間的關(guān)聯(lián)
第3步:將用戶的“工藝卡”在系統(tǒng)中映射成一個(gè)視圖。
映射視圖的定義為:
第4步:將各個(gè)對(duì)象的自身約束操作映射成各數(shù)據(jù)庫(kù)表的有效性規(guī)則和默認(rèn)值,這在定義數(shù)據(jù)庫(kù)表時(shí)作為表的一部分被同時(shí)定義,對(duì)于更復(fù)雜的規(guī)則可以通過把它們映射成“存儲(chǔ)過程( stored procedure)”或“觸發(fā)器(trigger)”來實(shí)現(xiàn)。
第5步:將對(duì)象的其他操作映射成相應(yīng)的事件驅(qū)動(dòng)下的消息處理程序。如“保存工藝卡”操作被映射成消息處理程序ue_save()。
第6步:實(shí)現(xiàn)各消息處理程序。
至此,實(shí)現(xiàn)了CAPP系統(tǒng)的“工藝卡”對(duì)象的具體應(yīng)用。2.2 CAPP系統(tǒng)的域分析所謂CAPP域,就是CAPP系統(tǒng),應(yīng)用需求的問題及其背景知識(shí)。域分析的主要任務(wù)是針對(duì)單個(gè)或一族相似的域,以重用為目標(biāo),尋找并挖掘域或域族中能夠公用的部分。
在CAPP系統(tǒng)中,所有數(shù)據(jù)都以數(shù)據(jù)庫(kù)表的形式存放在計(jì)算機(jī)中,這些數(shù)據(jù)庫(kù)表可以分為這樣幾類:一類是CAPP系統(tǒng)的輸出結(jié)果,主要是工藝卡主表和工藝卡副表;另一類是CAPP系統(tǒng)運(yùn)行的支撐數(shù)據(jù)庫(kù),如零部件明細(xì)表,車間設(shè)備表,工時(shí)系數(shù)表,零件工裝表,型鋼規(guī)格表,知識(shí)庫(kù)等。
圖3 工藝過程卡
對(duì)于所有這些數(shù)據(jù)庫(kù)表,系統(tǒng)都必須向用戶提供完善的數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)的功能,即提供錄入、刪除、修改、插入、檢索、打印等功能。所有這些操作的實(shí)現(xiàn)都是相同的,所不同的只是操作實(shí)施的對(duì)象。如果對(duì)每一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)表都設(shè)計(jì)一個(gè)維護(hù)窗口,不僅增加CAPP系統(tǒng)開發(fā)的工作量,而且對(duì)系統(tǒng)的可靠性和可維護(hù)性都將帶來不利的影響。
基于軟件重用的思想,在CAPP系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了一個(gè)通用的數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)窗口,內(nèi)含一個(gè)抽象的數(shù)據(jù)庫(kù)表,在其基礎(chǔ)之上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)的功能。對(duì)應(yīng)于具體的某個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)表,只須在運(yùn)行時(shí)將通用數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)窗口和它相連即可。這樣就實(shí)現(xiàn)了所有的數(shù)據(jù)庫(kù)表共用一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)窗口,操作與操作的對(duì)象分離。數(shù)據(jù)庫(kù)表的改動(dòng)不影響數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)窗口,反之亦然。這給CAPP的實(shí)現(xiàn)與維護(hù)帶來極大的便利。
CAPP系統(tǒng)的選單設(shè)計(jì)中采用對(duì)象建模技術(shù)實(shí)現(xiàn)選單的重用,整個(gè)系統(tǒng)盡管功能復(fù)雜,但選單數(shù)目卻只有3個(gè),圖3即采用對(duì)象建模技術(shù)開發(fā)的農(nóng)機(jī)產(chǎn)品CAPP系統(tǒng)工藝過程卡選單。
3 結(jié)論
采用基于對(duì)象模型方法進(jìn)行CAPP系統(tǒng)的設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單,系統(tǒng)功能的可擴(kuò)充性與可維護(hù)性都比較強(qiáng),并可提高選單的可重用性,即CAPP系統(tǒng)開發(fā)過程中,只需開發(fā)一個(gè)編輯窗口,而非對(duì)應(yīng)每一個(gè)數(shù)據(jù)表開發(fā)相應(yīng)的編輯窗口。當(dāng)數(shù)據(jù)表發(fā)生結(jié)構(gòu)改變時(shí)可通過修改數(shù)據(jù)窗口來實(shí)現(xiàn)。采用這種方法,同一個(gè)選單就可以被不同的窗口所共用,系統(tǒng)的開發(fā)效率大大提高,同時(shí)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也非常合理,根據(jù)作業(yè)機(jī)的主體結(jié)構(gòu)相似性,可應(yīng)用于各類農(nóng)機(jī)制造的工藝設(shè)計(jì)過程。
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本文標(biāo)題:基于對(duì)象建模的農(nóng)機(jī)產(chǎn)品CAPP系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用
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