毕业论文：基于vrml的机械产品实体模型管理与发布系统

毕业论文：基于vrml的机械产品实体模型管理与发布系统内容摘要：

企业范围内构造一个从产品策划到产品实现的并行协作环境，一个成熟的 PDM 系统能够使所有参与创建、交流以及维护产品设计意图的人员在整个产品生命周期中自由共享与产品相关的所有异构数据，如图纸与数字化文档、 CAD 文件与产品结构等。 仔细阅读这两个定义，不难发现： PDM可以是狭义上的，也可以是广义上的。 从狭义上讲， PDM 仅仅管理与工程设计相关领域内的信息；从广义上讲，它可以覆盖到整个企业中从产品的市场需求分析、设计、制造、销售、服务直到维 护等整体生命薛军峰 基于 VRML 的机械产品实体模型管理与发布系统 7 周期过程中的信息。 PDM 究竟能解决哪些业务问题呢。 要回答这个问题，首先需要看一下企业在产品的全生命周期过程中可能存在的问题。 从大的方面来看，企业所面临的问题主要还是在开发周期和产品成本方面：产品开发周期居高不下、随着市场竞争的日益加剧产品的生命周期不断降低、新产品开发的风险也越来越大。 在这种情况下，如何有效缩短产品开发周期成为企业必然要面对的挑战。 长期以来，产品开发一直沿用传统的串行设计方法，企图保留产品开发的串行方式，通过修修补补是不能有效地降低开发周期的，有效地解决这个问题必须采用新 思路 —— 并行工程。 要实现并行工程一般需要通过 PDM 的帮助从而有效解决以下问题： ◆ 产品信息不一致 传统的产品开发过程，是一个产品信息在部门间传递和逐步成型的过程。 在这个过程中，传统的手动传递过程往往很容易导致信息的失真，导致企业为此付出相当大的代价。 设计、生产、销售之间的不一致，最终导致的结果是客户满意度的下降。 ◆ 产品开发过程的可追溯性差 在产品开发的过程中，往往会有大量的参考、版本升级等行为发生，记录下这些行为有助于回溯产品开发过程，为开发过程的改进打好基础，或者事后在出现问题时有助于查找原 因。 在传统的开发模式下，企业往往很难记录、管理这些过程性的信息和数据。 ◆ 频繁的设计变更 任何一个企业在产品开发的过程中都会碰到变更问题，这是由产品开发的特性决定的。 缺乏必要的工具，往往会导致企业出现过多的变更以及变更执行的效率低下等问题。 最终导致开发周期的拉长和开发成本的抬高。 ◆ 开发流程的规范化 前面提到的一些业务问题是针对那些管理相对规范的企业而言的。 实际上，还存在许多企业，其管理尚未达到规范的阶段。 在这样的情况下，规范产品开发过程成为企业的首要课题，而 PDM 的实现将有助于达到这个目标。 实践结果表明，在实施良好的情况下， PDM能有效地解决上述的问题。 尽管不同的 PDM 系统在应用上各不相同，但其核心往往是比较标准的，一般情况下， PDM 系统薛军峰 基于 VRML 的机械产品实体模型管理与发布系统 8 会有这些核心模块或功能： ◆ 文档管理 ◆ 工作流及生命周期管理 ◆ 产品结构与配置管理 ◆ 变更管理 ◆ 零部件分类管理 ◆ 项目管理 通过这些模块的实施， PDM 首先能建立一个产品全生命周期内的产品知识库，有效地帮助产品开发人员和管理人员快速地寻找信息、检索信息，相关人员不必知道要到什么地方寻找发布的设计或其他信息，只要经过授权就能得到这些信 息或数据，这样可以使相关人员将更多的精力放在创造价值的活动上（据统计，设计人员在查找信息和处理信息上要花费 30%～ 70%的时间在获取信息上），加速产品开发的进行。 其次， PDM 的实施将提高设计与制造信息的准确性和一致性。 前面我们提到，产品信息的不一致已成为令企业头疼的业务问题。 PDM系统的版本管理能使所有参加项目的人员采用同一数据工作，而且是最新的数据，这样就能避免设计上的重复和不一致。 版本管理还能保证产品开发具有很强的可追溯性。 为了更有效地管理变更， PDM提供了两种思路。 首先通过 PDM 的实施要能有效 地降低变更的产生。 其次，在变更不可避免的情况下， PDM 的课题是如何更有效地管理变更。 有效地降低变更的发生在本质上是通过并行工程来实现的，通过 PDM 可以实现产品数据的共享，通过共享机制使更多的人尽早地参与到产品设计中来。 针对前面提到的设计重用问题， PDM 中的零部件和分类管理可以将企业的零部件按照相似性原则划分为若干类，分别加以管理。 从而实现以零部件为中心，组织相关信息，达到便于检索、便于借用和重用的目的。 系统总体结构设计 在经过前一阶段的分析之后， 我确定了 课题为产品数据管理与发布系统。 现在所要做的 是要准确定义系统必须做什么以及系统必须具备的功能。 系统的设计中最重要的就是系统的模块化。 模块化是指解决一个复杂问题时自上而下逐层把系统划分成若干个模块的过程。 每个模块完成一个特定的功能，所有薛军峰 基于 VRML 的机械产品实体模型管理与发布系统 9 的模块按某种方法组织起来，成为一个整体，完成整个系统所要求的功能。 本课题设计的系统主要实现产品信息管理和 产品信息发 布的功能。 整个系统由四个模块组成： 产品信息的查询模块：包括客户查询产品的各种参数和产品的工程图、三维图。 如图 所示，三维图浏览模块如图。 图 信息查询 图 产品 信息的 添加 模块：设计人员可随时向系统中添加产品的各种信息。 产品 信息的修改 模块：管理人员可以根据实际情况修改或删除系统的数据。 三维浏览窗口 移 动 旋转 放大 缩小 充满窗口 选择查询条件 选择属性 设定属性值 标准件 QMX204 查询 清除 二维零件图 零件号 名称 材料 数量 技 术 要求 零 件 硬度 所 属 型号 备注 QMX204 螺母 Q235A 1 调质 确定 三维图浏览 关闭 薛军峰 基于 VRML 的机械产品实体模型管理与发布系统 10 我在设计这两个模块时，将添加模块和修改模块做在一起了。 如图 所示。 图 信息添加和修改 用户留言模块：留言模块提供给 客户 一个解决问题的途径， 客户 对设备的结构有异议或遇到无法解决的问题，可以通过留言的形式联系厂商。 如图 所示 图 留言 模块 我 的主要任务便是将以上四个模块与网页结合起来，使用户可以通过浏览器浏览 数据库中产品的数据信息。 对于 我的这次设计 ，采用以下实现方案： 零件号 名称 材料 数量 要求 硬度 所属型号 备注 修改 关闭 删除 添加 薛军峰 基于 VRML 的机械产品实体模型管理与发布系统 11 查询系统在企业内部的服务器上，用户通过 Web 服务器连接数据库里的 产品信息。 如图。 浏览器用户˙ a s pA S P 引 擎脚 本 引 擎A D O其 他 组 件O D B C数 据 库系 统h t t p请 求返 回h t m l 页数 据 库 服 务器W e b 服 务 器图 薛军峰 基于 VRML 的机械产品实体模型管理与发布系统 12 第三章 系统设计的关键技术 系统数据库设计 数据库管理系统的选择 目前企业常用的数据库管理系统为 Microsoft 公司的 Access、 SQL Server 和Oracle 公司的 Oracle，这三个系统都具有很高的效率和安全性，可以对数据库进行有效的管理，但是它们运行模式却存在很大的差异。 1)Access是美国 Microsoft公司推出的系列自动化办公软件 Office中的一个非常重要的组成部分，是一个基于关系型数据库模型建立的数据库管理系统软件。 Access 能帮助用户方便的得到所需的信息，并提供较好的数据处理工具，它可以帮助用户组织和共享数据库信息，以便于根据数据库信息做出有效的决策。 作为一种小型的数据库管理系统， Access 具有许多优点。 例如：信息查找快捷、使用方便；支持 Web 功能的 信息共享；提供较好的信息管理功能；具有电子数据表功能等。 但是作为一个定位于为小型企业或组织提供信息管理功能的软件， Access 不具有一些中、大型数据库所具有的特性，这大大限制了它的应用领域。 2)Oracle 是美国 Oracle 公司开发的大型分布式数据库管理系统软件，具有许多中小型数据库管理系统所不具备的高级功能，主要用户为大型的集团性企业，能够满足复杂的分布式应用。 Oracle 的突出特点主要有：强大的数据处理能力，能够支持上万个用户同时访问数据库，能够支持 256M 的数据文件；完善的备份和复制机制，将数据丢失 的可能性降到最小，同时能够允许每天不间断的访问数据库；灵活的空间管理功能，使用户可以自己定义数据文件的存放空间；良好的并行性设计；完善的保密机制；对主流操作系统的广泛的支持等。 Oracle可以运行在包括 Unix、 Windows在内的所有主流的操作系统上，具有比较高的性能，而且支持所有的工业标准，可以通过使一组结点共享同一族中的工作来扩展 Windows NT 的能力，提供高可用性和高伸缩性的解决方案。 但是 Oracle 的操作比较复杂，而且其在数据库服务器上主要采用多进程模式，这样极大的占用了系统的资源。 3)SQL Server 是由美国 Microsoft 公司所开发。 SQL Server 是一种高性能、多用户的关系型数据库管理系统，它被设计成支持高容量的事务处理系统以及决策应薛军峰 基于 VRML 的机械产品实体模型管理与发布系统 13 用支持系统，使用户得以实施大范围的分布信息处理系统。 SQL Server 是典型的按客户 /服务器体系结构设计的关系数据库管理系统，它提供了强有力的工具进行全企业的数据管理、数据复制、并行数据管理、大型数据库以及与 OLE 的技术的集成。 虽然 SQL Server 只能运行在 Windows 系列操作系统上，并行实施和共存模型并不是十分成熟，伸缩性也比较有限。 但是 SQL Server 给用户提供了非常友好的用户界面，操作简单，同时在数据库服务器上其采用的是单进程 /多线程的运行模式。 SQL Server只在数据库服务器上运行一个应用程序进程，在用户连接时自动为用户开辟一个新的线程，同时建立一个用户连接线程池进行多线程间的协调管理，各个连接任务的调度和内存与硬盘的访问。 这样就大大的节省了系统的资源，提高了应用的效率，提供了更大的移植性。 SQL Server 与 Oracle 等大型数据库相比操作方便、价格便宜、需要的软硬件条件不高。 对于我 这次 的毕业设计，只是模拟一下所要研究系 统的功能，并且对于 我这个初学者来说选择一个简单的数据库是必要的，所以本系统进行数据的管理采用ACCESS，来提高数据管理的效率以及操作的简便性。 系统开发工具的选择 在数据库的应用中，一般来说 ACCESS 数据库作为后台数据库，它必须要有一个工具作为前台开发工具，以便给用户提供一个友好的界面，使用户可以方便的访问数据库，对数据库进行各种管理。 本课题所选择的开发、编译工具是 ASP。 ASP 是微软公司推出的一种服务器端脚本环境，用于建立动态的、可相互交流的应用程序。 具有独立于浏览器、易于生成、面向对象、 与任何 ActiveX Script 语言兼容及隐秘安全性高的特点，并且 ASP 在数据库方面的应用非常广泛，它可以很方便地访问内外部数据库。 底层数据库的设计 本系统的核心模块之一就是构建一个零件库，实现对各种零件信息记录的数据库操作，包括查询、修改、删除和添加等功能。 完整的零件库由零件信息、零件几何图形、零件信息传输接口三部分组成。 零件信息是整个系统的数据来源，因此要首先对零件信息进行抽象完成零件数据库系统的概念视图设计。 在零件数据库系统薛军峰 基于 VRML 的机械产品实体模型管理与发布系统 14 的概念设计中数据模型的好坏将会直接影响数据库的性能，考虑到零件库 的扩充性以及规范性，消除数据库的插入异常、删除异常、冗余太大等弊病，我们可以采用层次模型套关系模型，按照关系型数据库的构建方式，使数据库满足第一、第二和第三范式，完成整个数据库概念视图的设计。 图 首先分析零件库的结构。 零件库中的主要对象是零件的模型，而零件模型可以用零件代号、零件名称、零件材料、零件种类、零件平面图和零件三维模型等特征来描述。 许多的相似零件模型组合起来可以构成一个特定的库，而许多零件库组合起来就可以构成整个零件 库。 每个零件库又可以通过零件库的名称来进行索引，从而形成一个层次分明的零件库管理系统，如图 所示。 在各个下级层次中各个节点的设计，如零件库、零件、参数表等，又是一种线性的二维表即关系型的数据模型。 对于各个零件库中零件信息二维表的设计则必须按照规范化理论进行，最后所建立的各个零件关系模型利用关系数据描述语言 (DDL)来进行定义和说明。 设计过程如下： 本 系 统 中 各 个 零 件 的 属 性 列 表 为 ： 零 件 号 ( id)、 零 件 名 称 (product_name)、零件类型 (produ。