面向企业互操作性的UPM建模及映射研究

摘要

随着计算机应用的迅速发展,现代网络制造对企业之间互操作性提出更高的要求,企业内部各系统之间以及企业之间需要进行大量的信息交换和共享。但是企业及其产品的多样化造成各个企业产品数据管理系统在产品数据信息模型表示上的差异,无法相互交换和共享设计的产品数据。为了解决上述问题,企业间必须建立统一的产品信息模型。本文提出一种基于STEP的统一建模方法UPM(Unified Product Modeling),为企业建立产品模型提供一种通用框架,该框架具有通用性、高效性和实用性,为实现企业互操作性提供基础和保障。为进一步使 UPM 产品信息模型更好地与制造业信息管理系统(如 CAx、ERP)集成,必须将 UPM 模型映射到一个关系型数据库中,将关系数据库作为数据存储方式,本文研究一种新的利用存储过程和触发器实现产品数据到关系数据库的映射。同时为支持网络应用和数据共享,本文又论述了利用XML数据窗口引擎XDE进行XML映射的方法。
　　本文的主要研究内容包括：
　　(1)为实现企业互操作性,需要为不同种类的产品建立通用的建模方法,本文提出一种UPM产品统一建模框架,该UPM框架由四个部分组成：产品信息模型PIM(Product Information Model)、基于STEP的建模环境、六步建模法和四种PIM数据交换的共享方法。UPM中的所有组成都与核心PIM关联,整个建模过程与产品信息模型中的数据结构紧密相连。本文利用UPM建模方法建立七个产品信息模型：描述管理特征的产品和版本模型、产品定义关系模型、产品文档模型；描述几何特征的形状定义表示模型、几何模型；描述精度特征的公差模型、描述物理特征的材料和物理特性模型,每一个模型利用建模语言EXPRESS及其图形化方法EXPRESS-G进行描述。UPM产品建模的实现是通过模式的定义和建模技术,对不同类型的产品建模是兼容的,具有通用性、有效性和合理性。
　　(2)在数据存储模式方面,本文提出了一种新的利用存储过程和触发器实现UPM产品数据到关系数据库的映射,构建了存储过程和触发器完成数据库映射的方法,优点在于降低所占用大量的网络资源,降低网络流量,增强对执行计划的重复使用,可维护性高,增强安全性,避免数据冗余和二义性,保持数据一致性。
　　(3)在数据交换和共享方面,本文提出了一种新的XML数据窗口引擎XDE进行XML映射的方法,在UPM产品数据映射到关系数据库后,构建了XDE实现UPM数据到XML文档的映射框架。相对于传统的XML前期绑定、后期绑定来说,XDE方法更直接、高效,有效避免数据二义性和语义缺失。
　　(4)为验证UPM模型的通用性、存储过程和触发器实现关系数据库映射的高效性以及XDE完成XML映射的合理性,本文最后采用基于B/S和C/S混合结构的信息系统运行模式,利用PowerBuilder 9.0开发工具软件和SQL Server 2008数据库实现产品数据管理,功能主要包括数据库连接,产品信息结构浏览,XML映射文档的导入导出。

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英文摘要

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符号说明

第一章 绪 论

§1-1 引言

§1-2 基于STEP的产品数据建模和映射技术概述

§1-3 研究目的与意义

§1-4 相关领域的国内外研究现状

§1-5 本文的主要研究内容和组织结构

§1-6 本章小结

第二章 UPM方法构造的产品信息模型

§2-1基于STEP的统一产品建模UPM方法

§2-2产品信息模型的EXPRESS描述和EXPRESS-G图

§2-3 本章小结

第三章 UPM产品模型到关系数据库的映射

§3-1 EXPRESS模型和关系数据库的特点

§3-2 UPM产品数据库的总构架

§3-3 EXPRESS数据模式向关系数据库的映射规则

§3-4 UPM数据模型向关系数据库映射实现

§3-5 本章小结

第四章 UPM产品信息模型到XML的映射方法XDE

§4-1 XML技术

§4-2 XML映射系统—XDE结构框架

§4-3 UPM的EXPRESS模型到XML文档的映射规则

§4-4 UPM的EXPRESS模型到XML文档的映射方式

§4-5 本章小结

第五章 UPM产品数据管理系统的数据库设计

§5-1关系数据库管理系统SQL Server

§5-2 UPM的关系数据库系统

§5-3 UPM关系数据库表之间的关系

§5-4本章小结

第六章 UPM产品数据管理系统原型

§6-1 UPM产品数据管理系统的体系结构设计

§6-2 PowerBuilder高级数据库开发软件

§6-3 UPM产品数据管理系统原型

§6-4 本章小结

第七章 结论与展望

§7-1 本文的研究成果

§7-2 本文的创新点

§7-3 未来展望

参考文献

附录A

附录B

附录C

致谢

攻读学位期间所取得的相关科研成果