摘? 要: 根據(jù)冷沖模CAD系統(tǒng)的設計特點,將面向?qū)ο?/a>" title="面向?qū)ο?>面向?qū)ο?/a>思想與模板的知識表達方式相融合,提出了面向?qū)ο蠊こ棠０?建立了設計與制造活動的有機聯(lián)系,實現(xiàn)了幾何信息與制造信息的集成和分離的對立統(tǒng)一,將復雜對象、層次結(jié)構(gòu)及動態(tài)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)" title="數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)">數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)用相對簡單且組織嚴密的方式組織起來。

　　關(guān)鍵詞: 數(shù)據(jù)模型? 面向?qū)ο蠊こ棠０? 冷沖模

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　　隨著計算機輔助設計(CAD)的迅速發(fā)展,集成化CAD系統(tǒng)的研制與開發(fā)成為當今計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)環(huán)境下CAD的發(fā)展方向。產(chǎn)品的設計制造過程實質(zhì)是對信息的采集、傳遞、加工和處理過程,其本質(zhì)體現(xiàn)在以信息集成為特征的技術(shù)集成和人的集成兩方面^[1]。信息集成是指將CAD/CAM/CIMS工程設計中涉及的數(shù)據(jù)和信息(尤其是圖形數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)化" title="結(jié)構(gòu)化">結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化非圖形信息)集中起來管理。由于工程設計過程的特殊性,設計過程是一個不斷反復、試探、選擇、完善的過程,會面臨大量需要組織的設計數(shù)據(jù)和試驗數(shù)據(jù);同時還會因為同一設計對象的多個版本而產(chǎn)生大量的重復數(shù)據(jù),這些都給數(shù)據(jù)組織帶來了很大的困難。因此如何及時、有效地組織和管理工程數(shù)據(jù)成為工程設計人員" title="設計人員">設計人員迫切需要解決的問題。

　　傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型工程設計中沒有足夠的能力表達工程數(shù)據(jù)的全部語義結(jié)構(gòu),表達工程數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)模型應當具有以下幾個方面的特性:

　　·隨著工程設計的逐步深入,設計人員能夠定義新的數(shù)據(jù)類別,并對已有的數(shù)據(jù)類別進行改進和重新定義;

　　·可以允許定義靜態(tài)和動態(tài)的數(shù)據(jù)種類,靜態(tài)實體屬于設計環(huán)境的一部分,可用它創(chuàng)建表示設計對象的動態(tài)實體;

　　·在提供基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的同時,可以建立設計中數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的抽象數(shù)據(jù)類型;

　　·提供描述復雜對象的數(shù)據(jù)描述標準框架,使得不同的設計者從不同的角度描述同一設計對象時,它們的視圖是相關(guān)的;

　　·在數(shù)據(jù)模型里可以按照一定的格式描述任意一個產(chǎn)品設計信息及其語義信息,滿足設計要求;

　　·滿足設計和生產(chǎn)要求的一切產(chǎn)品都能為數(shù)據(jù)模型所描述。

1 面向?qū)ο笈c模板

　　模板的基本思想是從一組相似的事物中抽象出一種框架型的模式,任何一個類似的事物都可作為以模板為超類派生的實例^[2]。將模板概念引入到工程CAD領(lǐng)域,這與工程CAD領(lǐng)域的設計特色有密切的關(guān)系。工程設計是設計人員具有創(chuàng)造性的思維活動,其特點具體表現(xiàn)在創(chuàng)造性、變異性、模式重復性、繪圖工作量大^[3]等方面。采用工程模板的設計思想使設計人員在設計的不同階段都能按照自己的要求進行操作;而面向?qū)ο竽Ｐ涂梢悦枋龊軓碗s的事物,并能在統(tǒng)一概念化的基礎上處理有關(guān)數(shù)據(jù)^[4]。因而把對面向?qū)ο竽Ｐ偷难芯亢蛯こ棠０逶O計理論與方法學的研究結(jié)合起來設計面向?qū)ο蠊こ棠０?使產(chǎn)品數(shù)據(jù)信息模型可以從更本質(zhì)的基礎上建立起來。

　　模板的應用很廣泛,如在程序設計語言中(如VC++)引入了面向?qū)ο箢?函數(shù))模板用于支持程序設計的參數(shù)化、多態(tài)性。模板函數(shù)可以使某個類型范圍之內(nèi)的各種類型的對象達到一些相同或相似的功能,但這種類型要求參數(shù)個數(shù)相同,因而函數(shù)模板適用于函數(shù)名相同、算法相同、參數(shù)個數(shù)相同,只是類型不同的問題[5]。與面向?qū)ο箢?函數(shù))模板相比,面向?qū)ο蠊こ棠０逵幸韵绿攸c:

　　·描述數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)信息采用半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)模式,不是對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進行強制性的約束;

　　·可以利用工程模板的嵌套、層次結(jié)構(gòu)描述具有復雜語義的數(shù)據(jù)類型;

　　·數(shù)據(jù)模式的自描述性;

　　·可以支持產(chǎn)品全生命周期的信息建模。

2 面向?qū)ο蠊こ棠０宥x

?????? 定義1:TEMPLATE::=，其中:ID是模板的唯一標識,VERSION是工程設計的版本號,OBJECTSET是對設計中的對象類集的描述,RULESET是對象之間的約束信息的定義描述,ASSEMBLY是零件裝配信息的描述,ARRANGESET描述對象之間的上下、左右相互間的位置信息,STORAGE將對象類集中對象進行存儲。

　　定義2:OBJECTSET::=[，，,,，，]，其中:NAME是對象類集中的對象類的名稱,VERSION是對象類的版本號,INHERITCLASSNAME是該對象類超類的名稱,COMPOSEDCLASSNAME是被聚合類的名稱,ATTRIBUTES是對象類的屬性描述,RULES是對象類內(nèi)部屬性之間的約束描述;METHODS是對象類的方法描述。

　　定義3:ATTRIBUTES::=[，，],其中:ATTRIBUTENAME是屬性名稱,ATTRIBUTETYPE是屬性類型,VALUEEXPRESS是屬性求值表達式。

　　定義4:METHODS::=[，，，],其中:METHODNAME是方法名,METHODATTRIBUTE是方法參數(shù)列表,LIBNAME是方法所屬動態(tài)鏈接庫名稱,METHODIMPLEMENDS是方法內(nèi)部實現(xiàn)接口定義。

　　定義5:RULES::=[，，],其中:KEYWORD為系統(tǒng)定義的關(guān)鍵字,ATTRIBUTE為對象屬性名,EXPRESSION為屬性求值表達式。

　　定義6:ASSEMBLY::=[，，，],其中:KEYWORD為系統(tǒng)定義的關(guān)鍵字,OBJECT1、OBJECT2是對象類的名稱,EXPRESSION是對象間裝配信息表達式。

　　定義7:ARRANGESET::=[，，,]，其中:WAY是位置排列信息,XPOINT是距離中心點" title="中心點">中心點的X坐標,YPOINT是距離中心點的Y坐標,ZPOINT是距離中心點的Z坐標。?????????

　　定義8:STORAGE::=[，，]，其中:CLASSTBLNAME是類表名,CLASSFLDNAMES是表中的各類對象的名稱,VERSION是版本信息。

　　面向?qū)ο蠊こ棠０逋ㄟ^一組定義表示一個復雜的數(shù)據(jù)類型,它描述的是一種抽象數(shù)據(jù)類型。應用抽象數(shù)據(jù)的概念可以從概念的高度,把握事務之間內(nèi)在的、實質(zhì)性聯(lián)系。面向?qū)ο蠓椒ㄟM一步發(fā)展了抽象數(shù)據(jù)概念,引入了能把有關(guān)事物進行分類、組織成層次的概括(Generalization)機制和把有關(guān)對象歸并在一起的聚集(Aggregation)機制。

　　面向?qū)ο蠊こ棠０迥Ｐ途哂谐浞值娜嵝院涂蓴U充性。在建模時,利用類的封裝性、繼承性和多態(tài)性^[6],采用面向?qū)ο蟮淖陨隙?、從概念抽象開始、逐步細化的方法。每個對象可以按照概括(G-關(guān)聯(lián))關(guān)系展開,深入分析,建立下層對象之間的聯(lián)系。

由于工程設計的特殊性,在工程設計過程中,不僅要考慮產(chǎn)品的幾何信息和制造信息,如零部件屬性、零部件之間的各種裝配位置關(guān)系、約束條件等,同時還應當從面向?qū)ο蟮乃枷肟紤]一個零件對象應有的一些方法。例如對于鏈接件對象,它應當有可以將另幾個對象鏈接在一起的方法。這些方法都應當封裝在零件內(nèi)部,提供給外界一個接口。對于一個類,將它的所有實現(xiàn)方法放在一個DLL中,形成一個方法庫,把該類的方法庫與每一個方法的源代碼均當作非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)交給工程數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)進行存儲。

3 面向?qū)ο蠊こ棠０鍛?/STRONG>