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1、基金项目基金项目：陕西省科技攻关项目（2003K05-G20）:面向制造业信息化的信息与建设 基于基于 XML 建模的研究及其在建模的研究及其在 CAPP 系统中的应用系统中的应用 陈桦 唐春艳（陕西科技大学，陕西 咸阳 712081）摘要：摘要：XML 是数据访问领域的最新技术，本文分析了基于 XML 建立数据模型的必然趋势，讲述了基于XML 进行模型设计的通用过程。详细分析了 CAPP 系统中的信息，在此基础上，讲述了基于 XML 建立 CAPP系统信息模型的方法，并且对于零件特征信息进行了建模示例。关键词：关键词：XML 建模 CAPP 中图分类号：中图分类号：TP311 文献标志码：文
2、献标志码：A Modeling on XML and XML-Model Applicated in CAPP Modeling on XML and XML-Model Applicated in CAPP Chen Hua，Tang Chunyan (Shaanxi University of Science&Technology，Xianyang 712081，China)Abstract：XML is a new technology for data-access.This paper analyses the trend of modeling on XML and describ
3、es the process of designing a model on XML.And the author discusses particularly about the information used in CAPP.After that,provide a way of modeling on XML and give an example of modeling on XML.Keywords：XML Modeling CAPP 0 引言引言 XML 是数据访问领域的最新技术，正迅速成为下一代网络应用程序的数据交换标准。面向关系的数据模型分析的是结构严格定义好的数字、字符，关
4、系中每个元组有固定的属性，能处理的数据类型相当有限；随着网络技术和软件技术的飞速发展，特别是 Internet 和Intranet 技术的发展，使得非结构化数据的应用日趋扩大2，市场越来越需要能处理复杂数据类型的数据模型。而 XML 元素的结构拥有很强的表现力，它可以包含其他元素、变化顺序和属性的数量，并且可以包含具有相同元素类型的多个元素，这使得它能够比较容易地表示复杂的数据。因而基于 XML 技术建立数学模型是信息技术发展的必然结果。1 基于基于 XML 建模建模 建立数据模型的过程一般包括概念建模、逻辑建模和物理建模三个阶段。在三个设计阶段的任意一个阶段，都可以把 XML 作为一门语言来
5、使用1。1.1 概念模型 概念建模就是独立描述一个领域的过程，目的是获取领域的本质内容。XML 概念模型由 XML 元素的集合组成；空属性值代表无限制的属性值。图形语言构建的数据结构与 XML语言构建的数据结构类似，而且满足概念建模灵活直观的要求，所以在这里选用图形语言进行概念建模。1.2 逻辑模型 图形概念模型把领域抽象保留为一个树集，一定程度上符合 XML 树形数据结构的要求，可以方便的从图形概念模型中创建 XML 逻辑模型，步骤如下：每个节点变成一个具有同名的元素类型；当一个特征引用一个没有突出边的概念（或者特征与概念同名）时，它可以是一个属性，或者是一个子元素类型。如果领域中一个特征依
6、赖于概念而存在，并且具有基数 1 对 1 或多对 1，那么它变为一个属性，否则它变成一个元素1。1.3 物理模型 物理建模表示设计的实际方面。存在各种各样的因素影响物理设计，在物理建模的时候需要考虑多方面的因素：是否必须一个模式，采用什么机制来实现；文档是面向数据处理还2 是面向文档处理等。基于以上建模的三个过程，XML 的通用简单建模过程如下图 1 示，其中图形模型的节点 1 映射为 XML 一个元素，而节点 2、节点 3 映射为子元素，缺乏边的概念节点 4 映射为XML 中子元素节点 3 的一个属性。物理设计处以 DTD 模式对领域中的概念和关系进行了简单的数据架构的描述。图 1 XML
7、的通用简单建模过程 2 CAPP 信息建模信息建模 2.1 CAPP 数据分析 CAPP 系统中的数据，可以分为零件特征信息、工艺规程数据、工艺约束信息和制造环境数据。零件特征信息是来自设计阶段零件的几何数据、拓扑关系描述数据和技术要求数据，是对零件特征的描述；工艺规程数据包括表示零件制造的工艺过程和操作方法的所有文件，工艺过程卡片、工序卡属于工艺规程数据，进行工艺设计各阶段的中间结果也是工艺规程数据；工艺约束信息，是生产流程中系统受到的约束条件，是进行工艺设计不可忽略的信息，是进行工艺决策必须参照的规则；制造环境数据是 CAPP 的主要设备资源数据，分为对设备的管理信息和设备自身的静态特性数
8、据和动态特征数据。由上可知，CAPP 中的数据非常复杂，所要求的格式也繁多，在制造趋向集成化和网络化发展的今天，基于 XML 建立它的数学模型有非常重要的现实意义。2.2 CAPP 中信息模型 CAPP 的数据非常复杂，因此我们需要在对数据进行 XML 描述的基础上，建立对数据的管理机制。首先需要对整个 CAPP 系统建立统一的 XML 文档管理机制，来统一管理零件特征信息模块、工艺规程数据模块、工艺约束信息模块和制造环境信息模块的信息。然后对各数据模块建立分别的管理机制，其中工艺规程数据最为复杂因而需要单独建立它的索引机制，该机制主要满足 CAPP 各设计阶段信息存取的要求，既方便对各工艺设
9、计的中间结果进行存取，也方便对工艺设计的结果进行查询、维护和管理。另外，对于工艺规程信息和零件特征信息，还必须分别建立其总体信息层。零件特征数据模块的总体信息包括设计对象的总体技术要求、零件属性要求、尺寸链表等，而工艺规程数据模块的总体信息则主要是包含方便进行信息索引的特征节点（如各单一工序文档的表头表尾节点信息等）。至于制造环境信息和工艺约束信息基本上是进行工艺决策制作工艺规程的参考资料和决策依据，它们自身包含的数据架构相对简单，因而不进行分层次的架构处理，只是在具体的每一个包含信息的XML 文档都建立独一确定的 ID，方便在进行工艺决策的时候提取这两个数据模块的相应参考信息。CAPP 系统
10、的信息模型的总体结构如图 2 所示：3 图 2 CAPP 系统中信息模型的总体结构 3 XML 建模示例建模示例 我们这里以 CAPP 系统中零件特征信息模型为示例，基于 XML 进行了信息建模。在用XML 语言建模之前，为了后面开发的方便和系统中数据结构的清楚，首先我们要对建模的数据进行编码。3.1 零件的编码规则（基于特征的编码）零件信息编码的目的是将零件的加工信息代码化，以便于计算机的处理。这里，我们是基于零件的特征编码。对于一个具体零件，所有的特征都用唯一的特征 ID 来标识。主特征号用字符串“0199”表示；辅特征的 ID 号用“主特征 ID+0199”表示。主特征编号的原则是从左至
11、右、先外特征、后内特征。01010103 分别代表 01 号主特征的三个辅特征，其它辅特征的表示方法由此类推。4 3.2 建模 零件的每一个主特征抽象为第一层节点（元素），节点（元素）编号依据以上的编码原理得，为“0199”；辅特征抽象为第二层节点（子元素），其编号为“主特征编号+0199”；特征的相关信息比如尺寸、表面质量等抽象为边（子元素或属性）。这样子就可以抽象出零件的信息模型。零件信息的图形概念模型下图 3 所示：图 3 零件特征信息的概念模型 3.3 XML 数据表达 基于上面建立的概念模型进行逻辑模式的设计，把模型中每个节点变成一个具有同名的元素类型。对于没有引出边的概念根据本身意
12、义，定义为属性或者是子元素。物理建模的时候，我们选用了 XML 的 DTD 来定义模式，并且依据 CAPP 中数据的特点，对于零件特征数据采用面向数据处理进行 XML 建模。零件特征模型中的造型模型如下：4 .3.4 数据显示 以上零件信息的 XML 文档定义的树形模型结构如下图 4 所示：图 4 XML 文档定义的树状模型 4 结束语结束语 对于现代信息模型建模方法的研究，应充分考虑模型的灵活性和可扩充性；特别在集成化和网络化发展的环境下模型的可管理性和可实现性变得尤为重要。应用到制造业，CAPP是设计与制造之间的桥梁，是制造各个环节的核心和焦点，因此 CAPP 的数据极为繁杂而且CAPP
13、数据的处理也会影响整个制造业向集成化和网络化的发展，基于 XML 建立 CAPP 系统的数据模型是集成化和网络化的必然要求。由于现阶段各种计算机辅助制造的软件各底层构建仍然是基于关系模型，因此要普遍推广 XML 数据模型还需要做很多工作。如何把关系模型构建的系统进行转化与 XML 模型构建的系统兼容也是我们要深入考虑的。参考资料参考资料 1 Mark Graves.XML 数据库设计M.机械工业出版社，2002.8 2 http:/ 3 http:/ 4邵新宇，蔡力钢.现代 CAPP 技术与应用M.机械工业出版社，2004.10 5解慧.基于 XML 标准的 CAPP 工艺数据的研究与应用.南
14、京航天航空大学硕士学位论文，2004 6叶斌.基于 XML、CORBA 和 Agent 的分布式搜索模型研究J.微计算机信息，2005.11：129-132 7杨徽等.基于实时数据库和 XML 的企业信息共享平台的研究J.微计算机信息，2004.9：101-103 8XML 实用大全.网络图书 创新点：创新点：作者的创新之处在于基于 XML 建立了 CAPP 系统的数据模型，XML 技术应用到 CAPP系统中，从底层改变制造信息系统的模型，为真正实现制造系统中各个过程的信息集成提供了新的手段。5 作者简介：作者简介：陈桦，男，1962 年生，汉，教授，硕士生导师。现任陕西科技大学计算机与信息工
15、程学院院长。主要研究方向：计算机支持的协同工作。唐春艳，女，1983 年生，汉，在读硕士研究生，研究方向：制造业信息化。Brief Introduction of Authors Chen Hua,male,born in 1962,of Han nationality,a professor,tutor of master,is the dean of the Computer&Info-engineering College in Shaanxi University of Science&Technology,majoring in CSCW.Tang Chunyan,female,born in 1983,of Han nationality,a graduate student,is majoring in the informationization of manufacturing.稿件号稿件号：20062241229477947 中图分类号：中图分类号：TP311 文献标志码：文献标志码：A 基金项目基金项目：陕西省科技攻关项目（2003K05-G20）:面向制造业信息化的信息与建设 联系方式：联系方式：联系地址：陕西省咸阳市 陕西科技大学 67 信箱，唐春艳（收），邮编：712081 E-mail:E-mail:；