（机械工程专业论文）起重机智能设计平台数据库系统实现.pdf

大：j 毫理工大学专业学位硕士学位论文 摘要 起重机智能设计平台是我公司与大连理工大学机械工程学院共同研制开发的工程 设计专用软件，而平台的运作需要大量产品信息和数据，数据库就是该平台建设的基础。 本文就针对该智能平台设计开发了数据库系统，为平台的使用提供了全方位的数据支持 和有力的保障。 起重机智能设计平台智能化、高效化的实现离不开完整的、准确的数据库。数据库 在智能化设计平台中是一个信息库，也是设计信息的存储库，为智能平台的设计提供全 过程支持，同时为最终设计结果提供可视化信息存储。数据库本身可操作性强，设计人 员可以为数据库添加相关的零部件信息，可以满足实时更新数据库的需求，也可以删除 某些过时的产品信息，对数据库修改和维护方便、灵活。设计平台采用x m l 技术有效 的保存历史文档及数据，可充分实现资源的私用和设计数据的资源共事， 本文还对国内外起重机设计方法，数据库技术做了全面地了解和分析，在已有理论 和实践研究的基础上，通过综合比较分析各种开发工具的优缺点，最终选择适合企业应 用的n e t 、s q ls e r v e r 2 0 0 0 和m 。作为系统的开发工具。 随后对系统功能需求与划分进行合理的分析，根据数据库设计原则，对系统进行总 体设计。而数据是数据库中最基本的元素，通过对数据分析、数据处理和数据模型分类 的研究，逐渐形成了起重机智能设计平台数据库系统架构。 文中介绍了起重机智能设计平台数据库系统中四个子系统的结构及功能。数据库系 统由数据库的建立与连接、工程管理、数据查询、数据管理四大子系统组成。可以对各 信息进行录入、修改、添加、删除、查询、输出、保存及与平台进行数据对接等工作， 从而实现产品资料的科学管理，为平台的运作提供信息源与数据源。同时系统实现了产 品信息与数据豹共享，为趋重机智雒设计平台的正常运作提供了保证，在我厂已经投入 使用，具有很好的实用价值。 关键词：智能平台；数据库；s o ls e r v e r2 0 0 0 ；舭 a b s t r a c t c r a n ei n t e l l i g e n td e s i g np l a t f o r mi sac r a n ei n t e l l i g e n td e s i g ns o f t w a r et h a td e v e l o p e db y o u rc o m p a n ya n dd a l i a nu n i v e r s i t yo ft e c h n o l o g y t h ep l a t f o r mn e e d sag r e a tl o to f i n f o r m a t i o na n dd a t aa b o u t p r o d u c t sw h e ni ti sw o r k i n g ，s ot h ed a t a b a s ei st h ef o u n d a t i o no f t h i sp l a t f o r m f o rt h i sp o i n t , t h i sp a p e rd e s i g n sac r a n ei n t e l l i g e n td e s i g np l a t f o r md a t a b a s e s y s t e m ，i tp r o v i d e sd a t as u p p o r tt o t a l l ya n dg u a r a n t e e sf o rp l a t f o r ma c t i o n t or e a l i z ei n t e l l i g e n ta n de f f e c t i v eo ft h ec r a n ei n t e l l i g e n td e s i g np l a t f o r m ，ac o m p l e t e a n de x a c td a t a b a s ei sn e c e s s a r y d a t a b a s ei sa ni n f o r m a t i o ns t o r ea n das t o r a g eo fd e s i g n e d i n f o r m a t i o n ，i ts u p p o r t si n t e l l i g e n tp l a t f o r ma l lt h et i m e s ，a n dp r o v i d e sav i s i b l ei n f o r m a t i o n f o rf i n a l l yr e s u l to f d e s i g n b e c a u s ed a t a b a s eh a ss t r o n gm a n e u v e r a b i l i t y ，d e s i g n e rc a na d dp a r t si n f o r m a t i o nt o d a t a b a s et om e e tr e f r e s hd a t a b a s ea n y t i m e ，f i t sw e l la sd e l e t es o m ep r o d u c t si n f o r m a t i o no u to f d a t e i ti sv e r yc o n v e n i e n c ea n df l e x i b i l i t yt oa m e n da n dm a i n t a i nd a t a b a s e d e s i g np l a t f o r m p u t st h eh i s t o r yd o c u m e n ta n dd a t as a v e sa sx m ld o c u m e n t , w h i c hc a nm a k et h en e t w o r k s o n r e eo f t h ed e s i g nd a t as h a r ec o m et r u ec o m p l e t e l y t h i sa r t i c l es u m m a r i z e sd a t a b a s et e c h n o l o g ya n dt h ed e s i g nm e t h o da b o u tt h eg l a r l ei n t h ew o r l dt o o b a s e do nt h et h e o r y r e s e a r c ha n dp r a c t i c e r e s e a r c h , c o m p a r e ss y n t h e t i c a l l ya n d a n a l y z e st h ea d v a n t a g ea n dd i s a d v a n t a g eo ft h es o m ea p p l i c a t i o nt o o l s ，a tl a s tc h o o s es o l n e m o r es u i t a b l ee x p l o i tt o o l sf o ro u re n t e r p r i s e ，t h e r ea t e n e t 、s q ls e r v e r2 0 0 0a n dx m l n e x t ，t h i sp a p e ra n a l y s e st h ed e m a n da n dc l a s s i f yo fs y s t e mf u n c t i o nr e a s o n a b l ea n d b a s e sd e s i g n p r i n c i p l eo ft h ed a t a b a s e ，w h i c hd e s i g nf o rs y s t e m a sw ek n o w ，t h ed a t ai st h e m o s tb a s a le l e m e n ti nd a t a b a s e ，a f t e rr e s e a r c h i n go nd a t a a n a l y s i s 、d a t ap r o c e s s i n ga n dd a t a m o d e lc l a s s i f y i tg r a d u a l l yf o r m e dt h ed a t a - s y s t e mf r a m eo ft h ec “mi n t e l l i g e n td e s i g n p l a t f o r m t h i st h e s i sa l s oi n t r o d u c e dt h ec o n f i g u r a t i o na n df u n c t i o no ft h ef o u rs u b s y s t e m si n c r a n ei n t e l l i g e n td e s i g np l a t f o r m t h i ss y s t e mc o n c l u d e sf o u rs u b s y s t e m ss u c ha se s t a b l i s h a n dc o n n e c tt h ed a t a b a s e 、e n g i n e e r i n gm a n a g e 、d a t aq u e r ya n dd a t am a n a g e ，i th a st h e f u n c t i o n sl i k ea sr e a d i n 、a m e n d 、a d d 、d e l e t e 、q u e r y 、o u t p n ta n ds a v ef o ri n f o r m a t i o na n d c o n n a c tw i t ht h ep l a t f o r m ，a n di tc a r lo f f e ri n f o r m a t i o ns o u r c , ea n dd a t as o u r c ef o rp l a t f o r m t o o t h es y s t e ma l s os h a r e st h ei n f o r m a t i o na n dd a t ao ft h ep r o d u c t s ，w h i c he l l s u l t h ec r a n e i n t e l l i g e n td e s i g np l a t f o r mw o r k e ds m o o t h l y t h i ss y s t e mi su s e di no u rc o m p a n y ，a n dh a d g o o dp r a c t i c a l i t yv a l u e k e y w o r d s ：i n t e l l i g e n tp l a t f o r m ；d a t a b a s e ；s q ls e r v e r2 0 0 0 ；x m l 独创性说明 作者郑重声明：本硕士学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得大连理 工大学或者其他单位的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志 对本研究所做的贡献均己在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：翌型髯 日期；丝型：! ： 大连理工人学专业学位硕士学位论文 大连理工大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解“大连理工大学硕士、博士学位论文版 权使用规定”，同意大连理工大学保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的 复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连理工大学可以将本学位 论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等 复制手段保存和汇编学位论文。 作者签名 导师签名： 盈塑 箍堕荔 遵竺i 年旦，_ 月兰二日 大连理工大学专业学位硕士学位论文 1 引言 白有人类文明以来，物料搬运便成了人类活动的重要组成部分，距今 已有五千多年的发展历史。随着生产规模的扩大，自动化程度的提高，作 为物料搬运重要设备的起重枫在现代化生产过程中应用越来越广，作用愈 来愈大，对起重机的要求也越来越高。科学技术的飞速发展，推动了现代 设计和制造能力的提高。经济发展的全球化、市场竞争的日益激烈，我国的制 造业面临着巨大的挑战，制造企业必须提高复杂产品及设备的创新能力和快速响 应市场的能力，才能在全球竞争的范围内立于不败之地。加入盯0 以来，关税壁 垒保护的丧失，我国起重机械行业也面临着更加激烈的国际市场竞争。而激烈 的国际市场竞争也越来越依赖于技术的竞争。这些都促使起重机设计技术 进入崭新的发展阶段，起重机设计正经历着一场巨大的变革。 本溪钢铁( 集团) 起重机制造有限公司是本溪钢铁集团下属的国有企业。是 集研发、设计、制造、安装、大中修为一体的起重运输机械专业制造企业。我公 司长期与大连理工大学合作，起重运输机械的研究工作在大连理工大学有着良好 的基础和丰富的经验，双方共同设计研发智能设计平台，可提高设计效率及设计 质量。本文就是以起重机智能设计平台为基础，以n e t ，x m l ，s q l s e r v e r 2 0 0 0 为技术支持，为起重机智能设计平台设计出完整的、高效的数据库系统， 使其能够更快、更好的完成起重机的设计，以满足市场的需求。 1 1 传统起重机的设计方法 传统的起重机设计方法一般是采用类比法，根据目前市场上已有的起重机产 品及吨位进行类比设计，这种传统的设计方法具有以下缺点： 1 重复性劳动大：所有的设计流程和设计过程都需要人工完成，重复性劳动 很大，而且国内起重机的结构型式比较落后，其开发能力、产品规模和质量与国 外有相当大的差距。 2 设计周期长：从拿到订单到设计出产品，一般需要数月，这么长的设计时 间，无法满足生产和市场的需要。 3 灵活性差：当设计完后，用户需要改变某些原始参数时，设计必须从头开 始，浪费设计成果。且在选择更改其他某些零部件时，设计流程得从头开始。 由于现在市场所需起重机的个性化，多样化，传统的起重机设计方法无法满 足市场的需要，改革传统的设计方法对起重机行业及我们企业是十分必要的。 起重机智能设计平台数据库系统实现 1 2 国内外现阶段起重机设计方法 1 2 1 国外现阶段的起重机设计方法 随着世界市场对起重机械需求量的不断增加，国外各种起重机制造企业在生 产中不断地采用优化设计、机械自动化和自动化设备以提高劳动生产率，这对世 界销售市场、制造商和用户都产生了巨大的影响。有关调查资料表明，6 5 的起 重机械用户主要是为了提高生产率、减少劳动工资，因而要求采用先进的起重机 设备的用户也越来越多。 近年来，美国因制造技术、质量问题和价格昂贵等原因，降低了其在世界上 的竞争能力；联邦德国德马克公司( d e m a g ) ，由于实行了生产技术振兴，解 决了提高生产的工艺手段，以占优势的新产品来保持其发展的优势，目前国外的 起重机发展呈以下的趋势：设备向大型化发展；产品的设计、制造、装配的自动 化程度不断提高；产品设计的智能化程度随着科学技术的进步在不断提高。国外 起重运输机械发展到今天，已经到了相当成熟的地步，其结构形式基本上都是经 反复优化设计，并经实践检验的。随着计算机技术的广泛应用，许多国外起重机 制造商从应用计算机辅助设计系统( c a d ) ，提高到应用计算机进行起重机的模块 化设计。尽量使用标准件设备迅速组合和安装，减少标准件外组合部分的加工制 造。组合构件的使用对生产非标准件起重机来讲，有助于减少成本。如今，起重 机研究的发展趋势为：广泛采用c a 彤c a d ，c m ，c a p p 等计算机技术；标准化、 系列化、模块化。 目前国外企业已在部分领域实现智能化设计。在国外起重机领域有：m i t 牵头的a d d f 工程c a p a m 项目；m i t 与s t a n f o r d 合作的s c p c s s 项目： s t a n f o r d 的p p p 系统、s p i u n t c a d 系统：e u r o 六国联合研制的v i s i n e ! t 工程； c a s p e r , p m l l i p s & a s s o c i a t e s 公司推出的集工程起重机、专用吊具、港口 设备、船货运输等大型工程软件。l j 1 2 2 国内现阶段的起重机设计方法 近几年来，由于国家实行积极的财政政策，增加固定资产和社会发展投资， 拉动内需，国内经济形势良好，对于起重机的需求也在不断的提高。目前国内国 有及非国有5 0 0 万以上规模的起重机生产企业为2 1 0 家左右，销售收入约为 2 7 亿元人民币。5 0 0 万以下规模的非国有起重机生产企业保守估计为1 0 0 0 家， 销售收入约为1 0 亿元人民币。进口产品约为4 亿元人民币。 长期以来，国内的起重机设计手段不完善、工艺水平较低。大多利用图板手 工设计制图，需要较长的设计周期。虽然智能技术在国内起重机行业得到广泛的 大连理工大学专业学位硕士学位论文 应用，但应用水平却参差不齐，关键问题是由于“设计”上的差异。国内一些应 用水平较高的部门已真正做到了计算机辅助设计，而还有相当一部分用户仍停留 在传统型智能应用系统上，对一些重大非标准起重机产品设计，设计人员先在头 脑中完成设计，再利用计算机实现几何信息的处理，把智能技术作为一种绘图、 描图的工具。对于起重机智能的二次开发，如起重机方案设计和起重机械零部件 辅助工艺规程设计还未完善。起重机方案图设计，只是把预先设计外形尺寸及主 要参数输入到计算机内，显示并打印出所需起重机的总图，计算机不能对主要受 力点的应力进行分析，不能进行设计计算和标准部件的选择。一些起重机厂家， 对成系列、成批量的通用起重机产品( 如5 5 0 t 双梁桥式起重机) ，为了降低成 本，简化生产管理，通用化设计也只能做到对车轮组、滑轮组、卷筒组和联轴器 的通用化设计，对于运行机构、小车架，仍只能按不同起重量设计，桥架端梁则 按不同起重量，不同小车轨距多款设计，对桥式起重机的设计不能使整机与机构、 机构与部件、部件与零件之间的参数匹配。特别是对于非标准的起重机产品，因 参数的不同以及起重机载荷情况复杂等差异的存在，每台起重机都需要重复设计 计算；其零部件种类型号繁多，均需重新选型和校核；设计过程是非线性的，需 要不断反复、修改；起重机设计需查询大量的手册、标准、公式；这样设计人员 要把大量的时间用于上述指标的重复计算中。使设计者浪费许多宝贵的时间，。工。 作强度大，设计者没有精力去研究新问题开发新产品。 因此，构建和开发起重机智能设计平台是十分必要的。 1 3 起重机现代设计方法概述 最初，起重机械的设计方法多采用以古典力学和数学为基础的半理论、半经 验设计方法，设计过程反复多，周期长，设计的精度差。计算机技术的广泛应用 和各种现代设计理论，如系统工程、优化工程、价值工程、可靠性工程、创造工 程、人机工程等的不断发展，促进许多跨学科的现代设计方法出现。这些新方法 与起重机的结合，使起重机的设计进入崭新的高质量、高效率的新阶段。 ( 1 ) 计算机辅助设计( c a d ) 随着市场竞争的加剧，不仅要求缩短产品更新换代周期，而且还要求产品由 原来的单一、大批量生产模式，转向多品种、高质量、小批量生产模式。传统的 人工设计方式己经不能适应这种变化的要求。随着科技的迅速发展，己有各种性 能良好的计算机硬件及外围设备陆续问世，计算机软件技术也有很大的提高，发 展了数据库技术，开发了大量的图形软件。这些都促进了c a d 技术的发展和应 用。目前美国、德国、日本等一些制造起重机的大公司都广泛应用c a d 方法进 行起重机的设计，例如德国d e m a o 公司针对系列桥式起重机所做的集计算机 起重机智能设计平台数据库系统实现 辅助设计和报价于一身的c a d 系统，用户只要在计算机显示的桥式起重机图形 菜单工作直观的基本参数选择，基本结构形式选型，计算机立即进行设计计算和 标注部件的选择，显示并打印所需的起重机总图及各主要技术参数。最后汇集每 个零部件的数量、成本、以及制造工时、运输和安装费用，进行详细报价。我国 也已开发多种起重机c a d 系统，各大中型企业也都相继采用c a d 方法进行起 重机设计计算与绘图。今后c a d 技术的应用在广度和深度方面会有更大的发展。 ( 2 ) 模块化设计 模块化设计是起重机设计发展的方向之一。它根据模块化原则，设计一些基 本模块单元，通过不同的组合形成不同的产品，以满足用户的多种需求。起重机 模块化设计以功能分析为基础，将起重机上同一功能的基本部件、元件、零件设 计成具有不同用途、不同性能的模块，这些模块具有相同的连接要素，可以互换。 选用不同模块进行组合可形成各种不同类型和规格的通用或专用起重机。起重机 采用模块化设计，不仅是一种设计方法的改革，同时会影响到整个起重机行业的 技术、生产和管理。 目前，德国、英国、法国、美国和日本的著名起重机公司都己采用模块化设 计技术，并取得了显著的效益。据资料介绍，德国d e m a g 公司单梁起重机系 列改用模块化设计后，比单件设计的设计费用下降1 2 ，生产成本下降4 5 ， 经济效益十分可观。模块化设计在我国起重机系列设计中也有了初步应用。 ( 3 ) 有限元设计 有限元设计是根据变分原理求解数学物理问题的一种数值计算方法。它能整 体、全面、多工况随意组合，进行静力、动力、线性和非线性分析，对完成复杂 结构或多自由度系统的分析十分有效。有限元设计能针对起重机实际使用结构边 界条件进行定量的分析计算，提供丰富的、反映实际工况的计算结果，并可配有 丰富的动态图形显示功能。国内外己涌现出大量有关有限元分析的成熟软件，这 将促使有限元法的不断推广和应用。 ( 4 ) 优化设计 随着生产的迫切要求和科学技术的飞速发展，特别是计算机技术的发展和广 泛应用，出现了基于数学规划的近代优化方法，并得到了发展。起重机设计采用 优化方法，能根据产品需求，合理的确定和计算各项参数，以期达到最佳的设计 目的，例如重量、成本、性能等。自6 0 年代末7 0 年代初，德国、俄罗斯、美国、 日本等国和我国都开展了桥式起重机主梁优化设计，大多以重量轻为目标函数， 以后又逐步扩展到桥架、零部件和机构的优化。但由于起重机是成系列、成批量 的产品，单目标优化己不能满足设计者的需求，如何寻求目标参数，并能兼顾多 种因素的整体优化设计方法引起了世界各国起重机设计者的关注。我国曾采用多 大连理工大学专业学位硕士学位论文 级模糊综合评判方法，综合考虑起重机的性能、成本、工艺生产管理、制造批量 和使用维护等多种因素，解决了起重机系列整体优化问题，取得了一定的效果。 近年来，基于生命科学与工程科学相互交叉渗透的优化算法遗传算法和入 工神经网络，在优化领域中异常活跃。其应用范围几乎涉及到所有用传统优化设 计方法难以解决的优化问题，尤其适用于复杂和非线性问题，如组合优化、工程 优化设计、拓扑结构优化、系统辨识和控制、机器学习、图像处理、决策规划和 人工生命的研究等。可以预见，应用遗传算法和神经网络进行优化设计将是起重 机设计的发展方向。 ( 5 ) 可靠性设计 随着现代工业技术的发展，起重机的作用越来越大，功能逐渐增加，对其要 求也越来越高，可靠性问题因此而日渐尖锐。可靠性设计包括确定可靠性指标及 其量值、失效分析、可靠性分析、可靠性分配、可靠性验证等。 自7 0 年代以来，德国、美国、日本和俄罗斯等国家直接将可靠性设计理论 和方法应用于起重机的设计，许多大公司指定了可靠性的内控指标。例如俄罗斯 早在6 0 年代就开始对起重机进行故障调查，确定可靠性指标。7 0 年代将可靠硅 考核指标列入行业指导性文件。1 9 8 5 年正式列入起重机产品标准。我国对起重 机可靠性的研究始于8 0 年代，目前主要用于对产品的可靠性试验、可靠性评估 和失效分析，将可靠性设计列入起重机产品设计中尚需大量的研究工作。 ( 回反求工程设计 目前世界各国都充分利用国际先进科技成果并加以消化吸收，发展自己的新* 技术和新产品。反求工程设计是针对消化吸收先进技术的一系列分析方法和应用 技术的组合，它通过实物或技术对己有的先进产品进行分析、研究、解剖和试验， 从而了解其参数、性能、构造和功能，掌握其关键技术、工作机理和工艺原理， 以进行仿制、改进或发展新产品。 日本非常重视引进国外先进技术，并充分运用反求工程设计方法对先进技术 进行消化、吸收和国产化，同时采用移植、组合、改造方法开发出许多创新产品。 我国在引迸和消化国外起重机先迸技术中也采用了反求工程设计发法，并取得了 良好的效果。 ( 7 ) 极限状态设计 国外8 0 年代初把概率论、数理统计、可靠性理论等学科引进到起重机设计 中，出现了以概率统计法为基础的起重机极限状态设计方法。该方法把载荷、材 料性质、构件实际尺寸等均看作基于某种概率分布的统计计算，通过大量实测与 调查得到各基本变量的分布概率及参数，然后应用概率可靠性知识，计算失效的 起重机智能设计平台数据库系统实现 概率( 风险大小) ，从而估计起重机钢结构的安全度。起重机的设计从定值许用应 力法发展到概率极限状态设计法是设计理论的重大发展。 ( 8 1 动态仿真设计 起重机是在复杂工况下工作的大型结构系统，其动态性能受多种因素的影 响，运动参数与载荷不能用一个简单的数学模型描述。以往由于设计者缺乏有效 的理论与工具，所以起重机设计往往以静态设计为主，这种设计方法显然具有局 限性。要准确分析起重机的动态性能，实验是一个有效的方法，它可以实际测量 起重机所承受的载荷和结构响应。但起重机实测在产品制成以后方有可能，这样 做j x l 险大，成本高，费工费时。近年来，国内外在起重机设计中采用了一种新方 法一动态仿真设计，即用计算机对机构与结构在各种工况下承受载荷进行运行状 态及随时间变化过程仿真模拟，得到仿真输出参数和结果，以此来估计和推断实 际运行的各种数据，并在对起重机进行动态分析计算时采用。 除了这种对起重机承受载荷和结构响应进行动态仿真外，还有动画仿真方 法。起重机在工作过程中会受到工作场地中许多障碍物的限制，如房屋、桥梁、 树木等，如果没有事先设计好吊装路线，可能会造成重大的损失，为了解决这一 问题，国外一些起重机企业做出了模拟现实软件，可以模拟整个施工过程。【2 】 1 4 起重机智能设计平台的特点 针对传统起重机设计的不足，参考国内外起重机设计的先进技术，我们公司 与大连理工大学机械工程学院合作共同开发了一套起重机智能设计平台。该平台 的主要特点是： l 、设计准确、优化设计可操作性强 起重机智能设计平台以起重机设计规范、起重机设计手册等为理论 依据，严格按其要求进行设计。设计出来的结果准确，所选参数符合规范要求。 设计过程中参考了国内外先进的优化技术，对设计过程进行合理的优化。 2 、智能化高、灵活性强 智能设计平台人机对话界面友好，设计人员只需输入起重机相关参数，经过 智能平台的计算，得出所需结果，并显示出所需零部件的型号与参数。选择完后 自动进行保存，打印出设计清单，此设计清单完全可以做为企业的订货清单。 3 、设计效率高、能迅速响应市场需求 传统的起重机设计方法都采用人工计算，重复性劳动多，且设计周期长。智 能平台设计时间短，能够在很短的时间里设计出一套可行的设计方案，进行车间 加工，能迅速响应市场的需求。由于有一个很完整的数据库，所以产品选择性多， 能满足客户个性化、多样化的需求，适应市场的需要。 大连理工大学专业学位硕士学位论文 1 5 数据库在起重机智能设计平台中的重要作用 起重机智能设计平台的智能化、高效化的实现离不开完整的、准确的数据库。 数据库在智能平台中是一个信息库，也是一个设计信息的存储库，为智能平台的 设计方案的实现提供所需零部件及其参数的查询，也为最终设计方案提供信息的 存储，并对设计方案进行相应的比较。数据库本身可操作性强，设计人员可以为 数据库添加相关的零部件信息，更新数据库，也可以删除某些过时的产品信息， 对数据库修改和维护方便、灵活。 1 6 本论文的主要研究内容 本论文主要完成如下工作任务： l 、数据库的选型，根据智能设计平台的特点，选择适合该平台的数据库结 构。 2 、以起重机智能设计平台为基础，以v b n e t 和s q l s e v e r 2 0 0 0 为技术支 持，对数据库进行开发，实现对数据库的查询、修改、和更新的功能。，。 3 、以v b n e t 和x m l 为技术基础。对数据库进行数据交换设计，实现对 设计方案的数据迸行保存和加载。 4 、对数据库的连接进行设计，实现快速查询和选择的功能。 5 、建立强大的产品数据库，提出实用的数据库的管理方法。 起重机智能设计平台数据库系统实现 2 数据库技术的发展研究与开发工具的选择 2 1数据库的演进过程 2 1 1 数据库技术的发展 数据库系统产生于2 0 世纪6 0 年代，至今为止主要经历了三代发展： 七十年代以前，数据库系统并没有一个完整和坚固的数学理论基础，数据库 产品直接按实际应用的要求来设计。这段时期的数据库产品以层次型数据库系统 为主。业界把这段时期的产品称为“前关系型数据库系统( p r e r e l a t i o n a ld a t a b a s e ) ” 时期。 1 9 7 0 年，i b m 公司的研究员c o d d 发表了题为大型数据库的数据关系模型 的著名文章。从此，数据库系统的发展进入了“关系型数据库系统( r e l a t i o n a l d a t a b a s e ) ”时期。关系型数据库系统以关系代数为坚实的理论基础，经过几十年 的发展和实际应用，技术越来越成熟和完善。其代表产品有o r a c l e 、i b m 公司的 d b 2 微软公司的m ss q ls e r v e r 以及i n f o r m i x 、a d a b a s d 等等。 随着信息技术和市场的发展，人们发现关系型数据库系统虽然技术很成熟， 但其局限性也是显而易见的：它能很好地处理所谓的“表格型数据”，却对技术 界出现的越来越多的复杂类型的数据无能为力。九十年代以后，技术界一直在研 究和寻求所谓的“后关系型数据库系统( p o s t - r e l a t i o n a ld a t a b a s e ) ”。尤其是九十 年代中后期，世界著名的产业战略调查咨询公司g a r t e n e rg r o u p 发表了一系列关 于数据库系统发展的调研报告，其重点归纳起来大概有以下几点： l 、关系型数据库系统技术己相当成熟，其发展己趋顶峰； 2 、尽管有了很大发展，关系型数据库系统能处理的数据类型仍相当有限； 3 、随着信息技术的发展，市场越来越需要能处理复杂数据类型的数据库； 由于大型数据库管理系统的技术复杂性以及开发的高昂费用，今后新型数据库系 统很可能只在现有的数据库系统产品厂家内产生。 目前数据库技术的应用己经超出了数据处理的范畴，扩展到许多新的应用领 域，包括：计算机辅助设计，计算机辅助软件工程，多媒体数据库，办公信息系 统，超文本数据库。这些领域的应用大大超出了关系数据库技术的能力，而逐渐 转向面向对象技术与数据库技术的结合。 2 1 2 面向对象的数据库技术 面向对象的数据库的基本思想是，从现实世界中客观存在的事物( 对象) 出 发，以尽可能接近人类思维的方式建立模型，对客观事物进行结构模拟和行为模 大连理工大学专业学位硕士学位论文 拟。面向对象程序设计方法在计算机的各个领域中，包括程序设计语言、人工智 能、软件工程、信息系统设计以及计算机硬件设计等都产生了深远的影响。由于 层次、网络和关系数据库系统的设计目标源于商业事务处理，它们面对层出不穷 的新一代数据库应用时显得力不从心。把面向对象程序设计方法和数据库技术相 结合能够有效地支持新一代数据库应用，即面向对象数据库系统( o b j e c t o r i e n t e d d a t a b a s es y s t e m ，简称o o d b s ，是数据库技术与面向对象程序设计方法相结合 的产物，它是数据库的应用从传统的商业或处理中的事务处理扩展到c a d ， c a m 及c i m s 、c a i 和办公自动化等新的领域的需要而产生和发展起来的。 面向对象的数据库的基本概念有： 1 、对象结构与封装性 现实世界的任一实体都被统一地模型化为一个对象，每个对象有一个惟一的 标识，称为对象标识。一个对象是一个封装和一个抽象。封装是属性值和其专用 服务的一个封装体，抽象是对问题空间的抽象。标识类对象的策略是：先从问题 空间，文字资料，图片入手，寻找发现可能的对象，然后决定在模型中是否包畲j 某一对象或是否还需要其他一些对象。面向对象数据库中的每个对象都有一个惟 一不变的标识称为对象标识( 0 i d ) 。对象通常与实际领域的实体对应。实际中， 实体中的属性值可能随时间的推移发生改变，但每个实体的标识却保持不变，而如。 对象的部分( 或全部) 属性、对象的方法会随时间的推移发生变化。两个对象即使 属性值和方法都完全相同，如果o i d 不同则认为是两个不同的对象，它们只是 值相等而已。对象标识的概念比程序设计语言或传统数据模型中所用到的标识榻涵， 念更强。下面是常用的几种标识。 2 、封装 0 0 模型的一个关键概念就是封装。每一个对象是其状态与行为的封装，其 中状态是该对象属性值的集合，而行为是在对象状态上操作的集合，操作也称为 方法。封装是对象的外部界面与内部实现之间实行清晰隔离的一种抽象，外部与 对象的通信只能通过消息，这是0 0 模型的主要特征之一。 封装的意义在于将对象的实现与对象应用互相隔离，从而允许对操作的实现 算法和数据结构进行修改，而不影响接口，不必修改使用它们的应用，这有利于 提高数据独立性。由于封装，对用户而言这些实现是不可见的，这就隐藏了在实 现中使用的数据结构与程序代码等细节。此外，对象封装后成为一个自含的单元， 对象只接受已定义好的操作，其他程序不能直接访问对象中的属性，从而可以提 高程序的可靠性。 对象类，共享同样的属性和方法集的所有对象构成了一个对象类，简称 一9 一 起重机智能设计平台数据库系统实现 为类。此外，类还可以描述如何创建这个类的新对象。 继承( 类的层次性继承) ，继承的概念是分类结构的一个重要组成部分。 继承提供了一个用于标识和表示公共属性与服务的显示方法，在一个分 类结构中，继承使对象在共享属性，增加属性以及增加或扩充服务方面 成为可能。 消息( m e s s a g e ) f l j 于对象是封装的，对象与外部的通信一般只能通过显式 的消息传递，即消息从外部传送给对象，存取和调用对象中的属性和方 法，在内部执行所要求的操作，操作的结果仍以消息的形式返回。 2 2 数据库的开发工具简介 随着计算机技术不断发展，各种数据库编程工具也随着发展，使当今的大多 数程序开发人员可以摆脱枯燥无味的用计算机指令或汇编语言开发软件，而是利 用一系列高效的、具有良好可视化的编程工具去开发各种数据库软件，从而达到 事半功倍的效果，新一代数据库应用开发工具的特征：支持与多种数据库联接， 可进行对异种数据源的透明访问。支持独立于特定d b m s 的应用开发，提供 统一的访问d b m s 的用户界面和应用程序接口。支持可视化图形用户界面 ( v o u d 。支持面向对象的程序设计( o o p ) 。提供完善的数据对象( d a t a o b j e c t ) 。支持开放性。工具的完备和集成一体化。支持汉化。 但是现在市面上的数据库编程工具门类众多，比如v b ，v c ，d e p h i ，p b 等， 这些工具大致可以分为以下几种工具种类：c a s e 工具p o w e rd e s i g n e r ，可视化工 具如v b n e t ，应用开发工具如，p o w e rd e s i g n e r ，企业级大型工具如u n i f a e e ， 以及现在比较流行的j a v a 等。 2 2 1p o 鹏rd e s j g n e r 简介 p o w e rd e s i g n e r 是一个功能强大而使用简单的工具集，支持从处理流程建模 到对象和组件生成的应用开发生命周期的各个阶段。并提供了一个完整的建模解 决方案，业务或系统分析人员、设计人员、数据库管理员d b a 和开发人员可以 对其裁剪以满足各自的特定需要。 2 2 2应用开发工具p o w e r b ui id e r 概述 p o w e r b u i l d e r 是由美国著名的数据库应用开发工具厂商p o w e rs o f t 公司( 现 己并入s y b a s e 公司) 于1 9 9 1 年6 月推出的完全按照客户机服务器体系结构设 计的快速应用开发系统，是一个客户机前端开发工具。 大连理工大学专业学位硕士学位论文 p o w e r b u i l d e r 的主要特点包括：专业的客户机服务器应用开发工具；全 面支持面向对象开发：使用专门接口或o d b c ，可同时支持与多种数据库的连 接。非常适合于多层客户机朋匣务器结构的集成化应用系统开发；提供丰富的 数据表现风格，可定制的称为“数据窗i 二1 ( d a t aw i n d o w s ) ”对象( 该项技术己获专 利) ，可容易地对数据库进行操作并能灵活地制作报告和商业图形；支持动态 数据交换( d d e ) 、动态链接库( d l l ) 、对象链接与嵌a ( o l z ) ：提供灵活、快 捷的数据和结构移动( 复制) 方式；提供强大的调试器和多种调试方式；支持 i n t e m e t 多层体系结构下的快速w e b 应用开发。 2 2 3 企业级应用开发平台_ lj n if a c e u n i f a c e 是美国c o m p u t e r w a r e 公司推出的对于关键性业务应用开发平台 和运行环境，主要应用于构造大型的、复杂的业务应用系统。u n i f a c e 采用模 型驱动，构件式开发的应用构造策略，针对w e b 应用开发提出了完整和高效的 解决方案。 2 3 数据库开发的关键技术n e t 2 3 1 n e t 概述 ( 1 ) n e t 的基本概念 n e t 就是m i c r o s o f t 的服务平台。n e t 带来了全新的，快速而敏捷的企业 计算能力，也给软件开发商和软件开发人员提供了支持未来计算的高效w e b t - g q ：+ 发上具。n e t 于2 0 0 2 年3 月2 日正式在中国推广，推动了因特网的一次变革。 ( 2 ) n e t 的核心技术 n e t 是一项革命性的技术框架，它的核心技术包括分布式计算、x m l 、 组件技术、即时编译技术等。分布式计算是网络的本质；x m l 奠定了新一代电 子数据交换的标准，正是数据交换使网络计算成为可能；组件技术是软件技术多 年来的发展成果，它馒程序设计员从大量的a p i 中解放出来，以采用面向对象 和面向组件的技术来解决软件问题；即时编译技术使应用程序在运行时，还能够 根据主机的硬件和软件环境进行代码优化，并简化代码发放的过程。【3 】 n e t 的核心组件有： 一组用于创建互联网操作系统的构建块，其中包括p a s s p o r t n e t 用于 用户认证以及用于文件存储的服务、用户首选项管理、日历管理以及众多的其它 任务： 起重机智能设计平台数据库系统实现 构建和管理新一代服务的基本结构和工具，包括v i s u a ls t u d i o n e t ，n e t 企业服务器、n e t 框架和w i n d o w s n e t ： 能够启用新型智能互联网设备的n e t 设备软件； n e t 用户体验。 2 3 2 n e t 开发框架 n e t 最重要的部分是n e t 框架( n e tf r a m e w o r k ) 。它不仅仅是一组类库， 还是一个建立、配置和运行w e b 服务以及应用程序的多语言环境，是m i c r o s o f t 的新一代w e b 应用程序开发平台。n e t 框架以使用多种编程语言的编译器为目 标，用这些语言创建各种应用程序，其目的是使人们更容易建立网络应用程序和 网络服务。 ( 1 ) n e tf r a m e w o r k 的组成 n e tf r a m e w o r k 由两大部分组成：公共语言运行库( 包含v b ，c + + ，c 群， j s c n p t ，c o m m o nl a n g u a g er u n t i m e ) 、类库( 包含m i c r o s o f ta s p n e t ，e n t e r p r i s e s e r v i c e s 。m i c r o s o f ta d o n e t ，和w i n d o w sf o r m s ) 。图2 1 显示了m i c r o s o f t n e t 框架的体系结构。【4 l 回回曰回口 图2 1m i c r o s o f t n e t 框架的体系结构 f i g 2 it h es y s t e ms t r u c t u r eo f t h em i c r o s o f t n e tf r a l n e 从图中可以简要地了解n e t 开发框架的几个主要组成部分： 大连理工大学专业学位硕士学位论文 首先是整个开发框架的基础，即公共语言运行库( c l