工程數(shù)據(jù)管理是指建立一個以技術數(shù)據(jù)為中心的工程數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，實現(xiàn)文檔和圖樣的協(xié)同設計，以及設計最終選型方案的審閱、標注和批準的數(shù)字化。

由于工程應用環(huán)境的特殊性，因此傳統(tǒng)的以事務處理為目標的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)如關系模型管理等都無法適應要求，因此需要一種能適應工程應用的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。為此，首先需要了解工程應用中數(shù)據(jù)管理的一些特點。

1．表示復雜數(shù)據(jù)結構的能力

在工程應用中，工程對象形式多樣，它們之間又存在多種關聯(lián)，因此需要有一種既能構造各不同對象又能建立相互關聯(lián)的數(shù)據(jù)結構，這就要求工程數(shù)據(jù)庫具備表示與構造復雜數(shù)據(jù)結構的能力。

2．表示變長數(shù)據(jù)的能力

變長數(shù)據(jù)是工程數(shù)據(jù)的一大特點，而傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中的結構類型無法表示此類數(shù)據(jù)，這就要求工程數(shù)據(jù)庫具有表示變長數(shù)據(jù)的能力。

3．可擴展數(shù)據(jù)類型的能力

在工程應用中，數(shù)據(jù)類型復雜、多樣，因此除了一些基本類型之外，還要具備隨時根據(jù)數(shù)據(jù)需要生成新類型的能力。

4．對數(shù)據(jù)模式能做動態(tài)修改與擴充

在工程應用中，經(jīng)常會碰到復雜的應用設計，它們很難一次性完成設計而必須在設計、應用中邊修改、邊使用，在使用中積累經(jīng)驗，不斷修改，這其中也包括對數(shù)據(jù)模式的設計。因此，工程數(shù)據(jù)庫在工程領域中的應用及工程數(shù)據(jù)庫介紹287數(shù)據(jù)管理應具有不斷修改、擴充數(shù)據(jù)模式的能力，這種能力一般稱之為模式演化(schema evolu-tion)。

5．圖形數(shù)據(jù)表示與處理能力

由于工程應用中的數(shù)據(jù)處理對象大多是工程圖紙及相應的圖形，因此工程數(shù)據(jù)管理應具有對圖形進行表示與處理的能力。

6．版本管理

在工程應用中，一個完整的設計過程必須經(jīng)過多個方案不斷地試探、比較以及修改而形成，而每個新方案又是對以前舊方案進行修改而形成的，因此需要保留不同的設計方案以為今后的改進提供保障。而每個設計方案就是一個工程設計版本，它由一群數(shù)據(jù)體組成，對不同方案的保存與管理就是所謂的版本管理或稱版本控制(version control)。因此，在工程數(shù)據(jù)管理中需要有版本管理的能力。

7．長事務處理能力

在工程應用中，工程師經(jīng)常需要花費幾個小時甚至幾天時間連續(xù)對某個工程項目做設計，這是一種交互式長事務處理作業(yè)。在這段時間內(nèi)，該工程師必須獨占系統(tǒng)資源，特別是數(shù)據(jù)資源，這就要求數(shù)據(jù)管理能具有并發(fā)控制中的長事務處理能力。

從以上7點可以看出，工程數(shù)據(jù)管理具有傳統(tǒng)數(shù)據(jù)管理所沒有的特殊要求，在這7點之上所構造的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)即可稱為工程數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。

工程數(shù)據(jù)管理一般包括三個方面功能：

1．定義用戶產(chǎn)品，維護物料清單(BOM)，包括制造與工程設汁的物料清單，為用戶提供完整而準確的物料信息；

2．維護工藝路線信息，描述被加工工件的加工過程，諸如加工地點和制造順序；

3．標準成奉核算，提供既快又準確的成本計算信息支持。

工程數(shù)據(jù)管理按發(fā)展時段可分為人工管理、文件管理和數(shù)據(jù)庫管理三個階段。數(shù)據(jù)管理的三個階段及其特點見下表。

人工管理階段是在20世紀50年代中期以前，計算機主要用于科學計算。當時的硬件狀況是，外存只有紙帶、卡片、磁帶，沒有磁盤等直接存取的存儲設備；軟件狀況是，沒有操作系統(tǒng)，沒有管理數(shù)據(jù)的軟件；數(shù)據(jù)處理的方式是批處理。人工管理的特點是數(shù)據(jù)不保存，應用程序管理數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)不共享，不具有獨立性。這種方式已隨著計算機技術的發(fā)展和生產(chǎn)水平的提高而被摒棄。

1．文件管理系統(tǒng)

工程數(shù)據(jù)管理技術同事務管理相類似也是從文件管理系統(tǒng)開始發(fā)展起來的，這里的文件系統(tǒng)有兩層含義：一是計算機輔助設計的整個過程，即從設計開始，及隨之的分析、計算、繪圖，均用文件作為相互間傳遞信息的媒介；二是面向不同應用的計算機輔助設計作業(yè)，及不同的系統(tǒng)之間均以文件的方式來傳送信息。文件系統(tǒng)中應用程序與數(shù)據(jù)之間的對應關系如圖2所示。

2．基于數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中應用程序與數(shù)據(jù)庫之間的對應關系如圖3所示。

基于數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(Data Base Management System，DBMS)實現(xiàn)工程數(shù)據(jù)管理如圖4所示。

這種環(huán)境適用于先進的系統(tǒng)或CAD工作站，在此環(huán)境下用戶可開發(fā)他們自己的應用程序。一般采用層次結構易于實現(xiàn)對實際設計過程的管理，能保證大量數(shù)據(jù)相互無關，但隨著用戶或應用的增多，性能會下降。

3．基于局部區(qū)域網(wǎng)絡的管理系統(tǒng)

基于局域網(wǎng)絡(Local Area Network，LAN)的工程數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)結構如圖5所示。目前多數(shù)CAD工作站均具有這種形式的聯(lián)網(wǎng)功能，在這種結構下實現(xiàn)數(shù)據(jù)的分布處理、資源共享，系統(tǒng)結構靈活、便于擴展、易保證數(shù)據(jù)無關。

4．分布式管理系統(tǒng)

為適應遠程多用戶的需要而發(fā)展起來的分布式管理系統(tǒng)如圖6所示。這是當前工程數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的一種新技術，采用先進的網(wǎng)絡通信、局部數(shù)據(jù)庫和系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫相結合的工作方式，克服了基于局部區(qū)域網(wǎng)絡進行工程數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的缺陷，但隨之由于無中心數(shù)據(jù)詞典(難以建立這種詞典)，又給保證數(shù)據(jù)的完整性、實現(xiàn)并發(fā)管理帶來困難，并且當一個節(jié)點破壞時常常有需要重新構造系統(tǒng)的危險。

構造工程數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的方法很多，但目前看來主要有兩種。一種方法是專用的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，另一種方法是在關系模型或面向?qū)ο竽Ｐ偷幕A之上的改進。其中專用工程數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)主要采用基于STEP標準的系統(tǒng)，它們將在下一節(jié)中介紹，而本節(jié)將介紹基于關系模型的擴充及基于面向?qū)ο竽Ｐ偷臉嬙旆绞健?

1．關系模型的擴充

關系模型擴充方法是解決工程數(shù)據(jù)管理的一種有效方法，其構造方式是以關系模型為底層并在其上附加一層稱為擴充層。在這一層中，工程數(shù)據(jù)中的特殊要求如復雜結構模式、變長數(shù)據(jù)、可擴充模型等均要加以實現(xiàn)，但是這種實現(xiàn)最終還需要以底層的功能作為支持才能得以完成，即需通過某些手段轉(zhuǎn)換成底層關系模型的功能，其示意圖如圖1所示。在這種方法中，擴充能力的深度與廣度都受制于底層關系模型，因此從功能上看，它只能部分實現(xiàn)工程數(shù)據(jù)管理的特殊要求。

雖然關系模型擴充的方式不能完全滿足工程數(shù)據(jù)庫管理的要求，但對于小型、簡單的工程應用還是有效的，又何況關系模型目前已成為應用所使用的主流，與關系模型的結合對開發(fā)工程應用及綜合性應用有極大優(yōu)勢。因此，在傳統(tǒng)關系模型基礎上加以擴充所構成的工程數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)不失為一種明智的選擇。

2．面向?qū)ο竽Ｐ?

通過面向?qū)ο竽Ｐ蛠韺崿F(xiàn)工程數(shù)據(jù)管理的要求是一種比較理想的方法，前面所介紹的7個特點均可采用面向?qū)ο竽Ｐ陀枰越鉀Q。

(1)復雜數(shù)據(jù)結構的表示能力面向?qū)ο竽Ｐ途哂袠嬙鞆碗s數(shù)據(jù)結構的能力，它通過對象類的封裝以及繼承、合成、消息等多種結構方式，可以構造工程應用中的多種復雜數(shù)據(jù)結構。(2)表示變長數(shù)據(jù)及可擴展數(shù)據(jù)類型的能力面向?qū)ο竽Ｐ筒坏哂谢緮?shù)據(jù)類型，還具有多種集合量類型，此外還具有定義抽象數(shù)據(jù)類型的能力，包括變長數(shù)據(jù)及擴展數(shù)據(jù)類型的能力。

(3)面向?qū)ο竽Ｐ湍芡ㄟ^其復雜結構表示圖形，同時也能通過封裝于一體的方法做圖形操作，因此面向?qū)ο竽Ｐ途哂斜硎九c處理圖形的能力。

(4)在面向?qū)ο竽Ｐ椭杏休^為豐富的類演化功能，它能動態(tài)改變類模式結構，充分滿足工程數(shù)據(jù)管理中的模式演化的要求。

(5)在面向?qū)ο竽Ｐ椭?，具備專為工程?shù)據(jù)管理所設置的長事務與版本管理的能力。

從上述分析可以看出，面向?qū)ο竽Ｐ涂梢杂行У貪M足工程數(shù)據(jù)要求，因此采用面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)作為工程數(shù)據(jù)庫是一種良好的選擇。