工程數(shù)據(jù)管理是指建立一個(gè)以技術(shù)數(shù)據(jù)為中心的工程數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)文檔和圖樣的協(xié)同設(shè)計(jì)，以及設(shè)計(jì)最終選型方案的審閱、標(biāo)注和批準(zhǔn)的數(shù)字化。

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

1．表示復(fù)雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的能力

在工程應(yīng)用中，工程對(duì)象形式多樣，它們之間又存在多種關(guān)聯(lián)，因此需要有一種既能構(gòu)造各不同對(duì)象又能建立相互關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，這就要求工程數(shù)據(jù)庫具備表示與構(gòu)造復(fù)雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)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(diǎn)，而傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中的結(jié)構(gòu)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(kuò)展數(shù)據(jù)類型的能力

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

4．對(duì)數(shù)據(jù)模式能做動(dòng)態(tài)修改與擴(kuò)充

在工程應(yīng)用中，經(jīng)常會(huì)碰到復(fù)雜的應(yīng)用設(shè)計(jì)，它們很難一次性完成設(shè)計(jì)而必須在設(shè)計(jì)、應(yīng)用中邊修改、邊使用，在使用中積累經(jīng)驗(yàn)，不斷修改，這其中也包括對(duì)數(shù)據(jù)模式的設(shè)計(jì)。因此，工程數(shù)據(jù)庫在工程領(lǐng)域中的應(yīng)用及工程數(shù)據(jù)庫介紹287數(shù)據(jù)管理應(yīng)具有不斷修改、擴(kuò)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(yīng)用中的數(shù)據(jù)處理對(duì)象大多是工程圖紙及相應(yīng)的圖形，因此工程數(shù)據(jù)管理應(yīng)具有對(duì)圖形進(jìn)行表示與處理的能力。

6．版本管理

在工程應(yīng)用中，一個(gè)完整的設(shè)計(jì)過程必須經(jīng)過多個(gè)方案不斷地試探、比較以及修改而形成，而每個(gè)新方案又是對(duì)以前舊方案進(jìn)行修改而形成的，因此需要保留不同的設(shè)計(jì)方案以為今后的改進(jìn)提供保障。而每個(gè)設(shè)計(jì)方案就是一個(gè)工程設(shè)計(jì)版本，它由一群數(shù)據(jù)體組成，對(duì)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(wù)處理能力

在工程應(yīng)用中，工程師經(jīng)常需要花費(fèi)幾個(gè)小時(shí)甚至幾天時(shí)間連續(xù)對(duì)某個(gè)工程項(xiàng)目做設(shè)計(jì)，這是一種交互式長事務(wù)處理作業(yè)。在這段時(shí)間內(nèi)，該工程師必須獨(dú)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(wù)處理能力。

從以上7點(diǎn)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(diǎn)之上所構(gòu)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(gè)方面功能：

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

2．維護(hù)工藝路線信息，描述被加工工件的加工過程，諸如加工地點(diǎn)和制造順序；

3．標(biāo)準(zhǔn)成奉核算，提供既快又準(zhǔn)確的成本計(jì)算信息支持。

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

人工管理階段是在20世紀(jì)50年代中期以前，計(jì)算機(jī)主要用于科學(xué)計(jì)算。當(dāng)時(shí)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(chǔ)設(shè)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(diǎn)是數(shù)據(jù)不保存，應(yīng)用程序管理數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)不共享，不具有獨(dú)立性。這種方式已隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)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(shù)同事務(wù)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(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的整個(gè)過程，即從設(shè)計(jì)開始，及隨之的分析、計(jì)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(yīng)用的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)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(yīng)用程序與數(shù)據(jù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)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(yīng)用程序與數(shù)據(jù)庫之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖3所示。

基于數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(Data Base Management System，DBMS)實(shí)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(jìn)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(yīng)用程序。一般采用層次結(jié)構(gòu)易于實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)際設(shè)計(jì)過程的管理，能保證大量數(shù)據(jù)相互無關(guān)，但隨著用戶或應(yīng)用的增多，性能會(huì)下降。

3．基于局部區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的管理系統(tǒng)

基于局域網(wǎng)絡(luò)(Local Area Network，LAN)的工程數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)下實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的分布處理、資源共享，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)靈活、便于擴(kuò)展、易保證數(shù)據(jù)無關(guān)。

4．分布式管理系統(tǒng)

為適應(yīng)遠(yuǎn)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(dāng)前工程數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的一種新技術(shù)，采用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)通信、局部數(shù)據(jù)庫和系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫相結(jié)合的工作方式，克服了基于局部區(qū)域網(wǎng)絡(luò)進(jìn)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(shí)現(xiàn)并發(fā)管理帶來困難，并且當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)破壞時(shí)常常有需要重新構(gòu)造系統(tǒng)的危險(xiǎn)。

構(gòu)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(guān)系模型或面向?qū)ο竽Ｐ偷幕A(chǔ)之上的改進(jìn)。其中專用工程數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)主要采用基于STEP標(biāo)準(zhǔn)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(guān)系模型的擴(kuò)充及基于面向?qū)ο竽Ｐ偷臉?gòu)造方式。

1．關(guān)系模型的擴(kuò)充

關(guān)系模型擴(kuò)充方法是解決工程數(shù)據(jù)管理的一種有效方法，其構(gòu)造方式是以關(guān)系模型為底層并在其上附加一層稱為擴(kuò)充層。在這一層中，工程數(shù)據(jù)中的特殊要求如復(fù)雜結(jié)構(gòu)模式、變長數(shù)據(jù)、可擴(kuò)充模型等均要加以實(shí)現(xiàn)，但是這種實(shí)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(guān)系模型的功能，其示意圖如圖1所示。在這種方法中，擴(kuò)充能力的深度與廣度都受制于底層關(guān)系模型，因此從功能上看，它只能部分實(shí)現(xiàn)工程數(shù)據(jù)管理的特殊要求。

雖然關(guān)系模型擴(kuò)充的方式不能完全滿足工程數(shù)據(jù)庫管理的要求，但對(duì)于小型、簡單的工程應(yīng)用還是有效的，又何況關(guān)系模型目前已成為應(yīng)用所使用的主流，與關(guān)系模型的結(jié)合對(duì)開發(fā)工程應(yīng)用及綜合性應(yīng)用有極大優(yōu)勢。因此，在傳統(tǒng)關(guān)系模型基礎(chǔ)上加以擴(kuò)充所構(gòu)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?shí)現(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(gè)特點(diǎn)均可采用面向?qū)ο竽Ｐ陀枰越鉀Q。

(1)復(fù)雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的表示能力面向?qū)ο竽Ｐ途哂袠?gòu)造復(fù)雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的能力，它通過對(duì)象類的封裝以及繼承、合成、消息等多種結(jié)構(gòu)方式，可以構(gòu)造工程應(yīng)用中的多種復(fù)雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。(2)表示變長數(shù)據(jù)及可擴(kuò)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(kuò)展數(shù)據(jù)類型的能力。

(3)面向?qū)ο竽Ｐ湍芡ㄟ^其復(fù)雜結(jié)構(gòu)表示圖形，同時(shí)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(dòng)態(tài)改變類模式結(jié)構(gòu)，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椭校邆鋵楣こ虜?shù)據(jù)管理所設(shè)置的長事務(wù)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。