0 引言

　　CAPP系統的總體設計在軟件開發中占有非常重要的地位，總體結構設計的好壞，不僅影響著系統的效率、維護性和擴展性，更影響系統使用的方便性和可靠性。同樣，數據庫設計在CAPP系統開發中也起著重要作用。本文對如何合理設計及使用表、視圖和存儲過程等數據庫對象及事務的合理使用進行說明。

　　1 總體設計

　　1.1方案設計

　　該套系統的總體結構是根據鍋爐冷作部件加工制造流程和企業現有計算機硬件情況等因素決定的。由于該系統使用人員主要是工藝員，用戶數量不大，且使用地點相對固定，而系統需要處理的數據量大而復雜，交互性、實時性和安全性要求較高，所以設計中采用客戶端/服務器(Client/Server，C/S)體系結構。C/S結構模式隨著網絡技術、操作系統和軟件技術的發展而不斷完善，具有較強的安全性和可靠性，它是通過客戶端與服務器端之間相對獨立和分工協作而實現的。

　　1.2系統組成

　　本套CAPP系統由用戶管理模塊、工藝文件信息管理模塊、知識管理模塊和工藝文件管理模塊等四部分組成，如圖1所示。

　　1.2.1用戶管理模塊

　　由于該系統是多用戶使用，根據制造企業的要求，不同的用戶擁有不同的權限，以保障系統的可靠運行以及工藝文件的安全。因此，系統提供了用戶管理模塊，該模塊由"用戶管理"、"崗位管理"和"權限管理"三個子模塊組成。它的使用者是冷作部門的系統管理員，其他人員無權使用。系統管理員利用此模塊，可以對冷作部門不同級別的用戶授予不同的權限。例如，可對一般工藝人員提供編制、修改、打印和預覽，以及查詢工藝等功能;而對高級用戶除提供一般用戶具有的權限外，還提供如工藝文件的審核和批準、工藝知識的編輯等一些高級功能的使用權限。

　　1.2.2工藝文件信息管理模塊

　　工藝文件信息管理模塊主要由"文件信息錄入"、"文件信息修改"和"文件信息瀏覽"三個子模塊組成。該模塊提供對冷作工藝文件信息的管理功能，為后面的工藝文件管理模塊打下基礎。

　　1.2.3知識管理模塊

　　知識管理模塊由"知識獲取"、"知識更新"和"知識摒棄"三個子模塊組成，該模塊提供的功能對本系統非常重要。該模塊存在的實際意義如下：制造企業零/部件工藝路線的安排，實際上處于一個動態變化過程之中，由于新材料、新設備和新加工刀具等因素的存在，工藝路線會發生變化。但這并不等于工藝路線的安排沒有規律可循，在一定時間段內，在工裝、設備、量檢具和刀具等因素不變的情況下，工藝路線的安排是有規律可循的。具體到該公司，其生產電站鍋爐中的冷作部件工藝路線更有特殊性，即冷作部件的工藝路線更具有穩定性，易于實現工藝編制的計算機化。但從發展的眼光看，根據公司工藝專家總結出來的知識庫不是一成不變的，必須能實現知識庫的動態管理，這樣才能適應公司的實際發展需要，系統才具有更長的生命力。

　　當冷作部件工藝路線發生變化，并且這種變化經過一段時間的生產實踐檢驗，確認是可行的，即可通過知識管理模塊提供的功能，對原來儲存在數據庫中的工藝知識進行修改，將新的工藝知識存人數據庫，以便實現知識庫的更新，利用更新后的知識庫即可編制出符合當前工廠實際情況的工藝文件。知識管理模塊提供的功能屬于高級功能，因此，只有經過系統管理員授權的用戶才能使用此功能。

　　1.2.4工藝文件管理模塊

　　工藝文件管理模塊由"工藝編制"、"工藝審核"、"工藝批準"、"查詢瀏覽工藝"和"工藝打印預覽輸出"等子模塊組成。它主要負責工藝文檔的管理，包括生成新工藝文件、修改工藝、審核工藝、批準工藝、查詢工藝和打印輸出工藝文件等功能。工藝編制子模塊主要負責生成新的工藝文件，編輯修改工藝文件，直至工藝文件編制完成。審核工藝子模塊實現的功能是當工藝編制人員編制完工藝文件后，將工藝文件提交審核。具有審核權限的用戶對工藝進行審核，確認工藝文件是否合理。批準工藝子模塊實現的功能是當審核員審核確認工藝文件無誤后，將工藝文件提交批準。具有批準權限的用戶對工藝進行批準操作，確認工藝文件是否合格。查詢瀏覽工藝模塊實現的功能是對經批準合格的工藝文件進行瀏覽，但只能對工藝文件進行讀的操作，而不能對工藝文件進行任何寫的操作。因此，一般用戶都具有進行工藝文件查詢的權限。工藝打印預覽輸出子模塊包括輸出制造過程卡、輸出制造卡和按車間編號輸出制造過程卡三個模塊。

　　1.3系統層次結構

　　本套系統的層次結構中，服務器、客戶端PC和網絡等位于物理設備層。物理設備層之上的是操作系統，服務器端采用Windows2000 Server，客戶端采用Windows2000或Windows XP Professional版本。服務器端的支持軟件MS SQL Server 2000位于Windows2000Server操作系統之上，為開發工具VisualBasic 6.0提供數據存取支持，如圖2所示。本系統位于層次結構的最頂層。

　　　數據庫是存儲、管理和操作數據的核心，其設計的主要任務是按照應用的要求，為信息建立一個結構合理、使用方便和效率較高的數據庫。數據庫中的數據按照一定的數據模型組織、描述和存儲，因而具有較小的冗余度，較高的數據獨立性和易于擴展性，并可為各種用戶共享。CAPP系統不單純地為個人或工藝部門服務，而是為整個企業信息化服務。

　　因此必須使用網絡化的大型數據庫平臺。由于該企業的工藝數據量大且復雜，采用先進的穩定的關系型網絡數據庫是必然的。而且CAPP系統是一個能為企業提供數據查詢功能的系統，管理著非常重要的產品數據，對系統的可靠、穩定性要求嚴格。Microsoft SQLServer 2000是一個運行于Windows操作系統上的高性能數據庫管理系統。它具有數據利用率高、安全性好、容錯性強和數據結構完整等特點。因此，本系統選擇SQL Server 2000作為數據庫支持軟件。

　　2.1數據庫對象

　　2.1.1表

　　表是包含數據庫中所有數據的數據庫對象，定義為列的集合。由于SQL Server2000是關系型數據庫系統，所以數據在表中是按行和列的格式組織排列的，每行代表唯一的一條記錄，而每列代表記錄中的一個域。表是使用其他數據庫對象的基礎，所以它的設計最為重要。設計數據庫時，應先確定需要什么樣的表，各表中都有哪些數據以及各個表的存取權限等。而要正確做到這一點，就必須對制造企業的業務流程及開發的CAPP系統數據流有充分的了解，同時表的結構設計應盡可能地符合三范式原則。只有這樣才能將數據冗余降到最低，且最大可能地保持數據的一致性。具體設計時應注意以下問題：表所包含數據的類型;表的各列數據類型;哪些列允許空值;是否要使用默認設置或規則;所需索引的類型，哪里需要索引;哪些列是主鍵，哪些列是外鍵。

　　2.1.2視圖

　　視圖是保存在SQL Server數據庫中的SELECT查詢。視圖通常用來集中、簡化和自定義每個用戶對數據庫的不同認識。視圖可用作安全機制，方法是允許用戶通過視圖訪問數據，而不授予用戶直接訪問視圖的權限。視圖具有如下優點。

　　1)簡化數據操作。通常可將經常使用的聯接、聯合查詢和選擇查詢定義為視圖，這樣，用戶每次對特定的數據執行進一步操作時，不必指定所有條件和限定。例如，在編制工藝制造卡時，制造卡中的數據來源于產品工序表和產品工步表，如果用SQL語句實現對這兩個表中的相關數據的查詢，則實現起來的代碼比較復雜，如果將這兩個表中的相關數據定義為一個視圖，在每次需要查詢時只訪問這個視圖即可。該視圖定義如下列的含義，甚至當數據庫結構改變時都不會影響用戶，故增加了邏輯數據獨立性，方便系統的維護。

　　2.1.3存儲過程

　　存儲過程是存儲在數據庫中能夠從外部源被調用和執行，能夠接受0個或多個參數的T-SQL代碼塊，這些參數可以是輸入或輸出參數，存儲過程也能夠返回用于說明過程狀態的單個整數值?。在數據庫管理系統中使用存儲過程，主要有以下三個優點。

　　1)減少網絡通信流量。使用存儲過程，數據處理在服務器上完成，網絡上僅傳輸最終結果。而采用傳統編程方法，客戶端需要實現所有數據庫編程，通過網絡向服務器發出查詢或更新請求，并根據服務器發回的結果再發送新的請求，客戶端和服務器間交互占用了大量網絡資源。

　　2)執行效率高。存儲過程是預編譯的，在首次運行一個存儲過程時，查詢優化器對其進行分析、優化，并給出最終存儲在系統表中的執行方案。以后每次調用不再需要分析，從而避免了后續的執行優化和編譯這兩個階段，這為過程的執行節省了時間。

　　3)標準組件式編程把完成某一數據庫處理的功能設計為存儲過程，可以在應用程序中重復調用，一方面可以減輕程序編寫的工作量，另一方面可以提高程序的可移植性，提高了代碼的可重用性。把查詢封裝到存儲過程中，當存儲過程所描述的功能發生變化時，僅對服務器上的存儲過程進行修改和維護，不用修改客戶端應用程序。相反，如果把查詢嵌入到應用

　　程序中，當需求發生改變時，就需要修改程序中那部分代碼，并發布新的客戶端版本。

　　在本系統中大量使用了存儲過程，提高了系統的響應時間，減少了與服務器之間的網絡通信量。例如為了實現刪除一份正在編輯的工藝文件而編寫的存儲過程如下：

　　2.1.4關系

　　關系表示表之間的連結，使一個表中的外鍵引用另一個表中的主鍵。在關系數據庫中，關系能防止冗余的數據。表與表之間存在三種類型的關系。一對多關系;多對多關系;一對一關系。在本系統中，所創建的表之間的關系大多數是一對多的關系。例如，表Processes和Steps之間的關系就是典型的一對多的關系，Processes中的一個工序記錄行可以在Steps中有多個工步記錄行相匹配。通過在Processes和Steps之間創建關系，確保Steps和Processes之間的引用完整性。同時，在創建的此關系的屬性中，選中了級聯更新和級聯刪除復選框，在服務器端就確保了當更新或刪除Processes表中的記錄時，數據庫會自動在Steps表中將相關的列或記錄更新或刪除。所以合理的使用關系，可以極大地減小編程工作量，確保據的一致性。

　　Processes和Steps之間的關系如圖3所示。

　　2.2事務的應用

　　2.2.1事務

　　數據庫系統中，事務是"一種機制，一個操作序列"。它包含一組數據庫操作命令，所有的命令作為一個整體一起向系統提交或撤銷操作請求，即要么都執行，要么都不執行。

　　2.2.2事務控制語句

　　通過應用事務，實現了要么將相關數據全部存入數據庫，要么一個數據也不能存人數據庫。不會出現一部分數據存入數據庫而另一部分沒有存人數據庫的情況。如在工藝知識管理模塊，由于工藝知識的完整是整個CAPP系統正確運行的基礎，所以在進行編輯工藝知識時，使用了事務，以確保工藝知識相關數據的完整性。

　　3 結語

　　本文以鍋爐冷作部件CAPP系統總體及數據庫設計為例，對該系統框架結構及數據庫設計相關問題進行了詳細的介紹，對于CAPP系統的整體架構及其數據庫設計有一定的借鑒意義。