快速成型服务系统数据库接口的分析与设计

 快速成型技术，是90年代在全球迅速发展起来的制造新技术。我国RP研究工作起步于90年代初，随后得到了较快的发展，但应用RP设备利用率不高;有非常多的企业得不到相应的服务;当今社会已进人信息时代，制造业向技术化、全球化方向发展，企业间在技术、设备、人员等方面的合作需求大大增加。基于以上的背景，开发快速成型服务系统应运而生。基于网络的快速成型服务系统能综合运用快速成型技术、计算机网络和数据库等高技术，支持企业的产品开发和经营活动，增强企业走向国际市场的能力。本文着重对该系统的数据库接口进行全面的分析和设计。

一、快速成型服务系统的数据库接口需求分析

需求分析的任务是通过详细调查现实世界要处理的对象，充分了解原系统工作概况，明确用户的各种要求，然后在此基础上确定新系统的功能新系统必须充分考虑今后可能的扩充和改变，不能仅仅按当前应用需求来设计数据库。新系统的功能必须能够满足服务对象的信息要求、处理要求安全性与完整性要求。

设计服务系统我们使用询问、设计调查表请服务对象填写等一些常用的调查方法，对服务系统采用自顶向下的结构化分析方法(SA)，从最上层的系统组织机构人手，利用逐层分解的方式分析系统并用数据流图(DFD)和数据字典(DD)来描述系统。

二、快速成型服务系统的数据库接口设计

(一)数据库概念结构设计

概念结构是对现实世界的一种抽象，即对实际的人、物、事和概念进行人为处理，抽取人们关心的共同特性，忽略非本质的细节，并把这些特性用用各种概念精确地加以描述。因此用自低向上的方法设计概念结构首先要根据需求分析的结果(数据流图数据字典等)对现实世界的数据进行抽象，设计各个局部视图，即分E-R图。本文就用户的制造任务-小批量样件（提供测绘实物)，其他以此类推。

先说小批量样件，依据设计E-R图的具体原则。由于一个用户提交的小批量样件制造任务可以是多个，因此用户与小批量样件和测绘实物之间的关系是 l:n的联系。小批量样件和测绘实物是一个组合，是 1:1联系。而在小批量样件(提供测绘实物)这样的一个制造任务里，用户还有可能会提出实物测绘数据、CAD模型及CAM数据和首版这三个额外的要求，对这三个额外的要求也需要相应的工艺能力来匹配，它们之间同样也是 1:1联系。最后得到的分E-R图如图1所示。

各个局部视图即分E-R图建立好之后，还需对它们进行合并，集成为一个整体的数据概念结构，即总E-R图。视图集成一般采用逐步累积的方式，需要两步:①合并;②修改与重构。本文只对以上的分E-R图进行集成，见图2，其他类推。整体概念结构最终还应该提交给用户，征求用户，进行评审、修改和优化，然后才把它确定下来，作为进一步设计数据库的依据。

(二)数据库逻辑结构设计

设计逻辑结构时一般要分三步进行。

1.将概念结构转化为一般的关系、网状、层次模型。

2.将转化来的关系、网状、层次模型向特定DBMS支持下的数据模型转换。

3.对数据模型进行优化。

本服务系统采用的DBMS是支持关系型数据模型的MS SQL SERVER2000。在将概念结构转化为一般的关系、网状、层次模型过程中，使用一个实体型转换为一个关系模式。

(三)数据库物理设计

数据库的物理结构所选用的DBMS，依赖于计算机硬件环境，为此，本服务系统采用 MS SQL SERVER2000数据库管理系统，服务器用联想万全 1300，内部是两块 SCSI硬盘，256M内存。MS SQL SERVER提供聚簇功能，可以大大提高按聚簇码进行查询的效率，该 DBMS存取时间快，存储空间利用率高，自身安全性好，维护起来方便。在设计数据的存取路径方面，服务中心自定义一数据库XNFU，并依据具体情况为此建立主索引，次索引，和组合索引。

为了提高系统性能，对数据的存放位置也要考虑。数据应该根据应用情况将易变部分与稳定部分、经常存取部分和存取效率较低部分分开存放。服务中心服务器拥有两块硬盘，因此进行物理设计时将表和索引分别放在不同的硬盘上，在查询时，由于两个磁盘驱动器分别在工作，所以可以提高物理读写速度，服务中心还把较大的表分别放在两个磁盘上，以加快存取速度，适应服务中心的多用户环境，除此以外，中心还将日志文件与数据库对象(表、索引等)也放在这两个不同的磁盘上来改进系统的性能。

MS SQL SERVER提供了一些默认的存储分配参数，但这些默认的值不一定适合每一种应用环境，服务中心对这些配置变量，如同时使用数据库的服务对象数;同时打开数据库对象数;使用的缓冲区长度、个数;时间片大小;数据库大小;装填因子;锁的数目等都征对本服务系统的特点进行了重新设置，并且在后期的系统实际运行过程中不断加以调整，以期切实改进系统性能。

三、快速成型服务系统的数据库实施

对数据库的物理设计初步完成后就可以开始建立数据库了。本服务系统数据库实施主要包括以下工作:

1.用数据定义语言(DDL)定义数据库结构;
2.组织数据人库;
3.编制与调试应用程序;
4.数据库试运行。

本服务系统利用MS SQL SERVER提供的DDL定义了XNFU，包含如下的表，分别是 RP-CLIENT(用户帐号表)、RP-CLIENTASK(用户任务表),RP-OBJECT(实物测绘表)、RP-CADCAM(CAD模型及CAM数据表)、RP-SHOUBAN(首版表)、RP-SAMPLES(小批量样件表)、RP-CEHUISHIWU(测绘实物表)、PR-SHTWUMUBAN(实物母板表)、RP-TUZHI(二维图纸数据表)、RP-CADMODEL(CAD模型表)、RP-LIUYAN(留言表)、RP-APPLYRE(RE应用单位信息表)、RP-APPLYCAD(CAD应用单位信息表),RP-APPLYRP(RP应用单位信息表)、RP-APPLYRT(RT应用单位信息表)、(RE制造单位信息表)RP-MANUFACTURE-RE,(CAD制造单位信息表)RP-MANUFACTURE-CAD,RP-MANUFACTURE-RP(RP制造单位信息表),RP-MANUFACTURE-RT(RT制造单位信息表)。

服务系统的数据库设计完后，开始编制应用程序，服务对数据库的访问采用B/S结构，编制的脚本文档用现今流行的asp格式，实现对数据库的访问。用WWW方式对数据库进行数据装载，编制与调试应用程序与组织数据人库同步进行。

四、快速成型服务系统数据库运行和维护

整个服务系统的应用环境在不断变化，中心数据库运行过程中物理存储也在不断变化，因而对中心数据库进行评价、调整、修改等维护工作就成了一个长期的任务。对中心数据库经常性的维护工作主要由服务中心的数据库管理员(DBA)来完成，主要包括以下内容。

(一)数据库的转储和恢复

本服务系统采用建立镜像的方式来备份数据库，为了防止驱动器失效而同时失去原设备和镜像设备，因而把镜像数据建立在不同的驱动器上。由于镜像发生在设备层，对用户程序是透明的。当原数据库失效时，SQL Server切换到镜像数据库继续处理。当替换或原设备后，把现行设备重新镜像到原状态，从而可以尽快地把数据库恢复到原先某种一致性状态，减少了对数据库和里面数据的破坏。

(二)数据库的安全性、完整性控制

本系统采用混和的安全性模式，即标准的和集成的安全性的结合来进行内部安全性管理。首先在SQL Server 2000上建立登录和用户两级用户，给单个的用户提供不同的访间权限。至于外部安全性，主要防止来自Internet的恶意攻击，本服务系统主要通过服务器防火墙来避免数据库受到不良信息的破坏。

(三)数据库性能的监督、分析和改进

MS SQL SERVER提供了监测系统性能参数的工具，服务系统的DBA可以利用这些工具方便地得到系统运行过程中一系列性能参数的值。更重要的是DBA应该仔细分析这些数据，判断当前系统是否处于最佳运行状态，以便加以及时处理，使系统尽量运行状态最佳。

(四)数据库的重组织

数据库运行一段时间后，由于用户不断地增加记录，修改记录，使数据库的性能下降。中心DBA需要利用MS SQL SERVER提供的重组织实用程序，或者利用服务系统提供的远程管理数据库程序远程重组织数据库，清除数据垃圾，提高系统性能。快速成型服务系统数据库设计需要经历需求分析、概念设计、逻辑结构设计、物理设计、实施、运行维护六个阶段，设计过程中经常有许多反复。

本服务系统的数据库与服务中心的接口采用Micorsoft SQL SERVER 2000,NT4.0和IIS4.0的无缝集成，利用WWW发布方式。整个数据库系统正是在运行过程中，不断地得到评价、调整、修改和完善。

快速成型服务系统是一个涉及多学科的综合的系统，比如远程制造服务、多媒体技术、电子商务技术以及法律等等，因此该服务系统所需要研究的内容还很多。