基于金屬熱處理的計算機輔助工藝設計系統開發與實踐

周小娟

（西安外事學院工學院計算機系，陜西 西安 710077）

在計算機技術快速發展，數據庫技術逐漸更新優化的形勢下，數據庫應用系統在各個領域得以廣泛應用，工業領域也不例外。但是，受技術條件約束，以往數據庫功能太過單一化，只能存儲或者檢索數據信息，在數據再加工上能力相對不足，根本無法滿足現代化工業領域的智能化與信息化要求，尤其是在金屬熱處理方面。這就需要基于金屬熱處理生產，進一步優化完善數據庫應用系統，以實現基于材料熱處理工藝的金屬熱處理數據庫系統。在此基礎上，本文設計開發了基于金屬熱處理的計算機輔助工藝設計系統，針對科研工作人員與技術人員，為其提供了具備智能化查詢功能與輔助設計功能的熱處理生產輔助平臺，減少了工作人員的工作量，還保證了良好生產效率與質量[1]。

1 系統總結構設計

1.1 系統設計思想

基于金屬熱處理的計算機輔助工藝設計系統利用以對象為導向的方法，進行綜合分析與設計，就金屬熱處理工藝設計方式，以及系統運行環境和安全可靠性等充分考慮，選用C/S 框架模式。系統設計開發以.Net平臺為載體的C 編程語言，將其作為工具進行用戶界面開發，以SQL Service為數據庫服務器，以此保證系統技術的先進性，與系統運行的穩定性、安全性[2]。

1.2 系統運行流程

系統運行流程具體如圖1所示。

1.3 系統模塊化設計

系統模塊化設計思想將復雜系統劃分為規模相對偏小，功能比較簡單，容易構建與修改的分部。首先，各模塊之間彼此獨立，能夠分別設計與實踐。其次，各模塊間的相互關系基于功能模型進行詳細闡述。不同模塊處于相互關聯的限制下，構成統一整體，以此實現系統功能。就系統運行流程詳細分析，系統整體設計為四個模塊，即瀏覽、查詢、設計、系統管理[3]，具體如圖2所示。

2 系統數據庫設計

2.1 概念結構設計

所謂概念結構設計實際上就是現實世界與計算機世界的媒介。概念結構設計利用抽象機制，構建反映用戶實際需要的信息模型，其是獨立在計算機硬件結構和數據庫管理系統的，在數據庫設計中占據著關鍵性位置。系統利用實體-聯系的方式進行設計，此方式通過E-R模型基于實體、屬性、實體間的關聯詳細闡述現實世界中的信息結構。系統數據庫概念結構設計明確了用戶信息、材料信息、工藝信息的實體集地位，通過合理選擇部分利用、設計分E-R圖、合并E-R圖等，實現全局E-R圖的設計[4]，具體如圖3所示。

圖1 系統運行流程

圖2 系統模塊功能

圖3 系統全局E-R圖

2.1.1 選擇部分應用

數據流圖是進一步明確實體、屬性、關聯的重要前提，因此，應選擇合適層次的數據流圖，促使層次的各個部分與部分應用相對應，以此設計分E-R 圖。同時，具備系統表述的整體性與簡潔性，系統基于第二層數據流圖進行分E-R圖設計。

2.1.2 設計分E-R圖

分E-R 圖也被稱為部分E-R 圖。根據系統第二層數據流的部分應用數據流圖，基于數據字典獲取數據信息，利用抽象機制，明確部分應用的實體、屬性、標識符號、實體關聯、類型。

2.1.3 合并E-R圖

合并E-R 圖，以實現系統全局E-R 圖，進而實現數據庫概念結構總體設計。合并主要是為了有效解決部分E-R圖之間的矛盾與信息冗余問題。

2.2 邏輯結構設計

基于概念結構設計，邏輯結構設計在既定原則的有效引導下，轉換E-R 圖為符合具體數據庫管理系統所支持的數據模型，并通過優化改進的邏輯結構。數據模型主要有關系、層次、網狀等等，邏輯結構設計把ER圖轉換成了關系數據模型[5]。

2.2.1 轉換為關系模式

關系模式的根本是二維數據表，就基于金屬熱處理的計算機輔助工藝設計系統E-R 圖為主要依據，把實體和關聯轉換導出系統各個關系。

2.2.2 規范化關系模式

通過E-R圖轉換的初始關系模式與相關標準要求存在一定偏差，且存在數據冗余現象，對此還需要進行規范化處理，以此實現數據庫設計第三范式。分解關系模式的用戶信息和材料信息，獲得系統最終關系模式，具體如圖4所示。

圖4 系統關系模式

2.3 物理結構設計

物理結構設計主要是數據庫以物理設備為載體的存儲結構和存取方式，其基于計算機系統與數據庫管理系統。當前，在商品化關系數據庫管理系統中，數據庫的內部物理結構基本上都是通過數據庫管理系統自動化實現的。

3 系統關鍵模塊設計

系統關鍵模塊實際上就是金屬熱處理計算機輔助工藝設計和關聯性信息的實時查詢。在模塊設計中，需要充分考慮實際狀況以及信息傳輸，通過在系統中適當增添數據分析與處理功能，以此明確關鍵模塊的運行流程，通過專業編程語言進行系統設計與開發[6]。對于整個系統而言，傳統熱處理工藝設計是為了充分了解原材料信息，熱處理工藝標準是材料在熱處理之后，所需滿足的功能性能標準要求。在基于金屬熱處理的計算機輔助工藝設計系統中，盡管會遵循既有標準設計，但是又不同于傳統設計方法。系統根據用戶輸入記錄，以固定計算機方式為載體，對熱處理工藝的參數進行自動改進與優化，具體流程如圖5所示。

圖5 系統工藝設計優化流程

以具體設計方法作為主要依據，基于金屬熱處理的計算機輔助工藝設計系統以Visual Studio 為開發環境，基于C#語言，進行系統軟件優化設計[7]。

4 結 論

綜上所述，基于金屬熱處理的計算機輔助工藝設計系統，通過.Net平臺客戶機與服務器結構，選用C#語言作為編程語言，利用SQL作為數據庫管理，以此保證技術的先進性與系統運行的穩定性。此系統實現了計算機輔助工藝設計的功能，可以在用戶查詢材料信息后，自動全面詳細記錄。而在需要針對具體材料進行熱處理工藝設計時，系統則會主動實現自動化調整查詢記錄，以此作為參考依據加以設計，自動生成設計方案，基于用戶需求，還可以制成實體工藝卡。通過實踐證明，基于金屬熱處理的計算機輔助工藝設計系統的實用性與可靠性良好。