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2022年12月29日发(作者:清明的故事)

第23卷第j期

2{)02年s月 小型微型计算机系统

MINI M1CRO SYSTEM

Vl'1.23 No 5

May 2002

文章编号:1000 】220(2002)05-fl6I3 O5

NGC-CIMS信息分类编码系统的设计和实现

皮德常 张风林 丁宗红 王宁生。

t南京航空航天大学信息科学 技术学院. 工苏南京21OCI6)

t南京航卒航天太孥工商学院.iT荨甫囊2100i6 J

南京航空航天太学机电J一程学院,江苏南京2lO016,

摘要 信皂分粪编码系托是CIMS各有关环节集成的纽带本文针时NGC C1MS时信 g-分类蝙码系统的需求,提出

了一种面向CIMS各环苗、分级、分段和柔性的信息分类鳊码系统的结构模型.在开发初期提出了基于OO的鳊码模

型;在系境赛现对,采用了码住依赖是孟和基于元数据厦码位模式分解的解班方法:在译码系统实现时,提出了基于总

控元关系的译码方法;在基于蝙码的检索上,提出了不完仝码的思想.目前访系统巳成功得到了厂方丑用.

关键词:CIMS;成组技术;分类编码 码位依赖;码位分解

中图分类号:TP312 文献标识码:A

1 引 言 法解决分类编码I=q题是一种明智策略.这主饕体现在:

(1)基于O0概念的系统提供了一个自然的参考模型

自从将几们将CIM哲理应用到组织企业生产 来,许多 r方的零件

、产品和组件等都可讽作一类对象,每类具有自己

国家对C1M的发展都先后给予了极大的关注t 4]如美国将 独立透明的操作

. 其列为影响国家经济命脉的22项关键技术之一,我匡也将 (2)I)0模型可扩充性强

.为新娄插^留有扩充亲地.

CIM作为“863”高技术之 C1M的最终目标是建立一个高 (3)各对象集台可任

,gm台.形成满足不同应用需求的

度集成,总体最优井具有最佳效益的计算机集成制造系统 视图

,从而提供Tifi r. ̄新信息的能力.

(C1MS)要实现诲目标必须建立一个统一的信息分类绾妈标 ( )一30模型将属性和操作封装在一起

.外界只能通过消

准、进行信息相似性处理、以使信息共享、达到系统整体晟优・ 息访问信息

要充分发挥信息分类编码系统在C1MS中的作甩必颁考 从CIblS的角度出发

,要实现信息集成,实现信息传输和

虑其的特点一首先、CIMS从管理的角度至少应包括计划、经 资源共导

,就必须进行相似性处理, 达到系统整体最优.我

营等多项管理、其中任何项工作都会直接影响到企业率身 们在吸啦国内外各分类编码系统 … 的基础上

.结台国家

的经济效益 C1MS不但要满足上述各功能还要对企业丈量 863,一资肋的南京高速齿轮箱厂CIMS系统( F简称NGC

信息进行综台分析,av,17,tt,q ̄个事物特征做到最小包络t而 CIMS)的实际需求情况

,提出一种多屡柔性、多级和分段的丹

且还有一定的可靠性和健壮性,最大限度地碱少信息分类的 类编码肇-构模型FCC一(()

,M),其中O是一个复杂对象,M

二义性,避免数据 余.其二,编码要面向事物特征・其三t编 表示一组施加于0上的操作

,各对象具有不同的操作规则

码不仅能包括过去、现在和将来的事物特征t而且在结构和容 复杂对象0又可描述为一十三元组0=(CID

. SIGl,

量上应当具有一定的柔性最后,编码站构应当简单 复杂的 I ̄(GRA J)

,模型的多级特性体现在各元素上,分别用于类别

结构易^为出错・ 标识

、事物特征描述和图形特征描述其中ClD卫可描述为

总之,丹类编码系境应做到力求包容C1MS各组成环节 一个三元组CID._(ID.REG,MC),ID用于类类别标识,REG

所需的信息;特征参数规范化;描述信息准确,严密;不仅能包 用于类内对象标识

,MC是施加于ID和REG上的操作.SIG

g-永久性特征t而且还具有一定的健壮性、确保系统结构能长 用于事髻 特征描述 }表示事物详细特征的分层性GRA用

期连续使用- 于对象图形信息描述.是一种可选的不确定层次结构,其卫可

2 编码系统的O0模型 描述为~个 元组GRA=(Gs GtGDATA‘GF LE’MG ’其

中GSIG用于标识图形符号,GDATA用于标识图形特征数

面向对象l1)())是一种围绕对象来组织系统的全新思考 据,GFII,E用于标识特征图形文件,MG是施加于各个元素

问题的方式.其观点可 概括为:对象聚合、对象构成、类对象 上的操作上述分类编码结卡姆模型FCC具有以下特点:

之阅联系的语义复杂但形式简单 类之间具有继承性. (1)多盟鲒拘 编码由CID SIG ORA三种元素构成,其

在C1MS环境中.数据成丹复杂 既有结构化数据t又有 中CID,ql于标识一项经过分类的具体对象SIG用于描述对

非结掏化数据:既有数值化数据,又有图形数据采用O0方

收稿H挑;200卜,33 1.t基金项口:邕采863,"C]MS主题项}=I(813 511§l O-042一cs)赞助 作者简介:皮德常,博 研究 ・讲师,主蛋从事

CIMS干¨数据佯系坑的研究.张凤林.1畦} :研究 },讲师,主要从事成蛆技术和系统 .策方向的研究丁亲红.教授,主要从事叶 骨理的研究.王

宁生,教授 1博 隹甘师.主坚从事CIMS和FMS等方面的研究

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小型微型计算机系统 2002年

象特征(iRA元组用于对具有舀形特征的对象进行图形

标识

(2)不确定酌层次结构:在SIG中依据丹类事物特性.

柔陛层趺描述各层特征在GRA中将图形对象分为图形符

号t特征数据和图形文件三个层砍描述.且GRA本身也是一

种不确定的层次结构.

(3)秉性结构:在描述不同类别对象时.码位结构可 不

同,层次数不定.

( 4)面向特征:C1D和S1G相结台不仅可以细化对象,而

且还可以避免多义性.

(j)面向C1MS各环节:多纽结构显然能满足CIMS各

环节对信息代码的需求.各对象特征任意组合为不同CIMS

应用提供了可能

(6j树链混台结构:这种结构模型信息容量大,码位较

少,可最大陨度地包容CIM ̄q中各对象的信息且易于编码.分

娄编码系统结构简单描述如下:

(1asH FCC

(】I

M(

.,丹娄编 系统中复杂对象

施加于()上的操作

class()extend FCL{

CH)码F

.一对象标识码.一般取一~八值一依据具体系境可“变动

S1G码; , 埘璺特征描进码.一种耄性码

GRA码:

‘ 对象 彤描述妈.一般用于描述J日文字难 描述的对象

c】…( 】1)ex【ends O

11)鹂:

REG辨;

M(、[I1……}

,,对象娄杯识玛.一般取四值

.一对复注册码

,施加在娄驯标 上的操作

其中对象类标识码ID是一种多维类别矩阵,这为描述

CIMS中所需信息提供了保证.对象注册妈RE( 采用的是一

种顺序码,以标识每一娄实体对象.上述模型在系统分析和设

计阶段为有关^员讨论提供了参照依据

3编码中的码位依赖关系

3.1码位依鞍关系及其引发的例外

NGC—CIMS分类编码系统乜括三十部分 产品.零件和

组件分类编码系统从分类编码系统的整体出发+可以发现各

码位'日'存在着几种依赖关系,现给出定义描述:

定义】: 一个编码模式c可以定义为C一(bI b…+

b ),其中h∈J=‘_l_I.・…’9’].

定义2 码位平行关系:b. 一,b.、b 属于事物特性码

定义3 玛直接依赖关系:b.一I】 (I<J).即b.的取值决

定h.的值域.

定奠{: 扩展直接依赖关系:I).一bk+…一b 且(1≤I

<k≤n )、即 位直接奂定[- …b 等若干位的取值.造种依

赖关系是对直接依赖关系的扩展

定义5: 组合依桢关系:b+bi—h (1≤I<J<k≤n)组

合依赖是在直匿依赖的基础上派生出来的一种复杂依赣即

取值决定于bl和b 的台作情况,其中b.和b.之问具有码

位平行关系.

定义6: 扩展组合依赖关系lb…・斗I】l—b +…}h ,

且(1≤i<2j<k≤111.),即由 b 等若干位组合共同依赖b ・

I 等若干位 取值这种依赖关系是对组台依赖美系的扩

展.为便于行支,我们将上述定义中所有出现在‘一’号左边的

位称为主动位,右边的位称为被动位.

由于分类编码系统中存在着码位依赖关系,这样在对编

码操作时,会产生一些例外.

(1)更新例外. 若对具有依赖关系的码位做部分更新.

例如更新主动位,那么相应的被动位也应当作相应的变动.否

则导致美系馄乱.这称为更新例外(Update E ̄eeption).

(2)存储例外 在具有依赖关系的码位模式中.若主动

位取值可定+而:被动位取值持定 若强行存储,则可产生存储

例外(Storage Exception).

(21)删除例外 在具有依赖关系的码位模式中.若主动

位删陈则被动位也应删l象,否则产生删l象例外(Suppress Ex

ception).例如+在分类编码分类编码系统中.若取消某一个大

娄,则其对应的各个子类和事物特性表也应当一并删l象.

上述各例外产生于编码的结构,若在一个实际系统中要

解决这个问题.必须在系统实现时引^一些限制规则.或者将

系统规范化,尽可能地消除各种依赖关系

3.2码位依赖美系的解决方法

3.2 1码位模式分解

即将存在依赖关系的码位模式c分解为多十子模式c..

C ,….C +且C—cI+c2一…+C .即(: 一.( ,构成了对模

式c的一个完生划分例如.C (bI.hz,…, ….h..b -

… ),且bi—b --…b则可将模式c依据b 丹为2个完生

码子模式,c】:(b --.b ”,bl_】).C2=(b ”.bll,b 一,

b )这种分解具有一定的局限性.因为它不适合树型结构的

舒娄码情况 并且对于定义5.6组合依赖和扩展组合依赖也

有很大的局限性.若对一个组合依赖码位模式进行分鹪-别有

可能产生数十八甚至数百个于模式在分类编码系统中,我们

将分类码依赖特征码类型的依赖关系做了码位模式分解,而

分类码间的依赖关系采用丁如下基于元数据的解决方式

3.2.2基于元数据的方式

元数据是关于数据的数据,其本质是存储在一些系统关

系中的数据.在分类编码系统中.每1、f系统都有自己大量妁

元数据+它们主要管理j 系统操作中表单选项、信息提示以厦

元关系间的复杂内联关系等.根据功能可将分类编码系统中

的元数据分为两类:一类用作码位操作,另一类在系统内部表

示码位依鼓美不和表单处理.例如.下面是一个元数据结构模

式:

<key,mst r+desp+edd>

其中key用于描述码位,mstr绐出码位相应的操作、deep足

对应的在线帮I协,cdd就构成了当前码位与依赖关系间的内

联关系指针

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5期

4可扩展的通用码编码

皮德常等:NGC—CIMS信息分类编码系统的设计和实现

在NGC—CIMS分类编码中的通用码着重描述工艺方面

的特性.如热处理,材料以&零件重量的划分等 在8个段的

通用码中.育蝗段之间是平行关系,但有一些属性就具有从属

关系丁,并具有一些伸缩性.例如.目前厂方铸钢只有ZG3j.

ZG35.ZG45和台盒铸锕4种类别 为了对未来铸锕材料具有

兼容性.还保留了26个位置,这样在设计存储结构上就应当

考虑到系统的可扩展性.为此.对这种具有一定扩展性的码位

我们设计了如下基于元数据的存储结构,每一十表代表了一

二工 +茬 镕 f十 蔷 f f 一—__1 1_1 ir]

lI

(15

一 薹_Ll

I 1 I 1镕 【——————— _L——’ I

—————一—]一__j

1、元关系.其中cdd代表元关系之间的指针

5编码译码

图1具有可扩展性的编码存储结构

取出当前记录中码长一x.表特性一y

取出描述信息一显示对象尾部

在NGC C1MS编码系统中.对编码的译码是建立在元关

系之间的内联戈系指针基础之上,基于元数据的译码流程分

为两个部分,F面描述了基于树型结构构造的分类码的译码

流程.

dyname==DD’dvname’存放当前要操作关系名

fo r 0 to分类码长度一l

打开dynam 指定的表

将元数据指针定位到key为当前检索码位的位置

取出码位信息,加^剐要显示对象的尾部

通过元关系指针重新设置dy ̄ame的值

t i

事物特性码的译码和分类码的译码不同 由于分类码问

存在着bi ̄bi+1关系,而事物特性表中的各段之间基率上并

行关系,也掺杂着一些依赣关系或组台依赖关系.对特性码采

甩丁另一种基于元关系的译码方式.首先构造一个如ⅢF模式

的总控元数据关系:

St'H<

, . 丹段的吏宁描述

,,段往特性表巾所占的码位数

/‘ 前段对膻的元关系名

,‘译码 具体值的单位

-t描述 戈系的特点.取讯为0~!叫弋表^元 表.邸码位采用直

接 丧乐 体情;i代表 拍元关系为简单数据丧.:代裘当前元

I)之最为扩艘数蚶表

简单元芰系模式形式为:<hy.ms desp>其中各个丹量

都是原子的,而扩展元关系可以描述为:<2key,key ”,keyn

>,其中key为一一1、简单元关系.key与key的交点对应r元

数据项.过样.事物特性码译码流程如下:

t=特性码开始位置I

打开总控元关系,将记录指针移到开头

]WHII E邑控无关系指针来指向表尾

ca O:’码位为具体值

将编码中从i+】开始至i+X位一显示对象,并

加当前总拉元关系中单位.

cas!l:’简单元关系

依据第i+l到第t+x位码的值作为关键字.在

子表指定的关系中检索相应记录,取出desp

信息井一显示对象尾部.

mse 2:’扩展元关系

依据第・+]到第 +x位码的值作为总拉元表

规定的子表的行和列位置坐标,取出子表中

相应位置的内容,并加上单位信息于显示对

象对象尾部

end selecl

L==J+x

将总控元关系指针后移一个记录.

LO0P

上述算法具有很大的通用性和灵活性.我们采用该算法

已经租好地解决了NGC C1MS信息分类编码系统中特性码

的译码问晒

6基于编码的检索

设计编码系统的原因之一就是方便工厂设计^员・减步

产品设计周期,提高工作效率.编码车身已反映了事物对象的

特征.并依据丹类码将相应/似对象归属于一类.显然,工厂设

计人员通过编码系统可 克分利用现有的资源,减少设计工

作量,提高劳动生产率,缩短供贷时间.加强该厂的产品对市

场的竞争力.

编码检索首先要生成一个检索码,其本匮上是一种包含

通配符的不完全码,在NGC C1MS分类编码系统中,通配符

指定为’?’和‘*’’?’可以匹配编码中的任一个字符・’ ’可

以匹配任意多十字符.我们之所以称包含通配符的编码为不

完全码.因为该编码不能确切代表某一类对象分类编码系统

p . : №川=三

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6l6 小型微型计算机系统 2002拄

中的编码大体由3个部分组成,在系统实现时规定如下:

(1)分类码: 分类码代表了某一类对象,并且分类码码

位之间具有某种依赖关系.系统规定分类码中不允许出现通

配符,当检索码编码时必须编写分类码

(2)通用特性码:通用特性码由8段特性组成.通过对

段特性考察发现:各个特性之间不存在依赖关系,只有个别持

性的自身组成码位之间具有依赖关系.对通用特性码规定为:

a任何一个特性都可以采用通配符‘ ’忽略.

b单个特性可以忽略.但不能忽略主动位,保留被动位,

如:台金一铝台金.那幺币允许忽略前者而保留后者.

(3)事物特性码: 事物特性码描连了某类中一个具体

对象,是对当前类的细化,它反映了对象的特性,在基于特征

的检索上.应当抓住这个关键.特性码往往是由若干千特性并

联而成,1、别特性本身具有位依赖关系,采用模式形式可描述

如下:

特陛码T;(f】,f!,…,f ),n十特性.任何一个f兰(f__一

f …-f.k) L∈[1.……13 k≥I),即f.特性本身可能存在传递

依赖关系.其中f..即为f.的第J个属胜码位.依据特性模式规

定.在检索码编码时应遵循以F原则:

(1)f.cl∈[I.…._ ])可“秉用通配符‘?。忽略.

(2)f :f .-f ~-一f.~-一}k.只能采用逆忽略形式.

并且一旦忽略了 (I<J<k).则电应忽略其后的依赖关系.

即存在模式:f +f :~- f¨f .….f 全部忽略 采用通配

符。?’匹配.

(3)‘*’通配符只能用于特性码位的尾部

7分类编码系统与PDM的集成

NGC CIMS丹娄编码系统作为一个独立的于系统.必颁

和以色列开发的Sma rTea n1即PDM相集成崮保密起见 系

境集成图在此不再结出.编码系统与PDM之阃进行数据交

换采用丁一个共享系统动态缓冲区.例如,用户懒一个编码检

索操{乍,编码系统将向交换数据库提交一一个不完全码.当满足

触发规则时.系统将自动生成一个批处理任务以完成向PDM

的提交;最后由PDM将匹配的完童码以及相应的设计图形

信息转交给交换数据库井转至用r1.

8结束语

在NGC—CIMS分类编码系统实施的过程中,我们结台工

厂的实际情况提出 基于OO的分类编码结构模型.并在系

统实现时将其扁平化 在编码系统实现的过程中,提出了码位

依赖关系和基于元数据及模式丹解的解决方法;在译码时提

出 基于总控元关系的译码方法 在基于编码的检索上,提出

了不完全码的思想:H前系统已成功与PDM相集成并文于

厂方应用

致谢:在NGC一(SIMS分类编码系统设汁和实现的过程

中.得到了南京高速齿轮箱r厂长顾问、总师酞阳葆,国家纽

齿轮专家李钊钢,高工朱俊秋.唐良芽以及助工冯阐等多^对

本项目给予的大力支持和合作,作者在此对他们表示诚挚的

谢意.

参考文献

鋈 篓 I[[il 3 4 一 6 n, 8 n n l 2

维普资讯

5期 皮穗常等:NGC ̄LIMS信息分类编码系统的设计和实现 6l 7

Design and Implementation of NGC—CIMS Informati Dn Classification and Coding System

I】l De—chang。,ZHANG Feng—tin t DING Zong—hong .WANG Ning—sheng

。‘( g informati㈣sciem…d technotogs,,Nanfing Univ ̄stty A …n{ and Ast… tics,Na *210016,Uhi眦)

c z g…f industry and AdminAfration,Nan3ing Umversity Aeronautics and A £…“…Nanj r #21001e,Chi札1

’(( 掣 ,. ̄echamcal Enginrering,,Vunjlng Uni ̄rsity of A… f and Astronautics,Nan)rag 210016 c )

Abetract Information classification and coding is the tie of every link of CIMS.In this paper v'-e propose a mode{which ts

links—oriented,graded・parted・and flexible in the light of the requirement。f NGC CIMS Firstly.we introduce a coding mod—

et based on O0 Then at the period of implementation,on the basis of bit s schema decomposition and meta—relation,we pro—

pose. ̄Olutions{or the dependence When decode ls required,We adopt the general—control Tneta—relation.We also propose the

thinking of incomplete code.Nov,-we have successfully realized this project.

Key words CIMS;GT;information classification and coding;coding hlts dependency

更名启示

《基础自动化》杂志于2002年5月20 I-t起更名为《控制工程》

原双月出刊,张为单月出刊;原每期64页,增加到96页.

编辑部原电话、地址、邮编、E—mail均不变.

欢迎广大读者订阅、投稿、发布广告信息.

《基础自动化》编辑部

2002年4月2日

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