1

FAKULTET TEHNIČKIH NAUKA

Departman za proizvodno mašinstvo

Dr Mijodrag Milošević

Тема:

Integrisani CAPP sistemi i tehnološka baza podataka

Opšti model projektovanja tehnološkog procesa

Projektovanje

tehnolоškog procesa

• Podaci o konstrukciji

• Podaci o materijalu

• Podaci o opremi

• Podaci o kvalitetu

• Tip proizvodnje

Tehnološka

dokumentacija

• Određivanje vrste i oblika pripremka,

• Određivanje vrste i redosleda operacija,

• Određivanje vrste i redosleda zahvata u svakoj operaciji,

• Izbor potrebnih mašina, alata, pribora i merila,

• Izbor režima obrade,

• Određivanje operacijskih vremena,

• Izrada upravljačkog programa za NC obradne sisteme,

• Izrada potrebne tehnološke dokumentacije i dr.

U širem smislu, projektovanje tehnološkog procesa podrazumeva:

ULAZ

IZLAZ

2

Moduli i baze podataka u okviru CAPP sistema

CAD

Baza

Baza

mašina

Baza

alata

Baza

pribora

Baza

materijala

Tehnološki

procesi

Modul za održavanje

sistema

Standardni

troškovi

Parametri

obradljivosti

Klasifikacioni modul

Modul za optimizaciju parametara

11

10

2

3

4

5

6

7

8

9

1

12

Modul za dodatke i

tehnološ. mere

Modul za generisanje putanje alata

Modul za izbor tehnološkog

procesa

Modul za izbor pribora

Modul za izbor

alata

Modul za izbor mašina

Modul za izbor procesa

Modul za izbor

materijala

Modul za identifikaciju

površina

Mogućnosti

tehn.procesa

• Ulaz projektnih podataka, • Izbor pripremka, • Izbor tehnološkog procesa, • Određivanje redosleda obrade, • Izbor mašina, alata, pribora i merila • Izbor parametara režima obrade, • Proračun vremena i troškova, • Generisanje tehnološke dokumentacije, • Generisanje programa za NC obradne sisteme.

Kompletan CAPP sistem u opštem slučaju obuhvata:

Struktura kompletnog sistema za automatizovano projektovanje tehnoloških procesa ilustruje funkcionalnu zavisnost modula sistema i odgovarajućih baza podataka sistema.

Moduli i baze podataka u okviru CAPP sistema

Potrebno je da CAPP sistem ima ugrađene podatke o tehnološkim mogućnostima samog proizvodnog sistema, kao i znanje, odnosno logiku za odlučivanje, prema kojoj će se vršiti donošenje odluka o elementima tehnološkog procesa. Dakle, ovakav jedan sistem treba da se sastoji od:

• Baze znanja i baze podataka o pojedinim elementima tehnološkog procesa,

• Logike za odlučivanje, predstavljene adekvatnim logičkim izrazima u okviru baze znanja i

• Odgovarajućeg mehanizma uz pomoć kog će se primenjivati i upravljati ugrađena baza znanja.

Pri razvoju CAPP sistema neophodno je prikupiti tehnološka znanja i predstaviti ih u prihvatljivom obliku.

Jedan od najvažnijih faktora koji utiče na potrebu za primenom računara je "snimanje" znanja i iskustva koje će na adekvatan način biti upotrebljeno u projektovanju svakog narednog tehnološkog procesa.

3

Baza podataka kao element integracije

Značajan faktor u unaprijeđenju trenutnih procesa integracije CAD/CAPP/CAM sistema je korišćenje tehnika baza podataka koje obezbeđuju dostupnost i konzistentnost podataka tokom procesa projektovanja i proizvodnje. Pored toga, baze podataka osiguravaju mehanizme kojima se efikasno ostvaruje i konzistentnost i dostupnost podataka, kroz ceo životni vek proizvoda, a uz to su i ključne za razvoj novih inženjerskih programskih okruženja.

Baza podataka je jedna od osnovnih komponenti u CAD/CAPP/CAM integraciji, a kvalitet modela baza podataka ima veliki značaj u efikasnosti svih funkcija integrisanog sistema. U praksi se koriste brojni modeli baza podataka počev od struktura nad skupovima datoteka do najsavremenijih objektno orjentisanih baza podataka. Na današnjem stepenu razvoja integrisanih CAD/CAPP/CAM sistema, intenzivno se radi na tome da se pripadajuće baze podataka razvijaju na osnovama relacionog i objektno-orjentisanog modela podataka, što otvara široke mogućnosti interne i eksterne integracije sistema.

CAD sistem

CA sistem

PP CAM sistem

Baza podataka kao jedna od osnovnih komponenti integrisanih CAD/CAPP/CAM sistema

Baza podataka kao element integracije

Osnovni preduslovi koje mora da obezbedi sistem za razvoj i upravljanje bazama podataka su:

• Pristup podacima i upravljanje moraju biti bazirani na logičkoj, a ne fizičkoj strukturi zapisa,

• Mehanizmi baze podataka moraju da obezbede memorisanje, praktično, neograničenog broja podataka,

• Konzistentnost podataka mora biti ostvareno kroz strukturu podataka, tako da odgovornost prelazi sa aplikacija koje pristupaju podacima, na same podatke.

Većina navedenih zadataka uspešno se rešava primenom DBMS sistema

(Data Base Managment System) za upravljanje bazama podataka.

Najnovija istraživanja u ovoj oblasti idu i prema implementaciji deduktivnih baza podataka u oblasti inženjerskog projektovanja i njegove automatizacije. Njihova primena će sistemima za automatizovano projektovanje obezbediti izvestan stepen inteligentnog ponašanja što omogućava integracija podataka, metapodataka i znanja u jedinstvenoj bazi.

4

Pojam modela podataka

Pod pojmom modela podataka (data model) podrazumeva se skup koncepata kojima se opisuju struktura baze podataka i operacije za manipulaciju podacima. Model podataka primeren funkcijama integrisanih sistema i inženjerskim potrebama redovno predstavlja važan preduslov za uspešnu primenu informacione tehnologije u inženjerskom projektovanju. Kvalitetan model podataka ogleda se u tome da:

• Treba da obezbedi efektivnost sistema za automatizovano projektovanje u smislu kvalitetnog izvršavanja osnovnih funkcija baze podataka (akvizicija, memorisanje, čuvanje, pretraživanje, ažuriranje i zaštita podataka) i

• Treba da obezbedi integritet svih sistema u okviru CAD/CAPP/CAM integracije.

U informacionim tehnologijama, deljenje podataka (Data Sharing) predstavlja dinamičan proces u kome više korisnika može istovremeno pristupiti aktuelnim podacima. Podatak promenjen od strane nekog korisnika ili sistema dostupan je u realnom vremenu svim drugim korisnicima. Obično je za deljenje podataka neophodna veza sa deljenom bazom podataka kroz lokalnu ili globalnu mrežu.

Za razliku od deljenja podataka, u razmeni podataka (Data Exchange) korisnik čita podatke koji su aktuelni samo u trenutku čitanja. Nakon razmene podataka korisnik ne može biti siguran jesu li razmenjeni podaci još uvek aktuelni, jer je moguće da je došlo do njihove promene na izvoru, što korisnik ne može znati dok ih ponovo ne pročita.

Relacione baze podataka

Relacione baze podataka danas imaju najširu primenu, a razlozi za to su:

• Jednostavnost modela,

• Mogućnost primene jezika višeg nivoa za selekciju i prikaz podataka iz baze,

• Relativna jednostavnost primene.

Iako poseduju niz dobrih karakteristika, poput dobrog održavanja konzistencije podataka i mogućnosti deljenja podataka između većeg broja korisnika, relacioni model, sa stanovišta integracije, ima i svojih nedostataka. Razlozi pre svega leže u kompleksnoj strukturi podataka tipičnih inženjerskih aplikacija koje zahtevaju veliki broj relacija i tabela za arhiviranje čak i relativno jednostavnih modela.

Objektno orjentisane baze podataka

Objektno orjentisane baze podataka nastale su kao posledica intenzivnog razvoja objektno orjentisanih programskih jezika, a kao odgovor na potrebu za sve složenijim strukturama podataka.

Za razliku od relacionog modela ovde se može govoriti o striktnom, objektno orjentisanom modelu podataka, budući da savremene objektno orjentisane baze podataka predstavljaju proširenje objektno orjentisanih jezika, sa naglaskom na trajnom čuvanju objekata.

5

Razvoj tehnološke baze podataka relacionog tipa

Projektovanje relacione baze podataka je zasnovano na analizi tri neophodne grupe elementa:

• Entiteti (objekti ili događaji),

• Relacije (odnosi među entitetima) i

• Atributi (osobine entiteta i njihovih relacija).

Entitet predstavlja element za koji je potrebno skladištiti podatke i on se u svakom trenutku može identifikovati tj. može se utvrditi da li postoji ili ne. Entitet može biti objekat (npr. proizvod, pripremak, pribor, alat, merilo,...) odnosno događaj ili pojava (npr. operacija obrade).

Entitet je opisan atributima, odnosno svojim osobinama. Tako je, na primer, proizvod opisan svojom klasifikacionom oznakom, nazivom, materijalom od koga je izrađen, dimenzijama, itd. Ukoliko neki atribut ima neke svoje osobine, onda i sam može postati entitet (npr. izmenjiva rezna pločica kod alata za obradu rezanjem). Isto pravilo važi i ukoliko atribut može istovremeno imati više različitih vrednosti kao što je npr. slučaj kod pribora čija dužina ili prečnik stezanja može imati istovremeno više karakterističnih vrednosti.

Naziv entiteta određuje istovremeno i njegov tip. U bazi podataka može postojati neograničen broj primeraka (pojava) entiteta određenog tipa (na primer, Operacija je tip čiji primerci su: Struganje čela, Bušenje otvora, Glodanje žljeba,...)

Primarni ključ predstavlja atribut ili skup atributa čija vrednost jednoznačno određuje bilo koji primerak entiteta određenog tipa. Dakle, ne mogu postojati dva različita primerka entiteta istog tipa sa istim vrednostima atributa koji predstavlja primarni ključ. Na primer, primarni ključ proizvoda i pripremaka u integrisanoj bazi podatka je definisan njihovom identifikacionom oznakom.

Razvoj tehnološke baze podataka relacionog tipa

Relacija (veza) se uspostavlja između dva ili više tipova entiteta (npr. veza između operacije obrade i odgovarajućeg alata ili pribora koji se koristi u toj operaciji). Vrsta veze može biti:

• Jedan-prema-jedan (1:1): Ovom relacijom jedan primerak prvog tipa entiteta može biti u vezi s najviše jednim primerkom drugog tipa entiteta, a takođe jedan primerak drugog tipa može biti u vezi s najviše jednim primerkom prvog tipa. Tipičan primer ovakve relacije je veza proizvoda ili pripremka sa grupom dimenzija koje opisuju njihovu konstrukciju.

• Jedan-prema-više (1:N): Jedan primerak prvog tipa entiteta može biti u vezi sa 0,1 ili više primeraka drugog tipa entiteta, dok jedan primerak drugog tipa može biti u vezi s najviše jednim primerkom prvog tipa. Primer ovakve relacije je veza između proizvoda i pripremaka, gde jedan pripremak može da se koristi za izradu više različitih proizvoda.

• Više-prema-više (N-N): Jedan primerak prvog tipa entiteta može biti u vezi sa 0,1 ili više primeraka drugog tipa entiteta, a takođe jedan primerak drugog tipa može biti u vezi sa 0,1 ili više primeraka prvog tipa.

6

Razvoj tehnološke baze podataka relacionog tipa

Šifra proizvoda

prečnik ØD

Ugao

Ugao

Dužina L

Širina žljeba B

1

prečnik ØD2

prečnik ØDn

1

Dužina L2

Dužina Ln

Dimenzijeproizvoda

Šifra proizvoda

Šifra pripremka

TIPproizvoda

Masa

Naziv

Tvrdoća

BrojCrteža

3D Model

Materijal

2D Crtež

Opisproizvoda

Šifra pripremka

Masa ulivn.sist.

TIPpripremka

Temper. livenja

Naziv

Žarenje D/N

BrojCrteža

3D Model

h/kom

2D Crtež

Opispripremka

Šifra pripremka

prečnik ØD

Ugao

Ugao

Dužina L

Radijus R

p1

prečnik ØDp2

prečnik ØDpn

p1

Dužina Lp2

Dužina Lpn

Dimenzijepripremka

p

p

1 1 1

n

1 1

Primer strukture baze podataka za proizvode i pripremake sa međusobnim relacijama

RbrOperacije

SlužiZa

ŠifraMašine

Tpz

Br_OP

NazivMašine

Operacija

RadnoMesto

OpisOP

OperacLista

Operacijeobrade

Tip

SkicaReport

RedniBroj

ŠifraOperacije

ListBr

TipskaSkicaOP

Tipskitehnološki

procesi

N

1

K { Tip, ListBr, RedniBroj }

=

K { RbrOperacije }=

Šematski prikaz atributa baze podataka za standardne tehnološke procese

Deo fizičke strukture baze podataka za standardne tehnološke procese

Faze projektovanja tehnološke baze podataka

Razvoj tehnološke baze podataka obuhvata tri faze:

• Konceptualno projektovanje baze podataka,

• Logičko projektovanje baze podataka i

• Fizičko projektovanje baze podataka.

Konceptualno projektovanje podrazumeva:

• Opis problematike na semantičkom nivou,

• Definisanje svih entiteta i njihovih međusobnih relacija,

• Izrada ER (Entity Relationship) modela BP.

Rezultat konceptualnog projektovanja predstavljen je konceptualnom šemom, odnosno ER modelom baze podataka.

ER model je definisan entitetnim dijagramom, na kome su prikazani svi entiteti baze podataka zajedno sa međusobnim relacijama, kao i tipovima tih relacija.

7

ER model baze podataka

Logičko projektovanje baze podataka

Logičko projektovanje baze podataka podrazumeva:

• Detaljan opis podataka,

• Izradu relacionog modela.

Detaljan opis podataka podrazumeva prikaz atributa svih entiteta u bazi podataka sa definisanim primarnim ključevima.

Opis atributa entiteta jedne tehnološke baza podataka

8

Relacioni model (logička šema) baze podataka

Fizičko projektovanje baze podataka

Fizičko projektovanje baze podataka podrazumeva:

• Fizički opis strukture za smeštanje podataka,

• Definisanje tabela, tipova podataka, dužina, indeksa,

• Unos fizičkih podataka u bazu.

Distribuirane tehnološke baze podataka

U distribuiranom proizvodnom okruženju je neophodno postojanje odgovarajuće baze podataka koja predstavlja podršku u strukturiranju, organizovanju i korišćenju podataka o proizvodima i procesima.

Distribuirana baza podataka je baza podataka koja se ne nalazi u celini na jednom računaru, već je razdeljena na više lokacija koje su povezane komunikacionom mrežom. Svaka lokacija, koja se zove i čvor komunikacione mreže, ima svoj vlastiti, autonomni sistem za upravljanje bazama podataka, sa vlastitom kontrolom, upravljanjem transakcija i ostalim značajnim funkcijama.

Lokacija 1

Lokacija 2

Podaci

Lokacija 3

Internet

Podaci

Podaci

Podaci

Podaci

9

Distribuirane tehnološke baze podataka