Разработка информационной модели структуры изделия на языке Express

• Введение
• 1 Разработка моделей на языке Express
• 1.1 Структура модели на языке Express
• 1.2 Типы данных в языке Express
• 1.3.Язык Express: Супертипы и подтипы
• 2 Разработка модели структуры изделия
• 2.1 Описание модели
• 2.2 Описание модели на языке Express-G
• 2.3 Описание модели на языке Express
• Заключение
• Список использованных источников
• Введение

Основная идея CALS технологии это создание единой интегрированной информационной среды. Для создания этой среды необходимо создавать стандартизованные информационные модели. С этой моделью взаимодействует каждый участник всего ЖЦ изделия, начиная с момента исследования потребности рынка в изделии с конкретными потребительскими свойствами и кончая его утилизацией после окончания срока их эксплуатации. При этом исключается неоднозначность определения изделия, т.к. имеется только одна актуальная копия данных, представляющих отдельную деталь, подсборку, шага анализа и расчета технических параметров или траекторию режущего инструмента для обработки на станках с ЧПУ. Основным средством описания стандартизованной модели являетя стандарт ISO 10 303 (STEP — Standard for the Exchange of Product Model Data) —это международный стандарт для компьютерного представления и обмена данными о продукте (изделии). Цель стандарта — дать нейтральный механизм описания данных о продукте на всех стадиях его ЖЦ, не зависящий от конкретной системы. Природа такого описания делает его подходящим не только для нейтрального файла обмена, но и в качестве базиса для реализации и распространения баз данных о продукте, а также для архивирования.

В данной работе рассматривает разработка информационной модели структуры изделия на языке Express. Язык является объектно-ориентированным, имеет универсальный характер, его можно использовать для описания статических структур и их свойств в различных предметных областях, несмотря на то, что язык разрабатывался прежде всего в качестве средства представления моделей промышленных изделий на разных этапах их жизненного цикла.

1. Разработка моделей на языке Express

1.1 Структура модели на языке Express

Базовый для STEP-технологий язык Express описан в стандарте ISO 10 303, том 11. Язык является объектно-ориентированным, имеет универсальный характер, его можно использовать для описания статических структур и их свойств в различных предметных областях, несмотря на то, что язык разрабатывался прежде всего в качестве средства представления моделей промышленных изделий на разных этапах их жизненного цикла.

Описание некоторого приложения на языке Express в рамках стандартов STEP называют Express моделью (мodel). В модели декларируются множества понятий и объектов, входящих в приложение, свойства и взаимосвязи объектов.

Модель состоит из одной или нескольких частей, называемых Express схемами (schema) или просто схемами, и обменного файла. Схема — раздел описания, являющийся областью определения данных. В ней вводятся необходимые типы данных. При описании свойств типов данных могут применяться средства процедурного описания — процедуры, функции, правила, константы. Обменный файл содержит конкретные экземпляры типов данных.

Описание схемы начинается с заголовка, состоящего из служебного слова schema и идентификатора — имени схемы. Далее следует содержательная часть — тело схемы. Описание заканчивается служебным словом end_schema:

SCHEMA <�имя_схемы>;

<�тело_схемы>;

END_SCHEMA;

В языке Express-G схема представляется прямоугольником с разделительной горизонтальной линией, над этой линией записывается имя схемы, как это показано на рис. 1.1.

Рис. 1.1 Изображение схемы в языке Express-G

1.2 Типы данных в языке Express

В теле схемы декларируются типы данных (Data Type). Тип данных — это множество значений некоторой величины или множество объектов (набор экземпляров). язык модель express информационный

В языке Express используются следующие типы данных:

— сущность (Entity),

— простой (Simple Type),

— агрегативный (Aggregation Data Type),

— определяемый (Defined Data Type),

— нечисловой (Enumeration Data Type)

— выделяемый (Select Data Type)

Сущность — тип данных, представляющий набор концептуальных или реальных физических объектов с некоторыми общими свойствами. Сущности используют для описания объектов приложений. Свойства сущности выражают в виде атрибутов (Attributes). К характеристикам сущностей относятся также ограничения, накладываемые на значения атрибутов или на отношения между атрибутами. Описание сущности начинается со служебного слова ENTITY, за которым следуют идентификатор сущности, описания ее атрибутов и возможно также правил. Каждый из атрибутов представлен его идентификатором и типом:

ENTITY <�имя_сущности>;

<�идентификатор_атрибута>:<�тип_атрибута>;

…

END_ENTITY;

Например, задание прямой линии (line) в виде двух инцидентных точек р0 и р1 (атрибутов типа point) выглядит следующим образом:

ENTITY line;

p0,p1: point;

END_ENTITY;

Атрибуты и переменные сами могут быть сущностями, так тип атрибутов p0 и p1 предыдущего примера декларируется, как сущность, атрибутами которой в случае пространства 3D являются геометрические координаты x, y, z:

ENTITY point;

x, y, z: REAL;

END_ENTITY;

В языке Express-G сущности изображаются прямоугольниками, внутри прямоугольника записывается имя сущности (рис. 1.2).

Рис. 1.2. Изображение сущности в языке Express-G

Изображение атрибутов в Express-G поясняет рис. 1.3, из которого, в частности, следует, что атрибут представлен прямоугольником, а связи «сущность-атрибут» или «сущность-сущность» отображаются линиями, причем в случае связи с optional атрибутом используется пунктирная линия. Направление связи обозначается окружностью на конце линии, ведущей к атрибуту. Имя атрибута записывается рядом с этой линией. В прямоугольнике атрибута записывается тип атрибута.

Рис. 1.3. Изображение атрибутов в языке Express-G

К простым типам данных относятся следующие типы:

· integer — целые числа;

· real — вещественные числа;

· number — тип, объединяющий типы integer и real;

· logical — его значениями могут быть true, false или unknown (неопределенность);

· Boolean — с возможными значениями true или false;

· binary — последовательность битов 1 или 0;

· string — строка символов.

Рис. 1.4. Изображения простых типов в языке Express-G

Изображения простых типов на языке Express-G показаны на рис. 1. 4.

1.3 Язык Express: Супертипы и подтипы

Отношения агрегирования (типа целое-часть) или отношения обобщения (функция-вариант реализации), характерные для представления структур объектов в виде альтернативных (И-ИЛИ) деревьев, в языке Express выражаются в форме отношений между типами данных. Для этого введены понятия супертипа (supertype), как более общего типа, и подтипов (subtypes), как подчиненных типов. На рис. 1.5 верхняя сущность относится к супертипу, а три нижних прямоугольника изображают подтипы, линии связи прямоугольников должны быть утолщенными.

Рассмотрим пример фрагмента И-ИЛИ-дерева, в котором имеется ИЛИ вершина a1 и две подчиненные ей альтернативные вершины b1 и b2. Общим атрибутом для b1 и b2 является size типа real, специфичный для b1 атрибут — vol типа real, а специфичный для b2 атрибут met типа string. Этот фрагмент может быть описан следующим образом:

ENTITY a1

SUPERTYPE OF (ONEOF (b1,b2));

size: REAL;

END_ENTITY;

ENTITY b1

SUBTYPE OF (a1);

vol: REAL;

END_ENTITY;

ENTITY b2

SUBTYPE OF (a1);

met: STRING;

END_ENTITY;

Используются также следующие правила записи супертипов и подтипов:

· в случае, если a1 есть И вершина, вместо oneof используется зарезервированное слово and (в более общем случае andor), т. е. вторая строчка примера будет выглядеть так: supertype of (b1 and b2);

· если между подтипами нет взаимосвязи, выражаемой логической функцией (в частности, ИЛИ или И вершинами), то указание в a1 факта, что это супертип, не требуется; достаточно упоминание о подчиненности подтипов в их декларациях в виде: subtype of (a1);

· перед декларацией supertype записывается зарезервированное слово abstract, если вершине a1 не соответствуют какие-либо экземпляры сущности, т. е. если a1 введена только для указания общих для подтипов атрибутов;

· у одного подтипа может быть больше одного супертипа; подтип наследует атрибуты всех своих супертипов; если в декларациях супертипов используются одинаковые идентификаторы атрибутов, то ссылка на них должна быть в виде составного идентификатора, например: a1.size.

Рис. 1.5 Изображение супертипов и подтипов в языке Express-G

2. Разработка модели структуры изделия

В процессе выполнения лабораторных и самостоятельных работ была разработана бизнес-система создания изделия ЗарядON. ЗарядON — это портативное переносное зарядное устройство для сотовых телефонов. В ходе выполнения данной курсовой работы была разработана модель портативного зарядного устройства «ЗарядON», далее именуемого изделием. Согласно языку Express необходимо сначала заявить сущности. В данной модели сущностями являются: «Изделие», «Корпус верхняя часть», «Корпус нижняя часть», «Аккумулятор», «USB-порт», «Провода», «Вилка», «Документы на изделие», «Документы на верхнюю часть корпуса», «Документы на нижнюю часть корпуса», «3D модель изделия», «3D модель верхней части корпуса», «3D модель нижней части корпуса», «Маршрутная карта», «ТП изготовления корпуса», «ТП сборки». Данная модель содержит ряд атрибутов, которые описываются следующими типами переменных: string (строка символов), integer (целые числа), real (вещественные числа).

2.1 Описание модели

Схема ТП детали столешница (TP).

Сущность «ТП детали столешница» (TP) имеет атрибуты «Разработчик"(razrabotchik), «Наименование изделия» (Naimen_izd), «Заготовка"(Zagotovka). Связана отношением входимости с сущностями «Раскрой», «Штамповка», «Обработка припусков и отверстий», «Обжиг», «Сверление», «Шлифование», «Контроль», «Покраска», «Транспортировка на сборочный участок».

Сущность «Раскрой» (Razkroy) имеет атрибуты «Разметка» (razmetka), Усилие реза (Usilie_reza), «Оборудование» (Oborudovanie).

Сущность «Штамповка» (Shtampovka) имеет атрибуты «Усилие штампа» (Usilie_shtampa), «Схема штампа» (Shema_shtampa), «Оборудование» (Oborudovanie).

Сущность «Обработка припусков и отверстий» (Obrabotka_pripuskov_i_otverstii) имеет атрибуты «Вид режущего инструмента» (Instrument), «Траектория обработки» (Traektoria), «Оборудование» (Oborudovanie).

Сущность «Обжиг» (Objig) имеет атрибуты «Температура» (Temperatura), «Длительность» (Dlitelnost), «Оборудование» (Oborudovanie).

Сущность «Сверление» (Sverlenie) имеет атрибуты «Количество отверстий» (Kol-vo_otverstii), «Диаметр отверстия» (Diametr), «Глубина отверстия» (Glubna_otverstii), «Вид сверла» (Sverlo), «Оборудование» (Oborudovanie).

Сущность «Шлифование» (Shlifovanie) имеет атрибуты «Площадь обработки» (Ploshad), «Шероховатость» (Sherohovatost), «Оборудование» (Oborudovanie).

Сущность «Контроль» (Kontrol) имеет атрибуты «Критерий» (Kriterii), «Заключение» (Zakluchenie).

Сущность «Покраска» (Pokraska) имеет атрибуты «Давление» (Davlenie), «Площадь» (Ploshad), «Цвет краски» (Сvet), «Количество краски» (Kol-vo_kraski), «Оборудование» (Oborudovanie). Cвязана отношением входимости с сущностью «Сушка» (Sushka).

Сущность «Сушка» (Sushka) имеет атрибуты «Температура» (Temperatura), «Длительность» (Dlitelnost), «Оборудование» (Oborudovanie).

Сущность «Транспортировка на сборочный участок» (Transportirovka) имеет атрибуты «Место отправления» (Mesto_otpravlenia), «Место назначения» (Mesto_naznachenia), «Объект транспортировки» (Objekt_transportirovki), «Оборудование» (Oborudovanie).

2.2 Описание модели на языке Express-G

Рис. 2.1 Описание модели на языке Express-G

Рис. 2.2 Описание модели на языке Express-G

2.3 Описание модели на языке Express

SCHEMA IZDELIE;

ENTITY date;

month: INTEGER;

day: INTEGER;

year: INTEGER;

END_ENTITY;

//изделие

ENTITY Izd;

Data_izg_izd: date;

Seb_izd: REAL;

D_izd: REAL;

Sh_izd: REAL;

V_izd: REAL;

END_ENTITY;

//корпус верхняя часть

ENTITY Korp_v;

SUBTYPE OF (Izd);

Data_izg_korp_v: date;

Mat_korp_v: STRING;

D_korp_v: REAL;

Sh_korp_v: REAL;

V_korp_v: REAL;

END_ENTITY;

//корпус нижняя часть

ENTITY Korp_n;

SUBTYPE OF (Izd);

Data_izg_korp_n: date;

Mat_korp_n: STRING;

D_korp_n: REAL;

Sh_korp_n: REAL;

V_korp_n: REAL;

END_ENTITY;

//Аккумулятор

ENTITY Akkum;

SUBTYPE OF (Korp_n);

M: INTEGER;

SA: REAL;

PA: STRING;

Data_postA: date;

END_ENTITY;

//USB

ENTITY USB;

SUBTYPE OF (Korp_n);

SU: REAL;

PU: STRING;

Data_postU: date;

END_ENTITY;

//Провода

ENTITY Provod;

SUBTYPE OF (Korp_n);

SP: REAL;

PP: STRING;

Data_postP: date;

END_ENTITY;

//Вилка

ENTITY Vilka;

SUBTYPE OF (Korp_n);

SV: REAL;

PV: STRING;

Data_postV: date;

END_ENTITY;

//Документы на изделие

ENTITY Doc_izd;

SUBTYPE OF (Izd);

END_ENTITY;

//3D модель изделия

ENTITY 3D_izd;

SUBTYPE OF (Doc_izd);

A_3D_izd: STRING;

Data_3D_izd: date;

END_ENTITY;

//Документы на верхнюю часть корпуса

ENTITY Doc_korp_v;

SUBTYPE OF (Korp_v);

END_ENTITY;

//3D модель верхней части корпуса

ENTITY 3D_korp_v;

SUBTYPE OF (Doc_korp_v);

A_3D_korp_v: STRING;

Data_3D_korp_v: date;

END_ENTITY;

//Чертеж верхней части корпуса

ENTITY Chert_korp_v;

SUBTYPE OF (Doc_korp_v);

A_ Chert_korp_v: STRING;

Data_ Chert_korp_v: date;

END_ENTITY;

//Документы на нижнюю часть корпуса

ENTITY Doc_korp_n;

SUBTYPE OF (Korp_v);

END_ENTITY;

//3D модель нижней части корпуса

ENTITY 3D_korp_n;

SUBTYPE OF (Doc_korp_n);

A_3D_korp_n: STRING;

Data_3D_korp_n: date;

END_ENTITY;

//Чертеж нижней части корпуса

ENTITY Chert_korp_n;

SUBTYPE OF (Doc_korp_n);

A_ Chert_korp_n: STRING;

Data_ Chert_korp_n: date;

END_ENTITY;

//Маршрутная карта

ENTITY MK;

SUBTYPE OF (Doc_izd, Doc_korp_v, Doc_korp_n);

A_MK: STRING;

Data_MK: date;

END_ENTITY;

//ТП сборки

ENTITY TPS;

SUBTYPE OF (Doc_izd, Doc_korp_n);

A_TPS: STRING;

Data_TPS: date;

END_ENTITY;

//ТП изготовления корпуса

ENTITY TPI;

SUBTYPE OF (Doc_izd, Doc_korp_v, Doc_korp_n);

A_TPI: STRING;

Data_TPI: date;

END_ENTITY;

END_SCHEMA;

Заключение

В данной курсовой работе была изучена разработка информационных моделей в рамках концепции CALS. Для описания информационной модели применялся язык Express, существующий как часть стандарта STEP. При создании модели был использован стандарт ISO 10 303 том 44. Разработанная модель однозначно полностью описывает структуру портативного зарядного устройства ЗарядON.

Список использованных источников

1. Метод. указания по выполнению курс работы по дисциплине «Информационная поддержка жизненного цикла изделия» для студентов обучающихся по специальности 230 201 Информационные системы и технологии/ О.В.Яценко-Иркутск, 2009(электронный ресурс).

2. ГОСТ Р ИСО 10 303−44 -2000 «Системы автоматизации производства и их интеграция. Представление данных об изделии и обмен этими данными часть 11. Методы описания. Справочное руководство по языку Express».