Курсовая работа: Язык описания информационных моделей EXPRESS
Курсовая работа: Язык описания информационных моделей EXPRESS
Федеральное агентство по образованию
Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия
(СибАДИ)
Кафедра УК и С
КУРСОВАЯ РАБОТА
на тему: Язык описания информационных моделей (EXPRESS)
по дисциплине «CALS-технологии»
Выполнила: ст-ка гр.41С
Проверил:
Омск 2009
Содержание
Введение
1 Преимущества CALS
2 CALS в России
3 Государство покровительствует CALS-технологиям
4 Проблемы стандартизации описания продукции, технологии и бизнеса
5 Объектно-ориентированное моделирование на EXPRESS
6 Общая систематизация подходов
6.1 Классификация паттернов отображения
6.2 Отображение информационных схем
6.2.1 Схемо-независимая стратегия
6.2.2 Схемо-зависимая стратегия
6.3 Отображение наследования классов
6.3.1 Паттерн OneInheritanceHierarchy–OneTable
6.3.2 Паттерн OneClass–OneTable
6.3.3 Паттерн OneInheritancePath–OneTable
6.3.4 Паттерн AllClasses–OneTable
6.3.5 Паттерн BLOB
6.4 Отображение атрибутов
6.4.1 Представление простых типов
6.4.2 Отображение атрибутов простых типов
6.4.2.1 Паттерн Attribute–Column
6.4.2.2 Паттерн Attribute–Table
6.4.3 Отображение ассоциаций
6.4.3.1 Паттерн ForeignKeyAssociation
6.4.3.2 Паттерн ClassAssociation
6.4.3.3 Паттерн GenericAssociation
6.4.4 Отображение селективных типов
6.4.4.1 Паттерн Select–Columns
6.4.4.2 Паттерн ClassSelect
6.4.4.3 Паттерн HierarchySelect
6.4.4.4 Паттерн GenericSelect
6.4.5 Отображение агрегатов
6.4.5.1 Паттерн ClassAggregate
6.4.5.2 Паттерн HierarchyAggregate
6.4.5.3 Паттерн GenericAggregate
6.5 Отображение метаданных
7 Реализация промежуточного объектно-реляционного слоя в среде Oracle9
7.1 Схемо-независимая стратегия
7.2 Схемо-зависимая стратегия
7.3 BLOB стратегия
8 Рекомендации использования
Заключение
Список используемых источников
Введение
Термин CALS (Continuous Acquisition and Lifecycle Support — непрерывная информационная поддержка поставок и жизненного цикла) означает совокупность принципов и технологий информационной поддержки жизненного цикла продукции на всех его стадиях. Русскоязычный аналог понятия CALS — Информационная Поддержка жизненного цикла Изделий (ИПИ). В последнее время за рубежом наряду с CALS используется также термин Product Lifecycle Management (PLM).
Цель внедрения CALS — минимизация затрат в ходе жизненного цикла изделия, повышение его качества и конкурентоспособности.
Для описания схем данных используется разработанный язык EXPRESS. Этот язык регламентирует:
· Черчение (прямое и ассоциативное)
· Проектирование конструкций
· Инженерный анализ
· Технологическую подготовку
· Производство
· Тестирование данных и обмен ими в специальном текстовом формате
1. Преимущества CALS
Технологии, стандарты и программно-технические средства CALS обеспечивают эффективный и экономичный обмен электронными данными и безбумажными электронными документами, что дает следующие преимущества:
· возможность параллельного выполнения сложных проектов несколькими рабочими группами (параллельный инжиниринг), что существенно сокращает время разработок;
· планирование и управление многими предприятиями, участвующими в жизненном цикле продукции, расширение и совершенствование кооперационных связей (электронный бизнес);
· резкое сокращение количества ошибок и переделок, что приводит к сокращению сроков реализации проектов и существенному повышению качества продукции;
· распространение средств и технологий информационной поддержки на послепродажные стадии жизненного цикла - интегрированная логистическая поддержка изделий.
На экономические показатели предприятий, применяющих CALS-технологии, непосредственно влияют следующие факторы:
· сокращение затрат и трудоемкости процессов технической подготовки и освоения производства новых изделий;
· сокращение сроков вывода на рынок новых конкурентоспособных изделий;
· сокращение брака и затрат, связанных с внесением изменений в конструкцию;
· увеличение объемов продаж изделий, снабженных электронной технической документацией (в частности, эксплуатационной), составленной в соответствии с требованиями международных стандартов;
· сокращение затрат на эксплуатацию, обслуживание и ремонт изделий ("затрат на владение"), которые для сложной наукоемкой продукции подчас равны или превышают затраты на ее закупку.
Вот некоторые количественные оценки эффективности внедрения CALS в промышленности США:
· прямое сокращение затрат на проектирование - от 10 до 30%;
· сокращение времени разработки изделий - от 40 до 60%;
· сокращение времени вывода новых изделий на рынок - от 25 до 75%;
· сокращение доли брака и объема конструктивных изменений - от 20 до 70%.
· сокращение затрат на подготовку технической документации - до 40%;
· сокращение затрат на разработку эксплуатационной документации - до 30%.
По зарубежным данным, потери, связанные с несовершенством информационного взаимодействия с поставщиками, только в автомобильной промышленности США составляет порядка 1 млрд. долл. в год. Аналогичные потери имеют место и в других отраслях промышленности.
В тех же источниках указывается, что затраты на разработку реактивного двигателя GE 90 для самолета «Боинг-777» составили 2 млрд. долл., а разработка новой модели автомобиля компании «Форд» стоит от 3 до 6 млрд. долл. Это означает, что экономия от снижения прямых затрат на проектирование только по двум указанным объектам может составить от 500 млн. до 2,2 млрд. долл.
Как видим, внедрение CALS-технологий приводит к существенной экономии и получению дополнительной прибыли. Поэтому эти технологии и их отдельные компоненты широко применяются в промышленности развитых стран. Так, из числа 500 крупнейших мировых компаний, входящих в перечень Fortune 500, около 100% используют такой важнейший компонент CALS, как средства PDM (Product Data Management «управление данными об изделии»). Среди предприятий с годовым оборотом свыше 50 млн. долл. такие системы используют более 80%.
В связи с большими объемами ожидаемой экономии и дополнительных прибылей в эту сферу привлекаются значительные инвестиции, измеряемые миллиардами долларов. По данным зарубежных источников, инвестиции правительства США в сферу CALS-технологий составляют около 1 млрд. долл. в год. Затраты других стран меньше, однако, например, правительство Финляндии затратило на национальную программу в этой области свыше 20 млн. долл. и примерно такую же сумму (около 25 млн. долл.) вложили в нее частные компании. Корпорация General Motors в течение 1990 — 1995 годов израсходовала на эти цели 3 млрд. долл. Средние затраты на один проект, посвященный решению локальной задачи в области CALS-технологий (например, разработка стандарта или программы), составляют 1,2 — 1,5 млн. долл. при среднем сроке выполнения от двух до четырех лет.
Эти цифры свидетельствуют о том, какое значение придают на Западе проблематике, связанной с CALS-технологиями.
2. CALS в России
Россия существенно отстает от ведущих промышленно развитых стран в части внедрения современных ИТ, в том числе технологий CALS. Это отставание чревато далеко идущими негативными последствиями, прежде всего, высокой вероятностью резкого сокращения экспортного потенциала российских производителей наукоемкой продукции, вплоть до полного вытеснения их с международного рынка, что может, по мнению зарубежных экспертов, произойти к 2005 — 2008 году.
Мировой рынок полностью отторгнет продукцию, не снабженную электронной документацией и не обладающую средствами интегрированной логистической поддержки постпроизводственных стадий жизненного цикла. Уже сегодня многие иностранные заказчики отечественной продукции выдвигают требования, удовлетворение которых невозможно без внедрения CALS-технологий:
· представление конструкторской и технологической документации в электронной форме;
· представление эксплуатационной и ремонтной документации в форме интерактивных электронных технических руководств, снабженных иллюстрированными электронными каталогами запасных частей и вспомогательных материалов и средствами дистанционного заказа запчастей и материалов;
· организация интегрированной логистической поддержки изделий на постпроизводственных стадиях их жизненного цикла;
· наличие и функционирование электронной системы каталогизации продукции;
· наличие на предприятиях соответствующих требованиям стандартов ИСО 9000:2000 систем менеджмента качества и т. д.
Выполнение этих требований предопределяет необходимость внедрения на отечественных предприятиях CALS-технологий в полном объеме.
3. Государство покровительствует CALS-технологиям
В период с 1999-го по 2002 год Минпромнауки РФ совместно с Госстандартом РФ и Минобразования РФ осуществили ряд мер, направленных на создание предпосылок к внедрению CALS-технологий в промышленности России.
Были созданы начальные элементы инфраструктуры, необходимой для разработки и внедрения CALS-технологий: Государственный научно-образовательный центр CALS-технологий, Научно-исследовательский центр (НИЦ) CALS-технологий «Прикладная логистика» и технический комитет ТК 431 Госстандарта России, координирующий разработку отечественной нормативной базы.
Подготовлены научно-методические разработки: концепция развития CALS-технологий в промышленности России [1], концепция интегрированной логистической поддержки наукоемких изделий и концепция внедрения CALS-технологий на машиностроительном предприятии.
Предприняты разработки в области создания нормативной базы: Госстандарт РФ утвердил шесть документов ГОСТ Р ИСО 10303 и шесть документов в статусе рекомендаций по стандартизации Р 50. Были подготовлены проекты 7 ГОСТ Р и три проекта авиационных отраслевых стандартов. Кроме того, разработана программа работ по подготовке новых стандартов и корректировке существующих (ЕСКД, СРПП и др.).
Созданы программные средства, реализующие CALS-технологии. В их числе — программный продукт Technical Guide Builder, предназначенный для автоматизированной подготовки электронной технической эксплуатационной документации на экспортируемую продукцию, соответствующей требованиям CALS-стандартов. Создание с помощью этого продукта интерактивных электронных технических руководств значительно повышает конкурентоспособность продукции. Другой продукт — PDM STEP Suite — служит для управления данными об изделии в процессе конструирования и технологической подготовки производства, что крайне необходимо предприятиям, как разрабатывающим наукоемкую продукцию, так и продающим лицензии на ее производство.
Наконец, разработаны методические основы создания интегрированной системы управления качеством продукции, соответствующей требованиям стандартов ИСО серии 9000 версии 2000 года.
Работы по внедрению CALS-технологий в промышленность России интенсивно продолжаются при пристальном внимании и поддержке Минпромнауки РФ, Госстандарта РФ и других министерств и ведомств России. Авторы надеются, что эти работы позволят если не полностью преодолеть, то хотя бы существенно сократить отставание российской промышленности от промышленности ведущих стран Запада.
4. Проблемы стандартизации описания продукции, технологии и
бизнеса
Началом современного этапа стандартизации описания продукции и технологии можно считать появление в середине 80-х годов проекта STEP (STandard for the Exchange of Product model data ) – серии стандартов для обеспечения универсального механизма обмена данными о продукции и технологии как между различными организациями, так и между разными этапами жизненного цикла продукции. Ядром STEP был почти объектно-ориентированный язык информационного моделирования EXPRESS (ISO 10303, part11). Не являясь языком программирования, не поддерживая “методы” и механизмы их наследования, действующая версия EXPRESS обеспечивает объектно-ориентированную идеологию для описания концептуальных моделей данных (множественное наследование данных и ограничений, выводимые атрибуты и др.).
Вторым "китом", на котором основан EXPRESS, является модель “сущность-связь (E-R модель). Так же, чувствуется влияние и SQL. Графическая версия – EXPRESS-G уже полностью вытеснила IDEF 1X, который использовался на начальных этапах проекта STEP. В новой версии – EXPRESS v2 уже предполагается полная объектно-ориентированность, с поддержкой моделирования процессов, событий, транзакций, а также единая формальная метамодель, гораздо более детализированная и семантически более строгая, чем части Generic Resources серии стандартов ISO 10303 (parts 41-49).
Вся работа над проектом велась под эгидой подкомитета 4, технического комитета 184 ISO (ISO TC184/SC4), к концу 90-х годов в рамках которого появилось еще несколько серий стандартов (разной степени завершенности), связанных с описанием уже не только продукции и технологии (ISO 13584, ISO 14959, ISO 15926), но и управления производством (Manufacturing Management – MANDATE - ISO 15531) и использующих в качестве основы язык EXPRESS.
За 15 лет вокруг EXPRESS и STEP сформировалась уже целая отрасль ИТ, которая обеспечивает значительное уменьшение трудозатрат при “запуске” новых технологий и новых видов продукции. Причем, если серия ISO 10303 начиналась прежде всего для обслуживания автомобильной и аэрокосмической промышленностей, то сейчас она охватывает уже большинство видов производств, включая электротехническое, кораблестроительное, строительство, нефтехимическое и т.п. Появились не только компании, специализирующиеся на инструментарии технологии STEP, но и организации общеметодологического плана, связанные с развитием технологии данных о продукции” (Product Data Technology- PDT), например EuroSTEP, PDT Solutions, PDTAG , PDES и др.
Важно отметить активное использование Internet при разработке стандартов, в работе над которыми принимают участие многие организации и специалисты всех ведущих стран мира. Это и серии телеконференций с дискуссиями по наиболее важным вопросам, и электронное голосование по утверждению проектов стандартов на разных стадиях разработки вплоть до статуса Международного стандарта, и организация очных семинаров/конференций, и организация полного электронного архива, доступного по Сети. Такая технология организации проектов на основе управления знаниями симптоматична для “новой эры” однако она делает только первые шаги и серьезно противоречит существующим социальным институтам.
Несмотря на внешние успехи сама идеология, методология и технология STEP/EXPRESS требует глубокого совершенствования. С одной стороны, нужна “гармонизация” и модуляризация” стандартов внутри самого ISOTC184/SC4, c другой, оказалось необходимым выйти за рамки описания “продукции и технологии” и включить более широкий круг вопросов бизнеса, с третьей стороны все более возникает необходимость в согласовании аналогичных работ с другими организациями, занимающимися разработками в том же направлении и прежде всего с группами CSMF (Conceрtual Schema Modelling Facilities) и CDIF (CASE Data Interchange Format) в рамках объединенного технического комитета ISO и Международной Электротехнической Комиссии (ISO/IEC JTC1), с консорциумом WWW (W3C), с базовыми подгруппами OMG (Object Management Group), с группой KIF ( Knowledge Interchange Format ) ANSI ASC X3T2 , а также с OAG (Open Application Group).
5. Объектно-ориентированное моделирование на EXPRESS
Кратко рассмотрим подмножество языка EXPRESS, непосредственно относящееся к спецификации объектно-ориентированных данных. EXPRESS включает в себя также довольно развитую императивную часть, предназначенную для определения поведенческих свойств объектов и задания ограничений на них. Однако в силу предмета статьи эти подробности будут опущены, а их описание может быть найдено в оригинале стандарта языка
Язык EXPRESS поддерживает набор стандартных, встроенных в него элементарных типов данных INTEGER, REAL, NUMBER, LOGICAL, BOOLEAN, BINARY и STRING для представления, соответственно, целых, вещественных и произвольных числовых данных, логических и булевых значений, последовательностей двоичных данных и строк. Для перечислимых типов предусмотрена специальная конструкция ENUMERATION. Агрегатные типы ARRAY, SET, BAG и LIST предоставляют возможность определения различного рода контейнеров, таких как массивы, множества, мультимножества и списки. Опционально могут быть заданы их размеры, способы индексации элементов, условие множественности эквивалентных элементов для массивов и списков, а также допустимость разреженности элементов в массивах. Селективные типы, вводимые оператором SELECT, позволяют использовать переменные и константы, принимающие значения одного из альтернативных типов, объявленных в списке оператора. Новые производные типы данных создаются на основе стандартных и предопределенных типов с помощью конструкции TYPE. Допускается произвольная вложенность определений пользовательских типов, которая, в частности, обеспечивает создание многомерных массивов, вложенных селективных и агрегатных конструкций.
