Информационное обеспечение

Информационное обеспечение САПР - это совокупность единой системы классификации и кодирования, системы показателей и информационных языков, унифицированных систем документации и массивов информации, совокупность первичных и производных данных, а также совокупность правил и методов организации, представления, накопления, хранения, обновления и контроля информации, обеспечивающих эффективное использование информации в САПР

Основная задача информационного обеспечения САПР - удовлетворение информационных потребностей проектировщика. Основу ИО составляют банки данных - специальным образом организованные хранилища информации. Банк данных - совокупность базы данных и системы управления базами данных. База данных - структурированная совокупность данных. Сведения, содержащиеся в банках данных, должны удовлетворять требованиям полноты и достоверности.

Существует три основных типа моделей баз данных: иерархическая, сетевая и реляционная. Для разрабатываемой подсистемы САПР была выбрана реляционная модель, т.е. данные представлены в виде таблиц, потому что она достаточно проста в реализации с помощью современных средств разработки приложений БД.

Структура информационного обеспечения САПР включает процедурную часть (языки проектирования, которые совместно с терминологией, применяемой в данной САПР, описываются в лингвистическом обеспечении) и средства для описания и накопления входной, выходной и промежуточной информации для проектирования (библиотеки, архивы, базы и банки данных).

Информационные потоки, используемые прикладными программами при проектировании, составляют основу информационного обеспечения.

При разработке информационного обеспечения необходимо учитывать следующие требования:

полноту обеспеченности данными всех разработчиков, использующих средства САПР в соответствии с их целями, задачами, выполняемыми функциями;

минимизацию времени обращения разработчиков к системе и их входа в систему, времени обработки, обмена и выдачи данных из системы;

организацию информационной базы (её размещение) с учётом минимизации затрат на хранение и передачу данных разработчикам;

однократность ввода данных в систему, исключающую ошибки ввода и искажения данных;

простоту, унификацию и стандартизацию форм;

возможность корректировки и дополнения данных.

Для функционирования данной САПР необходимо наличие следующих БД:

БД электролитов;

БД металлов;

БД гальванических ванн;

БД готовых проектов.

Для создания данных баз данных применялась система управления базами данных Interbase, которая удовлетворяет следующим требованиям:

информационная совместимость проектирующих и обслуживающих подсистем САПР;

возможность наращивания БД;

обеспечение целостности данных;

поддержка работы в сети.

СУБД применяет реляционную организацию баз данных. Рассмотрим поля каждой таблицы используемых баз данных.

БД электролита состоит из двух таблиц.

Таблица электролитов содержит поля:

поле электролит (длинное целое число) - идентификатор электролита;

поле название (строковая переменная) - название электролита;

поле описание электролита (строковый тип) - производится описание данного электролита и его отличительные свойства, а также любые примечания относящиеся к данному типу электролитов;

поле компонент (длинное целое число) - код компонента;

поле концентрация (вещественное число) - относительные концентрации компонентов.

Таблица компонентов электролита содержит поля:

поле компонент (длинное целое число) - идентификатор компонента;

поле название (строковая переменная) - название компонента электролита;

поле описание компонента (строковый тип) - производится описание данного компонента и его свойство добавляемое электролиту;

поле химическое обозначение (строковый тип) - химическое обозначение компонента.

БД металлов также состоит из двух таблиц.

Таблица металлов содержит поля:

поле металл (длинное целое число) - идентификатор металла;

поле название (строковая переменная) - название металла;

поле примечаний (строковый тип) - описывается метал и его свойства;

поле обозначение (строковая переменная) - его химическое обозначение;

поле примесь (длинное целое число) - код присутствующей примеси;

поле доля (вещественное число) - относительная доля содержания.

Таблица примесей содержит поля:

поле примесь (длинное целое число) - идентификатор примеси;

поле название (строковая переменная) - общеупотребительное название примеси;

поле обозначение (строковая переменная) - химическое обозначение;

поле плотность (длинное целое число) - плотность примеси.

БД гальванических ванн состоит из двух таблиц и имеет следующую структуру.

Таблица параметров гальванической ванны:

поле ванны (длинное целое число) - идентификатор ванны;

поле название (строковая переменная) - название гальванической ванны;

поле ширина (целое число) - габаритная ширина аппарата;

поле длина (целое число) - габаритная длина аппарата;

поле высота (целое число) - габаритная высота аппарата;

поле объем (целое число) - рабочий объем ванны;

поле шины (целое число) - количество анодных шин;

поле футеровка (длинное целое число) - код футеровки.

Таблица футеровки:

поле футеровка (длинное целое число) - идентификатор футеровки;

поле название (строковая переменная) - общепринятое название футеровки;

поле примечания (строковая переменная) - примечания к данному покрытию.

БД готовых проектов содержит информацию, описывающую готовые решения. По сравнению с описанными выше БД она имеет значительно сложную структуру. Она состоит из четырех таблиц: таблица проекта, таблица итоговых результатов, таблица формула, таблица экспериментальных данных.

Таблица проектов содержит следующие поля:

поле номер проекта (длинное целое число) - идентификатор проекта;

поле название (строковая переменная) - употребительное название проекта;

поле ФИО (строковая переменная) - ФИО разработчика;

поле дата (тип даты) - дата создания проекта;

поле формула (длинное целое число) - код используемой формулы для аппроксимации;

поле электролит (длинное целое число) - код электролита;

поле металл (длинное целое число) - код металла;

поле результат (длинное целое число) - код получившихся результатов;

поле примечание (строковый тип) - любая символьная информация относящаяся к данному проекту;

поле экспериментальные данные (длинное целое число) - код экспериментальных данных;

поле ванны (длинное целое число) - код ванны.

Таблица результатов состоит из полей:

поле результата (длинное целое число) - идентификатор результата;

поле примечание (строковый тип) - любая символьная информация относящаяся к результатам;

поле стойкость (короткое целое число) - коррозийная стойкость алюминия;

поле цветостойкость (целое число) - цветостойкость получившегося покрытия;

поле температура (вещественное число) - оптимальная температура которую необходимо поддерживать;

поле время (целое число) - время анодирования алюминия;

поле плотность тока (вещественное число) - плотность тока в ванне;

поле концентрация (вещественное число) - концентрация соли;

поле плотность электролита (вещественное число) - необходимая плотность заданного электролита.

Таблица формул содержит следующие поля:

поле формула (длинное целое число) - идентификатор формулы;

поле название (строковая переменная) - наименование формулы;

поле описание (строковая переменная) - описание формулы;

поле критерий (вещественное число) - значение точности при подборе коэффициентов;

поле библиотека (строковая переменная) - имя библиотеки где размещается исполняемый код данной формулы.

Таблица экспериментальные данные содержит следующие поля:

поле таблица (длинное целое число) - идентификатор таблиц со значениями;

поле название (строковая переменная) - название таблицы;

поле примечание (строковый тип) - любая символьная информация относящаяся к данным;

поле концентрация1 (вещественное число) - минимальная концентрация соли;

поле концентрация2 (вещественное число) - максимальная концентрация соли;

поле ток1 (вещественное число) - минимальная плотность тока;

поле ток2 (вещественное число) - максимальная плотность тока;

поле электролит1 (вещественное число) - минимальная плотность электролита;

поле электролит2 (вещественное число) - максимальная плотность электролита;

поле шаг1 (вещественное число) - шаг концентрации используемый в таблице;

поле шаг2 (вещественное число) - шаг плотности тока;

поле шаг3 (вещественное число) - шаг плотности электролита;

поле массив (массив из вещественных чисел) - значения коррозийной стойкости.

Также присутствует и еще одна таблица соответствий, которая убирает связь многих ко многим.

Таблица соответствий имеет поля:

поле электролит (длинное целое число) - код электролита;

поле футеровка (длинное целое число) - код используемой футеровки при данном электролите.

Схема, описывающая таблицы, в которых хранятся данные предметной области и связи между ними, соответствующие логике предметной области, называется инфологической моделью базы данных.

В реляционных базах данных схема содержит как структурную, так и семантическую информацию. Структурная информация связана с объявлением отношений, а семантическая выражается множеством известных функциональных зависимостей между атрибутами отношений, указанных в схеме. Однако некоторые функциональные зависимости могут быть нежелательными из-за побочных эффектов или аномалий, которые они вызывают при модификации данных. В этом случае необходимо прибегнуть к процедуре называемой декомпозицией, при котором данное множество отношений заменяется другим множеством отношений (число их возрастает), являющихся проекцией первых. Цель этой процедуры - устранить нежелательные функциональные зависимости (а, следовательно, и аномалии), что составляет суть процесса нормализации. Таким образом, нормализация - это пошаговый обратимый процесс замены данной схемы (совокупности отношений) другой схемой, в которой отношения имеют более простую и регулярную структуру.

Рисунок 6.9 - Структура связей БД

При этом возникает проблема обратимости, т.е. возможности восстановления исходной схемы. Это значит, что декомпозиция должна сохранять эквивалентность схем при замене одной схемы на другую. Для обеспечения эквивалентности схем необходима декомпозиция, гарантирующая отсутствие потерь, и сохраняющая зависимости. Декомпозиция без потерь гарантирует обратимость, т.е. получение исходного множества отношений путем применения последовательности естественных соединений над их проекциями. При этом в результирующем отношении не должны появляться ранее отсутствовавшие кортежи (записи), являющиеся результатом ошибочного соединения. Сохранение зависимостей подразумевает выполнения исходного множества функциональных зависимостей на отношениях новой схемы.

Предложенная инфологическая модель базы данных процесса анодирования алюминия является нормализованной и полностью соответствует требованиям предметной области: в ее состав входят все таблицы, необходимые для хранения требуемых данных; система связей (функциональных зависимостей) между таблицами соответствует логике данных предметной области и не содержит нежелательных зависимостей, приводящих к побочным эффектам.

Структура связи БД представлена на рисунке 6.9.

В современных условиях и в конкретном случае разработки ИО подсистемы САПР важную роль играет возможность одновременного доступа к данным нескольких пользователей. Решение этой задачи нашло отражение в концепции "Клиент-сервер". Она была создана для разрешения таких проблем как корректная обработка одновременных запросов от нескольких пользователей, возможность использования в качестве клиента маломощных компьютеров, так как вся работа по обработке запроса ложится на сервер, а так же увеличение сохранности и безопасности данных.

Вид БД представлен на рисунке 6.10.