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论铸造工艺资源环境数据库应用平台

2021/10/20 阅读:

摘要:针对铸造工艺绿色设计的特性及需求,通过优化整合资源环境负荷数据资源,补充完善绿色属性数据,集成应用基础信息数据库、工艺场景数据库及绿色评价数据库,开发铸造工艺资源环境负荷绿色设计服务平台,完成与企业现有的PLM/CAD系统的信息交互与数据集成,实现铸造工艺绿色设计资源共建共享。

关键词:铸造工艺;资源环境负荷;基础信息数据库;工艺场景数据库;绿色评价数据库

0引言

铸造成形是机械行业基础制造工艺,铸造技术广泛用于航空、航天、汽车、石化、冶金、电力、造船、纺织等支柱产业,是获得机械产品毛坯和零部件的主要方法之一,对提高装备主机性能至关重要,是衡量一个国家装备制造业发展水平的重要标志。我国是世界铸造大国,为我国国民经济发展做出了积极贡献,但我国在某些高端铸件铸造技术上仍然落后,造成我国相关高端装备发展滞后。铸造行业中数量众多的中小铸造企业存在管理粗放、产能落后等情况,面临资源能源消耗大、环境污染物排放多等绿色化发展难题。因此,亟需针对困扰我国铸造工艺可持续发展的能源、资源及环境瓶颈问题,构建面向铸造工艺资源环境负荷数据库应用服务平台,提高铸造工艺绿色设计能力。本文通过分析铸造工艺资源环境负荷数据库应用服务平台服务对象,搭建铸造工艺资源环境负荷数据库系统架构,开发铸造工艺资源环境负荷数据库开展应用服务平台,为铸造行业可持续发展提供技术支撑和模式参考。

1平台技术要求

铸造工艺资源环境负荷数据库应用服务平台服务器为WindowsServer2018X64,数据库位MSSQLServer2014X86。客户端使用WPF开发框架,浏览器端使用ASP.NETMVC开发框架。平台内系统间的集成使用基于RESTful的消息机制。平台核心控件可以选择DevExpress或者KendoUI。

1.1平台对象

铸造工艺资源环境负荷数据库应用服务平台基于SOA的架构理念,应用ESB技术,构建平台系统集成框架,实现平台各组成部分间集成连接。以铸造工艺资源环境负荷数据库为开发对象,针对铸造企业、设计人员、制造工人、管理人员以及社会其它人员为用户服务对象,采用通过对实体化资源进行虚拟化构建以及对服务过程进行控制,应用前沿软件技术和架构技术设计构建数据库、平台和系统,将系统、数据、方法和工具等服务进行集中管理,保证数据库和平台的稳定性和可扩展性,并提供资源服务支持。

1.2平台架构

平台总体架构分为4个部分:

(1)应用服务层。为各类系统用户提供绿色设计、系统集成、绿色工艺优化及评价咨询等系统服务功能。

(2)基础数据库层。为平台提供基础信息数据库、工艺场景数据库、绿色评价数据库等各类基础数据。

(3)支撑工具层。包括绿色设计系统、绿色工艺系统、绿色集成系统、绿色制造系统、业务流程引擎、管理信息系统、数据挖掘系统及知识检索系统等各类系统支撑工具。

(4)基础设施层。包括用户管理组件、权限管理组件、系统安全组件及SOA组件等基础支撑组件,实现用户管理,功能权限设置,管理操作员信息,平台系统安全等功能。平台终端用户主要包括:铸造企业、设计人员、制造工人等系统终端,以及上游供应商、下游用户、科研院所、行业专家、评价机构等客户端,提供需求、数据、服务等应用实施的响应终端。平台整体架构如图1所示,平台服务对象如图2所示。

2铸造工艺资源环境负荷数据库系统

铸造工艺资源环境负荷数据库汇聚铸造企业绿色设计相关基础材料、标准、技术、工艺对象,工艺描述,工艺参数以及能源资源、环境负荷等数据信息,同时结合行业专家及社会资源信息,为铸造行业提供绿色设计知识服务。数据库架构图如图3所示。

2.1数据获取

针对铸造工艺过程的多过程复杂性所导致的异构分布式数据库问题,将这些数据库自下而上构成分布式数据库系统,实现全局数据的完整性和一致性,基于双准则或多准则方法确定数据库集成优化目标函数,利用拓扑优化方法,减少数据冗余度,实现多数据的最优配置。

2.2数据组织

主要基于机械信息管理开放系统联盟(MIMOSA)制定的数据库标准,规范数据表和基本字段形式,建立通用性的铸造工艺资源环境负荷数据库;使用可扩展标记语言(XML)对数据进行统一表述,依据数据元素、特征属性和原始关系,建立数据知识表达模型,在XMLSchema模式下检查模型结构和内容约束关系的正确性,通过元素关系明确体现可靠性数据含义,保证数据交互的正确性。

2.3数据管理

在相关数据表中预设索引字段,结合高维动态的相似性度量标准,保证多数据库信息的高效组织与多层次多角度的利用。

2.4数据库集成与数据推送

在数据规范表达的基础上,基于逻辑距离匹配算法,搜索合并同类数据,实现数据库集成;基于服务推送(ServerPush)技术,保证异步数据的及时向下层传递。

2.5数据库系统的主要功能

包括数据获取、数据推送、数据更新、插入、修改、删除、信息检索、查询、多格式数据转换、统计报表等数据管理功能,如表1所示。

3结论

本文针对铸造行业开展资源环境负荷数据集成的瓶颈约束问题,开发符合国际标准的基础数据库,实现资源环境负荷数据关联和绿色基础数据集成,建立铸造工艺资源环境负荷数据库应用服务平台,实现了铸造工艺资源环境负荷数据库与铸造企业现有制造系统的信息交互与数据集成,推动了铸造行业的绿色设计和发展。

作者:王营 聂军刚 狄飞 文武 夏青 单位:中机生产力促进中心

论铸造工艺资源环境数据库应用平台

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