pdm中設(shè)計事務(wù)及其并發(fā)控制的研究

1、 葷 第M。薨 差蓋 慧 。。。V o l2 0N 04J u 1 Y2 0 0 I馬 萬 太 文 章 編號 ： ] 0 0 3 — 8 7 2 8 ( 2 0 0 ] ) 0 4 — 0 6 3 0 — 0 2P D M 中設(shè)計 事 務(wù) 及其 并發(fā) 控 制 的研 究 馬 萬太 ， 樊現(xiàn)礦 (南京航空航 天大學(xué) ， 南 京 2 1 0 0 1 6 ；石 家莊拖拉機(jī) 廠 ， 石家莊 0 5 0 0 3 3 )摘 要 ： P DM 支持

2、的產(chǎn) 品設(shè) 計 是 典 型 的長 周 期 過 程 。 解 決 P D M 中對 長周期譴計事務(wù) 的高度井發(fā)控制 、 保證設(shè)計 敷據(jù) 的 正確 性 和 一 致性 是 P DM 中的 關(guān)鍵 技 術(shù) 。 本 文 分析 了 P D M 中設(shè) 計 事 務(wù) 的 特 點 ， 研 究 了 P DM 的 嵌 奢 事務(wù)模型 以挺 高兩段鎖 系統(tǒng)的并發(fā)性 挺 出了基 于兩段 鎖 、 兩版 本 的并 發(fā) 控 制 機(jī) 制 ， 改進(jìn) 了常規(guī) 的 兩 段 鎖機(jī) 制

3、， 并 將設(shè) 計 敷 捂 和元 設(shè) 計 敷 捂 分 開 。 兩版 本 機(jī) 制 在 具 有頻繁井盅讀一寫的長周期事務(wù) 系統(tǒng) 中很有效。關(guān) 鍵 詞 ： P DM ： 設(shè)廿 事 務(wù) ； 井 發(fā) 控 制中 圖分 類 號 ： T P 2 7 35文獻(xiàn) 標(biāo) 識 碼 ： A產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理( P D M ) 中不僅需要豐富的建模手段 以表 示復(fù)雜的設(shè)計對象 ， 而且要求對產(chǎn)品設(shè)計過程提供支持。產(chǎn)品 設(shè)計過程具有長周期、 試探性、 協(xié)作性的特點 P D M

4、 是一面向 多設(shè)計者、 多設(shè)計任務(wù)的設(shè)計數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)， 普遍用于并行工 程 的支撐 環(huán)境 ?。 實 現(xiàn)對設(shè) 計 數(shù)據(jù) 的并發(fā) 存取 是 P D M 中最基 本的要求 ， 同時， 對設(shè)計數(shù)據(jù)的存取具有高度 的并發(fā)性。因此、解決 P D M 中對長周期設(shè)計事務(wù)的高度井發(fā)沖突、 保證設(shè)計數(shù) 據(jù)的正確性和一致性是 P D M 的關(guān)鍵。 以原子性和可串行化為 特征的常規(guī)事務(wù)處理概念與技術(shù)不適用于面向?qū)ο蟮漠a(chǎn)品數(shù) 據(jù)庫管理系統(tǒng)中。兩段鎖、 時間戳等

5、井發(fā)控制機(jī)制難以滿足復(fù) 雜的產(chǎn)品設(shè)計過程的要求 而且、 傳統(tǒng)的事務(wù)模型和并發(fā)控制 機(jī)制慢在一十層次上 實現(xiàn)并發(fā)控制 ． 降低了數(shù)據(jù)操作的并發(fā) 度 為 了適 應(yīng) 產(chǎn)品設(shè)計 的需 要 ， 近 年來 提出 了基于語 義 的井發(fā) 控制方法 J ． 但這些方法或者僅是理論上的結(jié)果， 或者太復(fù)雜 而沒有得到具體應(yīng)用= 目前的 P D M 系統(tǒng)主要們借用常規(guī)并發(fā) 控制技術(shù) ， 對長周期 的設(shè)計事務(wù)提供 了較弱的支持． 限制 了P D M 對 產(chǎn) 品

6、設(shè) 計 的支持 =針對 目前 P D M 事 務(wù)管理 及并 發(fā)控 制中存在 的問題 、提高事務(wù)并發(fā)度 ． 本文通 過分 析 P D M 中事務(wù)和 并發(fā)控制 的要求和特 點 在 P D M 的語 義 數(shù)據(jù) 模型 的基礎(chǔ)上 提 出了嵌套 的設(shè) 計事務(wù)模型 ： 在層 次事 務(wù)基 礎(chǔ)上 ， 對設(shè)計數(shù)據(jù)和 元設(shè)計數(shù)據(jù) 進(jìn)行分 離， 并分別 建立 了兩段鎖 、 兩版本 的并發(fā) 控 制機(jī) 制 。收稿 日期 ： Z 0 0 00 5—3 0基金 項

7、目 ： 國 家 8 B 3 ／ C I M$項 目( 8 6 3 - 5 兒 9 3 00 0 9作者 筒 介 ： 馬萬 太 ( 19 6 9 - 】 ．( 漢 ) ． 博 士 1 嵌套的事務(wù)模型 P DM 中設(shè)計數(shù)據(jù)組臺成數(shù)據(jù)庫對象稱為設(shè)計對象。 設(shè) 計 對象的不同版本實例組合成單元 ， 在 P D M 中 ． 這些單元 由大 量的設(shè)計 數(shù)據(jù)組 成 ， 單元 在一 網(wǎng)絡(luò) 類結(jié)構(gòu) ( 有向無環(huán) 圖) 中層次聯(lián) 系。一個單元具 有一視 圖

8、類 ， 以一 定的抽象層 次描述。在 P D M 的數(shù)據(jù)模 型中 ， 以層次聯(lián)系 、 等價聯(lián) 系、 版 本 聯(lián)系等表示單元 之間的 網(wǎng)絡(luò)關(guān) 系， 這類數(shù) 據(jù)稱為元設(shè)計 數(shù)據(jù) ， 是關(guān) 于單 元的描述 。單元 內(nèi)包含 的信息稱 為設(shè)計數(shù) 據(jù) 。將元設(shè) 計數(shù)據(jù) 和設(shè) 計數(shù)據(jù)分 開可以表達(dá) 產(chǎn)品設(shè) 計中復(fù) 雜 的數(shù)據(jù)關(guān)系 。P D M 設(shè) 計 數(shù) 據(jù) 的事 務(wù) 和 并 發(fā) 數(shù) 據(jù) 操 作 主 要 有 以 下 特 點 ： ( 1 )事 務(wù) 涉及

9、大 量 的數(shù)據(jù) ； ( 2 )設(shè) 計事 務(wù)長周 期 ； ( 3 )《 讀、 讀 } 的操作并發(fā)性 高F ( 4 )在對現(xiàn) 有單元 增加新的或 補 充的信 息的設(shè)計事務(wù) 中， { 寫 、 寫 ) 和 《 讀、 寫 ) 操作并 發(fā)性高 數(shù)據(jù)增 加允 許在 單 元 的不 同部分 。( 5 )其他 數(shù)據(jù)插 ^ 的 { 寫、 寫 } 操作的并發(fā)很少 ， 而 { 讀、 寫 ) 操 作的并發(fā)性 高；對 P D M 中元 設(shè) 計數(shù)據(jù) 的事務(wù)或 操作 具

10、有 以下特性 ( 1 ) 事務(wù) 涉及少量 的數(shù)據(jù) ； ( 2 ) 單 個 的讀 和寫操 作事務(wù)周期短 ， 但形戚 數(shù)據(jù)庫狀態(tài)轉(zhuǎn) 移 的原 子單位 的元設(shè)計數(shù)據(jù)操 作集可能是 長周期的 } ( 3 )f 讀 、 讀 } 和 ( 讀、 寫 1 操 作高度并 發(fā)性 ( 4 ) 對 同一 數(shù)據(jù) 的{ 寫、 寫 1 的并發(fā)操作很少 ； ( 5 ] 在一 設(shè)計 系統(tǒng) 中． 對元設(shè)計數(shù)據(jù) 寫操作 的數(shù) 目此在一般 目的數(shù) 據(jù)處理 中的寫操作數(shù) 目少

11、 。圖 1 所 示 為 一嵌 套 類 型 的 事 務(wù) 模 型 ， 嵌 套 的 事 務(wù) 提 高了 兩 段 鎖 系 統(tǒng) 的 并 發(fā) 性 P D M 中 形 成 設(shè) 計 事 務(wù) 的 主要 方 式 是 設(shè) 計 工具 的執(zhí)行 ， 設(shè)計 環(huán) 境 中最 大 的設(shè) 計 操 作 是 一 組 工 具 執(zhí) 行 事 務(wù) 集 合 ．圖 1P DM 的嵌 套 事 務(wù) 模 型 而不是短周期事務(wù) 的順序 ， 在窗 口系統(tǒng)中 ， 一個設(shè)計者可以并發(fā) 地執(zhí)行幾 個設(shè)計工具

12、 ， 從不 同窗 口執(zhí)行 每個 工具 工 具執(zhí)行事務(wù)分解 為項 目事務(wù) ， 一個項 目表示一組層 次相聯(lián) 的單元 ， 項 目事務(wù)一 方面分解 為單元事務(wù) ， 一方 面分 解為 元設(shè)計數(shù)據(jù)事務(wù) ； 單元 事務(wù)叉可進(jìn) 一步分解為設(shè)計數(shù) 據(jù)事務(wù) 。 為了方便 ， 我們稱所有 的事 務(wù)為設(shè)計 事務(wù) 進(jìn) 一步 ．豁～維普資訊 http://www.cqvip.com 第 4期 奠 蓉 等 ： 葉 片模 具 活 塊 的三 維 電極 C AD／

13、CA M 系 統(tǒng) 開 發(fā) 6 3 7有 ( 2 ) ． ( 3 ) 兩 項 約 束 條 件 有 時 難 以保 證 ． 使 得 通 用 凸 臺 的 特 征 無 法 生 成 。出現(xiàn)此種情況 ． 往往是活塊設(shè)計 不舍 理 的 結(jié) 果 例 如 有 一 燕 尾 槽 式 的 活塊 ． 如 圖 5所 示 ． 其 型 面 邊 界 線 d b c d e f 的 投 影 線 ’ b ' c ’ d — ef ’ 在 b ' c ’與 d

14、 ’’ 兩 段 不 滿 足可 定 向性 與 非 自3 結(jié) 束語 在 電極產(chǎn) 品設(shè)計 制造 的全過程 中． 采用幾 何連 接器使 得在 電極 與模具 活塊全關(guān)聯(lián) ． 達(dá)到 電極 型面與 模具型面完 全一致 ． 從而實現(xiàn)參數(shù) 化修 改。[ 1 J 考文獻(xiàn)][ 】 ] 馮新安 主編 C A D ／ C A M 技術(shù)概論 [ M] 北 京； 機(jī) 槭工 韭 出版 社 ． 1 9 9 5[ 婦 肖田元 C I MS與先進(jìn)制造技術(shù) f J ] 工程

15、設(shè)計 C A D盈 自動化 l 9 9 B ( 4 )[ 3 3 楮學(xué)寧等．特 征產(chǎn) 品模型盈 其應(yīng)用 [ J ] 機(jī)槭工 業(yè) 自動 化．1 9 g 3 ( 1 )[ 4 ] 李 勇等 集成 C A D ／ C A M 的并行特 征技術(shù) _ - J 1 機(jī)槭工業(yè) 自動化 ． 1 9 9 6 ( 3 )( 上接弟 6 3 1 頁 )結(jié)合兩段鎖的設(shè)計對象的兩個版本機(jī)制對并發(fā)控制很有 效。讀、 寫操作可在項 目或單元事務(wù)過程 中獲得 ， 在

16、項 目事務(wù) 的結(jié)束階段 ， 也就是當(dāng)調(diào)度器從事務(wù)管理錠接收到提交操作時 ， 寫鎖將轉(zhuǎn)化為裝載鎖 ． 讀操作將釋放 ， 并且元設(shè)計數(shù)據(jù)裝 載操作設(shè)詞用 ． 當(dāng)滿足一定條件時( 見下面 R 1 ) 裝載命令將備 份版本 的內(nèi)容移到元設(shè)計數(shù)據(jù)對象 的原來版本 中． 當(dāng)裝載成 功后 ． 裝載鎖由數(shù)據(jù)管理者釋放． 該過程遵循兩段鎖機(jī)制 但 是 ， 一 些 對 象 可 能 被 鎖 了很 長 時 問 ． 鎖可 以 在 早 期 階段 設(shè) 釋 放 ． 如

17、在 C HE C K—I N 中如果項 目事務(wù)被認(rèn)為是原子設(shè)計狀 態(tài)事務(wù)時． 可 串行化的單元事務(wù)可能違背兩段鎖 ． 這 種情 況 下， 設(shè)計者必須在 C HE C K—I N 之前提交所有 的 C HE C K— OUT 以保證兩段鎖 此外． 并行控制系統(tǒng)必須滿足以下規(guī)則 ：( 1 )修改對象 集 ( 也稱為事務(wù)的寫集合 ) 的裝載可以不 和其 他操作交互 ． 且必 須全部執(zhí)行或一個沒有 ． 裝載操作將 被延 遲直到 寫集合 的所有對

18、 象沒 有死鎖 ． 這樣 ． 裝載操作是 原子的且被保護(hù) 。( 2 )擁有寫或裝載 鎖的設(shè)計對象可 以不 被另一 個事務(wù) 寫 ． 如果 可能發(fā)生 ． 則該 事務(wù)將設(shè)禁止 ?！?3J擁有寫 或裝載鎖 的設(shè) 計對 象的備 份版本 不能 被其他 事務(wù) 讀 ． 這些操 作必須讀取 原始 版本 以上描述的過程和規(guī)則不能足 以保證在所有情形下事 務(wù) 的可 串行 化． 與 P D M 中的設(shè)計 流管理 結(jié)合 通過預(yù) 防工 具執(zhí)行事務(wù) 的順序來保證可

19、串行化 3 結(jié)論 嵌套 的設(shè)計事務(wù)模型將工具執(zhí)行事務(wù)逐層分解為項 目事 務(wù)、 單元事務(wù)、 設(shè)計數(shù)據(jù)設(shè)計和元設(shè)計數(shù)據(jù)事務(wù)， 可在早階段 卸掉設(shè)計鎖 ， 這有助提高系統(tǒng)的并發(fā)性 。建立了 P D M 的并發(fā)控制結(jié)構(gòu) 兩殷鎖、 兩版本機(jī)制與選擇的數(shù)據(jù)模式獨立 ， 但 區(qū)分了設(shè)計數(shù)據(jù)和元設(shè)計數(shù)據(jù)， 兩者都由其相應(yīng)的兩版本 、 兩段 鎖機(jī)制 分析了 設(shè)計數(shù)據(jù)和元設(shè)計數(shù)據(jù)并發(fā)控制的原理和規(guī) 則兩版本機(jī)制避免 了{(lán) 讀、 寫 ) 沖突． 對長周期的設(shè)

20、計事務(wù)非常有效 ． 雖然設(shè)計系統(tǒng)的版本機(jī)制有其 自己的特點 ． 但兩版車 并發(fā)控制機(jī)制可以很好地適合于設(shè)計版本機(jī)制。[ 參 考文 獻(xiàn)][ 1 ] 李 建明尊 產(chǎn) 品 數(shù)據(jù) 管 理 ( P D M) 與 并 行設(shè) 計 的支撐 環(huán) 境[ j ] ． 計算 機(jī)集成制造系境( C l MS ) ． 1 9 9 6 ( 3 ) ： 2 2 ～2 6[ 婦 S k ~ r r aAH．． C o n c u r r e n c y C o n t

21、r o la n dO b j e c t — O r i e n t e dDa t a b a s e[ A ] ． I n；Ki m W “ 口e d s ． Ob J e c t — Or i e n t e dC o n c e p t s · D a t a b a s ea n dA p p l i c a t i o n sE M] ， MA：A d d i n gW e s l e y，1 9 8 9t3 9