Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Аналитический обзор методов и средств моделирования. Постановка задачи исследования 11
1.1. Проблемы построения, использования и совершенствования систем автоматизированного проектирования для машиностроительного производства 11
1.2. Классификация и применение систем автоматизированного проектирования 16
1.3. Использование графических конструктивно-технологических элементов в САПР 21
1.4. Использование метода конечных элементов в САПР 24
1.5. Постановка задачи исследования 28
1.6. Выводы по перовой главе 30
Глава 2. Структуризация информации при проектировании машиностроительных объектов 32
2.1. Структуризация информации при машиностроительном проектировании на основе CALS-технологии 32
2.2. Информационные потоки при традиционном автоматизированном конструкторском и технологическом проектировании машиностроительной продукции 36
2.3. Функциональная модель конструкторско-технологического проектирования на основе методологии нетвердотельного моделирования 39
2.4 Использование метода конечных элементов при проектировании объектов машиностроения 44
2.5 Машиностроительные объекты как системы связей составляющих элементов 60
2.6 Выводы по второй главе 74
Глава 3. Описание машиностроительных объектов РМЭ 75
3.1. Определение связей между формами деталей и деформациями
3.2. Набор расчетных макроэлементов для описания машиностроительных объектов
3.3. Выводы по третьей главе 87
Глава 4. Аппроксимация объемных тел расчетными макроэлементами 89
4.1. Алгоритмы аппроксимации макроэлементов конечными элементами 89
4.1.1 Разбиение полого цилиндрического макроэлемента наконечные элементы 89
4.1.2 Разбиение цельного (не полого) цилиндрического макроэлемента на конечные элементы 95
4.1.3 Разбиение макроэлемента типа "квадратная пластина с отверстием" на конечные элементы 101
4.1.4 Разбиение макроэлемента типа "пластина" на конечные элементы 107
4.1.5 Определение числа узлов и числа конечных элементов для макроэлементов 114
4.1.6 Вычисление числа объемных и поверхностных конечных элементов 119
4.2. Получение сложных конструкций деталей из макроэлементов 122
4.3. Выводы по четвертой главе 125
Глава 5. Структура программного обеспечения методологии нетвердотельного моделирования 127
5.1 Программные средства автоматизированного проектирования на основе методологии нетвердотельного моделирования 127
5.2 Циркуляция информации в системе нетвердотельного моделирования 130
5.3 Построение препроцессора системы нетвердотельного моделирования 133
5.3.1 Общие свойства препроцессора системы не-твердотелъного моделирования 133
5.3.2 Описание интерфейса препроцессора системы нетвердотельного моделирования 134
5.3.3 Примеры нетвердотельных моделей, построенных посредством препроцессора 156
5.4 Построение процессора системы нетвердотельного моделирования 161
5.5 Построение постпроцессора системы нетвердотельного моделирования 163
5.6 Выводы по пятой главе 164
Глава 6. Структура подсистемы управления базами данных и документооборотом системы нетвердотельного моделирования 165
6.1 Основные характеристики построения конструк-торско-техно логических б аз данных 165
6.2 Базовые принципы построения подсистемы управления базами данных и документооборотом системы нетвердотельного моделирования 168
6.3 Пример построения базы данных обеспечения системы нетвердотельного моделирования при проектировании режущего инструмента 171
6.4 Выводы по шестой главе 184
Глава 7. Применение системы нетвердотельного моделирования для определения погрешности закрепления гидропластовой оправки 185
7.1 Общие сведения 185
7.2 Построение и расчет упрощенной нетвердотельной модели 185
7.3 Выводы по седьмой главе 201
Основные выводы и рекомендации 202
Список литературы 205
- Классификация и применение систем автоматизированного проектирования
- Функциональная модель конструкторско-технологического проектирования на основе методологии нетвердотельного моделирования
- Разбиение полого цилиндрического макроэлемента наконечные элементы
- Описание интерфейса препроцессора системы нетвердотельного моделирования
Введение к работе
Актуальность.
В условиях рыночной экономики усилия организаций, производящих машиностроительную продукцию, должны быть направлены на создание качественной и эффективной продукции в предельно сжатые сроки. В настоящее время в проектных организациях все чаще наблюдается внедрение в процесс конструирования систем геометрического моделирования, позволяющих вести не только разработку чертежной документации, но и трехмерных визуальных объектов-чертежей. Концепция построения большинства систем трехмерного моделирования основывается на использовании математически описанных геометрических примитивов. Как показывает практика, проектирование на основе трехмерных геометрических примитивов позволяет повысить эффективность труда инженеров-конструкторов. Общим недостатком геометрического моделирования является то, что генерируемые объекты обладают свойствами твердотельности. Таким образом, после создания твердотельной модели проводятся прочностные, термодинамические, жесткосгаые расчеты конструкции машиностроительного объекта на основе ряда численных методов, в том числе на основе метода конечных элементов. Следует отметить, что для каждой формы (структуры) проектируемого объекта необходимо создавать математическую модель, устанавливающую взаимодействие подобъектов. Такой подход не позволяет создать единую методологию формирования математической модели конкретного проектируемого объекта машиностроения и увеличивает трудоемкость и неоправданные финансовые затраты. Поэтому возникает актуальная задача разработки метода моделирования и инструментальных средств, которые бы обеспечивали одновременно создание геометрического виртуального образа с одновременным проведением точностного, жесткостного и прочностного анализа конструкции машиностроительного объекта.
Цель работы:
Повышение эффективности автоматизированного проектирования продукции машиностроительного производства путем идентификационной структуризации геометрической и жесткостной информации на основе расчетных макроэлементов (примитивов), реализуемых в инструментальной среде нетвердотельного модели-
Е!!Г,Л!30ТЕКА 3
С.Петс;."ург . ОЭ 2СЭ акт U
рования, позволяющей на каждом уровне проектирования объекта машиностроения вести параллельное исследование его состояния на соответствие установленным техническим требованиям. Научная новизна:
На основе анализа трехмерного моделирования изделий определены геометрические, кинетико-силовые связи между элементами конструкции машиностроительного изделия на основе наборов нового типа примитивов - расчет-но-графических макроэлементов (РМЭ).
Определены связи между множествами геометрических, физико-математических характеристик расчетных макроэлементов и жесткостными прочностными параметрами изделия машиностроения.
Разработаны функциональные алгоритмы и программное обеспечение по реализации процессов автоматизированного проектирования на основе методологии нетвердотельного моделирования.
Разработана методика применения расчетно-графических макроэлементов в структуре автоматизированного проектирования изделий машиностроения.
На защиту выносится:
Разработка модели структуризации информации при проектировании машиностроительных объектов;
Разработка программно-инструментальной системы обеспечения методологии нетвердотельного моделирования;
Структура системы управления базами данных и документооборотом системы нетвердотельного моделирования;
Информационное, алгоритмическое и программное обеспечение системы нетвердотельного моделирования.
Методы исследования:
При теоретическом исследовании использовались основные положения технологии машиностроения, теории информации, теории построения САПР, теории реляционных баз данных, метода конечных элементов (МКЭ).
Практическая ценность:
Рост эффективности автоматизированного проектирования за счет использования нетвердотельных элементов на этапе разработки машиностроительного объ-
екта. Большое значение имеет разработка методики, алгоритмов и программ обеспечения автоматизированного проектирования на основе методологии нетвердотельного моделирования.
Реализация работы:
Результаты работы были использованы в учебном процессе на кафедре «Основы конструирования машин» МГТУ «Станкин».
Апробация работы:
Основные положения и результаты работы докладывались на семинарах кафедры «Основы конструирования машин» МГТУ «Станкин». На конференциях молодых ученых проводимых на факультете "МЕУП" МГТУ "Станкин" в 2001, 2002 годах.
Публикации:
По теме диссертационной ряботы опубликовано 8 печатных работ.
Структура и объём работы:
Работа состоит из введения, семи глав, основных выводов и 7 приложений, изложенных на 265 страницах машинописного текста, содержит 79 рисунков, 25 таблиц, список литературы из 121 наименования.
Классификация и применение систем автоматизированного проектирования
Анализ технических характеристик систем автоматизированного проектирования [43, 44, 47, 48, 53, 54, 60, 61, 62, 63, 73, 74] показал, что процесс проектирования строится на основе эффективного манипулирования наборами макросов. Системы программ в данных САПР реализуют системы макросов [75]. В конструкторско-технологическом проектировании используется набор конструктивно-технологических элементов деталей, несущих набор необходимой информации для конструктора или технолога [75, 76]. Для описания конст-рукторско-технологаческих элементов может быть использован один из методов трехмерного моделирования: каркасный, поверхностный и твердотельный.
Каркасная модель (рис. 1.5) описывается в терминах точек и линий [5, 77, 78]. Данное моделирование классифицируется как моделирование низкого уровня и имеет ряд ограничений, большинство из которых возникает из-за недостатка информации о гранях, заключенных между линиями и невозможностью выделить внешнюю или внутреннюю область изображаемого объема.
Более высокого уровня является поверхностное моделирование [5, 77, 78]. Поверхностная модель (рис. 1.6) определяется с помощью точек, линий и поверхностей. По сравнению с каркасным, поверхностное моделирование имеет лучшие свойства идентификации графических примитивов (макросов), но недостаточные для возникновения реальной однозначности при моделировании реального твердого тела.
Другой идеологией вычислительного конструкторско-технологического проектирования является твердотельное моделирование [5, 77, 78]. Твердотельная модель (рис. 1.7) описывается в терминах того трехмерного объема, который занимает определяемое им тело. Таким образом, твердотельное моделирование является единственным средством, которое обеспечивает полное однозначное описание трехмерной графической формы. Этот способ моделирования представляет собой самый современный и наиболее мощный из трех разработанных методов.
Важным преимуществом твердотельного моделирования (наравне с улучшенной идентификацией объектов) является применение перспективных методов анализа с автоматическим получением изображения точных весовых характеристик и эффективных конструкций методом конечных элементов.
Однако, следует отметить, что все способы представления графической информации при моделировании имеют один общий недостаток - конструктивно-технологические графические макросы не содержат информацию о свойствах материалов, поверхностей и объемов, отклонений формы поверхностей и их взаимного связывания. Это очень важно, т.к. при проектировании технологического оборудования, одним из важнейших параметров качества, определенного СALS-технологией [79, 80], является точность как самой машины, так и технологического оборудования, на котором осуществляется ее изготовление.
Метод конечных элементов (МКЭ) в настоящее время является наиболее распространенным и эффективным методом исследования напряженно-деформированного состояния конструкций самого различного типа и назначения [51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60]. Так как данный метод обладает свойством алгоритмичности, то он нашел широкое применение в САПР класса САБ (Computer Aided Engineering) - Nastran, Ansys, Cosmos, Ls-Dyna и др. [61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68].
Вопросам исследования МКЭ посвящены работы Дж. Аргириса, Р. Галла-гера, Г. Стренга, Дж. Фикса, О. Зенкевича, Л. Сегерлинда, М. Секуловича, Э. Митчелла, Р. Уэйта, Д. Норри, Ж. де Фриза, Дж. Одена и др. Значительный вклад в развитие МКЭ сделан отечественными учеными М. Г. Косовым, Л.А. Розиным, В.А. Постновым, Н.Н. Шапошниковым, А.В. Александровым, В.Г. Корнеевым, В.И. Мяченковым, В.Б. Петровым, А.П. Сегидой, А.П. Синицы-ным, Н.Н. Шабровым и др.
Современная теория метода конечных элементов позволяет использовать одну и ту же модель для решения таких связанных задач, как прочность при тепловом нагружении, влияние магнитных полей на прочность и жесткость конструкции, тепломассоперенос в электромагнитном поле [69, 70, 71, 72, 73].
Математические методы МКЭ позволяет учитывать конструктивные нелинейности; дают возможность решать самый общий случай контактной задачи для поверхностей; допускают наличие больших (конечных) деформаций и углов поворота; позволяют выполнить интерактивную оптимизацию и анализ влияния электромагнитных полей, получить решение задач гидроаэродинамики и многое другое.
При расчетах обычно используется вариант МКЭ, известный как метод перемещений [81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94], где разрешающая система уравнений представляет собой уравнения равновесия узлов системы, причем неизвестными являются компоненты узловых перемещений.
Функциональная модель конструкторско-технологического проектирования на основе методологии нетвердотельного моделирования
Базовым понятием в современной теории проектирования машиностроительных объектов является термин "жизненный цикл изделия". Под жизненным циклом изделия будем понимать совокупность взаимосвязанных процессов (стадий) создания и последовательного изменения состояния объекта, обеспечивающего требования клиента. Информационная поддержка жизненного цикла обеспечивается в соответствии с российскими и международными стандартами (CALS-стандартами) [98].
Под термином CALS (Continuous Acquisition and Life-Cycle Support) будем понимать принятую во всем мире концепцию информационной поддержки жизненного цикла продукции, основанной на стандартах электронного обмена данными, электронной технической документацией и руководствами для усовершенствования процессов.
Целью применения концепции и стандартов CALS в машиностроении является повышение эффективности процессов разработки, производства, послепродажного обслуживания, эксплуатации изделий за счет: 1) Ускорения процессов конструкторско-технологической подготовки выпуска изделий машиностроения; 2) Сокращение издержек при производстве и эксплуатации продукции; 3) Модификация и совершенствование проектов выпускаемой машиностроительной продукции. Важным элементом жизненного цикла изделия является информация: проектная, конструкторско-технологическая, эксплуатационная и т.п. Однако, наличие разнородных видов информации и информационно-трансляционных барьеров создают определенные трудности [98]. Для решения проблем информационного представления изделия и его жизненного цикла был разработан специальный стандарт - STEP (Standard for the Exchange of Product data - ISO 10303). STEP должен задавать полную информационную модель изделия на протяжении его жизненного цикла, а также способы реализации обмена данными, представленными согласно его полной модели. Полная модель изделия и инструменты обмена данными представляются в электронном, не зависящем от программно-вычислительных средств, виде. Основными преимуществами стандарта STEP являются [98]: 1) Задание информационной модели; 2) Определение способов реализации обмена данными; 3) Задание геометрических данных об изделии; 4) Задание негеометрической информации (структура и конфигурация изделия, административные данные об изделии и т. п.). Стандарт ISO 10303 (протокол АР 203) определяет принципы создания проекта изделия на основе использования трехмерных геометрических моделей и описывает следующие параметры [98]: 1) Идентификаторы изделий и его компонент, а также взаимосвязи между ними; 2) Описатели процессов создания и изменения изделий; 3) Трехмерные геометрические модели изделий. Таким образом, изделие определяется текущей информационной версией и архивными представлениями. Текущая версия изделия описывается: 1) Геометрической моделью; 2) Структурой объекта; 3) Документами; 4) Обозначениями; 5) Дополнительными свойствами. Выделим типы геометрических моделей, предусмотренных стандартом STEP (ISO 10303-203, ISO 10303-42) [98]: 1) Solid models (твердотельные модели), которые могут быть конструктивными, то есть представленными в виде набора исходных твердых тел и булевых операций над ними (Constructive Solid Geometry), граничными - в виде набора топологических объектов (оболочек Shell, граней Face, ребер Edge, вершин Vertex) с "подкладной" (underlying) геометрией, ассоциированной с топологическими объектами; 2) Advanced Boundary Representation (расширенное граничное представление), это модели в которых под грани граничных моделей могут быть подложены поверхности любых типов; 3) Разновидности граничных моделей, в которых под грани подложены только плоскости, называются плоскогранными или фасетными (Facetted Boundary Representation); кинематические модели получаются или вращением плоской кривой вокруг оси или вытягиванием контура, ре-пликационные - копией другого твердого тела с поддержкой ее актуализации; 4) Поверхностные модели состоят из тел, образованных набором примитивных поверхностей, В них отсутствуют топологические объекты; 5) Проволочные модели состоят только из ребер. Под ребра подклады-ваются геометрические объекты - кривые. Поверхности в проволочных моделях отсутствуют; 6) Геометрические наборы - неструктурированные ассоциации геометрических объектов. Анализ технологий и стандартов CALS (в частности нотаций STEP) показывает, что на их базе в принципе можно построить полноценную интегрированную универсальную систему автоматизированного проектирования. Так стандарт STEP описывает не только геометрию объекта, но и другие характеристики (сборочные, идентификационные и т.п.). Возможно вносить и расчетную информацию, однако, реализовать это на практике очень сложно. Существующие стандарты CALS имеют и другие недостатки: 1) Применение CALS-технологий актуально для крупных машиностроительных предприятий и организаций. Для средних и малых предприятий, естественно, минимизировать затраты на средства проектирования. Возможно использовать одну систему автоматизированного проектирования с системой управления данными для создания и расчетов объектов машиностроения, конструкторско-технологическои подготовки производства. Если используется одна система автоматизированного проектирования с набором дополнительных встроенных документов, то нет необходимости использования STEP-конверторов информации (на конвертирование затрачивается определенное время); 2) Применение методологии CALS может потребовать использования дополнительных программных систем управления и хранения информации, что в условиях среднего и малого машиностроительного производства не всегда оправдывается; 3) Многие известные автоматизированные системы AutoCAD, Компас, Ansys и др. не имеют встроенных конверторов информации STEP (CALS); 4) Расчетная и физико-механическая информация, внесенная в STEP-проект может не иметь четкой связи с геометрией конструкции, что не позволит учитывать реальные формы (с учетом отклонений, погрешностей) объектов машиностроения.
Разбиение полого цилиндрического макроэлемента наконечные элементы
При решении задачи объединения РМЭ выяснилось, что алгоритмически задать присвоение номеров узлов конечных элементов макроэлемента 1 узлам конечных элементов макроэлемента 2 в принципе можно, но лишь при рассмотрении простейших случаев. Например, объединение цилиндрического и оболочечного макроэлемента по внешней грани, что было и реализовано на программном уровне. Также достижимо и объединение макроэлементов в двумерном пространстве.
Однако, при объединении разнородных по геометрии макросов, с различными характеристиками разбиения возникают естественные сложности с алгоритмизацией.
Как уже говорилось в главе 3, с точки зрения метода конечных элементов склеивание или объединение расчетных макроэлементов можно осуществлять двумя способами: с помощью стержневой системы или используя кинематические условия контакта. Однако в любом случае важно, чтобы определенные узлы соединяемых макроэлементов совпадали по координатам.
Поэтому следует допускать, что простые макроэлементы, из которых строится конструкция, имеют свою нумерацию узлов конечных элементов, зависящую от числа узлов, созданных на ранних этапах макроэлементов. При этом алгоритмически возможно отслеживать изменение структуры ранее созданных макроэлементов и тем самым менять начальный номер для первого узла текущего макроса.
Таким образом, узлы создаваемых макроэлементов и представляющие единое сложное тело могут быть соединены фиктивными стержневыми элементами. В то время как, соединяемые макроэлементы разнородных тел (деталей) могут склеиваться на основе заданных условий соприкосновения узлов.
Алгоритмическая реализация задания процесса склеивания макроэлементов основывается на следующей процедуре: 1) Задание глобальной системы координат для набора макросов; 2) Определение геометрических и жесткостных характеристик макросов, определение точек и свойств привязки макросов по отношению друг к другу; 3) Автоматическое формирование нетвердотельного образа конструкции, состоящей из наборов макросов. При этом формируются единые массивы для наборов узлов и их координат для всей модели исследуемой конструкции; 4) На основании заданных условий соединения макросов определяются массивы стрежневых фиктивных или контактных конечных элементов. При использовании склеивания макросов на основе фиктивных стержневых элементов координаты разноименных узлов стержневых элементов совпадают; 5) После формирования массивов данных, расчетная информация передается в решатель системы нетвердотельного моделирования и в специализированную базу данных. 4.3 Выводы по четвертой главе: 1) Для разбиения моделей конструкций машиностроительных объектов может применяться как свободное, так и сингулярное (фиксированное) разбиение на конечные элементы; 2) Использование рекуррентных соотношений для разбиения геометрических форм макроэлементов, приведенных в работе, позволяет компоновать различные конструкции машиностроительных объектов в автоматизированном режиме; 3) Алгоритмическая реализация задания процесса склеивания макроэлементов основывается на поисковой процедуре нахождения равных координат узлов КЭ смежных макроэлементов и занесения информации по условиям соединения в процессор (решатель) системы нетвердотельного моделирования, а также в специализированную базу данных проекта. На основании исследований проведенных в предыдущих главах была разработана структура использования программных средств автоматизированного проектирования на основе методологии нетвердотельного моделирования, которая представляется на рисунке 5.1, Основными особенностями программного комплекса обеспечения методологии нетвердотельного моделирования являются; 1) Наличие развитой системы обмена информацией, как с компонентами комплекса, так и с внешними системами. Это достигается использованием стандартных и специально разработанных средств конвертирования (обмена) информации; 2) Наличие программных подсистем управления конструкторско-технологической базой данных и документооборотом системы нетвердотельного моделирования, которые могут быть сгруппированы в единую систему хранения информации в системе нетвердотельного моделирования. Данная система может обеспечить хранение и передачу исходной и результирующей конструкторско-технологнческой информации между компонентами САПР на основе методологии нетвердотельного моделирования; 3) Ядро системы нетвердотельного моделирования стоится на основе стандартного набора компонентов типа препроцессор, процессор, постпроцессор, однако, эти программные модули могут обмениваться между собой итерационной информацией, полученной на различных этапах приближения к окончательному результату анализа; 4) В качестве системы отображения графической трехмерной и чертежной информации может служить система автоматизированного проектирования CAD-класса. В данной конфигурации системы нетвердотельного моделирования в качестве подключаемых CAD-систем могут служить системы AutoCAD и Mechanical Desktop. Ведутся работы для подключения в качестве подсистемы отображения графической информации системы CAD-класса типа T-Flex CAD. Передача информации в CAD-системы ведется на основе известного программного протокола обмена информацией, реализованного в операционной системе типа Windows — ActiveX. 5) Программный модуль, реализующий функции процессора системы нетвердотельного моделирования, обеспечивает исследование задач контактного взаимодействия и напряженно-деформированного состояния элементов конструкций машиностроительных объектов; 6) Постпроцессор системы нетвердотельного моделирования обеспечивает приведение информации к виду удобному для проведения статистических и аналитических исследований пользователями системы, преобразует информацию и передает ее в конструкторско-технологическую базу данных системы; 7) Немаловажными особенностями реализации комплекса программных средств системы нетвердотельного моделирования является простота их использования, наличие развитых средств помощи пользователям системы, наличие возможностей для наращивания функциональных возможностей системы.
Описание интерфейса препроцессора системы нетвердотельного моделирования
Основным назначением применения компьютеров в машиностроении является хранение и обработка данных. Было разработано множество методов представления, обработки и хранения данных [13].
По принципам обработки конструкторско-технологические базы данных классифицируются следующим образом: 1) Централизованная база данных. При использовании этой технологии база данных располагается на одном компьютере, а доступ к ней может быть распределенным. Выделим для этой технологии два способа обработки данных: а) Файл-сервер. Эта архитектура централизованных баз данных с сетевым доступом предполагает назначение одного из компьютеров сети в качестве выделенного сервера, на котором будут храниться файлы централизованной базы данных. В соответствии с запросами пользователей файлы с файл-сервера передаются на рабочие станции пользователей, где и осуществляется основная часть обработки данных. Центральный сервер выполняет в основном только роль хранилища файлов, не участвуя в обработке самих данных. После завершения работы пользователи копируют файлы с обработанными данными обратно на сервер, откуда их смогут взять и обработать другие пользователи. На основе скопированных файлов централизованной базы данных пользователи могут создавать на своих рабочих станциях локальные базы данных. Недостатки такой организации работы очевидны. При одновременном обращении множества пользователей к одним и тем же данным производительность работы резко падает, т.к. необходимо дождаться, пока пользователь, работающий с данными, завершит свою работу. В противном случае возможно затирание исправлений, сделанных одними пользователями, изменениями других пользователей. б) Клиент-сервер. В основе этой концепции лежит идея о том, что помимо хранения файлов базы данных, центральный сервер должен выполнять и основную часть обработки данных. Пользователи обращаются к центральному серверу с помощью специального языка структурированных запросов SQL, на котором описывается список задач, выполняемых сервером. Запросы пользователей принимаются сервером и порождают на нем процессы обработки данных. В ответ пользователь получает уже обработанный набор данных. В ответ пользователь получает уже обработанный набор данных. Между клиентом и сервером передается не весь набор данных, как это происходит в технологии файл-сервер, а только данные, которые действительно необходимы пользователю. Запрос пользователя длиной всего в несколько строк способен породить процесс обработки данных, затрагивающий множество таблиц и миллионы строк. В ответ клиент может получить лишь несколько чисел. Технология клиент-сервер позволяет избежать передачи по сети огромных объемов информации, переложив всю обработку данных на центральный сервер. Кроме того, рассматриваемый подход позволяет избежать конфликтов изменений одних и тех же данных множеством пользователей, которые характерны для технологии файл-сервер. Технология клиент-сервер реализует согласованное изменение данных множеством пользователей, обеспечивая автоматическое соблюдение целостности данных. Эти и некоторые другие преимущества сделали технологию клиент-сервер весьма популярной. К недостаткам технологии клиент-сервер можно отнести высокие требования к производительности центрального сервера. Чем больше пользователей обращаются к данным, и чем больше объем обрабатываемых данных, тем более мощным должен быть центральный сервер. 2) Распределенная база данных. Базы данных этого типа располагаются на нескольких компьютерах. Распределенные базы данных не получили большого распространения.
Приведем классификацию конструкторско-технологических данных по используемой модели (или структуре) данных. Модель данных - это совокупность структур данных и операций их обработки. Модель данных включает в себя структуры данных, операции их обработки и ограничения целостности. С помощью модели данных можно легко изобразить структуру объектов и связи, установленные между ними. Было разработано множество различных моделей данных. Однако обычно говорят лишь о трех основных моделях: 1) Иерархическая модель данных. Эта модель данных представляет собой совокупность связанных элементов, образующих иерархическую структуру. Связанные объекты образуют перевернутый граф (перевернутое дерево). 2) Сетевая модель данных. В основе этой модели лежат те же понятия, что и в основе иерархической модели данных - узел, уровень и связь. Однако существенным отличием сетевой модели данных является то, что узел может быть связан с любым другим узлом, в т.ч. лежащим на уровне, не относящемся непосредственно к уровню исходного узла. 3) Реляционная модель данных, В основе реляционной модели данных лежит идея о том, что любой набор данных можно представить в виде двумерной таблицы. Простейшая реляционная база данных может иметь единственную таблицу, в которой будут храниться все необходимые данные. Однако на практике реляционная база данных обычно построена из множества таблиц, связанных по определенным критериям.
Наибольшее распространение в конструкторско-технологической информатике получила реляционная модель данных, характеризующаяся простой структуры данных, удобным для пользователя табличным представлением и возможностью использования формального аппарата алгебры отношений и реляционного исчисления для обработки данных.
