0 引言

    隨著CAX(CAD、CAM、CAPP、CAE)等工具在企業(yè)中的廣泛應(yīng)用，產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)變得比以前容易的多，但也帶來了許多新的問題。集中體現(xiàn)在信息孤島的獨(dú)立存在；各種電子文檔信息及其版本的快速膨脹；開發(fā)過程中大量的產(chǎn)品數(shù)據(jù)冗余和不一致以及電子化數(shù)據(jù)的安全性難以得到保證等。為此，PDM系統(tǒng)被許多企業(yè)引進(jìn)已成為必然。對(duì)CAD系統(tǒng)如何與PDM系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息集成的研究也顯得愈來愈重要。CAD系統(tǒng)和PDM系統(tǒng)集成的模式很多，但目前大都存在這樣一個(gè)問題，即CAD系統(tǒng)和PDM系統(tǒng)信息集成較為松散，有的甚至還在使用基于文件集成的方式。

    PDM(ProductDataManagement產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理)是一門管理所有與產(chǎn)品有關(guān)的信息和所有與產(chǎn)品有關(guān)的過程的技術(shù)。它具有以下一些主要功能：

    (1)電子倉庫和文檔管理；

    (2)工作流程和工程管理；

    (3)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和配置管理；

    (4)工程變更管理；

    (5)系統(tǒng)管理；

    (6)項(xiàng)目管理；

    (7)集成工具、瀏覽和圈閱等。

    PDM能夠集成產(chǎn)品生命周期內(nèi)的全部圖、文、數(shù)據(jù)等多媒體信息，實(shí)現(xiàn)并行工程的使能技術(shù)；將產(chǎn)品設(shè)計(jì)、分析、制造、工藝規(guī)劃和質(zhì)量管理等方面的信息集成在一起，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品生命周期內(nèi)的數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理。PDM技術(shù)是對(duì)工程管(EDM)、文檔管理(DM)、產(chǎn)品信息管理(PIM)、技術(shù)數(shù)據(jù)管理(TDM)、技術(shù)信息管理(TIM)、圖像管理(IM)及其他產(chǎn)品定義信息管理技術(shù)的一種概括與總稱。一個(gè)成熟的PDM系統(tǒng)能使所有參與產(chǎn)品創(chuàng)建、交流及維護(hù)的人員在整個(gè)產(chǎn)品生命周期中安全、有序、高效地共享與產(chǎn)品相關(guān)的所有異構(gòu)數(shù)據(jù)，包括圖紙與數(shù)字化文檔、CAD文件、CAE文件、NC文件、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、NC代碼等。

    從圖1可以看出PDM系統(tǒng)與其它系統(tǒng)的集成有賴于數(shù)據(jù)在不同應(yīng)用領(lǐng)域的重復(fù)使用；增進(jìn)各部門之間的交流和合作；消除數(shù)據(jù)冗余和手工出錯(cuò)從而提高開發(fā)設(shè)計(jì)效率，增加企業(yè)效益。

圖1 PDM系統(tǒng)集成

    NX/OPENAPI是Unigraphics(簡(jiǎn)稱NX)軟件與外部應(yīng)用程序之間的接口，它是NX提供的一系列函數(shù)和過程的集合。通過用C語言編程來調(diào)用這些函數(shù)和過程，能夠?qū)崿F(xiàn)：

    (1)對(duì)NX模型文件及相應(yīng)模型進(jìn)行操作，包括建立NX模型、查詢模型對(duì)象、建立并遍歷裝配體、創(chuàng)建工程圖等；

    (2)在NX主界面中創(chuàng)建交互式程序界面；

    (3)創(chuàng)建并管理用戶定義對(duì)象等。

    目前NX/OPENAPI的主要應(yīng)用有以下3個(gè)方面：

    (1)用戶化定制CAD環(huán)境；

    (2)開發(fā)在NX軟件平臺(tái)上的用戶專用軟件；

    (3)開發(fā)NX軟件與其它軟件的接口。

    本文論述了PDM系統(tǒng)與CAD系統(tǒng)的雙向信息集成；闡明了CAD系統(tǒng)與PDM系統(tǒng)信息集成方式以及所涉及到的相關(guān)內(nèi)容、數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)處理方式；并利用NX/OPENAPI對(duì)Unigraphics軟件進(jìn)行二次開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了PDM系統(tǒng)與Unigraphics軟件的信息集成。

1 PDM系統(tǒng)與CAD系統(tǒng)信息集成

    PDM系統(tǒng)與CAD系統(tǒng)之間的集成應(yīng)當(dāng)是一種雙向的集成。當(dāng)PDM系統(tǒng)封裝了CAD系統(tǒng)，在PDM系統(tǒng)中就可以直接從圖形文件中激活相應(yīng)的CAD系統(tǒng)，并在該系統(tǒng)中顯示相應(yīng)的信息；反之，在CAD系統(tǒng)中，也可以直接進(jìn)入PDM系統(tǒng)，進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)管理操作。

    當(dāng)然，PDM系統(tǒng)不應(yīng)當(dāng)僅僅封裝CAD系統(tǒng)，還應(yīng)當(dāng)封裝其他一些應(yīng)用系統(tǒng)，如CAE系統(tǒng)、CAPP系統(tǒng)、文字處理系統(tǒng)等。

    在PDM/CAD集成系統(tǒng)中，最關(guān)鍵的信息是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹信息和零部件信息。其中，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理的一個(gè)重要功能就是要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理與共享，為不同的應(yīng)用系統(tǒng)提供單一的產(chǎn)品數(shù)據(jù)源。因此，CAD和PDM必須在全局?jǐn)?shù)據(jù)模型的基礎(chǔ)上使用一致的操縱接口來管理產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。

    零部件管理是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理的基礎(chǔ)，零部件實(shí)際上表達(dá)的是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹的節(jié)點(diǎn)，將一組相互關(guān)聯(lián)的零件集合組織在一起，就形成一個(gè)描述完整的裝配件，多個(gè)裝配件共同構(gòu)成了產(chǎn)品。除了零件的信息之外，還有零件之間相互關(guān)聯(lián)的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)，即產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹中的結(jié)構(gòu)信息。因此，裝配模型的完整信息包括了3個(gè)方面：零件信息、裝配件中零件之間的層次關(guān)系和確定裝配件中零件的位置和方向的裝配關(guān)系。在裝配件的基礎(chǔ)上，利用裝配關(guān)系描述結(jié)構(gòu)聯(lián)系，便可建立產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的關(guān)系。

    1.1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹管理

    1.1.1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹在PDM中的數(shù)據(jù)描述

    產(chǎn)品是由零部件組成的，零部件之間存在裝配關(guān)系，形狀、配合和功能相同或相似的零部件之間還可能存在互換或代用關(guān)系，如圖2所示。

圖2 一個(gè)簡(jiǎn)單的產(chǎn)品裝配樹

表1 產(chǎn)品表

    在PDM系統(tǒng)中，部件與零件沒有特別區(qū)分，只是在層次上有所不同。當(dāng)部件的子節(jié)點(diǎn)數(shù)為零時(shí)，它就是一個(gè)零件而不是組件。

表2 部件表

    通過在父節(jié)點(diǎn)下裝配子節(jié)點(diǎn)部件文件，在NX中即可自動(dòng)形成裝配樹，從而達(dá)到從PDM系統(tǒng)中導(dǎo)出產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹給NX使用。

    1.1.2 NX中產(chǎn)品裝配樹的遍歷

    根據(jù)NX的定義，一個(gè)模型文件中僅能有一個(gè)裝配樹，即只能存在一個(gè)樹根。顯然，裝配樹根對(duì)于遍歷裝配樹中的零件是非常重要的，通常是遍歷的起點(diǎn)。利用函數(shù)UF_ASSEM_askroot_part_occ可以得到裝配樹根的標(biāo)識(shí)。圖2中，裝配樹的根是Part-tag-3。

    Part-tag-3下面有2個(gè)組件，即Part-Occur-tag-3和Part-Occur-tag-4。根據(jù)NX的定義，組件事例在裝配中是唯一的。從圖2中可以看出，每個(gè)組件同其父組件之間都有一個(gè)Instance的標(biāo)識(shí)。裝配中，組件和其子組件之間的關(guān)系是利用Instance來描述的。Part-Occur-tag-3組件同其父組件Part-tag-3之間的Instance是Instance-tag-3。利用函數(shù)UF_ASSEM_ask_instof_part_occ獲得事例的實(shí)例。在裝配中，每個(gè)事例都有一個(gè)原型(prototype)。圖2中Part-tag-3的原型是Object-tag-3。函數(shù)UF_ASSEM_ask_prorotype_Ofocc可以根據(jù)組件事例獲得其事例的原型。

    根據(jù)上面的描述遍歷裝配樹通常是一個(gè)遞歸的過程。那么可以根據(jù)情況選擇是先深搜索還是先廣搜索。遍歷完成后，將裝配樹的根存入產(chǎn)品表。將各零部件存人部件表。從而將結(jié)構(gòu)樹導(dǎo)人PDM系統(tǒng)。

    完成了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹在PDM系統(tǒng)和CAD系統(tǒng)之間的集成。圖3是PDM系統(tǒng)中產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹配制界面。圖4是NX系統(tǒng)中產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹。

圖3 PDM系統(tǒng)中產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹配制界面

圖4 NX系統(tǒng)中產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹

    1.2 產(chǎn)品零部件管理

    1.2.1 產(chǎn)品零部件信息在PDM中的描述

表3 部件表

表4 參數(shù)表

    在PDM系統(tǒng)中，如果一個(gè)零部件是新建的，那么它對(duì)應(yīng)的參數(shù)表所有的數(shù)據(jù)全為空(除了對(duì)應(yīng)部件標(biāo)識(shí)以外)。通過NX參數(shù)化建模以后通過NX/OPENAPI二次開發(fā)的產(chǎn)品參數(shù)提取模塊自動(dòng)提取出所有參數(shù)，并將這些數(shù)據(jù)存人相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)零部件信息的集成。值得注意的是，零部件信息不僅包括幾何尺寸信息，還包括其它一些特征信息，如公差信息(通過NX/OPENAPI中的GD&T及遍歷提取)、材料信息等。均可通過NX/OPENAPI的二次開發(fā)進(jìn)行提取。從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品零部件信息的集成。

2 結(jié)語

    現(xiàn)在普遍使用的CAD軟件大多提供了二次開發(fā)工具，如AutoCAD的ARx、CATIA的CAA、PRO/E的TOOLKIT等，利用CAD二次開發(fā)工具實(shí)現(xiàn)PDM系統(tǒng)與CAD系統(tǒng)信息集成的方法已愈來愈被企業(yè)所接受。本文雖然只實(shí)現(xiàn)了PDM系統(tǒng)與NX軟件的信息集成，但其整體思想適用于其他CAD軟件與PDM系統(tǒng)的信息集成。

核心關(guān)注：拓步ERP系統(tǒng)平臺(tái)是覆蓋了眾多的業(yè)務(wù)領(lǐng)域、行業(yè)應(yīng)用，蘊(yùn)涵了豐富的ERP管理思想，集成了ERP軟件業(yè)務(wù)管理理念，功能涉及供應(yīng)鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業(yè)務(wù)領(lǐng)域的管理，全面涵蓋了企業(yè)關(guān)注ERP管理系統(tǒng)的核心領(lǐng)域，是眾多中小企業(yè)信息化建設(shè)首選的ERP管理軟件信賴品牌。

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本文標(biāo)題：PDM與CAD信息集成的研究

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