隨著三維設(shè)計(jì)在中國制造業(yè)的深入應(yīng)用，企業(yè)和研究單位對(duì)在產(chǎn)品研發(fā)環(huán)節(jié)的信息化建設(shè)表現(xiàn)出越來越濃厚的興趣。與此同時(shí)，在產(chǎn)品個(gè)性化、系列化以及模塊化要求不斷提升的大背景下，提升產(chǎn)品可靠性、縮短產(chǎn)品研發(fā)周期成為關(guān)系到降低全產(chǎn)品生命周期成本計(jì)算的關(guān)鍵所在。提升產(chǎn)品，特別是裝備制造業(yè)產(chǎn)品中標(biāo)準(zhǔn)件、通用件和借用件(可統(tǒng)稱“重用件” )的應(yīng)用比例，無疑可對(duì)提升產(chǎn)品可靠性、縮短研發(fā)周期提供不可小覷的“正能量”。

    因此， 目前國內(nèi)外不少企業(yè)和研究單位在建設(shè)完成以三維CAD、PDM系統(tǒng)為核心的產(chǎn)品研發(fā)平臺(tái)建設(shè)后，將目光投向零部件數(shù)據(jù)資源庫的建設(shè)，以期為產(chǎn)品研發(fā)環(huán)節(jié)配置可資重復(fù)調(diào)用的數(shù)據(jù)資源平臺(tái)。

    究其原因，不外有三，首先是滿足研發(fā)人員在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的零部件調(diào)用，其次是為企業(yè)設(shè)置一個(gè)數(shù)據(jù)資源的“沉淀池” ，收集、整理和提煉常用的零部件數(shù)據(jù)模型，最后便是為標(biāo)準(zhǔn)化或相關(guān)的物料審核部提供模型數(shù)據(jù)篩選的平臺(tái)和渠道。

    在德國企業(yè)直領(lǐng)跑的裝備制造業(yè)領(lǐng)域， “三維零部件模型庫”已被納入到“零部件數(shù)據(jù)資源整合” 的范疇當(dāng)中，成為整個(gè)PLM不可或缺的重要組成部分，并有專業(yè)的軟件系統(tǒng)進(jìn)行支持，LinkAble 3D Lib．“三維零部件數(shù)據(jù)資源管理系統(tǒng)”即是在該領(lǐng)域的專業(yè)化解決方案。

    不少業(yè)界人士認(rèn)為零部件模型庫“理所當(dāng)然”應(yīng)被視為PDM系統(tǒng)的一部分，其主要功能和數(shù)據(jù)資源亦應(yīng)納入其中，這種觀點(diǎn)不在少數(shù)，原因就是PDM零部件模型庫的主要功能之一都是為了存儲(chǔ)和調(diào)用零部件模型數(shù)據(jù)，但在了解了二者的功能特性后，就不難對(duì)此進(jìn)行區(qū)別了。

    一個(gè)很形象的例子，我們可以將產(chǎn)品研發(fā)人員比喻為家庭主婦，負(fù)責(zé)“研發(fā)美食”，那么PDM就可以被比作冰箱：食材和各種菜肴都保存于此，其中包括原材料、成品、半成品……如同零部件、產(chǎn)品和各版本產(chǎn)品數(shù)據(jù)。主婦的主要職責(zé)就是利用食材烹飪美味(產(chǎn)品)來招待家人和賓客，但是主婦不可能將所有用到或有可能用到的食材全部買回家，存放在冰箱中，那么零部件模型庫即如同超市。主婦在需要時(shí)到超市去選購，超市中的商品琳瑯滿目，且分門別類，有序擺放，有些食材(零部件)也許會(huì)被你多次采買，而有些，比如奶酪，作為一個(gè)中國式的家庭主婦，你根本不會(huì)去理睬。這有些類似設(shè)計(jì)師所處的行業(yè)對(duì)零部件模型庫的需求：航空企業(yè)的產(chǎn)品研發(fā)人員，很難會(huì)去關(guān)注造船業(yè)的相關(guān)專用零部件。超市中的食材是否過期、是否需要更新品目，超市管理員會(huì)去保障食材的“有效性”，主婦的冰箱(PDM)僅僅是用來存放主婦當(dāng)前涉及到的產(chǎn)品，而一旦買回到冰箱，過期后只能扔掉。所以只有常去超市，才可能買回新鮮精美的食材，用于烹飪。因此，主婦不僅需要冰箱，同時(shí)還需要產(chǎn)品豐富而精美的超市，產(chǎn)品研發(fā)人員不僅需要PDM，也需要完備的零部件模型庫(圖1)。

    圖1 PDM與外部模型庫

    因此，為產(chǎn)品的研發(fā)人員配置獨(dú)互于PDM系統(tǒng)的零部件數(shù)據(jù)資源庫已成為國外，特別是歐美發(fā)達(dá)國家裝備制造業(yè)企業(yè)的自然選擇，并逐漸被國內(nèi)各行業(yè)所接受。

    一、LinkAble 3D Lib主要技術(shù)特點(diǎn)

    根植于具有2O年發(fā)展歷程的PARTsolutions，L1nkAble3D Lib．“三維零部件數(shù)據(jù)資源管理系統(tǒng)”擁有優(yōu)勢(shì)的技術(shù)背景，被認(rèn)為是全球最完善的零部件數(shù)據(jù)資源解決方案，其主要技術(shù)特點(diǎn)包括以下幾個(gè)方面。

    1、為產(chǎn)品研發(fā)人員提供龐大的零部件數(shù)據(jù)資源

    系統(tǒng)可為使用者提供數(shù)以千方計(jì)的零部件模型，主要包括公共標(biāo)準(zhǔn)件和供應(yīng)商產(chǎn)品模型兩部分。

    標(biāo)準(zhǔn)件部分涉及IS0國際標(biāo)準(zhǔn)、EN歐標(biāo)、ANSI美標(biāo)、DIN德標(biāo)、JIS日標(biāo)和GB國標(biāo)等十多個(gè)國家和標(biāo)準(zhǔn)化組織發(fā)布的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，以GB國標(biāo)為例，囊括400多項(xiàng)現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)，l500多個(gè)參數(shù)化驅(qū)動(dòng)三維模型，分為緊固件、軸承和彈簧等15個(gè)小類。

    供應(yīng)商序列包含超過500家國內(nèi)外零部件供應(yīng)商的產(chǎn)品模型，系統(tǒng)內(nèi)全部數(shù)據(jù)資源均由相應(yīng)廠商核準(zhǔn)并授權(quán)發(fā)布，且處于實(shí)時(shí)更新狀態(tài)，數(shù)據(jù)的精細(xì)度、準(zhǔn)確性以及有效性能夠得以保障。產(chǎn)品數(shù)據(jù)的類別涉及緊固件、電氣、自動(dòng)化、管路、型材、氣動(dòng)、液壓、操作和工裝等眾多門類，可滿足機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)者日常所需(圖2)。

    圖2 軟件應(yīng)用界面

    同時(shí)，可根據(jù)需要將企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)件、通用件和特定供應(yīng)商產(chǎn)品數(shù)據(jù)，以相應(yīng)格式納入到系統(tǒng)進(jìn)行管理，從而形成囊括公共數(shù)據(jù)與自有數(shù)據(jù)的企業(yè)級(jí)零部件數(shù)據(jù)資源中心。

    2、復(fù)合搜索帶來的友好應(yīng)用界面與模型拓?fù)浞诸愺w系

    配置零部件模型庫的主要目的之一就是為產(chǎn)品研發(fā)人員提供一個(gè)快速重用模型數(shù)據(jù)的空間，從而提升設(shè)計(jì)效率，因此，如何從浩如煙海(目前的模型庫規(guī)格數(shù)量在千萬規(guī)格級(jí))的數(shù)據(jù)資源中幫助使用者快速準(zhǔn)確找到所需模型，是此類軟件系統(tǒng)必須考慮的問題之一。

    復(fù)合搜索，是指包含傳統(tǒng)文本搜索在內(nèi)的，綜合利用多種搜索要素發(fā)起的，針對(duì)零部件模型數(shù)據(jù)的搜索方式。傳統(tǒng)的文本搜索，僅可將諸如標(biāo)準(zhǔn)代碼、規(guī)格、名稱等作為搜索項(xiàng)進(jìn)行索引，而復(fù)合搜索，可以模型相關(guān)的任何片段信息作為搜索項(xiàng)，并綜合利用多種搜索手段，諸如色彩搜索、跨語種文本搜索、2D草圖搜索、3D相似性搜索，甚至是出現(xiàn)在其最新版本中的“云搜索”等。

    于此同時(shí)，零部件模型的分類方式和存放布局一直眾口難調(diào)，LinkAble 3D Lib．兼顧原始路徑與自定義分類法相結(jié)合的方式應(yīng)對(duì)這一難題。模型數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)路徑的基礎(chǔ)上，可以通過“分類與聚類”工具欄實(shí)現(xiàn)二次分類，從而生成模型數(shù)據(jù)的相對(duì)路徑，為貫徹企業(yè)的物料自定義分類提供了可能，同時(shí)為了尊重使用者的個(gè)人喜好，特別增加了“收藏夾” 和“歷史記錄” 功能。

    3、多CAD系統(tǒng)的原始格式數(shù)據(jù)接口

    模型數(shù)據(jù)資源庫所轄零部件數(shù)據(jù)的格式轉(zhuǎn)換能力及版本適應(yīng)性關(guān)系到其生命力的延續(xù)和應(yīng)用的普遍性。LinkAble3D Lib．可提供的商品化三維／二維CAD、PDM接口覆蓋當(dāng)前主流的全部軟件產(chǎn)品，且提供的是1 00％原始格式數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，這里提到的原始(Native)格式數(shù)據(jù)接口是指與CAD系統(tǒng)完全相同的數(shù)據(jù)格式，相對(duì)于中性(Neutra）交換格式，如STEP、IGES等，具備明顯的數(shù)據(jù)質(zhì)量優(yōu)勢(shì)。舉例來看，原始格式的數(shù)據(jù)導(dǎo)出并打開在目標(biāo)CAD系統(tǒng)后，模型數(shù)據(jù)的草圖、特征、色彩、裝配關(guān)系、約束、螺紋和文字屬性等相關(guān)幾何與非幾何信息都得以100％保留，與本地實(shí)際建模后的效果沒有任何區(qū)別，換句話說，如果企業(yè)存在多種三維、二維、電氣和機(jī)械CAD系統(tǒng)的話，那么其零部件數(shù)據(jù)資源庫應(yīng)能兼顧多種原始格式，方可具備可用性，從而最大限度地優(yōu)化模型庫的日常運(yùn)維和升級(jí)工作。

    4、與物料管理系統(tǒng)的有效接駁

    在三維上線設(shè)計(jì)的背景下，物料代碼作為模型數(shù)據(jù)的唯身份標(biāo)識(shí)就需要與模型庫內(nèi)的零部件進(jìn)行一一對(duì)應(yīng)，做到一物一號(hào)，這是數(shù)據(jù)的源頭，對(duì)這個(gè)源頭的有效管控，將大大有利于后續(xù)諸流程的規(guī)范化。

    同時(shí)，零部件物料代碼的申請(qǐng)應(yīng)以幾何模型為基礎(chǔ)發(fā)起申請(qǐng)，而不是“憑空”填表單發(fā)起申請(qǐng)，以幾何模型為綱的物料申請(qǐng)流程不僅可以遏制“ 物多號(hào)”的大面積泛濫，更可以引導(dǎo)產(chǎn)品研發(fā)人員，使用現(xiàn)有零部件去開發(fā)新產(chǎn)品， “重用”二字帶來的可靠性、批量化、時(shí)效性的優(yōu)化方能得以顯現(xiàn)。此外，通過對(duì)企業(yè)物料編碼體系的融合，以及對(duì)使用者權(quán)限的劃分更可實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品研發(fā)環(huán)節(jié)的零部件數(shù)據(jù)許用權(quán)限的細(xì)分，從而進(jìn)一步應(yīng)對(duì)產(chǎn)品系列化、模塊化的快速提升和發(fā)展。

    二、LinkAble 3D Lib的使用價(jià)值

    一項(xiàng)調(diào)查顯示，依據(jù)行業(yè)和管理流程的不同，研發(fā)人員60％至70％的時(shí)間被用于查找資料和三維構(gòu)型。

    LinkAble 3D Lib．為CAD及至PLM系統(tǒng)的一線運(yùn)用人員提供了廣泛的零部件數(shù)據(jù)選型空間，其所包括的公共標(biāo)準(zhǔn)件和供應(yīng)商產(chǎn)品以及后續(xù)加載的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)件、通用件和借用件模型數(shù)據(jù)可將產(chǎn)品研發(fā)人員從日常的建模工作中解放出來，使其將更多精力和時(shí)間投入到具體的研發(fā)而不是建模工作中。

    使用者基于LinkAble 3D Lib．系統(tǒng)，可通過模型各類文本信息，如標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)、產(chǎn)品名稱、物料信息，以及幾何信息，如相似模型等快速篩選所需模型數(shù)據(jù)，并導(dǎo)入系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行裝配，從而一定程度上減輕CAD使用者的建模壓力，提高設(shè)計(jì)效率， “不再看著樣本建模” ，是LinkAble 3D Lib．對(duì)產(chǎn)品研發(fā)人員的最直接使用價(jià)值之一。

    LinkAble 3D Lib．系統(tǒng)內(nèi)所包含的模型數(shù)據(jù)從數(shù)量上講，標(biāo)準(zhǔn)件+供應(yīng)商+企業(yè)數(shù)據(jù)資源，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過CAD系統(tǒng)自帶的標(biāo)準(zhǔn)件庫，從質(zhì)量上說，經(jīng)過數(shù)據(jù)所有者審核并授權(quán)發(fā)布的模型數(shù)據(jù)，比企業(yè)自建模型更加準(zhǔn)確，數(shù)據(jù)即時(shí)更新模塊可最大程度保證數(shù)據(jù)的有效性，從效果上看，包含ERP屬性字段的零部件模型數(shù)據(jù)隨調(diào)用進(jìn)入PLM系統(tǒng)后，其唯一性和完整性得以保障，且全部開放數(shù)據(jù)均得到企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化等相關(guān)部門的前置審批，同時(shí)以模型數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)發(fā)起物料創(chuàng)建及許用申請(qǐng)，使得歷史數(shù)據(jù)和近似物料一目了然，最大程度上避免重復(fù)申請(qǐng)，從功能上談，針對(duì)多CAD設(shè)計(jì)平臺(tái)配置統(tǒng)一的零部件數(shù)據(jù)資源中心，提高數(shù)據(jù)的一致性和同步性。企業(yè)級(jí)零部件數(shù)據(jù)資源庫可提高模型數(shù)據(jù)和成型功能模塊的重用和借用比例，提升產(chǎn)品的模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化水平(圖3)。

    圖3 與PDM的關(guān)系

    零部件數(shù)據(jù)資源管理可為物料審批、模型許用、權(quán)限劃分和數(shù)據(jù)管控提供系統(tǒng)間集成平臺(tái)，避免物料代碼的重復(fù)簽審和規(guī)范外申請(qǐng)，同時(shí)提高企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的有效利用率，優(yōu)化ERP數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化水平。同時(shí)搭建囊括標(biāo)準(zhǔn)原文、三維模型、物料信息的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)件、通用件數(shù)據(jù)資源庫，盤活存量數(shù)據(jù)資源，為企業(yè)積攢更多數(shù)據(jù)“家底”，體現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化工作內(nèi)容和效果，助力“標(biāo)準(zhǔn)信息化，信息標(biāo)準(zhǔn)化”。同時(shí)為物資管理部門提高由研發(fā)到采買再到制造全流程數(shù)據(jù)的管理效能和數(shù)據(jù)有效性，避免脫節(jié)和反復(fù)(圖4)。

    圖4 模型庫對(duì)于企業(yè)各部門存在廣泛的壓用價(jià)值

    LinkAble 3D Lib．提供的PURCHENGINEER “采購一工程”模塊可將供應(yīng)商篩選、優(yōu)選產(chǎn)品序列等貫徹于信息化系統(tǒng)。

    同時(shí)為多CAD應(yīng)用環(huán)境配置統(tǒng)一的零部件數(shù)據(jù)資源管理系統(tǒng)，做到統(tǒng)一維護(hù)、統(tǒng)一更新，從而改善數(shù)據(jù)的一致性和質(zhì)量效能(圖5和圖6)。

    圖5 受控于零部件模型庫新增零部件數(shù)量增速放緩

    圖6 隨著CAD系統(tǒng)的增加模型庫的運(yùn)維工作量

    實(shí)現(xiàn)ERP／PDM系統(tǒng)集成，自源頭避免“一物多號(hào)”和“重復(fù)件”現(xiàn)象。

    規(guī)避CAD／PDM選型風(fēng)險(xiǎn)，后續(xù)添置或改用新的設(shè)計(jì)平臺(tái)可繼續(xù)沿用現(xiàn)有模型數(shù)據(jù)資源庫，而無需重新搭建，各接口可隨CAD／PDM系統(tǒng)版本一并升級(jí)。

    反向規(guī)范ERP物料數(shù)據(jù)，以標(biāo)準(zhǔn)件為例，來自LinkAble3D Lib．的模型數(shù)據(jù)，均按照標(biāo)準(zhǔn)原又的標(biāo)記示例給出規(guī)范寫法，標(biāo)準(zhǔn)號(hào)、年代號(hào)和量綱等信息完整準(zhǔn)確。

    1、“一物多號(hào)”與“重復(fù)件”引發(fā)企業(yè)成本壓力

    無論P(yáng)LM系統(tǒng)中還是以實(shí)物的形式存在“ 物多號(hào)”和“重復(fù)件”都會(huì)引發(fā)企業(yè)不同程度的成本壓力。廣義的零部件成本概念中，零部件成本的概念并不拘泥于“螺釘”本身，而是包含物流、倉儲(chǔ)、資金、管理效能與信息系統(tǒng)維護(hù)等因素的寬泛概念。在這個(gè)廣義概念下，零部件本身的成本相對(duì)于其廣義成本而言無異于冰山一角，以一個(gè)位于ERP系統(tǒng)中的零部件物料代碼為例，其引發(fā)的廣義成本常常在萬元人民幣數(shù)量級(jí)，因此任由“ 物多號(hào)”，無論其直接成本和由此關(guān)聯(lián)的企業(yè)信息化運(yùn)行效率，其影響都是不容忽視的。而主動(dòng)和前置化的管控，是自源頭杜絕上述現(xiàn)象的有效方法之一。

    2、成功的企業(yè)擁有更少種類的零部件

    調(diào)查顯示，同行業(yè)生產(chǎn)類似產(chǎn)品的不同企業(yè)，ERP系統(tǒng)存量物料代碼，最大相差78％，由此引申出的概念是“成功的企業(yè)擁有更少種類的零部件”。

    3、提高零部件重用比例

    隨著社會(huì)分工的不斷細(xì)化，以及產(chǎn)品定制化的深入發(fā)展，成熟零部件的引入，更多“自行設(shè)計(jì)制造”轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;協(xié)作式開發(fā)與采購”，在產(chǎn)品研發(fā)環(huán)節(jié)中得到廣泛采用。眾所周知，通用件、采購件在產(chǎn)品中比例的提高，其在各萬面表現(xiàn)出的益處是有目共睹的，時(shí)間成本、可靠性、風(fēng)險(xiǎn)性和通用性得以趨利避害，社會(huì)化大協(xié)作日益成為主流。

    在這樣的背景下，企業(yè)不僅需要為產(chǎn)品研發(fā)人員提供龐大的傳統(tǒng)資料庫，更需要將這個(gè)資料庫與信息化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)“接入”，與此同時(shí)，海量零部件數(shù)據(jù)資源的引入也為信息化、標(biāo)準(zhǔn)化和物流管理等相關(guān)部門帶來新的挑戰(zhàn)，因此需要在引入三維零部件數(shù)據(jù)時(shí)，引入前置化的審批和管控流程。具體地，將零部件數(shù)據(jù)資源與企業(yè)現(xiàn)有ERP／PDM物料管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)，繼而對(duì)LinkAble 3D Lib．零部件數(shù)據(jù)進(jìn)行許用審批，從而實(shí)現(xiàn)零部件數(shù)據(jù)資源從選型、申請(qǐng)、審批，再到調(diào)用和管理的全流程(圖7)。

    圖7 與PDM、CAD和ERP實(shí)現(xiàn)集成

    三、結(jié)語

    目前，LinkAble 3D Lib．已廣泛應(yīng)用于國外航天、防務(wù)、汽車、工程機(jī)械、軌道交通、專用設(shè)備及能源領(lǐng)域。需要指出的是，零部件數(shù)據(jù)資源庫與PDM系統(tǒng)不是誰取代誰的關(guān)系，新系統(tǒng)的引入只會(huì)進(jìn)一步豐富PLM的運(yùn)行框架，并為PDM和CAD系統(tǒng)提供良好的資源支持和數(shù)據(jù)保障。除此之外，考慮到研發(fā)平臺(tái)的建設(shè)應(yīng)適當(dāng)考慮前瞻性，并應(yīng)全局著眼，認(rèn)識(shí)到零部件數(shù)據(jù)資源厙不是單純的模型庫，而是一個(gè)解決方案，要實(shí)現(xiàn)與PLM的緊密協(xié)同。

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本文標(biāo)題：實(shí)現(xiàn)PLM協(xié)同工作的三維零部件數(shù)據(jù)資源平臺(tái)解決方案

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