1 引言

    隨著社會和科學技術的不斷發(fā)展和進步，在計算機技術被廣泛使用的今天，異地協(xié)同的PDM系統(tǒng)，對于設計人員來說是不可或缺的存在。各個行業(yè)的信息系統(tǒng)的規(guī)模和數(shù)據(jù)容量在急劇增加，為了更好地整合各種數(shù)據(jù)資源，更好地利用其價值，達到高效共享的目標，所以數(shù)據(jù)共享與交換系統(tǒng)廣泛地應用于城市數(shù)據(jù)資源管理中心和行業(yè)部門綜合信息平臺中，結合SOA體系結構的開發(fā)方法和在模型數(shù)據(jù)設計的相關經(jīng)驗，就CAD探討了數(shù)據(jù)共享與交換系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)方法。

    1.1 項目實施的意義

    本項目致力于實現(xiàn)基于SOA的異地協(xié)同CAD/PDM系統(tǒng)架構的設計，想要實現(xiàn)幫助產(chǎn)品設計人員通過網(wǎng)絡能方便、快捷地對設計好的3D數(shù)模、二維圖紙進行管理、修改與維護等功能，實現(xiàn)數(shù)據(jù)格式的轉換。

    系統(tǒng)實現(xiàn)后，可以根據(jù)企業(yè)業(yè)務需求，對PDM系統(tǒng)進行配置與開發(fā)，使得產(chǎn)品設計人員通過網(wǎng)絡能方便、快捷地對設計好的3D數(shù)模、二維圖紙進行管理、修改與維護等功能成為可能。

    1.2 項目研究背景

    隨著信息技術的發(fā)展，信息孤島的問題也日趨嚴重，PDM就是為了解決信息孤島而出現(xiàn)的產(chǎn)物，減少成本的同事提高效率，因此，異地協(xié)同的PDM系統(tǒng)勢在必行。

    在產(chǎn)品數(shù)據(jù)信息化之前，完成一項工作可能只要個人或幾個人就能勝任，隨著社會的發(fā)展和科技的進步，各種工作變得越來越復雜，而如今，幾乎每項工作的完成都是許多人智慧的結晶。所以在計算機科學和網(wǎng)絡通信技術日益成熟的當今信息社會，人們工作的特點具有群體性、交互性、分布性和協(xié)作性。因此協(xié)同工作在當今社會就變得日益重要，協(xié)同工作中目的在于提高整個工作的效率。計算機支持的協(xié)同工作技術和系統(tǒng)的發(fā)展正是適應了上述特點產(chǎn)生。數(shù)據(jù)共享與交換系統(tǒng)的建立，將妥善解決行業(yè)相關或應用相關但互不相通的信息系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)共享問題，實現(xiàn)信息系統(tǒng)之間跨網(wǎng)絡、跨系統(tǒng)、跨數(shù)據(jù)庫、跨應用領域的相關數(shù)據(jù)的共享與交換，實現(xiàn)信息資源的合理使用，整合優(yōu)化各機構應用服務。

2 PDM系統(tǒng)

    產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(Product Data Management，PDM)技術是在數(shù)據(jù)庫基礎上發(fā)展起來的數(shù)據(jù)管理技術。它將所有與產(chǎn)品有關的信息和過程集成在一起，以實現(xiàn)對產(chǎn)品整個生命周期內的全部數(shù)據(jù)的管理。其中與產(chǎn)品有關的信息包括所有屬于產(chǎn)品的有關數(shù)據(jù)，如CAD/CAE/CAM的文件、物料清單(BOM)、產(chǎn)品配置、產(chǎn)品定單、事務文件、生產(chǎn)成本、電子表格、供應狀況等。與產(chǎn)品有關的過程有關加工指南、加工工序、有關批準和使用權限、安全、工作標準和方法、工作流程、機構關系等所有過程處理程序。PDM能夠有效地將產(chǎn)品數(shù)據(jù)按照一定的教學模式加以定義、組織和管理，使產(chǎn)品數(shù)據(jù)在其整個生命周期內保持一致、最新、共享及安全。

3 SOA

    面向服務架構SOA(Service-oriented architecture)是一種用來構建基于服務的分布式整合系統(tǒng)的方法，用來構建分布式系統(tǒng)的業(yè)務和基礎功能可以當作服務，作為整體或者個體，提供給終端用戶的應用系統(tǒng)或其他服務。SOA指定在任何給定的體系結構中，服務間應有一個一致的通信機。SOA在企業(yè)級整合上帶來了松耦合和封裝的優(yōu)勢。它面向對象開發(fā)，基于組件的設計和企業(yè)應用整合技術中的成功概念應用于IT系統(tǒng)整合的架構方法中。服務是SOA的基石，在分布式系統(tǒng)構建的環(huán)境以外提供了眾多方法的接口服務，可以被外部或內部服務消費者獨立調用，以此更快地設計出新功能。SOA是用來構建基于服務的整合系統(tǒng)的方法。隨需應變商務中重要的業(yè)務和基礎功能作為服務來構建整個系統(tǒng)。服務可以由外部系統(tǒng)或是其他的內部服務來單獨調用，也可以和其他的服務一起組合成新的業(yè)務流程。

4 項目概述

    目前，每個企業(yè)有多種建模軟件以及Teamcenter系統(tǒng)，這就需要實現(xiàn)建模軟件與Teamcenter的集成，以及數(shù)模之間的轉換，這樣才能方便企業(yè)與企業(yè)之間的交流，大大提高工作效率。轉換服務器只能實現(xiàn)數(shù)模之間的轉換，而不能自動將轉換生成的結果文件放入Teamcenter數(shù)據(jù)庫中，需要一個系統(tǒng)輔助，可以使轉換更加方便快捷。

    計算機支持的協(xié)同設計是CAD技術發(fā)展的一個重要方向。在協(xié)同設計中，利用網(wǎng)絡平臺，設計人員能夠實時交流，保證設計過程中產(chǎn)品信息模型之間的合理性和一致性，達到加速產(chǎn)品開發(fā)的目的。在NX中進行數(shù)據(jù)轉換的時候主要是將NX中工程圖的信息轉入到CAD中，其轉換的內容主要是視圖(包括投影視圖、局部放大圖、剖視圖等）尺寸，形位公差和字符等有關信息。

    隨著CAD技術應用的日趨廣泛，數(shù)據(jù)交換的需求日益明顯，并以CAD模型的方式來傳遞數(shù)據(jù)將會越來越普遍。就Teamcenter系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)交換的問題，對現(xiàn)在常用兩種格式Catia和NX比較，分析了Setup格式代替其他格式成為行業(yè)標準的數(shù)據(jù)模式。在幾種不同的協(xié)同形式中，實現(xiàn)同時異地協(xié)同設計的技術難度最大；在不同的協(xié)同設計對象中，實現(xiàn)面向三維實體模型的協(xié)同設計難度最大。

    Teamcenter是全世界最廣泛使用的PLM系統(tǒng)。轉變?yōu)樵赟OA的基礎上建立的，跨專業(yè)、跨項目階段和計劃的真正集成化的PLM解決方案，為大小制造企業(yè)提供了平臺可擴展性、應用豐富性以及可配置性。本項目以Teamcenter軟件為平臺，通過與NX、Catia等設計軟件的集成，對制造業(yè)企業(yè)的異地協(xié)同產(chǎn)品設計進行信息化實施，多種建模軟件，如CATIA、Pro/E、NX都是設計、生產(chǎn)中必備的軟件，這就需要集成以及轉換工具，將建模軟件與Teamcenter相結合，各種數(shù)模相互轉換，方便企業(yè)之間查看、交流數(shù)據(jù)，有效地提高生產(chǎn)、工作效率。

    該PDM系統(tǒng)以面向服務架構為基礎，采用IBM Web sphere中間件作為Web Service，配置同時具有兩層客戶端和4層客戶端架構模式的系統(tǒng)。實現(xiàn)對同構或異構CAD模型進行檢查與分析。

    4.1 PDM系統(tǒng)的架構

    要實現(xiàn)集中式數(shù)據(jù)管理，保證唯一數(shù)據(jù)源，且提供高效的協(xié)同研制環(huán)境，首要的前提條件是使研發(fā)、制造、客服單位處于一個物理網(wǎng)絡環(huán)境內，構建具有4層架構模式的系統(tǒng)環(huán)境。實現(xiàn)PDM系統(tǒng)的2層和4層架構模式如圖1所示。

    圖1 PDM系統(tǒng)的二層和四層架構模式

    4.2 實現(xiàn)多CAD系統(tǒng)與PDM系統(tǒng)集成

    實現(xiàn)NX、Catia三維設計軟件與PDM的集成。實現(xiàn)在PDM系統(tǒng)中管理設計好的3D數(shù)據(jù)模型和圖紙文件，實現(xiàn)零部件屬性的同步映射，構建零部件標準件庫和材料件庫，實現(xiàn)多站點、多用戶的協(xié)同設計過程。

    在服務器端安裝JT Transfer的相關服務，在客戶端安裝好NX客戶端，NX集成，Catia客戶端，Catia集成，以保證數(shù)據(jù)模型設計軟件與PDM系統(tǒng)之間的交互。

    4.3 實現(xiàn)NX、Catia數(shù)據(jù)轉換

    實現(xiàn)NX與Catia的異地數(shù)據(jù)轉換。通過設置轉換規(guī)則與轉換策略，利用轉換中間件，實現(xiàn)設計數(shù)據(jù)的轉換，并提供數(shù)據(jù)導入導出功能。通過實際數(shù)據(jù)的測試，保證數(shù)據(jù)轉換方案的可行性。設計與構建數(shù)據(jù)格式的轉換規(guī)則，實現(xiàn)異構設計平臺的數(shù)據(jù)轉換，使設計人員通過Web環(huán)境進行數(shù)據(jù)交換與管理。

    產(chǎn)品模型數(shù)模轉換有兩種：第一種直接轉換，從一種產(chǎn)品模型數(shù)模直接轉換到另一種產(chǎn)品模型數(shù)模。第二種間接轉換，從一種產(chǎn)品模型數(shù)模轉換到一個中間過渡數(shù)模，然后再由過渡數(shù)模轉換到另一種產(chǎn)品模型數(shù)模。NX提供了好多產(chǎn)品模型數(shù)模轉換的方法，  （比如：CATIA V4、CATIA V5、IGES、STEP AP203、STEP AP214等）這些方法很全面地覆蓋了NX與其他工業(yè)軟件間的數(shù)模交換。

    NX文件轉換到Catia文件一般使用3種方法：(1)將NX文件直接轉換為Catia文件；這種方法在轉換單個NX文件時候比較方便快捷，在轉換裝配文件時，此方法處理速度比較慢且容易丟失特征。(2)將NX文件轉換成STEP(Standard for the Exchange of Product Model Data)文件，然后再轉換成Catia文件；NX允許設計人員以STEP AP203和STEP AP214數(shù)模格式讀寫數(shù)模，這種格式的轉換成功率很高且不易丟失特征，可以單獨處理而不影響NX使用。(3)將NX文件轉換成IGES(Initial Graphics Exchange Specification)文件，然后再轉換成Catia文件，IGES格式更加適合來轉換片體曲面之類的特征。這3種方法相比較而言更多使用STEP格式進行轉換，在不同的時候根據(jù)實際情況選定轉換方法以達到最優(yōu)的數(shù)模轉換。

5 結語

    對基于SOA的異地協(xié)同CAD/PDM系統(tǒng)進行了介紹，并具體說明了實施步驟，其在測試環(huán)境中進行配置與實施，為將來在企業(yè)中應用奠定基礎。

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本文標題：基于Teamcenter的多CAD系統(tǒng)數(shù)據(jù)轉換研究

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