據(jù)統(tǒng)計，在現(xiàn)代產(chǎn)品開發(fā)過程中，標準件的使用率占到零件總數(shù)的60%以上。大量標準件長期分散存在于國際標準、國家標準、企業(yè)標準等標準體系中，既增加了采購、管理的工作量，又給標準件的使用帶來了不便，影響產(chǎn)品的開發(fā)。因此，標準件庫的開發(fā)和應用對提高產(chǎn)品的設計效率起著相當重要的作用。建立好標準件庫，一方面可以提高產(chǎn)品開發(fā)設計效率，避免不同設計者的重復勞動，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期；另一方面也可以提高設計的標準化程度，提高產(chǎn)品的可定制性，提高標準件的管理和采購效率，提高產(chǎn)品質量，減少錯誤發(fā)生率。
標準件建庫工作開展較早，并且取得了不少成果。目前流行的標準件庫系統(tǒng)主要有兩類：一種是基于CAD系統(tǒng)開發(fā)的標準件庫系統(tǒng)，如在CATIA、AutoCAd、Pro/E、NX、SolidWorks等國外中高檔CAD系統(tǒng)上開發(fā)的標準件庫，一些國產(chǎn)CAD系統(tǒng)也配備了常用標準件庫。然而，這類標準件庫系統(tǒng)依賴于具體的CAD系統(tǒng)環(huán)境，CAD模型單一，異構CAD系統(tǒng)的標準件庫的數(shù)據(jù)不能完全統(tǒng)一，存在著可移植性和可復用性差的缺陷。另一種是基于Web的標準件庫系統(tǒng)，一般可以提供標準件的詳細參數(shù)、技術說明、三維模型瀏覽、CAD模型文件下載等功能，主要用于產(chǎn)品的發(fā)布和標準件的采購。該類系統(tǒng)在一定程度上可以滿足標準件的分類管理功能，但一般都無法直接與企業(yè)的設計軟件、PDM系統(tǒng)相連接，難以直接應用于企業(yè)內部的產(chǎn)品開發(fā)過程中。
本課題研究并實現(xiàn)了基于PDM系統(tǒng)的標準件庫系統(tǒng)。該系統(tǒng)是基于自主開發(fā)的B/S結構，在BITPDM系統(tǒng)基礎上開發(fā)的，可以為用戶提供國際標準、國家標準、企業(yè)標準的各種標準件異構多CAD模型及其技術說明文檔的統(tǒng)一管理，提供統(tǒng)一的標準件分類和參數(shù)定義管理，并基于XML(可擴展標記語言)與多種異構CAD系統(tǒng)集成，使標準件可以為PDM及集成于PDM系統(tǒng)的其他應用系統(tǒng)所使用，可以滿足產(chǎn)品三維參數(shù)化設計的需求，提高對各種異構CAD平臺的適應性，消除各種標準件CAD模型之間的差異性，提高標準件數(shù)據(jù)的一致性和可移植性，使標準件可以快速、準確地參與產(chǎn)品設計開發(fā)。
1 基于PDM的標準件庫的設計方案
1.1 標準件的分類和信息結構
標準件一般按標準件手冊或企業(yè)的產(chǎn)品目錄來分類，標準件信息則以零件族的形式來組織和描述。按分類層次高低，將標準件族分為分支族和葉節(jié)點族，分支族帶有子標準件族，葉節(jié)點族不含有其他標準件族，而僅包含具體的標準件。
分支族通常只是為了對標準件進行分類，并不關聯(lián)標準件的詳細特性信息，而葉節(jié)點族則通過葉節(jié)點族關聯(lián)的各種CAD模型文件和圖片文件、技術說明文件來描述標準件族的幾何圖形信息和拓撲信息。葉節(jié)點族所包含的標準件通常是以族表的形式組織的，族表中的每一條記錄都對應一個屬于該標準件族的標準件，族表的列名對應于標準件所具有的特性，如尺寸參數(shù)、材料和成本等信息。標準件的尺寸參數(shù)、材料和成本等非幾何特性信息則可以借助標準件特性來表達。
圖1所示為標準件的分類體系及信息結構。
圖1 標準件的分類體系及信息結構
標準件特性（包括標準件的幾何特性、功能特性和制造特性等）并不受周圍環(huán)境的影響（如來源、應用等），其特性值的變化必然導致所示對象為另一對象。因此，使用由標準件特性組成的標準件特性表可以唯一地標識標準件對象，特性表中每一條記錄對應的是唯一標識的標準件。標準件特性來源于事物特性表（一種面向字符的ASCII文件，將描述事物的特性按一定順序排列起來的圖表）。根據(jù)事物特性表進行標準件結構化信息的描述可以保證數(shù)據(jù)信息的一致性、完整性，可以實現(xiàn)標準件信息的共享和互用。
1.2 對象模型和功能模型
從標準件的分類體系及其信息結構可以看出，標準件作為一種零部件，可以采用PDM的產(chǎn)品結構管理的功能來管理，標準件特性可以在PDM的屬性定義功能的基礎上來定義實現(xiàn)；標準件所關聯(lián)的異構多CAD模型文件以及技術說明文件可以采用PDM的文檔管理功能來管理，并且該文檔可以直接作為標準件的描述文檔；標準件的編碼可以采用PDM的編碼管理功能來生成。
根據(jù)標準件分類和信息結構以及PDM系統(tǒng)自身功能特點，可以抽象出標準件庫管理對象，模型如圖2所示。同時也可以根據(jù)功能特點將標準件庫系統(tǒng)分為標準件管理組件、標準件選擇界面組件和參數(shù)化圖形驅動組件3個部分，其功能模型如圖3所示。
圖2 標準件庫管理對象模型
圖3 基于PDM的標準件庫功能結構模型
標準件管理組件是標準件庫系統(tǒng)的核心，主要用來定義標準件的事物特性、標準件族、標準件對象及其關聯(lián)的模型文件。該組件通過定義標準件事物特性來抽象標準件特性，通過定義標準件族來構建標準件分類結構體系。標準件對象的管理主要采用PDM系統(tǒng)中零部件對象的管理來實現(xiàn)，標準件對象通過PDM系統(tǒng)的編碼管理來生成標準件的唯一編碼。標準件多CAD主模型通過PDM系統(tǒng)的文檔管理功能來管理，主模型的上傳下載都是通過PDM中文檔的上傳下載功能實現(xiàn)的，該文檔自動關聯(lián)到標準件。各異構的CAD模型文件在上傳到PDM系統(tǒng)時，需要事先確認各CAD模型的一致性。
標準件選擇界面組件和參數(shù)化圖形驅動組件是系統(tǒng)應用和集成必不可少的兩個部分。標準件選擇界面組件為用戶選擇界面提供相應的數(shù)據(jù)，并從界面接收用戶選擇的參數(shù)，獲得標準件主模型信息并生成三維預覽，生成與CAD系統(tǒng)集成的XML文件。參數(shù)化圖形驅動組件是對CAD系統(tǒng)二次開發(fā)的API組件，實現(xiàn)標準件模型的參數(shù)化圖形驅動，該組件從標準件選擇界面組件中獲取標準件CAD主模型位置并自動下載，解析生成XML文件，獲得標準件的參數(shù)信息，最后根據(jù)這些參數(shù)信息修改已下載的標準件CAD主模型，生成標準件實體模型，為其他系統(tǒng)所使用。
1.3 基于XML的集成
標準件庫的使用主要體現(xiàn)在兩個方面，一方面是CAD系統(tǒng)直接使用標準件庫的信息，參與產(chǎn)品設計，其作用與功能類似于基于CAD系統(tǒng)中的標準件庫；另一個方面是PDM系統(tǒng)及與PDM集成的其他應用系統(tǒng)訪問標準件庫獲得標準件實體信息，參與產(chǎn)品設計。兩個方面都有標準件選擇界面，都需要有標準件的參數(shù)化圖形驅動，其中參數(shù)化圖形驅動要與不同的CAD系統(tǒng)相對應單獨設計。標準件選擇界面組件為界面提供數(shù)據(jù)，生成預覽，并獲取用戶選擇的標準件對象。在需要使用標準件實體模型的時候，系統(tǒng)會根據(jù)用戶選擇的標準件生成與其特性對應的XML文檔，驅動參數(shù)化圖形驅動組件解析XML文檔獲得特性值，生成標準件對象實體CAD模型，并存放在本地目錄，形成本地標準件庫。圖4所示為標準件在使用過程中的處理流程。
圖4 標準件調用流程圖
XML文件的生成和解析是集成的關鍵。XML文件是按照事物特性表來組織的。在生成XML文件時，系統(tǒng)會根據(jù)標準件所屬的標準件族，獲取標準件的特性及其對應的事物特性代號，生成標準件的XMLSchema文件，根據(jù)標準件特性值以及生成的XMLSchema文件生成標準件的XML文件。參數(shù)化圖形驅動組件解析XML文件并獲取標準件特性值。下文所示為與六角螺栓BCDEFGHFI7DJKD對應的部分XML文件。
在上述XML文件中，ID（標識）、Scrial（編碼）是系統(tǒng)內置信息；A01、A02…為事物特性字母代號。
2 開發(fā)實例
本系統(tǒng)是基于自主開發(fā)的B/S結構BITPDM系統(tǒng)來實現(xiàn)的標準件庫系統(tǒng)，采用Microsoft.NET技術開發(fā)，以Microsoft SQL Server 2000為數(shù)據(jù)庫服務器，目前實現(xiàn)了與Pro/ENGINEER Wildfire、NX兩個CAD系統(tǒng)的集成接口開發(fā)。
利用開發(fā)的標準件庫管理工具建立了各種標準件數(shù)據(jù)庫，并已經(jīng)完成了國家標準中的緊固件、傳動件、鏈接件、軸承、密封件、操作件等大類和部分兵工行業(yè)標準件部分數(shù)據(jù)的錄入工作。圖5所示為標準件庫系統(tǒng)的部分主要應用界面。
圖5 標準件分類管理
3 結束語
本課題結合某企業(yè)信息化需求現(xiàn)狀，構建了基于PDM的標準件管理系統(tǒng)框架，基于XML技術實現(xiàn)與異構CAD系統(tǒng)的集成，實現(xiàn)了對異構CAD模型的統(tǒng)一管理和基于PDM的標準件庫管理�；赑DM的標準件庫的建立減小了標準件庫對CAD系統(tǒng)的依賴性，提高了標準件數(shù)據(jù)的一致性，消除了各標準件CAD模型間的使用差異性，擴大了標準件庫的使用范圍，同時也驗證了基于PDM標準件庫管理的可行性。
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本文標題：基于PDM的標準件庫管理
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