在工業(yè)生產(chǎn)實踐中，如何有效的管理大量的工程圖紙，并提高其重復利用的效率成了非常棘手的問題。 PDM(Product Data Management，產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理)，作為對企業(yè)設計過程管理，已經(jīng)在國外一些著名企業(yè)中得到廣泛的應用，但是在國內(nèi)，部分企業(yè)的PDM在應用中困難重重，周期長，數(shù)據(jù)采集和處理難，缺乏準確性，PDM實施成功率低成了普遍現(xiàn)象，這樣的企業(yè)在我國為數(shù)不少，大多是一些中小型企業(yè)，它們把CAD僅僅作為繪圖工具來使用，經(jīng)過多年的積累，存在大量無序的電子文檔，企業(yè)一方面需要把這些寶貴的信息整理成可查閱的電子資料庫，而另一方面實施PDM等管理軟件又存在高成本、高風險等問題。而且企業(yè)往往需要進行大量的改造，投入很多的人力，這不是所有中小企業(yè)都可以承受的，但是他們又迫切的想擺脫手工編制BOM（Bill Of Material，物料清單）的繁瑣。因此，這些企業(yè)急需一種簡單易用的“圖紙BOM管理系統(tǒng)”。它不需要PDM、PLM中過于約束的功能、繁瑣的流程管理，只需要實現(xiàn)零件圖紙的查看、產(chǎn)品結構的管理、BOM數(shù)據(jù)的提取和輸出等基本功能。因此，本文提出了一種簡潔、高效的圖紙BOM管理的方法，從邏輯上對圖紙進行劃分，以某一產(chǎn)品（或產(chǎn)品的某一部件）的所有圖紙（一套圖紙）為對象，幫助設計者管理和維護該套圖紙，并且方便輸出各種形式的BOM數(shù)據(jù)報表。
1 圖紙BOM管理系統(tǒng)的設計
1.1 系統(tǒng)的總體架構
1.1.1 系統(tǒng)需要具備的功能
利用計算機來輔助企業(yè)生產(chǎn)管理，首先要使計算機能夠獲取產(chǎn)品的構成及相關的物料，為了便于計算機識別，必須把用圖示表達的產(chǎn)品結構轉化成某種數(shù)據(jù)格式，這種以數(shù)據(jù)格式來描述產(chǎn)品結構的文件就是物料清單，即是BOM。在設計過程中，BOM的數(shù)據(jù)來源主要是整套產(chǎn)品設計圖紙中的標題欄和明細表中的信息。標題欄主要記錄了該零件或是部件的名稱、圖號等信息；明細表則記錄了部件或子部件所引用的零件的名稱和數(shù)量等信息。故圖紙中的標題欄和明細表不僅反映了該零件（或部件）的物料信息，還反映了零件之間的結構層次關系。在國內(nèi)一些中小型制造企業(yè)中，設計圖紙的無序化、BOM報表的手工編制和人工管理嚴重的阻礙了知識的共享和重用，工作人員大量的時間和精力都花在了重復的勞動上，制約了企業(yè)的發(fā)展，降低了企業(yè)的市場競爭力，故對于這些企業(yè)來說，如何有效的管理設計圖紙和BOM數(shù)據(jù)是其企業(yè)信息化的關鍵一步。
對于上面所描述情況，這些企業(yè)需要一種圖紙BOM管理系統(tǒng)，來規(guī)范的管理他們的圖紙和BOM數(shù)據(jù)，該系統(tǒng)必須具備如下4個功能：
1)實現(xiàn)圖紙的批量管理、快速查看和查找；
2)能夠從圖紙中提取所需的BOM信息；
3)直觀的生成產(chǎn)品結構，并且實現(xiàn)對產(chǎn)品結構的管理；
4)生成多種形式的BOM報表。
最后，考慮到設計人員習慣于CAD繪圖環(huán)境并且要對圖紙進行快速查看，故該系統(tǒng)集成于CAD環(huán)境中。
1.1.2 系統(tǒng)的架構設計
為了實現(xiàn)對圖紙數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理和存取，系統(tǒng)的底層采用數(shù)據(jù)庫支持，數(shù)據(jù)庫是現(xiàn)在應用非常廣的數(shù)據(jù)管理技術，常用的數(shù)據(jù)模型有如下3種：
1)層次模型(Hierarchical Model)，使用樹形結構來表示數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系；
2)網(wǎng)狀模型(Network Model)，使用網(wǎng)狀結構表示數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系；
3)關系模型(Relational Model)，是一種理論最成熟，應用最廣泛的數(shù)據(jù)模型。在關系模型中，數(shù)據(jù)存放在一種稱為二維表的邏輯單元中，整個數(shù)據(jù)庫又是由若干個相互關聯(lián)的二維表組成的。
與層次模型和網(wǎng)狀模型相比，關系模型結構簡單，采用了人們習慣的表達形式，易于掌握。它以關系理論作為指導，可以通過集合運算、謂詞演算來表示查詢。因此，本文的數(shù)據(jù)庫設計采用了關系模型。
整個系統(tǒng)的架構如圖1所示。
圖1 圖紙BOM管理系統(tǒng)的架構
系統(tǒng)分為3個層次：底層數(shù)據(jù)、中間處理和CAD平臺。底層數(shù)據(jù)中，“工程圖紙”是原始數(shù)據(jù)，圖紙中標題欄和明細表信息被提取到“圖紙數(shù)據(jù)庫”中，這些數(shù)據(jù)是生成BOM報表的基礎。然而，對于用戶來說，數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)是與他們的操作直接相關的“原始數(shù)據(jù)”，數(shù)據(jù)庫中的圖紙數(shù)據(jù)和“工程圖紙”中的圖紙文件有一一對應的關系，這個是為了方便用戶對圖紙進行查找和查看；“中間處理”主要是對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)再次抽取的過程，提取用戶需要的數(shù)據(jù)并且進行相關的解析，為最終的輸出做準備；“CAD平臺”則是用戶直接操作的環(huán)境，主要是實現(xiàn)數(shù)據(jù)的圖形化或是視圖化的過程。這樣的層次結構使得圖紙數(shù)據(jù)和管理程序相對獨立，降低了整個系統(tǒng)的維護成本，同時，在保證數(shù)據(jù)完整性的前提下，管理程序以后的擴展也非常方便。
1.2 關鍵技術和算法實現(xiàn)
由1.1節(jié)可以得知，系統(tǒng)的主要功能是圖紙數(shù)據(jù)的提取和數(shù)據(jù)的導出，圖紙數(shù)據(jù)庫是整個數(shù)據(jù)流的樞紐，所以圖紙數(shù)據(jù)庫的設計、圖紙數(shù)據(jù)的提取和數(shù)據(jù)的導出是整個系統(tǒng)的關鍵，其中，數(shù)據(jù)的導出主要包括產(chǎn)品結構的生成和BOM報表的輸出。
1.2.1 圖紙數(shù)據(jù)庫的設計
圖紙數(shù)據(jù)庫是整個系統(tǒng)數(shù)據(jù)的樞紐，是用戶操作的直接數(shù)據(jù)來源，故數(shù)據(jù)庫的設計對整個系統(tǒng)非常的關鍵。
由圖1可以看出，圖紙數(shù)據(jù)庫中首先必須包含如下數(shù)據(jù)：
1)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)和圖紙的映射關系；
2)圖紙之間的結構關系；
3)圖紙的BOM數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)是整個系統(tǒng)的基礎，但是如何有效的組織數(shù)據(jù)則直接影響到系統(tǒng)的檢索性能，故需要對原始圖紙數(shù)據(jù)進行合理的分類。在數(shù)據(jù)庫中主要采用如圖2所示的幾個表來存儲圖紙的主要信息。
圖2中，“圖紙定義文件表”、“定義文件和字段值映射關系表”和“字段屬性表”包括了整個圖紙的標題欄和明細表的定義屬性，包括各個屬性代表的名稱和在圖紙上的偏移坐標，這些定義信息是識別圖紙的基礎。工程上圖紙的管理通常是通過產(chǎn)品來劃分的，在這里系統(tǒng)以“項目”的概念來分別管理不同的產(chǎn)品的圖紙。“圖紙信息表”中主要是標題欄的信息，它和“明細表信息”表中的明細表信息是“圖紙關系表”的數(shù)據(jù)來源，這3個表最終匯總成了“產(chǎn)品結構信息”表。對于一個項目來說，主要的信息有：項目ID、圖紙ID、明細表信息ID、定義文件ID和字段屬性ID，在數(shù)據(jù)庫中對這些信息進行合理劃分，分別存放在不同的表中，用各自的ID做索引值，來進行數(shù)據(jù)檢索。這樣的信息組織減少了數(shù)據(jù)冗余，提高了應用程序的查詢效率，同時，數(shù)據(jù)的層次結構簡潔清晰，方便用戶的管理和維護。
圖2 圖紙數(shù)據(jù)庫設計圖
基于設計環(huán)境的圖紙BOM管理系統(tǒng)（二）
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本文標題：基于設計環(huán)境的圖紙BOM管理系統(tǒng)（一）
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