（航空宇航制造工程专业论文）产品数据规范化及其管理系统的实施开发.pdf

产品数据规范化及其管理系统的实施开发 a b s t r a c t i nt h ep a s ts e v e r a ly e a r s ，a st h ec o r ed e p a r t m e n to ft h ee n t e r p r i s e ，d e s i g n ，p r o c e s s a n dp r o d u c td e p a r t m e n ta d o p t e dt h el e a d i n gi n f o r m a t i o n i z a t i o nm e a n s ：c o m p u t e ra i d e d t e c h n i q u e s ( c a d ，c a p p , c a m ) c o n t i n u o u s l y ，a n dt h er e s u l t i sg o o d ，i ti sp r o v e dt h a t l o c a li n f o r m a t i o n i z a t i o nc a ni m p r o v et h em a r k e tc o m p e t i t i o np o w e ro b v i o u s l y b u ta s t h e s et e c h n i q u e s a p p l i c a t i o n 。ss p r e a d i n g ，s o m ep r o b l e m sg e to u t ：e l e c t r o n i ci n f o r m a t i o n i n c r e a s i n gr a p i d l yi nt h er e s p e c t i v ed e p a r t m e n t ，i n f o r m a t i o ni sd i f f i c u l tt ob ea r e h i v e da n d q u e r i e d ，t h e c o m m u n i c a t i o nb e t w e e nd e p a r t m e n t ss t i l l d e p e n d i n go nt h ep a p e r , t h i s i n d i c a t e st h ec o n f l i c t i o nb e t w e e nt h el e a d i n ge l e c t r o n i ci n f o r m a t i o na n dt h et r a d i t i o n a l p a p e r - u s i n gm a n a g e m e n tm o d e f o rt h e s ep r o b l e m s ，s o m ec o n c e p t sw e r ea d v a n c e ds u c c e s s i v e l y , s u c ha sd o c u m e n t m a n a g e m e n ts y s t e me t c t h i si st h ee a r l yc o n c e p to ft h ep r o d u c td a t am a n a g e m e n t ， g r a d u a l l y t h i s s y s t e m i s e x t e n d e d ，w o r k f l o wm a n a g e m e n ta u t o m a t i o n ，p r o j e c t m a n a g e m e n t ，c l a s s i f i c a t i o nm a n a g e m e n te t ca l ea d o p t e d ，a n dn o wi t sf u n c t i o n a l i t yi s q u i t ep e r f e c t ，i n c l u d i n gt h e f u l l l i f e c y c l eo ft h ep r o d u c t ，c a l l e d p r o d u c t l i f e c y c l e m a n a g e m e n t i nt h ew o r l d ，p d mt e c h n i q u ei sq u i t ep e r f e c t ，b u ti t i ss t i l li nt h ee a r l y p h a s ei no u rc o u n t r y , u s i n gp d m c a n p r o v i d e t h ed e s i g n ，p r o c e s sa n d p r o d u c td e p a r t m e n t ac e n t r a ls i n g l ei n f o r m a t i o nl i b ，c a nm a n a g et h ee l e c t r o n i cd o c u m e n ti n f o r m a t i o no ft h e c a d c a p p c a m ，a n da tt h es a m et i m ec a l lg i v et h eo t h e rd e p a r t m e n t so ft h ee n t e r p r i s e t h er i g h ti n f o r m a t i o ni nt i m e p d m s y s t e mc a ns o l v et h ep r o b l e m so fp r o d u c td a t am a n a g e m e n t b u tt h es t u d yo f s t a n d a r d i z a t i o no ft h e p r o d u c t i n f o r m a t i o ns o u r c ei s r a r e ，t h i sp a p e r , f r o m t h e s t a n d a r d i z a t i o no ft h ei n f o r m a t i o ns o n r c e ，b a s e do nt h ea n a l y s i so fm a i nm o d e l ，f i l e n a m i n g ，e n v i r o n m e n ts e t t i n g se t c p r e s e n t st h ed a t ac r e a t i o ns t a n d a r d ，a n di m p l e m e n t e d i t a sa s y s t e mc a l l e du c d c s ( u g c h i n ad a t ac r e a t i o ns t a n d a r d ) u s i n gt h ed e v e l o p i n gt o o l u g o p e n a p i o nt h eu g s y s t e m ，i t su s i n gi n d i c a t e st h a tt h es t a n d a r d i z a t i o no f c a dd a t a c a r lm a k et h ed a t a e x c h a n g i n ge a s i e r , i n f o r m a t i o n s t a n d a r d i z a t i o nc a nb ea g o o d f o u n d a t i o no fp d m i m p l e m e n t a t i o n t h i s p a p e r , a sp a r t o ft h ej d g r o u p s i n f o r m a t i o n i z a t i o nc o n s t r u c t i o n ，b u i l ta a r c h i t e c t u r eo fi t s e n t e r p r i s e i n f o r m a t i o n i z a t i o n s y s t e m ，a n dm a i n l yd e s i g n e d a n d d e v e l o p e do n es u b s y s t e mc a l l e dp r o d u e td e v e l o p m e n ts y s t e m ，i n c l u d i n gt h es y s t e m d e s i g n ，a p p l i c a t i o ne n c a p s u l a t i o n ，r e p o r ta n dk 3i n t e r f a c ed e v e l o p i n g b a s e do nt h e a b o v e ， f u rt h e l o n g t e r m ，h i g h - d i f f i c u l t y a n d m o r e d e p a r t m e n t - i n v o l v i n g e t c t h i sp a p e rs t u d i e dt h es t a n d a r di m p l e m e n t a t i o nm e t h o do f 2 南京航空航天大学硕士学位论文 e n t e r p r i s ei n f o r m a t i o ns y s t e m ，s u c ha sp d m ，t h ec h a r a c t e r i s t i co fp d m i m p l e m e n t a t i o n , s u m m a r i z e dt h es t a n d a r di m p l e m e n t a t i o n m e t h o d ，a n di th a st h eg u i d i n gs i g n i f i c a t i o nf o r t h ei m p l e m e n t a t i o no fi n f o r m a t i o n s y s t e m k e yw o r d s ：c a d ，p r o d u c td a t am a n a g c r a e n t d a t ac r e a t i o ns t a n d a r d ，i m p l e m e n t a t i o n m e t h o d ，i m a n ，u g 3 南京航空航天大学硕士学位论文 第一章概述 今天，电子技术、计算机技术和信息技术的发展给各行各业带来了翻天覆地的 变化，制造业也不例外，企业都相继采用了先进的技术来提高自身的产品开发能力 以便在市场中占据更重要的地位，这反过来又加剧了市场竞争的严酷性，所以要在 市场竞争中站稳脚跟就要不断采用先进的技术，包括设计制造技术和管理技术，事 实证明企业的信息化能明显提高企业的产品开发能力和市场适应能力。w t o 已经 临近，中国的企业，尤其是制造业能否顶得住市场的冲击，都是企业管理层乃至国 家关一t l , 的问题，传统的制造和管理模式已明显不能胜任，制造业信息化成了必然， 为此，中央提出了信息化推动工业化的伟大战略方针，通过制造业的全面信息化建 设，提高劳动生产率，迎接市场的挑战。 1 1 制造业面临的问题 在过去的几十年里，随着科学与技术的进步，电子、计算机信息技术的发展， 一些企业率先采用了一些基本的信息化的手段，从而是本来就竞争激烈的市场更加 白热化，这种竞争在推动整个社会飞速发展的同时也给企业带来了新的压力，如何 在竞争市场中占有一席之地成了众多企业关心的话题。企业要在市场竞争中立于不 败之地，就要力争在最短时间( 1 ) 内开发出满足市场需求的高质量( q ) 的低成本( c ) 的产品，同时也要提供良好的服务( s ) 。市场的竞争、人们的需求都对产品提出了 更高的要求，这对产品的结构、性能的需求越来越苛刻，从而使新产品的研制变得 越来越复杂。产品的频繁更新对企业本身来说也带来了一些问题：需要在再设计 ( r e d e s i g n ) 、企业业务流程再造( b p r ) 等包括设备改造及制造上不断投资。产品的开 发费用基本上与时间成正比，即开发周期越长，投资越多。这种因素也促使企业采 用各种手段缩短产品开发周期。因此，世界各国的企业都面临着严重挑战：如何缩 短日趋复杂的产品的开发周期以占有市场、降低成本，如何去适应快速变化的市场 需求。对企业进行重组不断以高质量、低成本进行快速的新品开发，在竞争中求 生存和发展，已成为企业共同追求的目标。为了达到上述目标，企业不断采用了电 子化的计算机辅助技术，这就是最初的信息化概念。 1 2 企业信息化的发展 1 2 1c a x 技术的使用 早期，随着计算机计算能力的提高和计算机图形技术的发展，以及辅助设计理 南京航空航天大学硕士学位论文 第一章概述 今天，电子技术、计算机技术和信息技术的发展给各行各业带来了翻天覆地的 变化，制造业也不例外，企业都相继采用了先进的技术来提高自身的产品开发能力 以便在市场中占据更重要的地位，这反过来又加剧了市场竞争的严酷性，所以要在 市场竞争中站稳脚跟就要不断采用先进的技术，包括设计制造技术和管理技术，事 实证明企业的信息化能明显提高企业的产品开发能力和市场适应能力。w t o 已经 临近，中国的企业，尤其是制造业能否顶得住市场的冲击，都是企业管理层乃至国 家关一t l , 的问题，传统的制造和管理模式已明显不能胜任，制造业信息化成了必然， 为此，中央提出了信息化推动工业化的伟大战略方针，通过制造业的全面信息化建 设，提高劳动生产率，迎接市场的挑战。 1 1 制造业面临的问题 在过去的几十年里，随着科学与技术的进步，电子、计算机信息技术的发展， 一些企业率先采用了一些基本的信息化的手段，从而是本来就竞争激烈的市场更加 白热化，这种竞争在推动整个社会飞速发展的同时也给企业带来了新的压力，如何 在竞争市场中占有一席之地成了众多企业关心的话题。企业要在市场竞争中立于不 败之地，就要力争在最短时间( 1 ) 内开发出满足市场需求的高质量( q ) 的低成本( c ) 的产品，同时也要提供良好的服务( s ) 。市场的竞争、人们的需求都对产品提出了 更高的要求，这对产品的结构、性能的需求越来越苛刻，从而使新产品的研制变得 越来越复杂。产品的频繁更新对企业本身来说也带来了一些问题：需要在再设计 ( r e d e s i g n ) 、企业业务流程再造( b p r ) 等包括设备改造及制造上不断投资。产品的开 发费用基本上与时间成正比，即开发周期越长，投资越多。这种因素也促使企业采 用各种手段缩短产品开发周期。因此，世界各国的企业都面临着严重挑战：如何缩 短日趋复杂的产品的开发周期以占有市场、降低成本，如何去适应快速变化的市场 需求。对企业进行重组不断以高质量、低成本进行快速的新品开发，在竞争中求 生存和发展，已成为企业共同追求的目标。为了达到上述目标，企业不断采用了电 子化的计算机辅助技术，这就是最初的信息化概念。 1 2 企业信息化的发展 1 2 1c a x 技术的使用 早期，随着计算机计算能力的提高和计算机图形技术的发展，以及辅助设计理 产品数据规范化及其管理系统的实施开发 论的逐步成熟，出现了计算机辅助设计软件，它太大缩短了工程师用在图板上的时 间可以有更多的时间用于创造性的设计。其它技术也相继诞生了，尤其是c a e 技术的产生，给原来几乎无法用手工计算的问题提供了便捷的手段，使得在产品没 有生产出来以前进行性能测试和试验成为可能，并且反过来可以给设计提供必要的 数据，可以使一些错误在设计阶段就加以避免，而不必等到成品以后。 我国的率图板工程就是为了推广应用c a d 软件，把工程师从繁重的体力劳动 中解脱出来，并且已经取得了明显的技术经济效益。 c a p p 技术的采用在一定程度上减轻了企业工艺设计的压力，但由于人工智能 理论发展的不够完善，所以自动推理的c a p p 系统大多处于实验阶段，目前多数的 c a p p 系统还是基于标准库查询和模板编辑的系统，它在一定程度上对已有的企业 的标准工艺进行了总结入库，并提供了检索和编辑功能，使得工艺的编制周期大大 缩短，在一定程度上也加速了产品的开发生产。 由于人们的物质生活水平的提高和技术的发展，人们对产品的要求也越来越苛 刻不仅要功能好，而且也要美观的外形，曲面技术的产生和发展解决了这个问题， 但是用传统的工艺制造手段来加工曲面是不可能的，这就出现了数控自动编程技术， 即计算机辅助加工( c a m ) ，今天数控技术的发展已相当完善。 这些分立的计算机辅助技术的采用，无疑从产品开发的各个环节上加速了产品 的上市，提高了企业的市场竞争力，有明显的技术经济效益。 1 2 2 集成制造技术 随着企业的各个部门的计算机技术的采用，c a d c a m 软件的不断深入推广应 用，c a e 软件逐步集成到c a d 的软件环境，负责设计、制造和分析的工程师与生 产部门，已经逐步地由各司其职向集成方向发展，但是问题也随之而来，每个部门 都有着计算机产生的电子信息数据，可是部门之间的交流和数据共享却依旧建立在 旧的纸张加口头的阶段，这跟单点的高技术产生了严重的不合谐，总的说来存在以 下几个问题： 信息共享程度企业的计算机辅助工具大都是一些离散孤立的系统由于这些 互不兼容的软件产生的数据格式不一致，存储介质亦是各种各样，再加上人员组织 管理的不同，这一切使得企业无法在管理设计、工艺和制造部门之间以及相关企业 间甚至企业与贸易间有效地传递数据信息，实现信息共享。企业应采用更为先进的 方法来管理和协调整个产品开发直到制造过程。 信息传递速度大部分企业的信息传递主要是通过书面文件、报表及电话联络 方式。设计开发的上游部门无法及时与下游过程进行信息交换与共享，各部门不能 及时地了解设计开发过程中的变化，因而产品的研制开发时间长，企业应采用有效 手段来跟踪检查整个产品的设计和制造的进展。 2 产品数据规范化及其管理系统的实施开发 论的逐步成熟，出现了计算机辅助设计软件，它太大缩短了工程师用在图板上的时 间可以有更多的时间用于创造性的设计。其它技术也相继诞生了，尤其是c a e 技术的产生，给原来几乎无法用手工计算的问题提供了便捷的手段，使得在产品没 有生产出来以前进行性能测试和试验成为可能，并且反过来可以给设计提供必要的 数据，可以使一些错误在设计阶段就加以避免，而不必等到成品以后。 我国的率图板工程就是为了推广应用c a d 软件，把工程师从繁重的体力劳动 中解脱出来，并且已经取得了明显的技术经济效益。 c a p p 技术的采用在一定程度上减轻了企业工艺设计的压力，但由于人工智能 理论发展的不够完善，所以自动推理的c a p p 系统大多处于实验阶段，目前多数的 c a p p 系统还是基于标准库查询和模板编辑的系统，它在一定程度上对已有的企业 的标准工艺进行了总结入库，并提供了检索和编辑功能，使得工艺的编制周期大大 缩短，在一定程度上也加速了产品的开发生产。 由于人们的物质生活水平的提高和技术的发展，人们对产品的要求也越来越苛 刻不仅要功能好，而且也要美观的外形，曲面技术的产生和发展解决了这个问题， 但是用传统的工艺制造手段来加工曲面是不可能的，这就出现了数控自动编程技术， 即计算机辅助加工( c a m ) ，今天数控技术的发展已相当完善。 这些分立的计算机辅助技术的采用，无疑从产品开发的各个环节上加速了产品 的上市，提高了企业的市场竞争力，有明显的技术经济效益。 1 2 2 集成制造技术 随着企业的各个部门的计算机技术的采用，c a d c a m 软件的不断深入推广应 用，c a e 软件逐步集成到c a d 的软件环境，负责设计、制造和分析的工程师与生 产部门，已经逐步地由各司其职向集成方向发展，但是问题也随之而来，每个部门 都有着计算机产生的电子信息数据，可是部门之间的交流和数据共享却依旧建立在 旧的纸张加口头的阶段，这跟单点的高技术产生了严重的不合谐，总的说来存在以 下几个问题： 信息共享程度企业的计算机辅助工具大都是一些离散孤立的系统由于这些 互不兼容的软件产生的数据格式不一致，存储介质亦是各种各样，再加上人员组织 管理的不同，这一切使得企业无法在管理设计、工艺和制造部门之间以及相关企业 间甚至企业与贸易间有效地传递数据信息，实现信息共享。企业应采用更为先进的 方法来管理和协调整个产品开发直到制造过程。 信息传递速度大部分企业的信息传递主要是通过书面文件、报表及电话联络 方式。设计开发的上游部门无法及时与下游过程进行信息交换与共享，各部门不能 及时地了解设计开发过程中的变化，因而产品的研制开发时间长，企业应采用有效 手段来跟踪检查整个产品的设计和制造的进展。 2 南京航空航天大学硕士学位论文 唷效的信息管理虽然企业采用计算机辅助工具在一定程度上实现了绘图和设 计的计算机化，但是仍然依赖纸质文档的管理，由于缺乏有效的文档管理，不能有 效地利用已有的设计资源。 - 要求先进的相适应的信息基础设臆( 计算机信息系统支撑环境) 。在数据管理 方面，企业仍然停留在使用大型商用关系数据库的层次上，由于这些数据库不能有 效地管理图形、图像等非结构数据，更无法实现过程管理、配置管理以及对应用工 具的集成，从而不能满足在异构与分布式计算机环境中使企业内各类应用实现信息 集成、功能集成和过程集成。 提高应用集成系统效率在产品开发设计过程中，几乎任何两个不同的应用软 件都不可直接分享或交换产品数据信息。c i m d a t a 公司指出：目前在企业中每天大 约有1 3 到1 4 的设计、管理工程技术人员不是专心于自己的本职工作而是开会、 讨论、等待或处理各种信息；美国的调查表明，由于设计制造缺乏产品数据的统一 管理，导致产品工时增加2 0 ，成本上升1 0 。因此提高应用集成系统的效率，其 核心为各应用系统间的可互操作性。 所以早在七十年代，美国的j o s e p hh a r r i n g t o n 博士就根据计算机越来越强大的 信息处理能力和计算机网络技术的发展情况及其在制造业广泛的应用前景，首先提 出了计算机集成制造( c i m ，c o m p u t e ri n t e g r a t e dm a n u f a c t u r i n g ) 的概念，其核心思 想就是强调在制造业中充分利用计算机的网络、通讯技术和数据处理技术，实现产 品信息的集成。而近年来提出的并行工程( c e ，c o n c u r r e n te n g i n e e r i n g ) 的概念则是 强调在c i m 信息集成的基础上，在制造业中采用并行处理的方法进行产品设计及其 相关过程的实施。克服了传统的顺序工程在设计时不能及早考虑制造过程、支持环 境、质量保证和设计开发周期长等问题，使得企业开发的产品能够及早地以低成本 投放市场，并很好地满足用户的需求，以期获得强大的市场竞争能力。 1 2 3 产品数据管理技术 一产品数据管理的产生 企业的各部门在采用了相应的信息化技术之后都成了“信息的孤岛”，针对这些 问题，就要用新的技术新的管理手段来解决信息的交流和管理问题，以支持团队的 异地协作，并且保证产品数据的安全、可控，并可以跟踪产品开发进度及适应数据 的频繁修改等。 这就是产品数据管理的最初的思想，诞生了最初的文档管理系统，它的目的是 存储和检索c a d c a m 产生的数据，它在一定程度上解决了异构信息的存储和检索， 但是信息之间还是比较孤立，没有跟信息内在联系相对应的外在的关联，比如对一 个零件模型的三维数据c a d 数据、工艺信息、数控加工信息、工程分析数据等， 它们都是跟这个零件密切相关的，是有关联性的信息，但是在固档管理系统中。它 南京航空航天大学硕士学位论文 1 3 本文所作的工作 产品数据管理技术的发展己比较完善，不仅能够很好地管理各类信息化软件产 生的异构的电子文档，而且也把些企业的基本流程纳入了电子化的自动化管理， 在此基础上它也是企业信息化的集成平台，信息能够很好的被管理起来，数据的 一致性得到了良好的保证，但作为信息本身，它的产生有很大的随意性，比如，一 个零件的c a d 模型，会由于不同人的习惯的不同和当时思考问题的状态，而产生 不同的结果，虽然其最终的模型是一致的，但是模型的生成方法千差万别，如命名、 图层的划分、颜色设置、特征的顺序等，这些差别无形中给交流带来了困难，使得 标准化的管理的效果大打折扣，标准化就是效率，标准化程度越高就越能节省时间， 本文在分析了c a x 模型的基础上，提出并实现了数据生成标准，力争从信息的源 头上引入标准化的思想，规范产品信息，它也可以被扩展到企业的其他信息生成源， 从而使得产品数据管理这种标准的管理技术管理从标准化思想产生的文档数据，使 标准化应用得更广更深。 产品数据管理技术，从其字面意思上来讲，就是一门管理的技术，所以它就不 同与以往的c a x 技术，它们只针对某一类型的数据，是单一的信息，而不牵涉管 理信息的信息，p d m 就不一样，它涉及更多的企业部门，它不单要管理不同部门产 生的异构的信息，更重要的是它还要管理这信息的潜在的联系，比如审批、更改等。 由于其技术的特殊性，它的应用也就有它的特点，它不能在企业里安装了就使用， 而是要分部门分阶段的逐步的实施推广，它不仅涉及技术部门而且也与管理部门 密切相关，所以实施就显得尤为重要，同时又由于其实施周期长，有时候进度和结 果都很难以控制，所以如何成功地实施p d m 也成了人们关注的话题，本文在分析 了p d m 技术的特点的基础上，对它的实施过程加以归纳总结，阐述了标准实施方 法的理念，力争使难于控制的实簏过程有一个可以参考的依据，在加大结果的可预 见性的同时提高成功率和缩短实施周期。 与产品数据管理技术相对应的p d m 软件，是p d m 软件供应商提供的符合大多 企业需求的公共的模块的集合，所以不同企业实施时多数需要一些定制和开发工作， 包括企业使用的软件的封装以及与其它大型软件的接口等，这也是p d m 软件的开 放性的原因之一，并且大多数的p d m 软件都提供了二次开发的工具。本文在建立 江动集团企业信息化系统构架的基础上，着重开发实施了以i m a n 为核心的产品开 发子系统。 产品数据规范化及其管理系统的实施开发 第二章计算机辅助类软件的规范化应用 p d m 技术的产生和推广应用解决了异构系统产生的大量的电子信息的管理问 题。使数据的一致性和版本可跟踪性得到了保证，同时提高了信息的共享程度，但 是些问题依然存在，这些问题并不是使用了p d m 就可以解决的，比如主模型思 想的应用，信息生成的标准化等，p d m 解决了数据信息的管理，但是对于信息中的 信息的标准化显得无能为力，这些问题的解决必须从信息的生成工具和信息的生成 人员着手，从信息的产生源头上推行信息的标准化思想和推广主模型概念。 2 1 国内c a d 应用现状及其问题 目前c a d 软件在国内的应用己相当广泛，很多公司都使用了高端的c a d 软件 ( 比如u g ，p r o e 等) ，取得了明显的经济和技术效益，在加速工程和产品的开发、 缩短设计制造周期、提高质量、降低成本、增强企业市场竞争能力与创新能力等方 面发挥着重要作用，目前的推广应用也正在向深度和广度扩展。但是在使用这些功 能强大的高端c a d 软件中也暴露了一些问题，主要包括： 1 零件的多个不同版本的存在，由于企业没有统一的文件存放机制，当几个人 要使用同一个零件模型作绘图或是加工的时候，都是采用拷贝到本机的方法，这样 就导致了一个零件的三维模型在企业内的不同机器上存在，这样时间久了，将导致 几个不同的版本，各个设计员之间无法保持统一 2 没有很好地发挥现有c a d 软件的功能，大型的c a d c a m 软件现在都有了 主模型的思想，也就是全相关的模型思想，这就意味着在产品开发过程中某一处进 行的修改，能够扩展到整个设计中，同时自动更新所有的工程文档，包括装配、设 计图纸，以及制造数据等。全相关性使并行工程成为可能所以能够使开发后期的 些功能提前发挥其作用。但不少企业仅仅把这些软件作为个人的产品开发工具， 而不是整个企业的虚拟并行开发环境：零件的三维模型、绘图、加工、分析等信息 往往都存放在同一个零件文件内，这个文件最后会非常的庞大，而且一般在企业内 这些不同模块的工作都有不同的人完成，且他们都在同一个文件上工作，很容易误 操作并且当一个人在使用该文件时其他人就不能了，最坏的情况就是当零件设 计者更改了设计，而其它绘图、加工等的设计者还在旧的文件上工作，这样的话在 时间上的损失也是很大的，甚至导致车问的图纸和加工代码有误( 和零件设计不一 致) 3 企业中普遍存在的产品设计制造数据信息共享程度低、传递速度慢、设计人 员间c a d 数据交换困难、业务管理落后、设计方式陈旧、支撑技术不配套和应用 集成系统效率不高的问题越来越突出。尽管不少企业为解决上述问题开始采用p d m 产品数据规范化及其管理系统的实施开发 第二章计算机辅助类软件的规范化应用 p d m 技术的产生和推广应用解决了异构系统产生的大量的电子信息的管理问 题。使数据的一致性和版本可跟踪性得到了保证，同时提高了信息的共享程度，但 是些问题依然存在，这些问题并不是使用了p d m 就可以解决的，比如主模型思 想的应用，信息生成的标准化等，p d m 解决了数据信息的管理，但是对于信息中的 信息的标准化显得无能为力，这些问题的解决必须从信息的生成工具和信息的生成 人员着手，从信息的产生源头上推行信息的标准化思想和推广主模型概念。 2 1 国内c a d 应用现状及其问题 目前c a d 软件在国内的应用己相当广泛，很多公司都使用了高端的c a d 软件 ( 比如u g ，p r o e 等) ，取得了明显的经济和技术效益，在加速工程和产品的开发、 缩短设计制造周期、提高质量、降低成本、增强企业市场竞争能力与创新能力等方 面发挥着重要作用，目前的推广应用也正在向深度和广度扩展。但是在使用这些功 能强大的高端c a d 软件中也暴露了一些问题，主要包括： 1 零件的多个不同版本的存在，由于企业没有统一的文件存放机制，当几个人 要使用同一个零件模型作绘图或是加工的时候，都是采用拷贝到本机的方法，这样 就导致了一个零件的三维模型在企业内的不同机器上存在，这样时间久了，将导致 几个不同的版本，各个设计员之间无法保持统一 2 没有很好地发挥现有c a d 软件的功能，大型的c a d c a m 软件现在都有了 主模型的思想，也就是全相关的模型思想，这就意味着在产品开发过程中某一处进 行的修改，能够扩展到整个设计中，同时自动更新所有的工程文档，包括装配、设 计图纸，以及制造数据等。全相关性使并行工程成为可能所以能够使开发后期的 些功能提前发挥其作用。但不少企业仅仅把这些软件作为个人的产品开发工具， 而不是整个企业的虚拟并行开发环境：零件的三维模型、绘图、加工、分析等信息 往往都存放在同一个零件文件内，这个文件最后会非常的庞大，而且一般在企业内 这些不同模块的工作都有不同的人完成，且他们都在同一个文件上工作，很容易误 操作并且当一个人在使用该文件时其他人就不能了，最坏的情况就是当零件设 计者更改了设计，而其它绘图、加工等的设计者还在旧的文件上工作，这样的话在 时间上的损失也是很大的，甚至导致车问的图纸和加工代码有误( 和零件设计不一 致) 3 企业中普遍存在的产品设计制造数据信息共享程度低、传递速度慢、设计人 员间c a d 数据交换困难、业务管理落后、设计方式陈旧、支撑技术不配套和应用 集成系统效率不高的问题越来越突出。尽管不少企业为解决上述问题开始采用p d m 南京航空航天大学硕士学位论文 进行管理，但在c a d 层面上其规范化和标准化工作还有待进行，使得c a d 、p d m 应用的效果大打折扣。主要体现在c a d 的使用缺乏规范，导致了员工之间的交流 困难，比如文件的命名格式、图层的设置等这些在单个员工看来都是无关紧要的 事情，但是对于交流来说将会产生困难。 4 很多企业也认识到c a d 规范化和标准化的重要性，并制定了规范c a d 应 用的企业标准，但由于是用传统的技术管理方法来规范c a d 电子数据，可操作性 差。纸质文档和电子文档的性质的不同，导致了操作上的不同，所以用纸张管理的 模式来管理电子文档显得困难，眼睛很难辨别出对电子信息作出的标准化规定是否 带到了贯彻执行。 2 2 数据创建标准的制定 以上问题在企业采用了p d m 以后部分得到了解决或缓解，但仍有一些不是 p d m 所能消除的。由于并不是所有的企业都实施了p d m ，所以，一下的研究是假 设在没有p d m 的前提下进行的。 鉴于以上问题，针对文件的多个版本同时存在于不同的工作站上，可以采取文 件服务器的方法把文件集中存放，设置权限，比如一个工作组的可以在同一个目 录下工作这样可以保证每个组员看到的都是最新的版本而且省去了到处拷贝的 麻烦，节省了存储空间，这是在没有数据管理系统下的简单的管理办法，若有产品 数据系统的管理，则效果更好，并能更好地使用p d m 带来的基于角色的权限安全 模型，并且可以很好地允许多个版本的存在，而不至于混淆，对于产品的频繁改型 改进提供更好的支持。 对于把所有模块都放在同一个文件的问题，可以采用主模型的思想，三维模型 作为核心，其他绘图、加工和分析等都建立在它之上，分开放在不同的文件中，这 样的话在零件设计员基本完成零件的设计工作后，其它后续的绘图、加工就可以围 绕在主模型周围同时展开工作，采用这种主模型和并行工作的思想将能明显保证版 本的正确性，而且可以提高效率，节约时间：对于共享困难的问题，可以从规范化 来解决，每个人都有自己的喜好，比如层的设置，文件的命名等，但是为了企业内 部不同设计人员的交流，这些问题在企业内必须统一，企业可以制定企业的规范， 如层的设置、实体的存放还有文件的命名规则等。 有些企业已经制定了类似的规范，但在应用时还是存在问题，推行困难究其 原因主要在于标准的检查困难，因为大多数的规范都是针对电子文档的，故用传统 的纸张的检查手段难以适应针对这个问题在u g 上试验开发了一个数据创建标 准的模块，主要的目的是给设计员一个推行标准的向导，并且给检查人员提供一个 标准检查的手段。 由此制定了数据创建标准，内容如下： 南京航空航天大学硕士学位论文 进行管理，但在c a d 层面上其规范化和标准化工作还有待进行，使得c a d 、p d m 应用的效果大打折扣。主要体现在c a d 的使用缺乏规范，导致了员工之间的交流 困难，比如文件的命名格式、图层的设置等这些在单个员工看来都是无关紧要的 事情，但是对于交流来说将会产生困难。 4 很多企业也认识到c a d 规范化和标准化的重要性，并制定了规范c a d 应 用的企业标准，但由于是用传统的技术管理方法来规范c a d 电子数据，可操作性 差。纸质文档和电子文档的性质的不同，导致了操作上的不同，所以用纸张管理的 模式来管理电子文档显得困难，眼睛很难辨别出对电子信息作出的标准化规定是否 带到了贯彻执行。 2 2 数据创建标准的制定 以上问题在企业采用了p d m 以后部分得到了解决或缓解，但仍有一些不是 p d m 所能消除的。由于并不是所有的企业都实施了p d m ，所以，一下的研究是假 设在没有p d m 的前提下进行的。 鉴于以上问题，针对文件的多个版本同时存在于不同的工作站上，可以采取文 件服务器的方法把文件集中存放，设置权限，比如一个工作组的可以在同一个目 录下工作这样可以保证每个组员看到的都是最新的版本而且省去了到处拷贝的 麻烦，节省了存储空间，这是在没有数据管理系统下的简单的管理办法，若有产品 数据系统的管理，则效果更好，并能更好地使用p d m 带来的基于角色的权限安全 模型，并且可以很好地允许多个版本的存在，而不至于混淆，对于产品的频繁改型 改进提供更好的支持。 对于把所有模块都放在同一个文件的问题，可以采用主模型的思想，三维模型 作为核心，其他绘图、加工和分析等都建立在它之上，分开放在不同的文件中，这 样的话在零件设计员基本完成零件的设计工作后，其它后续的绘图、加工就可以围 绕在主模型周围同时展开工作，采用这种主模型和并行工作的思想将能明显保证版 本的正确性，而且可以提高效率，节约时间：对于共享困难的问题，可以从规范化 来解决，每个人都有自己的喜好，比如层的设置，文件的命名等，但是为了企业内 部不同设计人员的交流，这些问题在企业内必须统一，企业可以制定企业的规范， 如层的设置、实体的存放还有文件的命名规则等。 有些企业已经制定了类似的规范，但在应用时还是存在问题，推行困难究其 原因主要在于标准的检查困难，因为大多数的规范都是针对电子文档的，故用传统 的纸张的检查手段难以适应针对这个问题在u g 上试验开发了一个数据创建标 准的模块，主要的目的是给设计员一个推行标准的向导，并且给检查人员提供一个 标准检查的手段。 由此制定了数据创建标准，内容如下： 产品数据规范化及其管理系统的实施开发 一文件管理 在文件管理中最主要的是体现主模型的思想，所谓主模型是指唯一以电子介质 存在的c a d 零件的三维模型数据文件其它应用( 如加工、装配、二维绘图和分 析等) 则通过虚拟装配调用主模型，而不是直接在主模型上进行加工、装配、二维 绘图和分析等( 图2 1 ) 。采用主模型的优点在于： 1 当主模型改变时，其它应用则随着更新，主模型与其它应用保持了最大限 度的相关性，这是进行并行设计的基础。 2 在用虚拟装配调用主模型时是通过指针指向主模型而不是将主模型拷贝进 来，避免了三维模型数据的重复拷贝，节省硬盘空间和内存。 3 在进行其它应用工作时，不需要有对主模型有写的权利。可以有效保护主 模型。 因此，贯彻主模型思想是提高c a d 应用水平和设计效率的关键。 图2 1 主模型的基本思想 ( 1 ) 文件类型 在三维c a d 领域文件类型主要包括( 图2 1 ) ： 1 主模型文件：难一以电子介质存在的u g 零件的三维模型数据文件。 2 装配文件：将很多零件主模型( 或装配文件) ，采用装配方式，生成的部 件或产品模型文件。 3 二维绘图文件：采用装配方式，将主模型文件或装配文件装配进来生成 二维工程图的文件。 4 加工或工装应用文件：采用装配方式，将主模型文件或装配文件装配进来， 进行数控编程或工艺工装设计的文件。 5 有限元或机构运动分析应用文件：采用装配方式，将主模型文件或装配文 件装配进来，进行有限元或机构运动分析的文件。 ( 2 ) 文件命名规则 南京航空航天大学硕士学位论文 为贯彻主模型思想，区别不同文件类型，采用主模型文件名加后缀的方法为其 它类型的文件命名。下面是一实例，文件名由三部分组成( 表2 - 1 ) ： 第1 部分：主模型名称以企业关于零件和产品命名和编码的规定为准。 第2 部分：根据企业的实际加上不同文件类型信息，示例如下表2 - 1 ： 表2 一l主模型文件名扩展方法 模型类型后缀 主模型文件 装配文件 a s m 二维绘图文件 一d w g 加工或工装应用文件 m f e 有限元或机构运动分析应用文件 c a e 第3 部分：文件扩展名总是采用c a d 软件所规定的，如对于u g 扩展名为p n 。 二文件数据组织 ( 1 ) 零件属性 零件属性是指零件的附属信息如设计和审核等，c a d 数据生成标准主要解决了 二个问题：1 各个企业的附属信息可能有不同的要求但在企业内部不同零件间大 都分附属信息是相同的，可以重用，u c d c s 解决了附属信息的共享问题；2 u c d c s 能使三维模型的附属信息同二维制图的明细表、标题栏关联。 u c d c s 中，定义了如下零件属性：序号、编码、名称、数量、图号、规格和 材料。如根据企业的管理需要有些可定义为必填项，如编码、名称、图号、规格 等。序号、数量由系统自动产生。为了能够自动填写标题栏，u c d c s 定义了如下 零件属性：设计、标准化、审核、工艺、日期、名称、材料、规格、编码、比例、 阶段标记( s 、a 、b ) 为必填项，重量、共一张、第一张为可选项。具体的附属 信息内容可以通过配置文件设置，形成自己的企业属性标准。 ( 2 ) 图层的设置 在企业内规定图层的设置即在不同的图层上放置不同的几何实体图素可以 方便信息交流。图层的设置可以按不同的几何图素、不同类型应用等方面考虑。表 2 2 是一个典型图层设置示例，在u c d c s 中，用户可以在配置文件中定义层的设置。 在u c d c s 中层的设置强调了以下几点：1 尽管在u g 中的一个文件中可以同时存 在多个实体，但在u c d c s 中还是规定最终设计结果实体只能是一个单一的实体， 作这一规定的理由：一是在物理世界中一个物体本身只能用一个连续实体表示，二 是可以方便同p r o e 等软件的转换( 在p r o e 中本身就规定了一个文件中只能存在 一个实体) ；2 设置了一层用于放置最终设计结果的装配状态实体，例如用于装配 产品数据规范化及其管理系统的实施开发 的小平面模型、弹簧的伸展状态( 弹簧在装配状态和自由状态下是不一样的) ：3 一般实体层用于放置除最终设计结果实体和用于装配状态实体外的实体；4 指针实 体图层用于放置由u g w a v e 产生的指针实体。 表2 - 2典型图层设置示例 图层号图层的说明说明 l p a r t ，s o l i d最终设计结果实体 2 p a r t ，s o l i di n a s m 用于最终设计结果实体的装配状态 o l 一2 0s o i l d b o d y其它实体 1 5 2 01 i n k b o d