（机械设计及理论专业论文）关于caecadbom集成关键技术的研究.pdf

华北电力大学硕士学位论文摘要 摘要 根据企业的生产现状和实际需求，分析了c a e 、c a d 和b o m 之间的关系，对 以上三种与企业密切相关的技术进行了集成，开发了c a e 子系统、c a d 子系统和 b o m 子系统及三者的集成系统，实现了优化方法选择、常规计算、优化计算、自动 绘图、b o m 汇总和图目汇总等功能。解决了产品设计过程中的信息集成关键技术问 题，对于企业的信息集成和信息化建设有一定的促进作用。介绍了各子系统及其集 成系统的组成、功能和使用方法及使用效果。以插接式钢管杆作为检验模型，对系 统的各项功能进行了测试。对测试结果的分析表明：该集成系统达到了设计要求， 运行结果正确。 关键词：计算机辅助工程，计算机辅助设计，物料清单，集成 a b s t r c t a c c o r d i n gt op r o d u c i n ga c t u a l i t ya n da c t u a ld e m a n do fa ne n t e r p r i s e ，t h ep a p e r a n a l y s e st h er e l a t i o na m o n gc a e 、c a da n db o m i n t e g r a t e st h e mw i t he a c ho t h e r w h i c ha r ec l o s er e l e v a n tt ot h ee n t e r p r i s ea n dd e v e l o pp r o g r a m e so fc a es u b s y s t e m 、 c a ds u b s y s t e m 、b o ms u b s y s t e ma n di n t e g r a t i o ns y s t e mo ft h e m r e a l i z e st h e i n t e g r a t i o no f m e t h o dc h o o s e 、o p t i m i z a t i o nd e s i g n 、a u t o m a t i cd r a w i n g 、b o mg a t h e ra n d d r a w i n gc a t a l o g u eg a t h e r s o l v et h ep i v o t a li n t e g r a t i o nt e c h n o l o g yo ft h ei n f o r m a t i o n d u r i n gt h ep r o g r e s so fp r o d u c td e v e l o p i n ga n di m p r o v et h ei n f o r m a t i o ni n t e g r a t i o no f e n t e r p r i s e i n t r o d u c e sp a r t i c u l a r l yp r o g r a mm o d u l e 、f u n c t i o na n de f f e c to fc a e 、c a d a n db o mm o d u l e s b ym a p sa n dt e x t s e v e n t u a l l yt e s tt h es y s t e mw i t ht h es t e e l p i p ep o l e m o d e l t h er e s u l ts h o w ：t h es y s t e ma c h i e v e st h er e q u e s ta n dt h er e s u l ti sr i g h t h u a n gj i m i n g ( m e c h a n i c a ld e s i g na n dt h e o r y ) d i r e c t e db yp r o f d a iq i n g h u i k e y w o r d s ：c a e ，c a d ，b o m , i n t e g r a t i o n 声明 本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文关于c a e c a d b o m 集成关 键技术的研究，是本人在华北电力大学攻读硕士学位期间，在导师指导下进行的 研究工作和取得的研究成果。据本人所知，除了文中特别加以标注和致谢之处外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华北电力大学 或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做 的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：毒继明 日期：竺! ! 、! 兰! 关于学位论文使用授权的说明 本人完全了解华北电力大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件：学校可以采用影印、缩印或 其它复制手段复制并保存学位论文：学校可允许学位论文被查阅或借阅；学校 可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；同意学校可以用不同方式在不同 媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。 ( 涉密的学位论文在解密后遵守此规定) 作者签名：葜绁：明 日期：竺! ! ：堕兰? 导师签名塑 日期：型- 腰刃 华北电力大学硕士学位论文 1 1c a e 的含义 第一章引言 c a e ( c o m p u t e ra i d e de n g i n e e r i n g ) 从字面上理解是计算机辅助工程，准确地 说，是指工程设计中的分析计算与分析仿真，具体包括工程数值分析、结构与过程 优化设计、强度与寿命评估、运动动力学仿真【1 1 。工程数值分析用来确定分析产品 的性能；结构与过程优化设计用来在保证产品功能、工艺过程的基础上，使产品质 量、工艺过程的性能最优；结构强度与寿命评估用来评估产品的强度设计是否可行， 可靠性如何以及使用寿命为多少：运动动力学仿真用来对由c a d 建模完成的虚拟 样机进行运动学仿真与动力学仿真。目前，c a e 的核心技术应为有限元技术与虚拟 样机的运动动力学仿真技术。 对c a e 进行进一步的分析，可以将其具体的含义描述为以下几个方面： 运用工程数值分析中的有限元等技术分析计算产品结构的应力、变形等物 理场量，给出整个物理场量在空间与时间上的分布，实现结构的从线性、静力计算 分析到非线性、动力的计算分析。 、 运用工程优化设计的方法在满足各种工艺、设计的约束条件下，对产品的 结构、工艺参数、结构形状进行优化设计，使产品结构性能、工艺过程达到最优。 运用结构强度与寿命评估的理论、方法、规范，对结构的安全性、可靠性 以及使用寿命做出评价与估计。 运用运动学、动力学的理论、方法，对于c a d 实体造型设计的机构、整机 进行运动动力学仿真，给出机构、整机的运动轨迹、速度、加速度以及动反力的大 小等。 1 2 c a d 的含义及特点 c a d 即计算机辅助设计( c o m p e e ra i d e dd e s i g n ) ，是指工程技术人员以计算 机为工具，用各自的专业知识对产品进行总体设计、绘图、分析和编写技术文档 等设计工作的总称。它是利用计算机帮助设计人员进行设计的一种专门技术。一般 认为它的功能可归纳为四大类：建立几何模型、工程分析、动态模拟和自动绘图。 国外把c a d 技术作为现代化设计的方法和手段，称它为新技术起飞的“引擎”。 利用c a d 进行工程设计和绘图的优点如下： 将图形文件存放于磁盘或硬盘中，不仅管理方便，而且图形不易受到污损， 1 华北电力大学硕士学位论文 占用空间小。 图形修改操作方便，克服了人工修改产生的凌乱及不统一的问题。 使用c a d 提供的许多绘图功能，可减少绘图工作量及工序间的周转时间。 c a d 增加的i n t e r n e t 功能方便了企业内部管理及对外联系。 易于建立标准图库。 1 3b o m 的含义及作用 b o m 即物料清单( b i l lo f m a t e r i a l ) ，它是一种描述装配件的结构化的零件表， 其中包括所有的子装配件、零件、原材料的清单，以及制造一个装配件所需物料的 数量，如工时、材料、设备、工装、车间等。要想用计算机来管理企业的这些繁多 而又关联的物料，首先要使系统能够知道企业制造的产品结构和所有要使用到的物 料。为了便于计算机识别，必须把产品结构图转换成规范的数据格式，这种用规范 的数据格式来描述产品结构的文件就是物料清单。 在产品的生命周期过程中，b o m 所经历的演变过程一般包括以下几种： 设计b o m 。企业的设计部门对产品结构的定义，是反映产品设计结构的 b o m 形式。它是产品设计工程师在完成设计后获得的。 。1 ， 工艺b o m 。企业的工艺设计部门用来组织生产产品以及相关零部件的工艺 文件。它是工艺部门在设计b o m 的基础上，根据企业的制造装备特点，编制的产 品零部件和最终产品的制造工艺流程。 制造b o m 。生产部门的制造b o m 是在设计b o m 的基础上，根据制造装 配要求完善的，包括加工零部件的加工信息和按工艺要求的毛胚、模具、卡具等工 r。- 艺信息。 成本b o m 。用来描述产品及零部件的最终成本信息。它是企业的财务管理 部门根据制造b o m 中自制件、外协件和采购件的信息，追加企业的管理费用、设 备折旧费用后计算出的产品及零部件的最终成本。 采购b o m 。根据生产要求外购的原材料、标准件和成套部件等产生的对应 文本格式，主要包括外购件明细表、外协件明细表、自制件明细表和材料明细汇总 表等。 在产品改型设计中往往需要利用原有产品的b o m ，以快速、可靠完成新产品的 设计。在企业的图档管理系统中，b o m 管理是核心模块之一。只有产生了正确的 b o m ，才能正确地组织生产，物料部门才能依据生成的各种报表，来进行正确的采 华北电力大学硕士学位论文 购，生产部门才能得到正确的材料，按时完成生产计划。如果没有b o m ，就无法准 确地将设计部门产生的数据和变更信息传送到制造部门和其它相关部门，实现全局 数据信息的统一，进而直接影响到企业的全面信息集成和信息化建设。 1 4 本课题提出及其研究的意义 随着科学技术的不断发展和应用，一些新的产品开发和生产管理技术应运而 生，作为设计、开发和生产新产品的重要手段c a e 、c a d 和b o m ，对于提高企业 的产品质量、降低生产成本、缩短上市周期等都起到了很大作用。但是，现阶段产 品设计过程中的c a e 、c a d 和b o m ，只是在各自的应用阶段发挥着作用，犹如彼 此独立的“孤岛”，无法实现信息的高度共享，是进一步提高工作效率的“瓶颈”。 目前，制造业正在逐步实现信息化，信息化水平已经成为新的经济时代衡量一 个国家、一个地区综合实力的重要标志，已引起世界各国的普遍关注，我国也做出 了实施“制造业信息化工程”的重要举措。制造业信息化工程有四大目标：设计数 字化、装备数字化、生产过程数字化、最终实现企业数字化。 为了适应信息化的大潮，很多大型的软件开发商都开发了或正在开发集成了 c a e 、c a d 和b o m 功能的大型设计软件。但由于资金或者企业规模等原因，大部 分中小型企业都对大型设计软件望而却步，而仅仅使用c a d 系统进行产品的绘图 而已。 因此，以市场占有率很高的a u t o c a d 2 0 0 0 系统为开发平台，通过二次开发来 实现c a e 、c a d 和b o m 的集成。这样企业不但可以保留原c a d 系统，还可通过 很少的投入就可以实现企业的c a e 、c a d 和b o m 集成；并满足中小企业的信息化 需求，进一步消除企业的“信息孤岛”现象；进而改善企业的生产状况，提高企业 的经济效益和市场竞争力同时，为企业的全面数字化和信息集成打下坚实的基础， 切实促进我国企业信息化程度的全面提高。 1 5 国内外的研究现状 国外对c a e 、c a d 和b o m 集成技术的研究情况如下： 芝加哥西北大学的m o k ，s w e em e a n 在其学位论文as t r u c t u r e dp r o d u c tc o d i n g s y s t e m ( s p c s ) f o ri n t e l l i g e n tp r o d u c td a t am a n a g e m e n t 中，提出了利用i s o 一1 0 3 0 3 ( s t e p ) c a d 数据实现c a d 、c a m 、c a e 共享产品数据信息的观点 2 1 。 加拿大西安达略大学的s a n g o l ep a r c h a n a 在其学位论文( ( i n v e s t i g a t i o no f m i c r o g e o m e t r yf l a w si nd e s i g nd a t ae x c h a n g e ) ) 中，提出了i s o 一10 3 0 3s t e p ( s t a n d a r df o r t h e e x c h a n g eo f p r o d u c tm o d e ld a t a ) 在实现c a d 、c a m 、c a e 产品数据交换的成功率 1 j 3 华北电力大学硕士学位论文 为9 5 9 8 的观点1 3 j 。 a y y a r ，a n a n d ( a i m a s o f t ，i n c ) 在n a t i o n a le l e c t r o n i cp a c k a g i n ga n dp r o d u c t i o n c o n f e r e n c e 会议上指出，集成c a d 系统和e r p 系统最大的障碍是b o m 的生成和 b o m 内容随生产情况的变化而变化，最有效的方法是e r p 直接从c a d 系统的数据 库中通过b o m 得到基本的产品数据【钔。 目前，由美国p t c 公司出品的、在当今世界上拥有用户最多的三维c a d 软件 p r o e ，可以将建立好的实体模型自动生成有限元网格，并将其传输到常用的有限元 软件中去计算分析。也可以进行c a d 和c a e 的结合，进行机构分析、静态、动态、 疲劳和冲击等多种分析，还可以直接将三维模型转化为二维工程图纸。 国内对c a e 、c a d 和b o m 集成技术研究的情况如下： 沈阳工业大学陈世东等人，利用a u t o c a d 2 0 0 0 自带的a c t i v e x 自动化服务功能， 通过可视化编程，对a u t o c a d 2 0 0 0 进行二次开发，实现了从a u t o c a d 2 0 0 0 系统直 接生成b o m 表1 5 j 。 ， 华东交通大学任继文，利用a u t o c a d 2 0 0 0 的a r x 二次开发包和v i s u a lc + + 6 0 语言，通过定义明细块和标题栏块的方法，实现了b o m 表和图纸明细表之间的双 向信息传递【6 】。 一 电子科技大学的杜平安和李维繁新，利用v b a 语言和a c t i v e x 技术，对 a u t o c a d 2 0 0 0 进行二次开发，实现了产品图纸明细表内容自动导入到e x c e l 系统数 据库的功能【7 】。 四川i 大学施宁平在其学位论文高效超细破碎机设计与c a d 系统的开发中， 对高效超细破碎机的设计及计算机辅助设计软件系统进行了研究，实现了从破碎机 的工程设计到装配图和零件图图纸输出的计算机辅助自动完成【8 1 。 浙江大学徐军民在其学位论文面向对象的精密机床主轴多目标优化设计c a d 系统中，采用面向对象的设计技术，实现了较强的人机交互功能。通过自动生成 力学分析模型、优化设计模型和图形绘制与输出三个子模块，将力学模型分析、优 化设计、图形绘制与输出三部分结合在一起，并将优化设计结果形成文档或输出， 体现了智能化设计的功能【9 】。 华北电力大学郑立在其学位论文基于网络的工程图纸管理系统的设计与开 发中，以p d m 思想为指导，开发出了基于网络的集图纸管理与文件于一体化的 图纸管理系统，具有很高的设计水平和实用价值。若图纸信息能从c a d 系统中直 接获得，则系统的功能会更加完善【1 0 。 、 华北电力大学硕士学位论文 1 6 本课题的主要研究内容 本课题研究的是c a e 、c a d 和b o m 集成的关键技术，基本内容是探索出一种有 效的对三者进行结合的方式，并对其可行性和正确性进行检验。具体工作包括以下4 项： c a e 子系统设计。在c a e 子系统中，优化方法选择模块可以根据对用户提 供的优化模型的一些特性( 如规模大小、目标函数导数是否存在、有无离散变量等) 进行分析，自动向用户推荐合适的优化方法。优化计算模块可以对优化模型进行优 化，同时显示优化结果，并自动把优化结果存入数据库中，供绘图模块绘图时调用。 绘图模块则可以根据优化结果自动进行产品图纸的绘制。 c a d 子系统设计。选择合适的二次开发工具包o b i e c t a r x 2 0 0 0 ，在v i s u a l c + + 6 0 开发环境下对a u t o c - a d 2 0 0 0 进行二次开发，使其实现自动绘图功能。自动 绘图功能包括图层生成、图框生成、技术要求标注、明细填写，利用其它功能模块 存入系统数据库中的优化结果，自动绘制产品的图形。 b o m 子系统设计。通过对明细填写时存入数据库中的内容进行检索和处理， 自动生成标准件汇总表、通用件汇总表、借用件汇总表和明细汇总表及图目汇总表。 集成系统的设计。对生述3 个子系统的集成方式和方法进行研究，并编制集 成这3 个子系统的程序，测试集成的可行性和集成效果。 华北电力大学硕士学位论文 第二章系统开发软件与环境 2 1 系统的开发与运行环境 本集成系统的开发环境：操作系统w i n d o w s 9 8 ，应用软件a u t o c a d 2 0 0 0 ，硬盘 空间为3 0 g ，c p u 为p e n t i u mi i i ，内存为1 2 8 m 。 本集成系统的运行环境：操作系统为w i n d o w s 9 8 、w i n d o w sm e 、w i n d o w s 2 0 0 0 、 w i n d o w sn t 4 0 ，应用软件为a u t o c a d 2 0 0 0 ，硬盘空间为2 0 0 m 及以上，内存为1 2 8 m 及以上。 2 2 系统软件的开发工具 v i s u a lc + + 6 ，0 是运行于w i n d o w s 上的交互式可视化集成开发工具。v i s u a l c + + 6 0 集程序的代码编辑、编译、连接、调试等于一体，可提供完整而又方便的开 发界面和许多有效的辅助开发工具。它提供了大量的类的封装。利用它可开发出满 意的软件系统。 v i s u a lc + + 6 0 的集成开发环境包括文本编辑器( t e s te d i t o r ) 、资源编辑器 ( r e s o u r c ee d i t o r ) 、项目建立工具( p r o j e c tb u i l dl i n k e r ) 、优化编译器( o p t i m i z i n g c o m p i l e r ) 、增量联接器( m o r e m e n t a ll i n k e r ) 、源代码浏览器( s o u r c ec o d eb r o w s e r ) 与集成调试器( i n t e g r a t e dd e b u g g e r ) 。 v i s u a lc + + 6 0 提供了多种工程向导可以建立1 0 多种不同工程项目，如果安装 了o b j e c t a r x 2 0 0 0 后，还可以利用向导轻松建立a u t o c a d2 0 0 0 二次开发应用程序 框架；v i s u a lc + + 6 0 提供了庞大的基本类库m f c 类库( m i c r o s o f tf o u n d a t i o nc l a s s l i b r a r y ) ，利用此类库几乎完成了日常生活与工作中的所有要求，其中包括与数据 库相关的三个基类：c d a t a b a s e 类、c r e c o r d s e t 类和c r e c o r d v i e w 类；另外还有活 动模版库( a c t i v et e m p l a t el i b r a r y ，简称a t l ) ： v i s u a lc + + 6 0 与以前的版本相比作了许多改进，主要表现在以下几个方面： 编译器和连接器的改进。v i s u a lc + + 6 0 编译器不仅支持c o m ( 对象控件模 型) 应用程序开发，还进一步简化了c o m 应用程序的开发过程；在代码生成方面 进一步作了优化，使得目标程序代码更紧凑，运行速度更快；增加了对不同微处理 器的支持，在生成应用程序时可以根据微处理器的不同产生不同目标代码，增强了 其对异常的处理能力。 更加完善的m f c 库。v i s u a lc + + 6 0 的类库在对于i n t e r n e t 和数据库的支持 6 华北电力大学硕士学位论文 方面也作了较大改进。首先v i s u a lc + + 6 0 允许开发典型的基于i n t e r n e t 的应用程 序，允许异步下载文件和设置应用程序的属性，并且在任务完成后，应用程序会自 动释放系统资源供其他应用程序使用。总之，v i s u a lc + + 6 0 使得用户的应用程序和 i n t e r n e t 紧密地结合在一起；其次v i s u a lc + + 6 0 的m f c 库增加了对d a o 的支持， 并将原来的o d b ca p i 函数进行了封装，提供了一系列o d b c 类，以支持o d b c3 0 标准。 “ ， 与开发环境同步进行的改进和提高。v i s u a lc + + 6 0 与w i n d o w s9 8 和i n t e r n e t e x p l o r e r 相伴而生，所以也提供了对它们的支持，主要表现在支持i n t e r n e te x p l o r e 控件，完善了对o l e 、o d b c 、a d o 的支持，支持动态h t m l 、h t m l 帮助系统以 及类似于i n t e r n e te x p l o r e 的应用程序和界面。 2 3 数据库管理系统 数据库就是以一定的组织方式将相关的数据组织在一起，存放在计算机存储器 上形成的、能为多个用户共享的、与应用程序彼此独立的一组相关数据的集合。 a c c e s s2 0 0 0 是微软的一个小型桌面数据库产品 1 2 。可以实现和m ss q ls e r v e r 无缝连接，具有操作简便、分析功能强、使用广泛等优点。缺点是它是一个单用户 系统，不支持多个用户同时访问，且只能在平台上使用。它作为 的套件产品之一，是目前最流行的桌面,wi数nd据ow库s系统。它可操作其它m来i源cro的so数ftoffice 据，如d b a s e 、p a r a d o x 、v i s u a lf o x p r o 以及服务器、小型机上的许多s q l 数据库， 还可支持m i c r o s o f t 的o l e 技术。并且，用户不用编写一行代码，就可以开发出一 个功能强大而且相当专业的数据库应用程序，还可增加v b a ( v i s u a lb a s i c a p p f i c a f i o n ) 代码，因为它是可编程的关系型数据库管理系统。 2 4 常用的绘图系统 a u t o c a d 2 0 0 0 是a u t o d e s k 公司从1 9 8 2 年1 2 月以来，连续推出的一系列 a u t o c a d 产品中一个版本，它广泛应用于建筑、机械、电子、航天、广告等部门和 工程涉及领域1 3 1 。与以往的a u t o c a d 相比，a u t o c a d 2 0 0 0 具有以下的特点： a u t o c a d 2 0 0 0 给用户提供了一个全新的“轻松设计”环境和非常开放的二 次开发环境。 用户可以精确定制a u t o c a d2 0 0 0 的菜单、工具栏和每一个图形对象，使用 户能将精力更集中于设计而不是软件本身。 a u t o c a d2 0 0 0 设计环境的中心是设计和联系，它将用户的着眼点从键盘和 其它输入设备转移到设计上： 7 华北电力大学硕士学位论文 a u t o c a d2 0 0 0 继承并发展了a u t o c a d 一贯的开放灵活的风格，提供了多 种开发工具。这些工具能让用户利用a u t o c a d 的灵活性去集成和自动化许多设计 过程。 m i c r o s o f t 的底层技术被广泛地用于建立a u t o c a d2 0 0 0 的大部分用户界面， 包括对话框、工具栏和菜单，这使得a u t o c a d2 0 0 0 在外观和感觉上和所有的 w i n d o w s 应用程序更相同。 25a u t o c a d2 0 0 0 的二次开发工具 2 5 1 二次开发工具的发展 a u t o c a d 2 0 0 0 二次开发工具主要是集中在编程接口的类型上，目前己发展到了 第三代。 ( 1 ) 第一代开发工具一a u t o l i s p 。这是一种智能语言，是嵌入a u t o c a d 内部的 c o m m o nl i s p 的一个子集。在a u t o c a d 的二次开发工具中，它是唯一的一种解 释型语言。使用a u t o l i s p 可直接调用几乎所有的a u t o c a d 命令。 ( 2 ) 第二代开发工具一a d s ( a u t o c a dd e v e l o p m e n ts y s t e m ) 。它是a u t o c a d r 1 1 开始支持的一种基于c 语言的灵活的开发环境。a d s 可直接利用用户熟悉的c 编译器，将应用程序编译成可以执行文件后，在a u t o c a d 环境下运行，从而既利 用了a u t o c a d 环境的强大功能，又利用了c 语言的结构化编程、运行效率高的优 势。 ( 3 ) 第三代开发工具。包括v l i s p 、a r x 和v b a 等。 v l i s p ( v i s u a ll i s p ) 。它是a u t o l i s p 的换代产品。它与a u t o l i s p 完全兼 容，并提供它所有的功能，是新一代的a u t o c a dl i s p 语言。v l l s p 对语言进行了 扩展，可以通过m i c r o s o f ta c t i v e xa u t o m a t i o n 接口与对象交互。同时，通过实现反 应器函数，还扩展了a u t o l i s p 响应事件的能力，提供了一个完整的集成开发环境 ( i d e ) ，包括编译器、调试器和其它工具，、可以提高二次开发的效率。 a r x ( a u t o c a dr u n t i m ee x t e n s i o n ) 。它是一个以c + + 语言为基础的面向对 象的开发环境和应用程序接口。a r x 程序本质上是w i n d o w s 动态连接库( d l l ) 程序，与a u t o c a d 共享地址空间，直接调用a u t o c a d 的核心函数，可直接访问 a u t o c a d 数据库的核心数据结构和代码，以便能够在运行期间扩展a u t o c a d 固有 的类及其功能，创建能够全面享受a u t o c a d 固有命令特权的新命令。a r s 程序与 a u t o c a d 、w i n d o w s 之间均采用w i n d o w s 消息传递机制直接通讯。 州 ! i j - 。，：、t ：” 基于a c t i v e x a u t o m a t i o n 技术的v b a 。a c t i v e x a u t o m a t i o n 是一套微软标准， 华北电力大学硕士学位论文 以前称为o l ea u t o m a t i o n 技术。该标准允许通过外显的对象由一个w i n d o w s 应用 程序控制另一个w i n d o w s 应用程序，这也是面向对象编程技术的精髓所在。 a u t o c a d 从r 1 4 开始增加了作为a c t i v e xa u t o m a t i o n 服务器应用程序的功能，使用 许多面向对象编译语言和应用程序可以通过a c t i v e x 与a u t o c a d 进行通信，并操纵 a u t o c a d 的许多功能。 2 5 2 o b j e c t a r x 2 0 0 0 的特点与功能 0 b j e c t a r x 2 0 0 0 作为a u t o c a d 系统的第三代程序开发工具，和早期的a d s 、 a d s a r x 、l i s p 以及现在的v b a 、v i s u a ll i s p 相比，都有无可比拟的优越性，主 要表现在： 全面支持面向对象的c + + 编程，能充分利用c + + 编程方法的一切优点。 o b j e c t a r x 2 0 0 0 应用程序本身就是一个动态链接库，它共享a u t o c a d 的地 址空间，并可通过多种方式调用a u t o c a d 命令和函数，应用程序中的命令和 a u t o c a d 的内部命令在形式上没有什么区别。 o b j e c t a r x 2 0 0 0 应用程序可以直接访问a u t o c a d 的数据结构和图形系统， 在a u t o c a d 编辑环境下的所有动作，在应用程序中都可实现，在a u t o c a d 编辑环 境下不能实现的行为，也可以用应用程序实现。 用户可以使用o b j e c t a r x 2 0 0 0 来完成下面的工作： 访问a u t o c a d 数据库。a u t o c a d 图形是存储在数据库中的对象的集合，这 些对象不仅代表了图形实体，而且还包括了内部结构( 例如符号表和字典) 。 o b j e c t a r x 2 0 0 0 使用户的应用程序能够访问这些数据库对象。另外，用户可以为指 定的应用程序创建新数据库对象。 与a u t o c a d 编辑器交互。o b j e c t a r x 2 0 0 0 提供了类和成员函数来与 a u t o c a d 编辑器交互。用户可以注册自己的a u t o c a d 命令，这些命令和a u t o c a d 内部命令一样。用户的应用程序可以接收和处理由a u t o c a d 内部各种事件所引起 的通告。 使用m f c 创建用户界面。o b j e c t a r x 应用程序能够作为动态链接的m f c 库创建并在a u t o c a d 中使用，用户可以使用m f c 类来创建标准的w i n d o w s 图形用 户界面( g u i ) 。 j 创建用户自定义类。用户可以从o b j e c t a r x 2 0 0 0 类中派生自己的类，并且 在派生类时，可以使用o b j e c t a r x 2 0 0 0 的扩展图形类。 针对a u t o c a d 2 0 0 0 推出的o b j e c t a r x 2 0 0 0 编程工具，是采用全新的面向对象 9 华北电力大学硕士学位论文 技术，其面向对象的数据体系及编程方法是其最吸引人的特点。 o b j e c t a r x 2 0 0 0 主要提供了以下几个类库： a c r x 类库：提供了系统级的类和c + + 的宏指令集，用于d l l 应用程序的 初始化、连接及实时类的注册和一致性检查。 a c d b 类库：提供可以直接访问a u t o c a d 数据库结构的类。包括实体等图 形对象和层、线型等非闺形对象。 a c g i 类库：提供了用于显示a u t o c a d 实体的图形接1 5 1 。 a c g e 类库：该库主要被a c d b 库的类使用，包括与通用线性代数和几何对 象相关的类。 a d s 类库：c 语言的库函数，用于实体选择集操作、可编程对话框等操作， 这些操作主要为了与a u t o c a d 2 0 0 0 以下版本兼容。 上述o b j e c t a r x 2 0 0 0 的特点和功能，使其成为众多a u t o c a d 二次开发者首选 的开发工具，利用它开发出了丰富多样的应用软件。 华北电力大学硕士学位论文 第三章集成系统的总体设计 3 1 集成系统的总体设计 本集成系统包括c a e 、c a d 和b o m 三个子系统和一个数据库( 含四个数据表) ， 三个子系统通过数据库管理系统实现在相互之间的通信。 3 1 1 集成系统的功能分析 集成系统功能分析是在系统开发总体任务的基础上完成的。系统功能主要包括 以下几点： 数据库内容查看与编辑。包括数据库内各个数据表存储内容的查看、添加、 删除等功能。 优化计算能自动进行优化计算方法的选择，并进行优化计算。 常规设计能自动进行常规计算。 在a u t o c a d 2 0 0 0 中能自动绘制所设计产品的图纸。 图层、图框、明细的自动生成与填写。 图纸技术要求的自动标注。 产品部件b o m 和图目的浏览、自动汇总与输出。 3 1 2 集成系统的组成及其内部关系 在系统功能分析的基础上，考虑v i s u a lc + + 6 0 程序编制特点，可得到如图3 1 所示的系统功能模块图。c a e 子系统包括常规计算模块、优化计算模块和和绘图模 块。c a d 子系统包括图层生成模块、图框生成模块、技术要求标注模块和明细填写 模块。b o m 子系统包括b o m 汇总模块和图目汇总模块。它们之间可以相互通信和 同时使用，也可以单独使用某一个模块或某一个子系统。 数据库包含四个数据表：技术要求表( j s y q ) 、明细数据表( b t m x ) 、优化计算 结果数据表( y h j g ) 和常规计算结果数据表( c g j s j g ) 。技术要求表用来存储技术要 求的条目内容，供标注技术要求时检索标注内容用。明细数据表存贮图纸的明细和 标题栏信息，供b o m 汇总和图目汇总时检索相关信息用，优化计算结果数据表存 储优化结果，供进行方案比较和绘图时用。常规计算结果数据表存储常规计算结果， 供进行方案比较和绘图用。 华北电力大学硕士学位论文 一一 c a e c a d b o m 集成系统 里垒曼王丕笙il 堡a d 子系统fb o m 子系蓊 常 规 计 算 模 块 优 化 计 算 模 块 自 动 绘 图 模 块 技 术 要 求 标 注 模 块 图 层 生 成 模 块 图 框 生 成 模 块 明 细 填 写 模 块 o 至 汇 总 模 块 图3 - 1 系统功能模块图 3 个子系统与4 个数据表之间的关系如图3 2 所示。 图 目 汇 总 模 块 图1 3 - 2 子系统与数据表关系图 3 1 3 功能模块的数据流程 在仔细分析系统功能模块的基础上，可得出本集成系统中，各功能模块所处理 的数据流程，如图3 3 所示。 3 2 集成系统的开发原则 对于本集成系统的开发而言，主要是在a u t o c a d 2 0 0 0 的环境下，利用 o b j e c t a r x 2 0 0 0 开发工具，使用v i s u a lc + + 6 0 编程语言，对a u t o c a d 2 0 0 0 进行二 次开发来实现集成系统的功能。因此，在集成系统的总体设计中，主要遵循工程化、 模块化、继承性和标准化原则。 1l 一 、1 1 工程化原则。二次开发应按照软件工程学的方法和步骤进行，突出工程化 的思想。首先对所要解决的问题进行详细定义分析( 由软件开发人员与用户讨论决 华北电力大学硕士学位论文 定) ，并加以确切地描述，确定软件技术目标和功能目标，编写软件需求说明书、 确认测试计划和数据要求说明书等。 开始 上j rj上上 常篓荬算li 优鬟荬算li 图鬟粪成l 【明袭荬写ll 禁娄毳粪 模块 ll 模块 l 模块 l 幌i 犬 l i 杯旺馁块 、， 据表蘸l l 理ll 理1l 数i鲴 争申 c a d 绘图系统 上 i结束 图3 - 3 功能模块的数据流程图 然后根据需求说明书的要求，设计建立相应软件系统的体系结构，编写软件概 要设计和详细设计说明书，数据库或数据结构设计说明书，组装测试计划。从而保 证软件的可靠性、有效性和可维护性。按照工程化原则，二次开发的一般过程如图 3 4 所示。 图3 4 二次开发的一般过程 华北电力大学硕士学位论文 模块化原则。模块化的原则要贯穿于二次开发的全过程。首先，在软件的 结构设计中应遵循模块化的原则，将整个系统分解成若干个子系统或模块，定义子 系统或模块间的接口关系，使各模块功能单一以保持模块之间的相对独立，并保证 软件的并行开发、修改和扩展方便。模块化可以使开发人员同时进行不同模块开发 设计，缩短软件开发周期：在软件需要维护和修改时，也仅对相关模块进行修改即 可，避免了对整个程序进行修改工作：在扩展时，只要把独立的功能模块集成即可 运行。最后通过菜单调用把它们集成起来与原系统组成一个有机的整体。在建立图 库时也应遵循模块化原则，根据产品结构和工艺的相似性，利用成组技术将产品划 分为有限数目的零件模块，将模块建模入库，方便产品设计，提高开发效率。 继承性原则。二次开发不同于一般从底层做起的软件设计，是在已有软件 基础上根据实际需要而进行的再开发，对支撑软件有很强的依赖性和继承性。继承 性既是二次开发的最大特点，也是二次开发所应遵循的原则，使开发后的系统在界 面风格和概念上与原软件保持一致，新加入的部分在功能、操作等方面与原系统实 现无缝集成，从而保持系统的一致性和完整性。 标准化原则。标准化是开发c a d 软件的基础。首先，在开发过程要遵循 c a d 技术的基础标准，c a d 技术的发展之路同时也是一条标准化之路，面向用户 的图形标准g k s 和p h i g s 、面向不同c a d 系统的数据交换标准i g e s 和s t e p 以 及窗口标准等都是进行二次开发所必须依据的标准。其次，c a d 系统的二次开发不 同于一般软件的设计开发，它的运行过程是对具体产品设计过程的模拟，必须符合 产品设计的特点，产品设计过程也有着严格的国家标准规定。 3 3 功能模块与c a d 数据的结合方式 本集成系统是在a u t o c a d 2 0 0 0 的环境下，利用o b j e c t a r x 2 0 0 0 开发工具，使 用v i s u a lc + + 6 0 编程语言，对a u t o c a d 2 0 0 0 进行二次开发。在a u t o c a d 2 0 0 0 的 基础上产生c a d 子系统，通过前推来产生c a e 子系统，后延产生b o m 子系统。 整个的集成系统是以a u t o c a d 2 0 0 0 为中心的，因此必须考虑二次开发功能模块与 a u t o c a d 2 0 0 0 数据的结合方式。目前，结合方式主要有3 种。 3 3 1 主动式 一 1 、 第一种结合方式为主动式结合。a u t o c a d 2 0 0 0 将二次开发功能模块所需的信 息直接写入二次开发功能模块的数据库中。这种方式要求详细了解二次开发功能模 块内部的数据库结构，并且二次开发功能模块系统允许a u t o c a d 2 0 0 0 系统往里写 数据( 即有写的权限) 。一般来说，主动式结合形式用在定制开发或自行开发的二次 开发功能模块中。这种情况下，二次开发功能模块的数据库结构很清楚，在二次开 “。 华北电力大学硕士学位论文 发功能模块中录入数据时要进行哪些数据校验也很清楚。当a u t o c a d 2 0 0 0 系统往 二次开发功能模块中写数据时，也遵循二次开发功能模块的数据校验规范，将其所 需的物料信息、产品信息、加工信息等一一写入二次开发功能模块中，并保证数据 的准确性和有效性。 采用主动式结合形式，a u t o c a d 2 0 0 0 系统与二次开发功能模块中信息的同步性 较好：但在安全性方面存在一定问题，如出现写数据冲突，即a u t o c a d 2 0 0 0 系统 写数据到二次开发功能模块的同时，二次开发功能模块也在往里写数据。 3 3 2 被动式 二次开发功能模块从a u t o c a d 2 0 0 0 系统中读取所需的数据，将其写入自己的 数据库中。对于被动式结合方式又有2 种： ( 1 ) 全被动式。a u t o c a d 2 0 0 0 系统公开其表达和存储信息的数据库结构，二次 开发功能模块读取信息时自行判断哪些信息是增加的，哪些是修改的，哪些是己删 除了。 ( 2 ) 半被动式。a u t o c a d 2 0 0 0 系统除公开其数据库结构外，还提供一些握手信 号并单独存入握手信号表中，握手信息说明哪些信息作了更新，这样二次开发功能 模块在读取a u t o c a d 2 0 0 0 系统中的信息时，根据握手信号表来读取a u t o c a d 2 0 0 0 系统中已经发生更改的部分信息，不需要全部读一遍，从而提高接口处理的速度。 采用被动式结合形式，a u t o