（机械设计及理论专业论文）面向pdm系统的塔机cad系统的研究与开发.pdf

中文摘要 摘要 由于随着c a d 技术在企业中的广泛应用，c a d 与p d m 系统越来越紧密联系 在一起，同时产品的生产越来越专业，分工越来越细，就需要开发适合本专业的 c a d 系统；由于微机软硬件技术的高速发展，p d m 系统已不再是大型企业所专用， 中小企业，为提高本企业产品的设计质量，缩短产品的研发周期，提高产品竞争 力，因此研制和开发适合于本专业的基于p d m 系统的c a d 系统已势在必行。 由于认识和技术上的原因，涉及计算机软硬件条件的限制，过去研究开发的塔 机c a d 系统或塔机设计平台，仅限于塔机金属结构的分析、绘图和设计计算，功 能单一，难于全面推广应用。 c a d 系统的开发必须结合c a d 技术发展方向；必须充分考虑设计数据的共享， 与企业的p d m 系统联系起来，减少重复劳动，提高经济效益。 本文提出塔机c a d 系统必须面向企业p d m 系统，基于p d m 系统的c a d 系 统的研究与开发在塔机界尚属首次。构建了基于p d m 系统的塔机c a d 系统，采 用a u t o c a d 为塔机c a d 系统的图形支撑平台，充分利用a u t o c a d 的各种开发接 口进行本专业的二次开发；采用m i c r o s o f t a c c e s s 数据库来实现数据共享和网络化 协同，在产品的设计、制造、管理过程中共享数据与信息交换，实现与p d m 系统 的联系；设计了塔机c a d 系统的工作流程，建模与结构计算模块有双向的接口， 构成的塔机c a d 系统的一部分；对基于企业p d m 系统的塔机c a d 系统进行了较 为全面深入的研究，有一定的理论意义和重要的工程实用价值。也可供其他专业 ( 产品) c a d 系统的研究开发所借鉴。 关键词：塔机，计算机辅助设计，数据库，产品数据管理，编程 墨塞塑茎 a b s t r a c t d u et ot h ee x t e n s i v ea p p l i c a t i o no ft h ec a d t e c h n i q u ei nt h eb u s i n e s se n t e r p r i s e ， c a da n dp d m s y s t e mi sm o r ea n dm o r ec l o s e dt oc o n t a c tt o g e t h e np r o d u c t i o no ft h e m a n u f a c t u r ei sm o r ea n dm o r et h ep r o f e s s i o n a l ，d i v i d e dt h ew o r ki sm o r ea n dm o r et h e e x i g u o u s ，c a dh a v et oc o m b i n ew i t ht h em a n a g e m e n t ，a n dc a l lo u te f f i c i e n c y t h e r e f o r e ，t h ec a ds y s t e m ，w h i c hd e v e l o p m e n ts u i t st h es t a c k e rc r a n e sp r o f e s s i o n ， m u s to r i e n tt h ep d m s y s t e m i nr e c e n ty e a r s ，a l o n gw i t ht h eh i g h - s p e e dd e v e l o p m e n to f t h eh a r d w a r ea n ds o f t w a r ei nt h ep e r s o n a lc o m p u t e rr e g i o n ，p d ms y s t e mi sn ol o n g e ra n a p p r o p r i a t i o no fl a r g eb u s i n e s se n t e r p r i s e t h em e d i u mo rs m a l lb u s i n e s se n t e r p r i s e g r a d u a l l ya d o p tt h ep d ms y s t e m , f o ri m p r o v i n gt h eq u a l i 哆o fp r o d u c t sd e s i g n ， s h o r t e n i n gt h ep e r i o do fp r o d u c t sd e v e l o p m e n t ，a n di n c r e a s i n gt h ep r o d u c tc o m p e t i t i o n a b i u t y t od e v e l o pa n dr e s e a r c ht h ec a ds y s t e mt h a tb e l o n g st om e c h a n i c a lp r o f e s s i o n ， w h i c ho r i e n tp d m s y s t e mi sat e n d e n c yt h a ti sb o u n dt o b e c a u s eo ft h ec o g n i t i o n ，t e c h n i c a lr e a s o n ，t h er e s t r i c t i o no ft h es o f t w a r ea n d h a r d w a r ed e v e l o p m e n tc o n d i t i o n ，a n dt h ed e v e l o p m e m0 ut h es t a c k e rc r a u e j sc a d s y s t e mw e r eo n l yl i m h e db yt h ea n a l y s i so fc o n s t r u c t i o nm e t a l ，d e s i g nc a l c u l a t i o na n d d r a w i n gi nt h ep a s t 。o n eo fi t sf u n c t i o n ，d i f f i c u l ti nc o m p l e t e l ye x p a n dt h ea p p l i c a t i o n ， t h ed e v e l o p m e n to nc a ds y s t e mh a st oc o m b i n et h ee v o l u t i o n a ld i r e c t i o no fc a d t e c h n i q u e m u s tc o n s i d e rs h a r i n gt h ed e s i g nd a t a ，c o n t a c t i n gw i t ht h ep d ms y s t e mo f b u s i n e s se n t e r p r i s e ，a n dc a nr e d u c et h er e p e a tl a b o r , a n di n c r e a s et h ee c o n o m i c p e r f o r m a n c e t h i sp a p e rb r i n gu pt h a tt h es t a c k e rc r a n e sc a ds y s t e mm u s to r i e n tt h e p d ms y s t e mo fb u s i n e s se n t e r p r i s e a c c o r d i n gt ot h er e s e a r c ho ft h ec a ds y s t e m d e v e l o p m e n tb a s e do np d m i nt h es t a c k e rc r a n ef i e l di ss t i l lb e l o n gt ot h ef i r s tt i m e t h i si sad i s q u i s i t i o no ns e t t i n gu pt h es t a c k e rc r a n e sc a ds y s t e md i r e c t e db y p d m a u t o c a di sc h o s e na st h eg r a p h i c sp l a t f o r mo ft h es t a c k e rc r a n e sc a d s y s t e m t h a ti sd e s i g n e da n dr e s e a r c h e db yt a k i n gf u na d v a n t a g eo fa l lt h ei n t e r f a c eo fa u t o c a d d e v e l o p m e n t a d o p t i o nm i c r o s o f ta c c e s sc o m e sr e a l i z i n gt os h a r et h ed e s i g n - d a t aa n d t oc o o p e r a t ew i t ho t h e rd e p a r t m e n to fc o r p o r a t i o nb yt h en e t w o r k s h a r et h ed a t aa n d e x c h a n g et h ei n f o r m a t i o ni nt h er e g i o no ft h ep r o d u c t sd e s i g n ，p r o d u c t i o n ，m a n a g e m e n t t h ep r o c e s si n s i d e ，a n dr e a l i z ew i t ht h ep d ms y s t e mc o n t a c t ；d e s i g n e dt h ew o r k i n g f l o wo ft h es t a c k e rc r a n e sc a ds y s t e mw h i c hh a st w od i r e c t i o n so ft h ei n t e r f a c et h a t c o n n e c tt h es e t t h a gu om o l dw i t hc o n s t r u c t i o nt oc a l c u l a t em o d u l et h a ti sad i v i s i o no f 1 1 1 重庆大学硕士学位论文 c o m p o s i n gs t a c k e rc r a n e sc a ds y s t e m r i g h ta c c o r d i n gt ot h es t a c k e rc r a n e sc a d s y s t e mo r i e n t e dp d mp r o c e e d st h a nf o rc o m p l e t e l yi nd e p t hr e s e a r c h ，h a v et h ec e r t a i n t h e o r ym e a n i n ga n dt h ei m p o r t a n c e se n g i n e e r i n ga p p l i c a t i o nv a l u e i tc a na l s op r o v i d e f o rt h eo t h e rc a dt h es y s t e m l sr e s e a r c hd e v e l o p m e n to ft h ep r o f e s s i o n ( p r o d u c t ) t o d r a wl e s s o n sf r o m k e y w o r d s ： s t a c k e rc r a n e ，c a d ，d a t a b a s e ，p d m ，v b a i v 1c a d 技术的研究和发展状况 1c a d 技术的研究和发展状况 1 1c a d 技术的应用与发展睢1 陋6 1 n 6 ”1 c a d 技术( c o m p u t e ra i d e dd e s i g n 计算机辅助设计) 是一个广义的概念，除了 通常所说的计算机辅助设计与绘图外，它还应包括计算机辅助工程分析( c a e ) 、计 算机辅助工艺规划( c a p p ) 、计算机辅助制造( c a m ) 和产品数据及图档管理 ( p d m s ) 。我国由国家科委于1 9 9 2 年组织实施c a d 应用工程，在取得了巨大的成 效的同时，也证明应用c a d 技术是推动生产力发展的有效途径，是未来实现智能 劳动的技术基础，是企业实现技术进步、提高市场竞争力的手段，是企业进入国 际市场的入场券。 1 1 1c a d 技术在企业中的应用 经过多年的推广，c a d 技术已经广泛地应用在机械、电子、航天、化工、建 筑等行业。如果说2 0 世纪6 0 年代制造业企业战略追求的是生产规模的扩大，7 0 年代是生产成本的降低，8 0 年代是产品质量的提高，9 0 年代和2 1 世纪初则追求 市场响应速度，即缩短交货期。成千上万的企业从应用c a d 技术取得效益的实践 证明，c a d 技术对加速新产品开发、缩短设计制造周期，提高质量，节约成本， 增强市场竞争能力发挥着重要作用。c a d 手段成了企业进入市场经济大门的一把 金钥匙，是广大企业求生存、求发展的需要。 使用c a d 技术进行设计，通过优化组合、模拟和精确的分析计算使得产品的 质量在设计过程中就可以得到很大程度上的保障。 掌握应用c a d 技术，可以使产品在研制周期、质量、成本和服务方面提高综 合竞争能力，取得投入少、见效快的效果，这是吸引广大企业应用c a d 的关键所 在。 1 1 2c a d 技术的研究和发展 c a d 技术产生于本世纪5 0 年代后期。c a d 技术的发展与工业实际应用和需 求密切相关，随着实际应用的需要，一些计算机应用的新技术和一些新的算法在 c a d 中不断出现和发展，主要表现在：建模技术的研究和发展；数据管理技术的 研究和发展；标准化技术的研究和发展三个方面。 建模技术建模技术是c a d 的核心技术，建模技术的研究、发展和应用，就 代表了c a d 技术的研究、发展和应用。由于传统的几何模型、特征模型已不能满 足现代制造技术的要求。从而提出了面向产品生命周期的关系型产品模型的概念。 这一概念的提出，是为了解决信息在设计、制造和检验及装配等环节的共享问题， 完整地描述产品在概念设计装配设计零件设计全过程中的各种属性和相 重庆大学硕士学位论文 互关系，实现产品生命周期中的内部描述信息和外部过程信息的集成。 数据管理技术c a d 技术的研究和应用中，数据管理技术是其又一重要的技 术，特别是在c a d 集成系统中更为重要。数据管理的研究开发经历了文件管理、 数据库管理和产品数据管理( p d m ) - - - 个阶段。近几年来，p d m 系统已成为企业关 注和应用的热点，p d m 技术在国内外得到了突飞猛进的发展。目前，p d m 技术在 网络上的应用、c a d 系统集成、m r p 甩r p 的集成方面进行研究开发。 标准化技术由于c a d 技术的发展和广泛的应用，数据交换的格式和标准化 技术也发展起来，并且越来越重要。在c a d 领域出现了图形级的标准、图形交换 级的标准、产品级的数据表达和交换标准等。 1 1 3c a d 技术的发展趋势 c a d 技术的发展趋势是开放性、集成化、智能化、标准化和信息化。 开放性企业所应用的工作平台的复杂性要求c a d 系统能够增强自适应能 力，在跨越不同的软硬件平台时能同时使用；参数化设计与多媒体技术会进行更 深入地开发，为了提高工作效率会越来越多地使用自然语言理解和识别、语音命 令；而动态导航、约束驱动等绘图功能则会大大提高绘图速度和精度。 集成化由于企业的各个环节是不可分割的，企业的整个生产过程实质上是 信息的采集、传递和加工处理的过程。企业将逐渐从单一的对c a d 软件的需求发 展成为对c a d 、c a p p 、c a m 、c a e 、p d m 、m i s e r p 等技术的集成软件的需求， 从单一考虑某个软件的功能发展为考虑企业级信息集成系统的整体功能和各个子 系统的信息共享。企业对c a p p 、图档管理、p d m 等新技术、新产品的需求将会 迅速增长。 智能化要真正使产品、工程和系统的质量好、成本低、市场竞争力强，就 需要用最好的设计、最好的加工和最好的管理，这就迫切需要总结国内外相关产 品、工程和系统的设计制造经验和教训，成功的设计制造经验做成智能设计、智 能制造系统去指导新产品、新工程和新系统的设计制造，才能使我们的产品、工 程和系统有创造性。 标准化由于c a d 技术发展迅速，c a d 标准的生命周期也越来越短。国际 标准化组织和各个国家的标准化部门都在加速c a d 标准的制修订。新的c a d 标 准也随着技术的发展而不断出现。未来的竞争将是标准化的竞争。 由于技术的特殊性，c a d 标准体系表中既包括面向计算机图形等信息技术方 面的标准，也包括面向专业制图、产品数据技术等工程应用方面的标准。由于c a d 技术标准涉及若干技术领域，所以c a d 标准体系表的第二层标准由七个部分组成 ( 图1 1 ) 。 1c a d 技术的研究和发展状况 图1 1c a d 标准体系的组成 r i 9 1 1c o m p o s i t i o no f t h ec a d c r i t e r i o ns y s t e m 信息化信息技术的广泛集成是以产品数据管理( p d m ) 和过程管理( p m ) 为基础，实现c a d c a p p c a m 和e r p 的有机集成，在并行工程中p d m 也是重 要的基础。由于i n t e m e t 的迅速发展，已经深入到我们生活的各个方面，以“电子 商务”概念为中心的网络时代已经到来。结合p d m 的p d m c p c 系统，将给以 传统管理方法经营企业的管理者带来巨大冲击。如何面对网络时代的挑战，已经 成为企业信息化过程中必须面对的问题。 1 2c a d 与p d m 系统n 忙训引“4 】5 ”1 1 2 1m i s 系统、c i m 系统与p d m 系统的渊源及定义 m i s 系统 m i s ( m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m s ) 被称为“管理信息系统”，是一种使用 数据库来做处理的系统，在这样的系统中包含：软件、硬件、企业制度、人员以 及技术等。它的目的是提供使用者已经整理与统计过的有用信息，以帮助使用者 有条理地处理事务，提高工作效益。 管理信息系统叫i s ) 也是一种人机集成系统，它所提供的信息不但可以支持企 业的日常工作、让工作流程按照标准来规范企业制度，而且还可以通过统计过的 资料来做管理以及提供决策。m i s 是一个将置于数据库中的数据集合成所需的数 据形式的系统，可以说是数据库系统的总称。 c i m 系统 在现实的设计或绘图工作中，a u t o c a d 所扮演的角色已被定型为是用一套电 脑软硬件设备来辅助设计厕图的工具。然而，设计图纸生产对整个产品工作流程 来说，只是其中的一部分。例如，要生产一台空调，c a d 会用于设计的前期作业 中，但是设计完成后，包括设计图纸的管理、原材料与零件成本估算、模具的管 重庆大学硕士学位论文 理、制造现场机器的分配乃至整体的材料清单( a o r a ) 等，也都是重要的工作。 在2 0 世纪8 0 年代，工厂管理者为了降低成本，增加设计与生产双方面的效益， 就希望将图纸设计工作与制造相关的材料清单b o m 系统结合，即c i m ，其英文原 词为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 ，译为“计算机集成制造”。就是将生产所 需的所有控制集成于计算机的系统中，这些控制包括：图纸设计、测试、制造、 装配、检验、物料控制、人事管理与市场信息等多方面的功能。我们用下图所示 来让更为清楚地了解。 c i m 系统的优点是：生产工程设计的成本减少；交货时间缩短；产品质量提高； 生产力有效提升；存货有效控制；人事与制造成本降低；工程师的效率大量提升； 省去许多诸如文书作业纸张、废料、因延误而产生的产品堆积等不必要的浪费。 图1 2 为c i m 系统示意图。 图1 2 c i m 系统示意图 f i 9 1 2i m a g eo f c i ms y s t e m c i m 系统也存在以下的缺点：企业或工厂的生产与管理流程本身首先就要完全 合理化与成熟化，否则运行效益就会大打折扣；c i m 软件系统本身就是由多种软 件所集成的化身，同时必须随着流程的变更而修改程序，除非企业或工厂本身雇 用专业人力来设计撰写程序，否则软件势必无法集成与长期维护；c i m 系统的集 成人力条件不仅要在计算机软件程序设计方面，还必须熟悉工厂流程，人才较难 寻，且流动性大。 从数据库的发展观点来看，目前的传统数据库管理系统已经发展得很成熟，应 用也很普遍。由于这种数据对象通常属于二维，数据之间的关系比较简单，这种 1c a d 技术的研究和发展状况 传统的关系型数据库主要记录简单数据，无法支持需要动态数据的辅助设计，缺 乏协调工作机制等缺点。这些弱点导致它们在处理非结构化资料( 如图像文件等) 时，显得力不从心。 随着文件储存技术的发展，软件管理的对象类型在逐渐增多，发展出能够处理 资料量大的文件，如：c a d 图形和图像等。因此，在数据管理技术的发展过程中， 先后提出了面向对象的数据库和面向对象的工程数据库管理系统。它们已经商品 化，但还没有在企业中全面的应用和成功的实施，技术上并不成熟。具有对象特 性的数据库二次开发环境由于开放性和可靠性等方面的明显不足，无法胜任现代 c i m 计算机集成制造系统的实时应用需求。因此，一种被称为“产品数据管理” p d m 的系统就应运而生了。 p d m ，英文原词为：p r o d u c t d a t a m a n a g e m e n t ，即产品数据管理。 最早出现在2 0 世纪8 0 年代初期，以人工管理的c a d 电子文件转变为用电脑 来管理，即工程数据管理系统e d m 。e d m 以计算机操作系统的目录管理和数据 库技术为基础，利用软件对电子图像进行浏览，来处理工程图纸的重新产生，这 种软件就是p d m 的雏形。现在，由于c a d 软件技术本身得突飞猛进，愈来愈多 的需求指向图纸与数据上的结合，加入分析决策的资料功能，来得到更高的效益。 最近几年，它所支持的应用范畴越来越广。许多企业都热衷于把p d m 作为贯穿整 个企业的骨架，把它作为提供战略决策、维持竞争力的手段。不同的企业按照其 需求程度总会有不同层次的p d m 应用，但是p d m 的最终目标则是在信息集成上。 著名的c i m d a t a 公司曾经给p d m 下了个这样的定义： “p d m 就是一种帮助工程师和其他人员管理产品资料和产品研发过程的软件 工具。p d m 系统可以确保设计追踪、产品制造所需的大量资料和信息，并以此支 持和维护产品。” 从研究的观点上来看，p d m 又被称为：“工程数据管理”( e d m ，e n g i n e e r i n gd a t a m a n a g e m e n t ) 、“文件管理”( d m ，d o c u m e n tm a n a g e m e n t ) 、“产品信息管理”( p i m ， p r o d u c ti n f o r m a t i o nm a n a g e m e n t ) 、“技术数据管理”( t d m ，t e c h n i c a ld a t a m a n a g e m e n t ) 、“技术信息管理”( r i m ，t e c h n i c a li n f o r m a t i o nm a n a g e m e n t ) 以及“图 像管理”( i m a g em a n a g e m e n t ) 等。p d m 只是以上所有名称中，为人所广泛使用的 整体名称而已。 p d m 系统是有效地管理产品在其生命周期中的所有相关信息，包括：文本文 件、图形文件、数据库记录等。它是可以用来改善设计、生产、销售、售后服务 过程中所有人与流程效率的一组软件工具。 1 2 2p d m 的技术发展历程 p d m 的技术发展历程可以分为以下的三个阶段： 重庆大学硕士学位论文 c a d 简单应用期( p d m 系统雏形) 早期的p d m 产品出现于2 0 世纪8 0 年代 初期。随着c a d 在企业中的广泛应用，c a d 给设计人员带来极大的便利，但是 需要耗费大量时间来寻找、管理设计资料。就产生了能结合c a d 的电子资料、文 件的储存以及获取信息的新方法的需求，各类c a d 的软件协作厂家便推出了第一 代p d m 产品，像图文件管理系统、零件管理系统等。对a u t o c a d 的应用来说， 当时正处于a u t o c a d 的d o s 版。在a u t o c a d r l 2 版以前，有很多第三方软件厂 商用c 语言来写了很多图文件管理系统之类的套装，来配合a u t o c a d 的图形文件 管理。 产品数据管理期( p d m ) 到了2 0 世纪9 0 年代初期，美国就出现了比较专业化 的p d m 产品，如s d r c 公司的m e t a p h a s e ，i d s 公司的i m a n ，i b m 公司的p m s m a r t s o l u f i o n 公司的s m a r t t e a m 等。与第一代的p d m 产品相比，第二代的p d m 产品加强了诸如对产品生命周期内的各种数据的管理能力，对产品结构与配置的 管理，对电子资料的发布和工程更改的控制以及零件分类的管理与查询等，同时 在软件的集成能力和开放程度方面也有较大的提升。少数优秀的p d m 产品甚至可 以真正达到企业的信息集成和制造过程集成的水平。因此，第二代p d m 在商业上 获得了很大的成功，同时正式成为一个产业。已经出现了许多专业开发、销售和 实施p d m 的企业。在这个时期，以a u t o c a d 为主的p d m 系统也有所发展，但 是并非全面性的集成系统，大多数仍围绕在与绘图有关的a u t o c a d 上。普遍使用 与数据库( 如v i s u a lf o x p r o 或s q l 等) 连接的系统较多，语言也多使用a r x 等。 协同产品商务时期( c p c ) 协同产品商务c p c ，英文原词为：c o l l a b o r a t i v e p r o d u c tc o m m e r c e ，是由p t c 公司和m a t f i x o n e 公司所提出的协同产品商务解决 方案，它是一个完全建立在i n t e m e t 平台、c o r b a 和j a v a 技术基础上的产品；就 是架设在i n t e r a c t i n t r a n c t e x t r a n e t 之上，并配合电子商务集成的c p c 系统。经 常与p d m 连在一起，如p d m c p c 。1 9 9 7 年7 月，o m g 组织公布了其p d m e n a b l c r 标准草案。作为p d m 领域的第一个国际标准，这个草案是由许多p d m 领域的主 导厂商参与制订的，如：m m 、s d r c 、p t c 等。p d m e n a b l e r 的公布将意味着p d m 技术在标准化方面向前迈出了崭新的一步。p d m e n a b l e r 将以c o r b a 技术( 分布 式计算技术) 为基础，就p d m 的系统功能、p d m 的逻辑模型和多个p d m 系统间 的交互操作提出了一个标准。此标准的制订将为新一代标准化的p d m 产品 c p c 的发展奠定了基础。之后，各p d m 公司就会相继推出各自的c p c 版本或c p c 解决方案。美国m a t r i x o n e 公司的e m a t r i x 和p t c 公司的w i n d c h i u 就是这类系统 的代表。 1 2 3p d m 的技术分析 p d m 的系统结构 ic a d 技术的研究和发展状况 从整体上来看，目前p d m 产品大多采用分布式客户端服务器( c l i e n t s e n ，e r ) 结构。服务器负责的是公共资料的储存、多用户的同步等处理；客户端则主要负 责与用户的交流、客户私有资料的管理等。如图1 3 所示。 p d ms e r v e rf w i n d o w s n t 2 0 0 0 x ps e r v e r ) 电子数据库 。d w g ，d o c x i s r d g j i i s 肿 s e r v e r 对象数据库lj 对象结构数据库 ( n o t e s lir d b 啦) i ) c m a i n s e r v e r 墙船 s e r v e r m 工sd bs e r v e r m 工sb o m 数据库 p r o g r e s s s e m m r f t ps e r v i c e li 产品结构管理ii 工作流程管理 图形文件管理 对象管理数据库 工厂装配 动态仿真 系统管理 数据库 o d b cm a n a q e r e x c e l w o r d ii 结构管理程序 p d mc l i e n t ( w i n d o w s9 8 2 0 0 0 x p ) 图1 3 p d m 系统结构 f 1 9 1 3t h es t r u c t u r eo f p d ms y s t e m 同时，p d m 系统的内部构造是阶层式的。p d m 系统将建立在操作系统、网络 环境和分布式数据库的基础上。“资料管理数据库”将是p d m 系统的核心模块， 它一方面集中管理了p d m 系统中的全部信息，另一方面也是整个p d m 系统信息 的具体表现。所有p d m 牵涉到的信息，如：人员、资料、过程以及信息间的关系， 最终都是以对象的形式由对象管理数据库统一管理。对象管理数据库为整个p d m 系统提供了统一的数据管理基础。建立在对象管理数据库之上的则是各种p d m 系 统的功能架构，包括：产品结构管理、产品配置管理、集成工具、工作流程管理 等。 重庆大学硕士学位论文 p d m 系统的基本技术特征 作为企业产品数据管理的核心，p d m 系统应当是一个开放性的系统：资料的 开放、功能的开放和系统模块的开放，开放性主要表现在可携带性、可延伸性、 可交互操作性以及可分割性等方面；集成是p d m 系统的基础功能，对工具的集成、 信息的集成和应用的集成三方面，是p d m 技术的表现；面向对象的设计特征，采 用面向对象的分析和设计方法已经成为大型系统软件设计开发和实施的主流。 p d m 的新技术的运用 由于长期以来，人们对于企业功能的分析，普遍采用的是以界定企业本身的职 能来定义企业的方法。“由上而下”的企业信息分析模式也主导了第二代p d m 软 件的方向。然而，随着现代分工的细化，任何企业要想建立一个大而完整的体系 已越来越难，企业经常需要与其他企业进行联合，甚至将许多来自不同企业的职 能部门临时组织在一起，造成所谓的“虚拟企业”，以共同完成某项生产任务。这 种新的组织与生产方式也就让人们对于企业的功能分析与设计方法有了重大的改 变。第三代p d m 产品所使用的就是以“企业职能”和“动态信息”思想为中心， “动态且实时地由上往下”的新的企业信息分析方法。由于i n t e r a c t 的迅速发展， 已经深入到我们生活的各个方面，以“电子商务”概念为中心的网络时代已经到 来。结合p d m 的p d m c p c 系统，将给以传统管理方法经营企业的管理者带来 巨大冲击。如何面对网络时代的挑战，已经成为企业信息化过程中必须面对的问 题。 分布式计算技术。以互联网为基础的分布式计算技术是p d m 的新技术之一。 以分布式计算技术为基础的系统结构将逐渐取代模块化的系统结构。在分布式计 算技术的标准方面，一直存在着两大阵营：一个是以o m g 组织为核心的c o r b a 标准，另一个则是以微软为代表，以d c o m 的a c t i v e x 为标准的基础。近年来， o m g 组织在c o r b a 标准的制定和推广方面付出了巨大的努力，同时，许多 c o r b a 标准的产品也在逐渐成熟和发展。可是由于微软公司在操作系统方面的绝 对统治地位，a c t i v e x 标准在w m d o w s 系列的平台上显得更加实用，对应的工具也 更加成熟。由于目前这两大标准的市场争夺战仍然没有结束，所以，许多己商品 化的p d m 软件大多可同时支持这两个标准。 j a v a 语言的运用。j a v a 从它开始出现的第一天起，就成为计算机界最令人瞩目 的焦点。这是因为j a v a 语言具有高度的可移植性、强壮性和安全性等优点。这些 优点使它一经推出就获得了广泛软件工程师的支持。j a v a 不仅是一种新的计算机 语言，同时还是一种移动式的计算平台。j a v a 语言的“一次程序，随处可用”的 特点使它成为了网络环境下编写移动式组件程序的最佳选择。将分布式计算技术 和j a v a 技术结合起来将是架构i n t e r a c t 网络信息系统最理想的模式。 1c a d 技术的研究和发展状况 1 2 4p d m 的效益 在过去，u n i x 操作系统直是实施和应用p d m 的系统平台。在这种平台上 实施p d m 既耗时又昂贵，主要是大型企业使用，一般企业不会使用。现在，随着 个人电脑的迅速发展，可在p c 机上执行的新一代p d m 系统已经开发。不但在应 用和实施上较容易，p d m 的价格也能让中小型企业容易接受。 根据国外一些研究机构统计，企业应用p d m 系统后产生的效益：节约工程成 本实施后将节约工程成本1 0 左右；加快产品开发时间实施后将提高产 品开发时间2 0 左右；缩短产品上市时间实施后将缩短产品上市时间5 0 左 右；提高定单反映速度实施后将提高定单反映速度3 0 左右；减少开发过程 修改实施后减少开发过程中4 0 左右的不必要修改。 1 3 我国c a d 技术研究现状”引” 1 3 1 我国c a d 技术的欠缺 在开发方面，我国c a d 软件自主开发虽然已形成了几个系统，但基本上都是 专业绘图软件( 如建筑业的p k p m 系列) ，不是通用设计开发平台，缺乏开放性、 集成化、信息化、智能化和标准化的考虑，缺乏设计方法和设计理论上的研究， 无法进行专业的二次开发。在应用方面，很多企业也只是把c a d 作为一个绘图工 具，企业应用中也缺乏对产品设计理论和设计方法的研究，因此企业产品和创新 产品少，在市场上缺乏竞争力。 c a d 技术是一项综合性的高新技术，涉及面广而复杂，技术变化快，竞争激 烈。就建模技术而言，将涉及很多模型建立的理论和算法，是为解决用户需求而 研究开发的，每种理论和算法用于c a d 系统中，会产生新的c a d 软件。而我国 c a d 软件开发缺乏这方面的研究，多年来也未见过有名的理论和算法用于c a d 中。 信息技术的广泛集成是以产品数据管理( p d m ) 和过程管理( p m ) 为基础， 实现c a d ，c a p p c a m 和e r p 的有机集成，在并行工程中p d m 也是重要的基础。 而我国在这方面的研究仅仅开始，至今也没有一个在国内市场上成熟的数据库管 理系统( d b m s ) 。因此，这类基础性软件也被国外的系统占领了市场。 在c a d 技术的标准化方面，我国由于技术落后，资金投入不足，对此重视不 够，至今未独立提出一个有关c a d 方面的标准，完全是采用国际标准，有的已用 作国家标准，如i g e s 、s t e p 等，另外由于种种因素也跟不上国际标准的更新和 发展，因此造成国内c a d 软件系统在数据交换、标准化等方面存在不少问题。我 国的c a d 标准化要坚持采用国际标准和采用国外先进标准，加速标准制修订的周 期，以适应c a d 技术的迅速发展。密切跟踪c a d 技术标准化的发展趋势，完善 重庆大学硕士学位论文 的c a d 标准体系是指导我国标准化管理部门进行c a d 技术标准化工作决策的科 学依据，是软件厂商开发制定c a d 技术各相关标准的基础，也是促进c a d 技术 普及应用的约束手段。因此在c a d 应用工程中跟踪国际的相关标准，研究制定符 合我国国情的c a d 标准，并切实加以执行是促进我国c a d 技术研究开发、推广 应用不断发展的重要保证。 在塔机界，尽管塔机c a d 一直是各高等院校、科研院所和塔机设计、生产单 位十分重视的一个研究课题，发表的论文较多，成果也不少，但大多数研究成果 都是对塔机单一结构的总成，其研究内容或者是计算机辅助计算，或者是计算理 论，少有或者基本没有人涉及塔机生产图纸的计算机绘制和管理。当然，也就谈 不上面向或基于p d m 系统的塔机c a d 系统。 真正解决产品设计问题的是开放性、集成化、信息化、智能化和标准化的三 维c a d 系统通用设计开发平台，而目前我国自主开发的三维c a d 系统还未真正 形成商品软件，其功能、稳定性与国外同类产品相比还有较大的差距。在应用层 次上缺乏创瓶，远不具备与a u t o c a d 、s o u d e d g e 等国外先进产品争短长的能力。 1 3 2 当前我国c a d 专业开发模式 当前我国c a d 专业开发模式主要有两类，一为自主开发图形支撑系统，并在 其上进行专业c a d 开发；二是以a u t o c a d 为图形支撑系统，进行专业c a d 开发， 即以a u t o c a d 为平台进行二次开发。 一、对于自主开发图形支撑系统并在其上进行专业c a d 开发的，以中国建筑 研究院开发p k p m 系列c a d 软件为代表，其特点是： p k p m 系列c a d 软件是一套集建筑设计、结构设计、设备设计、工程量统计 和概预算报表等于一体的大型综合c a d 系统。 系统在自行研制开发的中文彩色三维图形支撑系统( c f g ) 下工作，系统采用独 特的人机交互输入方式，并提供了丰富的图形输入功能，软件有详细的中文菜单 指导用户操作。 在其上开发了较完整的建筑类专业软件：有建筑专业a p m 模块，a p m 还可 完成平面、立面、剖面及详图的施工图设计，备有常用图库及纹理材料库，其成 图具有较高的自动化程度和较强的适应性；有先进的结构分析软件包，容纳了国 内最流行的各种计算方法，全部结构计算模块均按新的设计规范编制；设备设计 包括采暖、空调、给排水及电气，可从建筑生成条件图及计算数据，也可从 a u t o c a d 直接生成条件图；有丰富和成熟的专业施工图辅助设计功能，可完成 各种专业施工图绘制。 在国内率先实现建筑与结构及设备、概预算数据共享。从建筑方案设计开始， 建立建筑物整体的公用数据库，全部数据可用于后续的结构设计；自动生成设备 1c a d 技术的研究和发展状况 设计的条件图。代替了人工准备的大量工作，大大提高了结构分析的正确性及使 用效率。 优点是明显的，有自主知识产权图形支撑系统( c f g ) ，集建筑设计、结构设计、 设备设计、工程量统计和概预算等专业一体的大型综合c a d 系统。1 9 9 6 年获国家 科技进步三等奖，在全国用户超过6 0 0 0 家，是国内建筑行业应用最广泛的一套 c a d 系统之一。 图1 4p k p m 系列软件界面 f i 9 1 4t h ei n t e r f a c eo fp k p m s o f t 主要缺点：图形支撑系统( c f g ) 的开发力度不够，相对较弱，具有相对封闭性， 其他专业或本专业难以利用它进行本专业的二次开发；p k p m 系列c a d 系统在开 发时只考虑了建筑产品的设计方面，其数据共享也是设计各专业之间的地共享， 没有实现产品的设计一生产( 施工) 一市场营销设计之间的数据共享。 二、对于以a u t o c a d 为图形支撑系统，进行专业c a d 开发，即a u t o c a d 的 二次开发，主要是根据各专业的具体要求，实现对a u t o c a d 的图形实体和各种参 数表的数据进行存取和编辑，或是对a u t o c a d 进行文件的传输。运用a u t o c a d 提供的应用程序编程接口( a p d ，用此接口控制图形和数据库。而a u t ol i s p 提供 的大多数函数都是直接针对a u t o c a d 的操作，用a u t ol i s p 可以编写出最简单、 最直接的访问a u t o c a d 图形数据库的程序。a u t ol i s p 是最简捷的工具。大多数 重庆大学硕士学位论文 a u t o c a d 的二次开发，都采用这种模式。 这样开发