PDM是协同设计的支撑平台.doc

基于AutoCAD协同设计技术的产品数据管理系统发表时间：2008-6-23 陈小兵 王静 廖文和 张永军 来源：万方数据关键字：产品数据管理 AutoCAD 协同设计 系统体系结构 产品数据管理(PDM)是以软件为基础的一种使能技术，它是帮助工程技术人员或其他人员管理所有产品相关信息和所有与产品信息相关的开发过程的工具;产品协同设计的目的是智力共享、资源共享，通过网络将分布在不同地域、不同行业或不同专业特长的智力资源有机地组织起来，综合各方优势，提高企业的整体设计水 平。PDM系统已经成为协同设计的必不可少的支撑平台。产品数据管理 (PDM)是以软件为基础的一种使能技术，它是帮助工程技术人员或其他人员管理所有产品相关信息和所有与产品信息相关的开发过程的工具;产品协同设计的目 的是智力共享、资源共享，通过网络将分布在不同地域、不同行业或不同专业特长的智力资源有机地组织起来，综合各方优势，提高企业的整体设计水平。PDM系统已经成为协同设计的必不可少的支撑平台。 AutoCAD已在国内外被广泛地使用，在众多的企业内部已经形成了大量的DWG格式的文件。如何有效地利用现有的设计资源，利用AutoCAD提供的协 同设计工具，对于提高企业(特别是中小型企业)的设计水平和工作效率具有重要的现实意义。本文利用AutoCAD提供的协同工具，对基于AutoCAD协 同设计技术的PDM系统的体系结构和实现技术进行了研究。1 AutoCAD的协同设计技术1.1 AutoCAD协同设计工具集 AutoCAD提供了大量的工具来协调各设计成员之间的图形和共享AutoCAD图形数据，这些技术贯穿于设计的整个过程中。 在设计初期，AutoCAD提供的技术包括:建立专业图形符号库、CAD标准(DWS格式文件)等，使用专业图形符号库和CAD标准能够提高专业产品设计 的效率，保证设计人员采用相同的绘图标准。在设计过程中，能否达到协同设计主要取决于设计人员之间图形信息的获取与信息反馈是否及时、便捷，设计资源能否 共享。这一阶段，AutoCAD提供的技术包括:设计中心、外部参照技术等。外部参照技术是实现设计人员之间协同设计的重要工具。 在设计后期，协同设计主要体现在设计人员与用户之间的沟通既要快捷、准确、通畅，又要保证数据的安全性，这一阶段，AutoCAD提供的技术包括:电子传递、发布电子图形集等。1.2外部参照技术 外部参照就是把一个图形文件附加到当前工作的图形中，附加的参照图形与外部的原参照图形保持着一种“链接”关系，即外部的原参照图形如果发生了改变，被插人到当前图形中的参照图形也将发生相应的改变。 在网络环境中，设计人员可以随时引用、参照其他设计人员的图形，进行参考、比较和分析。在一个图形文件中可以引用多个外部参照图形;反之，一个图形文件也 可以同时被多人作为外部参照引用。对参照图形文件的任何修改一旦被保存，当前图形就可以从AutoCAD状态行得到更新的气泡通知，重新载人后就可反映出 参照图形的变化;同时，对于附加到当前图形文件中的参照图形，也可以直接对其进行编辑、修改，保存修改后，原参照图形文件随之更新。2系统的体系结构2.1网络环境下协同设计模式 在网络环境下进行协同设计可以采用三类不同的协同设计模式： (1)协同环境下的协商模式 设计人员通过协商的方式来交流，如E一MAIL、电子白板、文件传输、音频会议等。这是一种简便有效的协作方式，由于协作者不对底层模型进行操作，就避免了许多冲突。 (2)协同环境下的异步模式 设计用户可以将CAD图形文件通过文件传输功能发送给协同设计用户，协同设计用户可以参考此文件或对此文件进行修改，并把结果返回给设计用户。在 AutoCAD环境下，可以采用设计中心、电子传递、图形发布等工具，并通过辅助协同工具NetMeeting来实现异步协同设计。 (3)协同环境下的同步模式 同步协同设计指多个设计用户在异地环境下，对同一零件或产品模型进行实时的操作，同步协同设计一般是指同构的设计环境，即设计用户采用的是相同的设计软 件，这种模式对网络要求较高，以便能保证对模型数据修改的实时性。文献3 ,4通过模型访问代理MAA和协同控制代理CCA来实现网络环境下的同步协同设计。在AutoCAD环境下，可以采用外部参照技术来实现同步协同设计。2.2基于AutoCAD协同设计技术的PDM系统结构 要建立支持协同设计的PDM系统，首先应当实现企业设计资源的集成，包括:设计零部件资源、标准件资源、材料资源、文档资源等，这些资源通过PDM进行管 理，在此基础上，利用AutoCAD的协同工具实现产品的协同设计。系统采用三层C/S体系结构，分为用户层、应用服务层和数据层，如图1所示。 用户层为用户提供一个协同设计环境，包括AutoCAD及其协同工具、NetMeeting辅助协同工具、PDM客户端，其中PDM客户端对AutoCAD,NetMeeting等工具进行了集成和封装。 应用层为用户层提供相应的服务，包括:系统管理、过程管理、设计资源管理、安全控制等模块。系统管理:对PDM系统进行管理，包括用户管理、权限管理、 项目管理等。过程管理:对协同设计过程进行管理，系统采用基于角色和权限的设计过程管理模式。设计资源管理:对企业内部的基础数据、产品模型数据和共 享资源信息进行组织与管理。安全控制:对进人协同设计系统的用户、协同过程中的数据访问和传输进行安全控制。 数据层为企业内部的协同设计提供基础数据、模型数据和共享信息，主要包括:设计零部件库、标准件库、材料库、文档库等。3系统实现的关键技术3.1系统的集成技术 为了使PDM系统支持协同设计，保证产品数据信息与CAD模型的结构及物理信息一致，需要将CAD系统与PDM系统集成。对于商品化的PDM系统，如 TeamCenter，可以利用TeamCenter内部对象定义语言MODeL对TeamCenter的界面、内部对象及其结构进行二次开发和定制。 对于自行开发的PDM系统，使用VB,PB,DELPHI等开发工具，利用AutoCAD的ActiveXAutomation技术，可以在PDM客户端中激活AutoCAD环境，从而利用AutoCAD的协同工具进行协同设计，还可以提取DWG文件的二维图档信息、产品结构信息;利用Autodesk的 AvViewX控件，可以在PDM客户端中实现DWG图形的显示和浏览;利用AutoCAD的DXF文件格式，可以实现对AutoCAD图形数据的访问; 利用ADO(ActiveDataObjects)技术，可以实现对PDM中资源数据库的存储和访问。通过上述的几种集成技术，可以实现CAD系统与 PDM系统的集成;同时，利用NetMeeting开发包文件(API)，能够实现系统和NetMeeting的集成。3.2基于角色和权限的设计过程管理 企业设计人员的组织模式通常是:设计人员由设计部门负责人进行管理，设计部门分为不同的设计小组，每个小组负责一个项目的设计，设计小组负责人为项目负责 人，在项目的进行过程中，由项目负责人对项目进行管理，不同的设计人员对于不同项目及其不同设计阶段中的数据具有不同的操作权限。 在某项目设计过程中，设计人员具有发布、更新自己的图纸、文档信息和相关文件的权限，也具有浏览项目组其他人员的图纸和文档信息的权限;项目负责人具有对 该项目图文档信息和文件的管理权限。在项目完成后，由系统管理员对该项目工程信息、相关图文档进行管理以及分配、调整用户权限;小组内设计人员具有该项目 的信息及所属图文档信息的浏览权限，在获得权限后，可以下载相关文件。设计部门负责人具备所有工程项目信息和相关文档的查询统计、浏览、编辑和下载权限。 基于角色和权限的设计过程管理模式如图2所示。3.3设计资源数据库的建立 在构建基于AutoCAD协同设计技术的PDM系统的过程中，为了提高资源数据库设计的灵活性，增强资源数据库和应用程序之间的独立性，本文通过构造字符 串的方法来实现对产品技术参数的存储和访问。这种方法的基本思想是:以参数名称、参数值构成“名值对”，以“名值对”的形式来构造零件的参数信息，参数名 是参数值的唯一标记，不同参数之间以特殊字符(如:)来分隔，构造的结果为一个字符串，称为组每个组有组名和组值，构造的组之间以特殊字符(如$)连 接，再把多个组构造成一个字符串，称为组集合构造后的组集合作为一个字段保存在数据表中。数据的访问是一个反向的提取参数名所对应的值的过程首先根据组名提取出组值，然后再根据参数名提取出参数值。为此，提出了基于构造字符串的数据存取对象模型，如图3所示。 Groups是一个集合对象，是字符串类型，包含了Group对象，提供的主要方法有:JAddGroup(GroupName)向Groups对象中增 加一组，SetConten(GroupsInfo)给组集合赋值，GetContent返回组集合中的内 容，GetGroup(GroupName)，根据组名返回一个Group对象，是字符串类型，(5)ClearAll清除组集合中内容。 Group对象包含的方法有:SetName(GroupName)给组名赋值，AddParam(TaramName,ParamValue)向 Group对象中增加参数的“名值对”，Item(ParamName)根据参数名从Group对象中提取参数，Clear清除组中内容。 另一方面，CAD文件的存储以文件的格式存储在文件服务器的指定目录下，而不直接存储在数据库中，主要是为了在利用AutoCAD进行设计时，利用其外部 参照技术可以实现协同设计，同时，可以避免数据库容量急剧膨胀;结合常规的数据库设计方法，能够建立包含复杂零件信息的数据库，从而满足资源数据库建立的