面向包装机械产品数字化设计的数据管理集成系统

1、面向包装机械产品数字化设计的数据管理集成系统张志勇,吴玉月,郭飞(合肥通用机械研究院,合肥230031觹收稿日期:2009-12-01基金项目:2008年合肥市重点科研专项(编号:合科200823-07。作者简介:张志勇(1957,男,安徽六安人,合肥通用机械研究院研究员。研究方向:包装机械及机电一体化设备。觹摘要:目前机械产品设计中普遍存在着信息孤岛和多重异构平台,难以实现产品设计信息、数据和管理资源的高效共享。本文根据我国包装机械和其它机械行业产品设计中实际情况,针对企业管理特点,给出了面向包装机械产品2D/3D 数字化设计的PDM 数据管理集成系统的架构和实现方法,建立了基于工作流管理和

2、组件技术开发,具有模块化设计、数据流动态集成、多模式权限管理等特点,支持协同设计的产品设计全生命周期管理平台。应用结果表明,该系统软件具有良好的使用效果,为我国包装机械和其它机械行业产品设计提供了一种有效的数据管理与控制方法。关键词:产品设计;模块化设计;数据管理;系统集成中图分类号:TB486文献标识码:A文章编号:1005-1295(201001-0010-04The D ata M anagement I ntegration S ystem for Packaging Machinery Products D igital-designZ HANG Z hi 蛳yong,WU Yu-y

3、ue,GUO Fei(Hefei General Machinery Research Institute,Hefei 230031,China Abstract :At present,the information silos and multiple heterogeneous platforms prevalently exist inmechanical product design,it is difficult to achieve the efficient sharing of product design information,data andmanagement of

4、resources.This article based on the actual situation in product design of China s packagingmachinery and other machinery industry,aim at the enterprise management features,provide the architecture and implementation method of packaging machinery for 2D/3D digital design data management integrated sy

5、stem,established based on workflow management and component technology development,had a modular design,data flow dynamic integrated,multi-mode access and management and other features,designed the product design life cycle management platform supported collaborative.The application results show tha

6、t the system software has a good use of effects,and provided an effective data management and control methods for China's packaging machinery and other machinery industry which based on product design.Key word :product design;modular design;data management;integration system试验研究引言“制造业信息化工程”是国家重大

7、攻关技术专项的主要组成部分。制造业信息化工程通过将信息、自动化、现代管理等技术与制造技术相结合,带动产品设计和制造方法与工具的创新、企业管理模式的创新、企业间协作关系的创新,实现产品设计制造和企业管理的信息化、生产过程控制的智能化、生产装备的数字化、10社会服务和咨询的网络化,以信息化带动工业化。产品数据管理系统通常称之为PDM(Prod-uct Data Management。PDM能有效地将产品数据从概念设计、计算分析、详细设计、工艺设计、加工制造、试验验证、销售维护直至产品消亡的整个生命周期内及其各阶段的相关数据,按照一定的数学模式加以定义、组织和管理,使产品数据在其整个生命周期内一致、

8、最新、共享和安全,为企业产品的设计与制造建立一个并行化的协作环境,为企业内部信息资源的集成构成一个基础共享平台。目前,我国制造业信息化应用中存在的主要问题有:1“信息孤岛”问题依然突出;2现行设计流程管理相对繁杂、低效;3异构平台难以互相利用和资源共享;4企业的信息化工程只在局部应用,尚未贯穿于产品设计、生产、管理的多层面和全过程。本文就我们和合肥工业大学联合研发的面向包装机械产品数字化设计的数据管理集成系统的研究内容、功能、特点,做一扼要阐述。1研究内容根据产品研制需要,采用网络与数据库技术,以电子文档取代有形文件,按照面向产品2D/3D数字化设计的相关信息集成总体框架,建立基于工作流管理的

9、产品数据管理平台。建立产品数据信息管理模型,基于组件技术实现系统集成。采用相应的数据组织管理策略,实现开放的系统体系结构,提供常用2D/3D应用软件接口,实现软件的可扩展性。不同人员不同权限和数据保密管理的协同平台。实现设计资源共享,缩短产品开发周期,提高产品设计水平。以包装机械产品的设计与数据管理为研究对象,以企业提出的具体管理模式为实现目标,完成软件的设计、应用、调试与完善。2面向2D和3D设计的PDM集成系统结构2.1系统基本情况软件体系架构是基于网络化的客户端和服务器(Client/Server,软件开发工具是Borland 公司的Delphi7.0,数据库系统为SQL Server

10、2000,已封装和集成的工具有AutoCAD、Of-fice、SolidEdge,实现项目管理、数据存储和管理、产品结构与配置管理、权限管理、流程管理、版本管理和系统备份等功能。本系统可实现与2D/3D设计软件(如Auto-CAD、Solidege和Office系列应用软件的应用集成。其系统总体结构如图1所示,系统软件首页画面如图2所示。该系统结构可以接受AutoCAD、Solidege和Office等软件输出的数据,并从各种数据中提取相关属性信息,进行分类与管理,最终合成与企业特定管理相适应的2D/3D设计文件。图1面向2D和3D设计的PDM集成系统结构图2系统软件首页画面和权限相关的用户界

11、面数据库操作系统应用服务产品数据管理(PDM系统集成工具流程管理项目管理电子资料室产品配置人员管理数据管理CAD CAPP CAM核心功能层用户层数据层其他集成产品数据管理系统修改密码退出我的工作室项目管理流程管理电子资料室人员管理产品配置合肥通用机械研究院112.2CAD 软件与PDM 系统的集成该系统软件的另一特点是通过产品结构树的设计,将两维、三维设计图形、模型和装配体作为主要管理对象。将不同的项目产品按照其装配信息分解成组件、部件、零件和标准件,通过产品结构树的关系与算法设计,建立产品结构和数据库的联系。这样一是兼顾了不同企业产品设计管理的相似性和不同性,二是兼顾了新老设计工程师对两维

12、、三维设计软件的不同熟悉程度。CAD 软件与PDM 系统的集成原理与构成如图3所示,产品结构树模型如图4所示。2.3数据库技术PDM 系统一般建立在关系数据库基础上。关系模型把世界看作是由实体(Entity和联系(Relationship构成的。所谓实体就是指现实世界中具有区别于其它事物的特征或属性并与其它实体有联系的对象。在关系模型中实体通常是以表的形式来表现的。表的每一行描述实体的一个实例,表的每一列描述实体的一个特征或属性。所谓联系就是指实体之间的关系,即实体之间的对应关系。联系可以分为三种:即一对一的联系、一对多的联系以及多对一的联系。通过联系就可以用一个实体的信息来查找另一个实体的信

13、息。关系模型把所有的数据都组织到表中。表是由行和列组成的,行表示数据的记录,列表示记录中的域。表反映了现实世界中的事实和值。关系数据库同层次与网状数据库比较,存在着明显的优点:1数据结构简单。可以直接处理多对多的关系。2能够一次获取多个数据记录。3数据独立性较高。4有较坚实的理论基础。目前流行的关系数据库管理系统有Oracle 、Sysbase 、SQL Server 等数据库管理系统。SQL Server 是一个功能完全的数据库管理系统,它能为任何规模的企业提供比以前的管理方式好得多的数据管理方法。SQL Server 2000是一项全面完整的数据库。从借助浏览器实现的数据库查询功能到内容丰

14、富的扩展标记语言(XML 支持特性均可有力地证明,SQL Server 2000为全面支持Web 功能的数据库解决方案。此外,SQL Server 2000在可伸缩性与可靠性方面同市场上其他企业数据库系统相比具有很强的优势。无论以应用程序开发速度还是以事务处理运行速度来衡量,SQL Server 2000都是具有良好性能的数据库系统。同时SQL Server 比所有其它数据库管理系统的费用低,因此本项目选用SQL Server2000数据库管理系统作为系统的数据库平台。3基于PDM 的产品设计数据管理集成系统分析本PDM 系统具有以下几个方面的功能。3.1模块化组件结构功能系统构架有六个模块化

15、组件组成,项目管理模块、我的工作室模块、流程管理模块、产品配置模块、电子资料室模块和人员管理模块。统权限、项目权限、项目基本信息维护、项目跟踪、项目归档等。其中项目基本信息维护包括创建项目、修改项目信息、删除和撤销项目。图3CAD 软件与PDM 系统的集成图4产品结构树模型C O M 技术信息提取CAD 对象模型PDM 系统工程图形三维模型三维装配体数据库2D 3D 3D 产品部件1部件4部件3部件2326645212它是由技术总监进行创建和授权,指定项目经理与项目组成员。3.2系统特点采用计算机网络与数据库技术,将产品设计的相关信息有机地集成,建立基于工作流管理的产品数据管理平台框架。通过该

16、框架能够将企业内外部信息的生产、存储和利用进行建模,从而为信息的集成和实现提供依据。PDM为企业提供了一种宏观管理和控制所有与产品相关信息以及与产品相关过程的机制和技术。作为企业信息集成的核心,在功能上应该能够满足内部信息集成和对外桥梁作用的要求,实现面向产品2D/3D数字化设计的企业信息集成数据库与管理功能。其主要功能应该包括:系统与2D/3D设计软件和Office系列应用软件的集成、项目管理、数据存储和管理、产品结构与配置管理、权限管理、流程管理、版本管理、系统备份。基于组件技术,实现对CAD、office、Solid-Edge工具的封装和集成。不但要能够实现CAD、SolidEdge图纸

17、中的数据信息的自动提取,而且要对常用工具所产生的文件能够进行管理,解决与其它系统的动态数据交换问题,实现了2D/3D通用设计工具在系统中的无缝集成。多种类型文件在线浏览,在线校阅批注签审。提供能以常用2D/3D应用模块软件的接口,使得整个系统可以与常用的2D/3D应用模块软件实现互联,实现开放的系统体系结构,实现软件的高度可扩展性。4结论本系统集成软件针对机械产品数据流管理与共享的瓶颈,建立了面向产品2D/3D数字化设计的企业或部门信息集成总体框架和开放的系统体系结构,运用基于组件技术的系统集成,解决与其它系统的数据交换,能提供常用2D/3D 应用模块软件的接口。应用多层多级权限设置及数据保密

18、管理,实现不同权限的人员对数据操作的相异性,保证了系统的安全性。建立了基于工作流管理的产品设计数据管理平台,实现资源受控共享。(下转第50页13本系统集成软件已在我院包装与食品机械研究所应用,使用效果良好。其开放式结构可以机拓展到各种机械产品的设计应用领域。参考文献:1张成明.KBE环境下的产品开发数据管理系统研究与实现J.华东船舶工业学院学报,2002,(6: 57-61.2杨敏军.起重机产品设计数据管理系统的开发和应用J.起重运输机械,1999,(5:12-13.3李红,等.碟簧产品数据管理集成系统的研究与开发J.现代机械,2003,(5:54-57.4王保义,等,电力工作流中基于组织与任

19、务的访问控制模型D.电力系统自动化,2007,(4:51-55.5胡红元,等.包装机械数据库管理系统设计J.包装工程,2006,(6:236-238.表2包装工程专业选修课程模块还删除了个别与专业联系不是很紧密的课程,对保留下来的课程内容进行详细的梳理,避免不同课程教学内容过多的重复交叉,在实际教学中取得比较满意的效果。在教学方法上,我们在注重传统教学的同时,积极探讨主题互动式、讨论式以及实验辅助式等教学方法,在手段上鼓励教师采用多媒体动画等形象生动的教学手段,提高授课效果和效率,充分调动同学学习和思考的积极性;传统的考试方法在专业课中存在一定的弊端,不能完全真实反映学生的真实情况。对一些课程

20、我们采用了灵活的结业方式,根据具体内容,成绩可由诸如平时讨论情况、实验完成效果、专题作业完成情况以及考试情况综合评定。这样的方式虽然增加了教师的工作量,但是却能激发同学平时的学习热情,使学到的知识更全面和扎实;对一些选修的课程,我们还进行了面试结业的探索,即在最后结业时,由教研组集体设计一定数量的综合性考题,学生采用答辩的方式完成试题,由教研组集体现场评分,如果第一次选择的题目有困难,可以再选一次,但是要酌情扣分。这些方法在我们的教学实践中都收到了比较理想的效果。4结语包装工程专业在我们国家出现的历史相对比较短,目前规模都比较小,教学的背景也存在一定的差别,为了能够早日实现我们国家从包装大国到包装强国的转变,包装工