SolidWorks与PDM集成模式研究

1、SolidWorks与PDM集成模式研究作者：暂无来源：智能制造2014年第4期本文基于SolidWorks三维CAD系统与产品数据管理系统（PDM）的集成需求，阐述了系统集成在6个方面的技术需求：协同设计、设计过程控制、完整的设计BOM提取、设计库管理、集成效率及扩展运用。通过技术需求梳理及SolidWorks与SolidWorksEnterprisePDM集成最佳实践案例，为企业更好地实施PDM系统，构建紧密的SolidWorks与PDM集成环境提供借鉴。DassaultSystemes陈皓张俊中国制造业凭借充足的人才储备，完善配套的产业链和相对较高的创新效率，正逐步成为世界创新中心，越来

2、越多的中国制造业企业及跨国制造业企业保持和加大在华研发投入，高效率的研发工具及管理系统一直是企业在研发IT投入上的重点。在制造业细分领域工程设备行业,SolidWorks三维CAD系统凭借着其易学易用及高性价比，一直占据着该行业的较大份额，同时由于该行业企业数据量较大，数据组织复杂等特点，部署产品数据管理系统也成为企业必须考虑的问题。企业在前期选型时，往往分别考虑不同系统的特点，却忽略了两个系统在集成上的需求，也有一些企业直接将二维CAD系统与产品数据管理系统的集成需求，照搬到三维CAD系统与产品数据管理系统集成上，造成集成需求不明确，导致在后期使用中问题不断，甚至导致产品数据管理系统部署失败

3、。一、系统集成普遍存在的问题笔者在近一年的时间走访了超过20家已经实施了SolidWorks三维CAD系统及产品数据管理系统的企业，分别对IT、研发及管理部门进行了调研，发现系统集成考虑不完善导致的问题主要有以下几种。（1）产品升级接口需要重新开发。企业部署SolidWorks及产品数据管理系统（PDM）后，接口通过服务商定制开发，而由于维护费用高及人员流失等原因，接口缺乏持续维护，无法支持三维CAD系统及产品数据管理系统升级，导致企业无法使用改善的IT系统更好地服务于研发部门。（2）只管理研发发布数据，不管理过程数据。在这些企业中，集成接口只作为数据归档使用。工程在日常时间过程中依然在本地计

4、算中进行保存，大量的设计过程数据丢失，设计经验没有沉淀，无法进行过程分析改善及设计回溯。最终我们在设计评审时，只知道结果不正确而不清楚问题到底出在哪里。（3）集成操作复杂，应用效率低。引用调研中某位工程师的话：“我们都在为PDM打工，它并没有对我们工作带来帮助”。虽然这句话比较极端，但是也反应了接口应用复杂导致的工程师抵触。而操作复杂，应用效率低主要表现在，工程师在设计中需要频繁切换系统，一会在CAD系统设计，一会在产品数据管理系统（PDM）搜索，搜索到结果下载到本地，再到CAD系统中打开引用。产品变形设计，要将整个模型进行下载，费时费力。所以在这些客户里，工程师因为PDM系统怨声载道，在选型

5、过程中强调的协同、共享、高效等产品数据管理系统带来的收益都没有体现。（4）无法提取完整的工程BOM信息。在最初考虑工程BOM信息提取需求时，通常基于二维CAD系统集成方式，只考虑到结构件信息提取，造成在SolidWorks装配体模型及零件模型中，基于不同的设计方法及应用，一部分工程BOM信息无法提取，如虚拟件、多配置、焊接清单和管路等。因此造成无法提取完整工程bom信息，需要通过后期手工进行处理，效率低并且容易产生错误。（5）模型与工程图无法同步。当产品数据在产品数据管理系统（PDM）中管理时，三维模型与工程图缺乏关联，导致文档无法同步，需要手工处理，给工程师日常处理带来不便并容易产生错误。不

6、同的企业根据自身在SolidWorks和产品数据管理系统（PDM）应用特点，会产生其他不同问题，以上5点是这些企业普遍存在的共性问题。二、SolidWorks与PDM系统的集成需求随着客户在设计及创新领域的不断进步，对三维CAD系统也提出了越来越多、越来越复杂的要求。三维CAD系统也逐渐从工具级向系统级转变。SolidWorks作为在工程设备行业最为普及的三维CAD系统，每年都会有新的版本发布，针对客户需求进行不断改善及提升。从1995年第一个SolidWorks版本面向市场发布，到2014年已经有22个正式版本发布。每个正式版本发布都有多达数百个功能的改善与提升。SolidWorks也从简单

7、的三维结构设计逐步向多学科、多专业复杂产品研发转变。三维CAD系统的不断发展也对其与产品数据管理系统（PDM）的集成应用带来了难题。在客户已经使用了So1idWorks三维CAD系统，需要部署产品数据管理系统（PDM）时，需要充分考虑已有SolidWorks三维CAD系统的使用情况，梳理集成需求。笔者通过在前期的调研和大量项目实施过程中积累的经验，将客户所需要考虑的集成需求归纳为以下几方面。（1）支持基于SolidWorks三维CAD系统的协同设计；（2）支持设计数据的过程管理；（3）能够提取模型中完整的工程B0M信息；（4）支持基于SolidWorks三维CAD系统的设计库管理；（5）支持基

8、于SolidWorks三维CAD系统的扩展应用。下面将简要叙述在这5个方面的集成需求，不同的客户可能会根据这6个方面需求进行细化或扩展。支持基于SolidWorks三维CAD系统的协同设计在系统集成对于协同设计的支持需求中，主要强调的是设计过程中的数据交换及数据及时更新。工程师在日常的产品设计中，大部分时间都是在使用三维CAD系统及各种设计工具，从前期调研过程中，我们发现几乎所有的工程师都希望在三维CAD系统中进行数据协同，能够访问、共享需要的数据，及时了解工作组中其他人员的数据变化，能够与其他人进行通讯和交流。根据以上需求，我们可以把对于协同设计的集成需求总结为以下几点：（1）能够在Soli

9、dWorks三维CAD系统等设计工具内搜索及共享设计数据；（2）通过检入、检出的控制机制，能够锁定及更新设计数据；（3）能够在SolidWorks三维CAD系统中快速更新已有数据，并且通知相关人员；（4）实时动态地了解产品相关设计数据，能够及时进行设计调整；（5）必要时，需要与其他设计人员通讯，进行基于文字和可视化的沟通，理解设计意图；（6）需要时，进行跨部门及专业协同，如将模型转换到分析部分或其他协同部门。通过以上需求实现，形成基于单一数据源的在线设计模式，加强部门内及跨部门的设计协同，避免过程中不必要的错误，加强设计过程中团队沟通。支持设计数据的过程管理对于设计数据的过程管理，不仅要支持发

10、布数据的归档管理，也要支持设计过程中的设计数据管理。在产品设计过程中，特别是全新产品设计过程中，整个设计团队所产生的数据都要经历相当长的过程，产品模型，仿真数据，各种技术规格书等设计数据都需要记录其从产生到发布的整个过程基线。这些过程数据不仅仅能够帮助工程师进行必要的设计回溯，也可以将这些过程数据进行设计协同，提高并行设计效率。另外整个设计过程数据也是企业设计经验的沉淀，在研发创新型企业中，认为设计的过程比设计的结果更加宝贵：随着研发创新能力的不断提升，需要对设计过程不断地进行分析和改善。所以说设计过程的管控对于企业是至关重要的。总结企业在设计数据的过程管理上的需求，主要有以下几点：（1）在设

11、计环境中进行过程数据的更新及回溯，简化操作；（2）在数据层面上能够进行双向映射，如更改PDM中参数可以驱动模型或模型参数或更改设计模型可以更新PDM中参数；（3）数据产生到发布数据，特别是基线数据可以全记录，但不影响系统效率；（4）不仅记录建模过程数据，还包括基于模型的仿真等数据；（5）能够处理设计过程中错综复杂的数据关联性；（6）过程数据应该包含数据的协同过程，包括评审和验证等。通过以上需求实现，实现了企业设计过程数据的管理及沉淀，真正使产品数据管理系统（PDM）成为企业设计知识库。能够提取模型中完整的工程BOM信息企业目前在应用产品数据管理系统（PDM）时，提取及管理CAD系统所包含的工程

12、BOM信息是选型基本条件之一，而许多企业在最初选型时往往忽略了在SolidWorks三维CAD系统中工程BOM信息的提取的要求。或者随着企业设计方法的改善，提出了更多有关工程BOM提取的要求这些信息会根据不同客户的应用采用不同形式的存储，一般在与SolidWorks三维CAD系统集成时，需要完整考虑以下常用信息的提取：（l）SolidWorks模型中虚拟件信息提取；（2）SolidWorks模型中焊接清单信息提取；（3）SolidWorks模型中多配置信息提取；（4）SolidWorks模型中管路信息提取。只有充分考虑工程BOM所需信息提取，才能保障产品数据管理系统（PDM）能够管理产品完整工

13、程BOM信息，并为后端接口系统或部门提供所需数据。支持基于SolidWorks三维CAD系统的设计库管理在目前的SolidWorks三维CAD系统中，存在大量的已有设计库，方便工程师在设计过程中对于一些模型进行快速调用，加速产品设计，这也是SolidWorks系统的特点和优势，是客户在最初选择SolidWorks产品时的需求之一。产品数据管理系统（PDM）在部署的时候需要考虑到这些有价值设计库的继承及管理，避免大量的库转化及重建工作。在SolidWorks三维CAD系统中主要包含以下设计库：（1）ToolBox标准件库；（2）CircuitWorks元器件库；（3）仿真分析库；（4）Routi

14、ng零件库。如果不能很好地继承及管理这些三维设计库，将会大大降低SolidWorks系统的应用效率，降低原有投资采购三维系统的投资回报率。支持基于SolidWorks三维CAD系统的扩展应用SolidWorks三维CAD逐渐从单一的结构设计工具到多学科多专业的设计集成系统进行转变,在SolidWorks三维数字化解决方案中，还包括了电气设计、仿真分析、技术交流文档制作等设计工具。这些工具之间存在一定的数据交互及系统的集成，并覆盖企业研发组织中的不同部门，对于产品数据管理系统（PDM）的集成应用也提出了更高的要求，在整体解决方案中，我们需要集成及管理以下扩展系统：（1）Electrical电气设

15、计；（2）Simulation仿真分析；（3）Composer技术交流文档制作。通过集成以上SolidWorks三维数字化解决方案中的不同系统，使企业数据管理更为顺畅，集成更为紧密。真正建立企业多学科、多组织、多地域的研发创新平台。三、SolidWorks与PDM集成的最佳实践SolidWorks三维数字化解决方案中包含了产品数据管理系统SolidWorksEnterprisePDM通过SolidWorksEnterprisePDM系统能够更好地集成SolidWorks设计工具，除了厂商能够保证每年版本同步升级及发行，避免集成接口滞后外，在集成方式，性能上都远远优于其他产品数据管理系统。主要包

16、含在以下几个方面。1.支持跨组织，跨部门，跨专业的协同设计在设计过程中，SolidWorksEnterprisePDM通过嵌入到SolidWorks中的设计面板实现实时在线的协同设计模式，在该工作面板中可以完成基础的设计管理操作，如检入检出、设计回溯、搜索及共享、设计任务转换和引用位置查询等。工程师在设计工具内不但可以完成日常设计工作，还可以进行数据管理，真正实现设计管理一体化的工作模式（图1）。另外，在工作面板上，我们可以通过系统预定义，了解不同模型的实时状态，如是否正在修改，谁在修改，是否该模型已经修改目前确没有更新等。在多人并行设计过程中，能够实时了解设计变化，进行设计调整（图2）。在设

17、计过程中，在对方修改模型时，可以在工作面板上随时跟踪到修改人，并根据需要发起短信或可视化沟通（图3）。JUi诅计过毀中可在设计过程中的数据搜索及借用方式上，SolidWorksEnterprisePDM能充分发挥SolidWorks基于桌面应用技术，搜索结果直接通过拖拽及可以实现借用，并可以实现关联面快速配合，提升设计效率。某企业在SolidWorks管路设计应用中，工程师反馈通过SolidWorksEnterprisePDM进行搜索和模型借用，效率比原有PDM系统提升90%以上，大大提升了设计效率（图4）。另外，不仅支持SolidWorks三维CAD系统协同设计，也可以在基于SOP规则扩展到

18、仿真分析、技术文档制作、电气和电子设计等跨专业，跨学科的设计协同领域。2.设计过程数据管理在设计过程数据管理上，SolidWorksEnterprisePDM冷存储技术支持设计过程版本的受控管理，并可以根据客户需求只显示重要版本，将大部分过程版本进行压缩处理，节省磁盘空间并提升系统效率（图5）。尽TtEF5LETIUmjKaMk土rHa-UtawiuifKnp_姿_M3IMirHDX.fiFWuLnin-.rw-GJruwijj卄VMlOimUBij當霜学卜一理鼻-：-MH辄aidfIVEfi.I.=帖过程数据管理管理整个模型数据的过程版本记录、关联关系及BOM版本。有效记录整个设计基线并随时

19、可以进行设计回溯。如图6所示过程数据的记录，不仅包含模型过程版本，还包含模型分析数据，不仅包含设计人员过程记录，还包含协同过程中分析人员，评审人员的过程记录，真正做到设计过程数据管理。3.完整的工程BOM提取通过SolidWorksEnterprisePDM管理SolidWorks数据，不但可以在检入检出过程中进行PDM与设计工具的双向互动，可以提取SolidWorks中的完整工程BOM信息，包括前面提到的虚拟件、多配置、管路件和焊接清单等信息。该工程BOM信息还可以进行版本管理及输出（图7）。酣了实时按夙完址的4.设计库管理针对SolidWorks设计库管理，SolidWorksEnterp

20、risePDM通过简单配置，就可以进行设计库的继承，并在平台上进行统一管理及共享（图8图11）。JM-r-Inr.hbi-vi.-.-ink.TV5W3“ft_s_Jb_”-r.I，轴!*-s-swk5.设计效率提升SolidWorks中包含许多效率提升的应用，通过与SolidWorksEnterprisePDM的集成，能够继承SolidWorks在效率提升上的应用，甚至与工作流程进行集中。如SolidWorks插件中的键盘及鼠标笔，SolidWorks宏任务中的文件转换、打印及工程图检查，SolidWorks的文件打包功能等（图12）。6.SolidWorks扩展应用SolidWorksEnterprisePDM除了深度集成SolidWorks机械设计外，也同步支持SolidWorks三维数字化解决方案的其他系统，如Simulation、Composer、Electrical和DraftSight。通过SolidWorks三维数字化解决方案，可有效降低客户在接口开发上的难度及风险，提升应用效率。四、已部署PLM解决方案企业的协同应用补充对于一些已部署PLM解决方案的企业，都已经很好实现了发