CAD与PDM系统集成方法研究分析

byc9999

引言
$ C2 n; a7 Z: \  U/ F随着CAD系统引入企业，CAD系统产生大量的设计信息。如何有效管理、利用企业设计信息的课题自然被提出。于是在并行工程方法学的基础上，开发了产品数据管理（PDM,ProductDataManagemet）系统。该系统应用了先进的计算机网络技术、数据库技术来解决设计信息管理，是为并行工程在企业的实现所提供的一项先进技术，是协助工程技术人员管理产品数据及开发过程的一个工具。
; Z1 v+ e* m% a$ M- _产品信息的源头来自设计。因此CAD与PDM系统集成是CAD系统是否可以深入应用、PDM系统是否可以成功实施的关键，是从根本上提高企业的整体设计能力和管理水平的技术保证。
1 信息集成方法研究
信息集成的本质是如何在异构的信息系统间传输信息和转化信息。信息集成方法取决于集成双方的系统特点。
1.1 人工方式
信息系统间缺乏自动化的信息转化手段，信息的传输依靠手工录入方式进行。该方式效率低下，出错率高，是信息集成中的始方式。
% h6 t1 V1 K8 @% `0 I# l4 X+ E1.2 中间文件
6 ~  I: q; n! i* q$ G0 @以一种约定的或者成为标准的文件格式保存和传输信息。该方式被大量采用，CAD领域内的DXF,IGES,STEP标准就是中间文件的典范。
" o+ m8 Z+ @& w2 V3 X$ o2 R6 M1.3 数据库级集成
8 P" A$ A! L* K& U0 `2 \如果信息系统都以数据库作为存储基础，那么就可以通过附加的接口直接操作数据库，绕过信息系统，在不同系统间进行信息集成。
( W4 t( o4 m( ^& a" i8 V$ g0 B1.4 应用级集成
两个系统虽然不公用同一文件格式，也不互操作数据库，但是可以通过专用接口进行异构数据的传输和转换。这种集成通常发生在同一软件提供商的不同产品间。
$ l: C1 B/ E: A0 }1.5 中间件技术
中间件是一种软件，它能使应用成分之间进行跨网络的?同工作（也就是互操作），这时允许各应用成分之下所涉及的"通信?议、系统结构、操作系统、数据库和其它应用服务"各不相同。中间件技术是信息系统集成方法的高级阶段，在电子数据交换、电子商务领域被广泛接受并采用。
2 当前CAD系统与PDM系统集成的现状
当前国内制造企业计算机应用情况，大多是先采用CAD技术甩掉图板，实现无纸设计，然后实施CIMS系统集成。PDM系统近年来已?成为CIMS中重要的设计信息集成平台。从CAD应用的实际状况和实施PDM遇到的现实问题来看，存在这样一个复杂局面：
（1）传统的面向几何模型的单机用户CAD系统大量使用。这样的CAD系统只是解决了产品几何模型的构建，对产品描述信息的生成及管理功能不强，图形文件之间缺乏联系。
4 T& j8 p( w/ M% W5 q( g9 h（2）CAD系统种类多样，版本不同。
; j8 [1 i- {5 v+ E" m（3）管理系统（PDM,CIMS）应用后，CAD设计信息的采集方式、管理技术落后繁琐。
$ x7 Q  f6 z7 s! V/ s$ k+ T（4）管理系统（PDM、CIMS）对于CAD系统的控制力不从心。
; M" R: ?5 x/ v; m) @: o3 基于柔性工程数据库的CAD与PDM系统集成
由以上分析可见，当前设计系统和管理系统间的信息集成主要采用人工方式、中间文件和专用接口的形式进行，缺点不言而喻。作者在此提出了研发基于柔性工程数据库的CAD与PDM系统集成中间件的构想。
' T, h' k2 W  l一个能够根据企业产品设计中的实际状况灵活定制的工程数据库是基础
在企业信息集成中，CAD系统中的结构化数据（如BOM信息等）相比几何模型数据，有着更加重要的作用。如果将CAD专用数据库中的产品信息，设计信息，物料信息等结构化信息用通用关系型数据库系统（如SQLServer、Oracle等）来管理，并且使用某种技术措施来维护这两个数据库系统间数据的统一性，将关系型数据库难以描述的几何模型信息，仍使用?有的CAD专用数据库维护，也就是直接存于图形文件，这样既有利于CAD系统设计信息的提取，管理，也不会影响CAD系统纯工程设计工作的进行。这样一个管理工程数据的通用关系型数据库系统，必须具有良好的柔性。它可以提供简明的用户定制界面，使用户能够根据企业在产品设计中的实际需求，方便的增加、删除、修改字段。只有这样，才能作为一个广泛的工程数据包容器，一方面和CAD系统进行数据交换，另一方面为其他CAD系统、管理系统按需提供信息。
CAD必须采用多层次的体系结构在产品信息的自动提取中，传统的做法是在CAD端做-次开发，直接向PDM、CIMS等管理系统提交信息，是一个两层的结构，一端是CAD系统，一端是管理系统。在一个理想化的集成环境中，这样的处理不会出什么问题。但是从当前企业应用CAD的现状来讲，多种CAD系统并存，CAD端设计信息本身的不完备性，往往使这种接口工作超出了简单的传递数据范围，还要负担部分数据的管理、修正、加工等工作。而且针对不同种类的CAD系统，不同形式的企业实际应用，不同类型的管理系统，都需要做相应的接口工作。随着异构系统种类的增加，接口工作成阶乘增长，工作量十分巨大。
4 系统框架结构
由于中间件技术在网络化异构环境中起一个桥梁作用，CAD系统有了关系型工程数据库的支持，就可以自然引入中间件技术思想，将这种接口工作离散为CAD系统和管理系统之间的中间层，从而形成一个.层框架结构模型。如下图所示。中间层包括以下几个部分：

7 U0 S+ d1 K2 G' M2 I" D柔性的工程数据库－－-可以根据企业设计需求实际灵活定制，保存产品设计信息。
+ K2 Q, y) ]  Z5 X2 [: r数据采集接口集合－－-可以采集异种CAD系统中的设计信息，存入柔性工程数据库。
数据输出接口集合－－-可以向多种管理系统提交产品设计信息。
数据库管理接口和用户操作界面－－-定制工程数据库、设计信息的报表打印等。
" d* R1 g. v: x扩展两个接口集合，增加信息从管理系统到CAD系统的向下传输功能（图1中灰色箭头所示），就可以解决管理系统（PDM、CIMS）对于CAD系统的控制问题，以及CAD系统间的信息交流问题。
5 结论
如何在异构的网络化环境下进行有效的产品设计信息集成，提高效率，加强信息的准确性，是企业在CAD与PDM系统集成过程中急待解决的问题。
0 G. S3 D" y7 k" ?- p2 N& e! K本文深入分析了信息集成的各种方式，提出了以柔性工程数据库为基础的3层次系统解决方法和框架结构。现在，以上面的框架为蓝本，作者已开发出商品化的系统TeamDesigner设计之星"，该产品技术领先，功能强大，操作友好，在实际应用中取得了良好的效果（来源：数控机床网）
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