数字化产品定义数据通则系列国家标准研制动态

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欢迎访问e展厅 展厅 1 CAD/CAM软件展厅 CAD软件, CAD/CAM, CAM, 钣金CAD/CAM, CAI, ... 一、前言 1.1 数字化产品定义取代传统产品定义方式已是必然的趋势 装备制造业领域，数字化设计取代传统手工设计已是必然趋势，截止至2004年我国的92%以上的中型制造业企业已应用了二维CAD技术，34%的中型制造业企业已使用了三维CAD、CAPP 、PDM 、ERP等技术，今后几年内，三维CAD、CAD/CAM以及自动化测量的应用将持续快速地增长，数字化定义方法正在取代传统的用纸质文件描述产品的方法。 1.2 产品数字化产品定义标准化问题日益突出，标准需求迫切 在传统的手工设计时代，工程技术人员是以二维形式表达的工程图为主要形式进行技术交流和信息传递的，二维工程图是贯穿产品市场调研、方案确定、设计、制造、检测、安装、使用和维修过程中最主要的技术信息载体，是合同的主要技术依据。而工程制图的标准化尤其是国际范围的标准化是各国进行技术交流和国际贸易的前提。为此，工程制图的一系列标准化包括画法、注法、图形符号、文件管理都得到了各国的高度重视。 但是，随着数字化设计与制造技术的广泛应用，特别是三维CAD技术的日益普及，以及CAD/CAM一体化技术的日趋成熟，使得： 在许多情况下二维图纸不再是设计制造过程所必需的文件； 三维模型可以替代二维图纸作为技术交流和信息传递的主要方式； 越来越多的企业希望直接通过三维模型生成二维图纸，许多国家这样生成的图纸在合同上已具有法律地位。 在这种情况下，尽管大多数的技术制图、文件管理以及零部件标准依然适用，但新的标准化需求也日益急迫： 目前的二维制图标准中存在的一些规定无法适用于三维投影或不利于计算机处理，导致使用上的不便和无法通过标准化审查，迫切需要进行更改； 由于三维环境下是立体的，角度、位置的表示更为丰富，实体与实体的关联表示更为直观和复杂，因此，原有的一些标准规定过于粗放，存在着很大的不确定性和模糊性，急需进行补充和细化； 三维模型的比例、精度、关联关系、建模质量要求相比二维制图是全新标准化的内容，需要尽快研究制订； 与CAE/CAM/NC/PDM、CAQ、CAI以及ERP等系统的数据共享与集成，要求对修订、注释、部件表、测试要求、材料说明、工艺等等非几何信息进行更详尽的描述、更严格的控制和自动处理，这都是现有标准无法满足的，需要研究制订新的标准规范； 为了保证三维模型在不同的CAD系统之间的交换与兼容，除了要通过STEP等标准在软件实现层予以保证外，首先还要在术语、概念和表示方法上形成共识，避免二义性。 因此，要解决上述问题，除需要从软件实现技术方面制订相应的标准规范外（如提供中性机制和标准接口以实现不同系统间的兼容与共享，STEP标准是典型代表），还迫切需要从企业应用技术方面着手研究制订统一的标准规范：如统一规定术语、数据集模型、三维标注的方式、简化表示法等，避免由于缺乏统一的画法、注法、属性定义、完整性以及关联性要求等方面的标准，导致设计信息被误解、产品数据共享和交换难以有效实现等一系列问题的发生。 二、数字化产品定义数据通则的研究概况与研究内容 在上述需求背景的支撑下，全国技术产品文件标准化技术委员会CAD制图与技术信息标准化分技术委员会本着“需求驱动、各方参与”的原则，于2005年开始启动《技术产品文件 数字化产品定义数据通则》系列国家标准的研究与制定工作，目前已形成报批稿，将于2007年成为正式的国家标准。 2.1 数字化产品定义数据通则系列标准的出发点及主要应用对象 该系列国家标准力求从制造业企业的角度，研究与制订数字化产品定义数据的规范化要求，解决目前在数字化设计与制造技术应用过程中，由于缺乏统一的数据集定义及管理、公差表示、基准应用、简化规则、属性定义、完整性以及关联性等方面的标准，导致产生技术信息的二义性、不确定性和模糊性，无法保证产品定义的正确理解以及产品数据的交换与共享，无法为技术合作和贸易提供权威的技术依据、评估和仲裁准则等一系列问题，为制造业企业提供数字化设计制造过程中应遵循的通用规范，为CAD、PDM软件的相关功能提出规范化要求。 《技术产品文件 数字化产品定义数据通则》系列国家标准将是制造业信息化中最重要的基础标准之一，是制造业企业设计与制造信息化过程中不可或缺的共同规范，是实现数字化设计环境下技术交流、共享与集成的基础保证，是相关技术合作、贸易合同以及法律仲裁的重要依据，是制造业各行业相关行业标准、企业标准以及大、中专教材的主要来源。 2.2 数字化产品定义数据通则的主要内容和技术特点 2.2.1数字化产品定义数据通则系列国家标准的主要内容 在对美国、德国、国际标准化组织以及我国航空、航天、船舶、汽车等行业的相关标准和研究项目进行调查和对比分析的基础上，结合我国制造业企业数字化产品定义过程中的标准化需求，将标准划分为十一个部分： 第1部分 术语与定义 第2部分 数据集的识别与控制 第3部分 数据集要求 第4部分 设计模型要求 第5部分 产品定义数据通用要求 第6部分 几何建模特征规范 第7部分 注释和特殊符号要求 第8部分 模型的数值与尺寸要求 第9部分 几何公差的应用 第10部分 基准的应用 第11部分 模型简化表示法 以上部分除第六部分和第十一部分以外，其余部分的主要技术内容都以国际标准化组织第十技术委员会（ISO/TC10 Technical product documentation）制订的国际标准草案《ISO/DIS 16792 Technical product documentation — Digital product definition data practices》为主要依据，该国际标准草案是从美国标准ASMEY14.41—2003改编而来。第十一部分参考了德国《DIN 32869-1998 Technical product documentation - Three-dimensional CAD-models - Part 1: Requirements for representation》的部分技术内容。 2.2.2 数字化产品定义数据通则的技术特点 （1）数字化产品定义数据集的规范化要求 数字化产品定义数据集不仅仅只包含三维模型或二维图形，还应包括修订、注释、部件表、测试要求、材料说明、工艺等等信息，而且所处产品开发阶段不同，数据集中必备内容有所不同，同时应保证数据集在产品全寿命周期内得到控制和共享，因此，需要建立系统化的、能包括完整的产品定义的数据集模型，明确数据集在产品全寿命周期的管理与控制规范。本课题通过《技术产品文件 数字化产品定义数据通则 第2部分 数据集的识别与控制》以及《技术产品文件 数字化产品定义数据通则 第3部分 数据集要求》的制定，给出了数字化产品定义数据集的规范化要求。 （2）设计模型的规范化要求 设计模型是数字化产品定义数据集的核心部分，其完整性、准确性、精度以及可交换性是影响产品定义质量以及数据共享与交换的关键因素，通常设计模型包括几何模型以及辅助几何信息等，其构成、几何比例、精度、坐标系、视图、关联性均需规范，原有的二维标准不覆盖此类规定，需要根据三维几何建模的特点和数据集成的需要制订相关规定。本课题通过《技术产品文件 数字化产品定义数据通则 第4部分 设计模型要求》的制定，给出了设计模型的规范化要求。 （3）三维模型中公差信息的表示问题 装配分析、CAD/CAM集成、自动检测以及用三维模型直接指导生产时，都离不开制造信息特别是公差信息的表示、提取与处理。尽管，目前以图示和文字表达为载体的公差定义及标注方法标准基本满足手工方式下二维绘图的需要，但是如何在三维模型中进行标注，缺乏统一规范，尽管许多二维标注标准仍然能够适用于三维环境，但是有相当多的情形下二维标准无法适用，因此需要制订适用于三维环境下的公差标注规范。本课题通过《技术产品文件 数字化产品定义数据通则 第8部分 模型的数值与尺寸要求》以及《技术产品文件 数字化产品定义数据通则 第9部分 几何公差的应用》的制定，给出了三维模型中公差信息表示的规范化要求。 （4）应用基准的规范化 与公差标注相似，同样的在三维CAD环境下，基准体系与坐标系的关联、基准要素的表示方法、由多项要素建立起来的基准如何进行表示并建立关联等一系列问题均需要进行标准化。本课题通过《技术产品文件 数字化产品定义数据通则 第10部分 基准的应用》的制定，给出了设计模型的规范化要求。 （5）三维标准件模型的简化规定 标准件是产品开发设计的重要资源和必不可少的组成部分，除国家标准件外，还存在大量的行业标准件和企业标准件，据统计，一架飞豹改型飞机选用标准件近600项标准，6000余种规格，约53万件；同一规格的标准件，其单机用量最多可达几千件，最少的近十件。为了避免重复绘制三维标准件数模，建立可重用的三维标准件库是必然选择。为了节省存储空间，减少建库过程中不必要的工作，提高标准件调用速度，往往需要对三维标准件模型进行简化，需要制订简化的统一规定，在不影响其自身功能表达、不影响其基本外形结构、不影响其电子预装配或干涉检查、支持三维模型转化成二维图、易于识别的前提下，实现简化。本课题通过《技术产品文件 数字化产品定义数据通则 第11部分 模型简化表示法》的制定，给出了设计模型的规范化要求。 （6）特征的规范化 基于特征的设计是当前CAD应用的中的一个重要特点，但是由于缺乏对特征的统一规范，导致不同的CAD软件之间、不同的CAD使用者之间在理解、分类和主要参数上存在差异，特别是在数据交换中，特征信息无法有效地得到识别和重用，因此，有必要针对特征的定义、标识、主要参数制订相应的规范。本课题通过《技术产品文件 数字化产品定义数据通则 第6部分 几何建模特征规范》的制定，给出了几何建模特征的定义、分类、参数以及几何建模特征操作等方面的规范化要求。 三、结论 随着数字化设计与制造技术的广泛应用，特别是三维CAD技术的日益普及，以及CAD/CAM一体化技术的日趋成熟，数字化产品定义取代传统产品定义方式已是必然的趋势。如何解决产品数字化定义方法所带来的新的标准化问题，已成为当务之急，需要在密切跟踪国际、国外先进标准的基础上，开展我国数字化产品定义标准化方面的研究与标准制订工作。 《技术产品文件 数字化产品定义数据通则》系列国家标准的研究与制订将有助于解决目前在数字化设计与制造技术应用过程中，由于缺乏统一的数据集定义及管理、公差表示、基准应用、简化规则、属性定义、完整性以及关联性等方面的标准，导致产生技术信息的二义性、不确定性和模糊性，无法保证产品定义的正确理解以及产品数据的交换与共享，无法为技术合作和贸易提供权威的技术依据、评估和仲裁准则等一系列问题，为制造业企业提供数字化设计制造过程中应遵循的通用规范，为CAD、PDM软件的相关功能提出规范化要求。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (12/2/2006)