PDM与CAD集成：深化CAD应用的重要途径 - 文章

PDM与CAD集成：深化CAD应用的重要途径

作者：陈宗舜吴春燕

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中国CAD的应用始于上个世纪70年代後期，90年代中期CAD技术得到了普及，80%的企业实现了“甩图板”，试点的138家企业中76%的设计周期缩短，96%的提高设计质量，72%的降低成本，为进一步开展CAD的应用打下了基础。90年代後期，中国CAD技术的应用向纵深发展，一是由使用二维绘图CAD软件向使用三维设计软件发展，二是由零部件设计向整机设计发展，三是由单独运行通过应用PDM技术向集成运行发展。但是大多数企业停留在“甩图板”阶段，即使有企业使用三维设计软件，但还是没有形成面向整个产品设计过程、具有优化分析与计算、具有系列、通用零部件（模块）库、数据库和快速检索系统的CAD系统内部集成的工作平台，也没有形成与企业其它计算机应用系统数据共享、集成运行的环境。据中国机械工业联合会2003年11月14日发布的调查，对166家机械制造企业调查统计结果：CAD应用已基本普及，重点骨干企业的70%已应用CAD技术；“九五”期间50家示范企业的CAD应用普及率已达93%，主导产品CAD的出图率达98%。但CAD应用的深度仍有很大局限，相当一部分企业停留在出图上，三维CAD、CAD/CAM、仿真设计等应用很少；被调查的166个企业中进行结构优化计算的只占16%，进行仿真设计的只占6%。怎样深化CAD的应用？开展与PDM的应用相结合是发展方向。

PDM深化CAD应用和CAD/CAPP/ERP集成

PDM能提供CAD系统进行设计活动必须的技术文件及其管理。

一般市场上CAD软件，都是支撑软件，如果企业要形成自己的CAD应用系统，必须进行大量二次开发，建立产品设计基础数据库，包括下文所列各种基础数据。

―技术标准与技术规范。在产品开发过程中需要大量的相关标准，其中有的是市场上能买到的，也有的要企业自己制订，中华人民共和国机械行业标准JB/T 8514.1-1997机械制造业产品标准化体系中规定的必需资料如下：

基础标准类：制图；公差配合、互换性基础；结构要素；环境条件；设计文件、图样管理等。

设计标准类：测试方法；安全、卫生设计规范；CAD软件标准；设计开发程序标准；设计管理标准；包装、搬运、储存、标志等。

零部件标准类：零部件标准；元器件标准；半成品标准、在制品标准。

外购件标准类：各类外购件标准；外购件选用、采购、验收规范；外购件采购程序及质量保证。
材料标准类：各类材料标准；材料采购、验收规范；材料选用标准；材料保管、领用程序等。

工艺标准类：工艺基础标准；工艺技术标准；工艺规程标准；检验规程；质量控制标准；CAPP标准；NCP标准等。

工装标准类:各类工装标准；工装设计标准；工装验收标准；工装管理标准；工装选用标准；工装CAD标准。

设备标准类：设备标准；仪器标准；验收标准；保养标准等。

服务标准类：安装标准；维修标准；质保标准；服务标准等。

―设计基础技术资料。

机械设计基础：可靠性设计、零部件失效性分析、疲劳强度设计、摩擦学设计、振动控制与应用技术资料。

零部件设计：轴与轴毂联接、联接与紧固、弹簧、滚动轴承、滑动轴承、密封件、管路附件、起重和搬运零件、操作件、手工工具、箱体、机架与导轨。

传动设计：传动设计分类、特点及选择，园柱齿轮传动、锥齿轮传动、蜗杆传动、带、链传动、摩擦与螺旋传动、无级变速器、联轴器、离合器和制动器、连杆、凸轮等机构。

机械控制系统设计：液压传动与控制、气压传动与控制、液力传动与控制、电气传动与控制。

以上这些标准与基础技术资料有的是文字文本，有的是表格，有的是图形，有的是数学公式。这都是机械设计的基础，也是CAD系统应用必需的数据，在没有PDM系统前，CAD系统必须自己建立数据库、图形库、知识库、方法库。应用PDM後，可以把它作为PDM数据库的内容（如图1），由CAD系统调用。

图1

―PDM支持通用零部件库建立及零部件、标准件、外购件的库调用。

CAD系统应用PDM系统零部件管理模块，实现快速设计。应用系列化、模块化、标准化技术是提高产品设计能力与水平的有效方法，PDM系统零部件管理模块就可以应用成组技术实现系列化、模块化、标准化技术建立通用零部件库，应用特徵编码实现快速检索，充分发挥系列化、模块化、标准化技术及成组技术建立通用零部件库的作用，大大减少产品设计的重复劳动、缩短设计周期，为改善与优化生产管理打好基础。

―PDM支持CAD系统应用其产品结构配置模块，实现产品结构快速配置。在面对市场、面对用户情况下，应用PDM系统产品结构配置模块，可以实现产品结构快速配置，满足用户需要。

PDM系统对CAD系统输出图纸、模型、技术文件进行管理。

建立CAD系统的目标是为了按市场需求输出产品制造必需的图纸、技术文件与资料，满足产品制造的需求；在企业管理数字化的情况下，还必须提供数字化的产品信息，为企业其他部门数字化管理创造条件。PDM系统的功能就是对CAD系统输出的产品制造所需的图纸、技术文件与资料以及对数字化的产品信息进行有效的管理，使企业整个系统不但能获取传统的图纸、技术文件与资料，还能获取数字化的产品信息，实现数据共享。

―对CAD系统输出的图纸、模型、技术文件进行图纸档案管理。

图2

图2是根据中华人民共和国机械行业标准JB/5054.1-6054.6-2000“产品图样及设计文件”中规定产品设计两个阶段必须完成的设计文件、图纸与技术资料，各企业根据具体情况可作适当的调整，在CAD系统完成产品设计後，PDM系统应对这些图纸与技术资料进行管理，这是PDM系统功能之一，一般称为图纸档案管理。

―PDM对CAD系统输出的图纸、模型、技术文件与产品设计、工艺设计各工作过程进行管理。产品设计是一个过程，少的要几十天，多的要几个月，产品数据在这一过程中逐步形成，为了缩短技术准备周期，必须对过程进行控制，一般称生产技术准备计划。图3是产品设计与工艺设计各阶段技术文件、图纸、资料的关系。根据这些关系可以研究产品设计、工艺设计各工作阶段对图纸、资料、技术文件的需求，从而研究开展并行工程的应用。图4是生产技术准备计划控制产品设计与工艺设计的过程，也说明了PDM系统在产品设计、工艺设计过程中对产品数据分阶段逐步形成的过程进行管理，称为项目与流程管理。

图3

图4

PDM对产品属性数据管理为CAD/CAPP/ERP系统集成、数据共享提供了条件。

产品属性数据包括：ITEM表和BOM表的数据，解决中国二十多年企业信息化“三分技术、七分管理、十二分是数据”的难题，为企业信息集成奠定基础。

以上所述，PDM的应用不但大大减少应用CAD二次开发工作量，而且解决了目前中国CAD技术应用停留在初级阶段，不能进一步发挥CAD技术作用的问题，所以应用PDM是深化CAD应用的重要途径。另一方面还解决目前中国企业信息化中严重的“信息孤岛”现象，为解决CAD/CAPP/ERP的集成提供了可行方案。

PDM系统对CAD系统的要求

PDM系统要实现以上功能，必须建立产品属性数据库，通过产品属性数据库对图纸、技术文件、档案资料进行管理，才能达到以上功能，但是产品属性数据都隐含在图纸、技术文件中，这些图纸、技术文件都是CAD系统的输出。要将这些属性数据建立产品属性数据库，有两种方法，其一是按CAD系统输出的图纸、技术文件由人工从图纸及技术文件中把产品属性数据找出来，再输入到产品属性数据库中。其二是用程序读取存储在计算机图形库中的CAD文件，将其属性数据提取，自动输入到产品属性数据库中。前者方法不可取，因为这既麻烦又易出差错，後者方法可取，但是CAD系统输出的图纸、技术文件中的属性数据必须能被读取。要达到以上目标，PDM系统对CAD系统提出以下要求：

CAD系统输出的图纸、技术文件中的属性数据必须进行处理。在图形文件中的属性数据是管理产品数据及实现CAD/CAPP/ERP数据共享的重要信息，因此必须对所要提取的属性数据进行处理，才能通过程序读取属性数据到文本文件或数据库文件中。过去中国不少开发自主版权的CAD软件，由于当时只考虑“甩图板”需求，没有对CAD系统作详细的系统调查和系统分析，没有对CAD软件发展进行分析，因此对CAD系统需求只定义在绘图、出图上，没有分析图纸文件中包含的数据不但要表达在图纸文件上，而且要提取进入数据库，因此没有为实现属性数据自动提取提供条件，影响了CAD系统内部及企业信息系统实现数据共享。

CAD系统必须能够输出文本文件或数据库文件，以便与各种DBMS联接。

CAD系统必须对产品数据进行统一编码。为了实现对数字化的产品数据进行管理，必须对产品数据进行统一编码，包括：产品编码及其组成产品的各级部件（总成、模块）、各级组件、零件（通用件）、外购件、标准件、原材料以及产品技术文件、资料等的编码。这些零部件、技术文件、资料在没有使用CAD或使用CAD初级阶段也有编号，但是没有应用数据库对其管理，所以其编号只供人们识别，应用PDM对产品数据进行管理，产品数据必须进入数据库，为此要对产品数据进行统一编码，并符合以下要求：

―编码的唯一性。每一代码或每一组编码仅限一个编码对象，每一个编码对象只能有一个代码或一组编码标识；
―编码的合理性。选择代码符号、编码的种类、编码系统结构必须与编码对象、编码目的相适应；
―编码的简明性。尽可能用最简单的结构、最少的码位，标识编码对象；
―编码的规范性。一个编码系统中代码符号、系统结构、码位长度必须规范、统一；
―编码的可扩充性。编码系统中要留有馀地，以便进行必要的扩充；
―编码的适用性。编码必须达到编码目的，而且方便编码，方便记忆，方便计算机处理。

CAD系统必须与PDM系统密切配合来建立产品设计所需的数据库、图形库。商品化的PDM软件只提供系统的结构和数据库、图形库的结构，数据库、图形库的内容大部分要企业自建。要发挥PDM的作用，CAD系统与PDM系统必须密切配合、互相协调才能达到目的。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (1/21/2005)


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