基于PDM的汽车车身CAD/CAE信息集成系统

作者：东南大学机械系 薛国金 张建润

欢迎访问e展厅 展厅 4 EDA/专用CAD软件展厅 EDA, 电气CAD软件, ... 摘 要：针对车身特点提出车身CAD/CAE信息集成系统的总体框架，通过集成，把车身的研究开发、产品设计、制造、测试、装配等联结成一个统一的整体，消除车身设计开发中各部分内部信息和数据间不该有的矛盾和数据冗余。同时提出了实现该系统的思路和方法。 关键词：PDM；信息集成系统；框架 1引言 汽车车身作为汽车的主要组成部分之一，在汽车制造技术中占有极其重要的地位。随着现代汽车产业的全球化趋势的不断发展，汽车中的大部分零件可在全球范围内择优采购，车身的设计及制造已成为新车开发中的最重要的部分之一。当前，发达国家新车的开发已进入虚拟设计阶段，大量采用CAD，CAE等技术。并且随着网络技术与数据库技术的发展，实现了在CAD/CAE系统中不同功能的子系统(或模块)通过网络与公用的工程数据库实现连接，使设计信息能够被连续地传递，以便把越来越多的CAD/CAE系统和网络功能融合为一体，组成CAD/CAE信息集成系统，实现资源共享与信息集成，消除车身设计开发中各部分内部信息和数据间不该有的矛盾和数据冗余。这种先进的CAD/CAE信息集成技术在车身设计这种高投资、高风险的产品开发中的应用，将有效地缩短汽车产品的开发周期，并降低其产品成本。本文提出并实现了一个全新的基于PDM的汽车车身CAD/CAE集成系统设计框架。 2 车身CAD/CAE信息集成系统的总体框架 在我国目前的现实情况下，把汽车企业内部各部门中的异构CAD和CAE系统进行集成，并通过异地合作设计这种研发方式把汽车企业与大专院校、科研院所联合起来进行车身的开发设计，将会对我国车身设计水平的提高起到重大的作用。因此在开发车身设计CAD/CAE信息集成系统时充分考虑到了这种需要，采用了以PDM为核心的基于并行工程的集成方式，设计了基于WEB(Java ORB)的车身设计CAD/CAE信息集成系统的体系，以实现车身设计CAD/CAE信息集成系统对异地合作设计的支持。该体系的结构如图1所示。 这一结构框架以PDM为核心，分为三层：支撑环境层、应用层和群组工作层。其中支撑环境层包括网络、操作系统和数据库以及网络与数据库的接口层，由它们支持应用、开发与网络通信。它们通过Internet连接参与异地合作设计的各个单位并进行各种信息的交换。数据库使用了关系数据库(Oracle 8i)作为数据存储的媒体，是PDM的底层支持库；应用层包括产品数据管理和各类CAD、CAE专用软件。在开发中遵循以WEB方式构架的PDM的通用标准，这样就能实现企业内直至全球范围的数据共享并按要求控制共享的水平，在一个较低水平起步，通过模块化的扩展和完善，逐渐达到一个较高的水平。这种以Web方式的PDM实现，也是一些最新的大型商业化PDM软件(如PTC公司的Windchill)主要思路；群组工作层为异地合作设计组织中的成员提供了一种通信手段，它充分利用了目前发展迅速的IT技术，使成员之间可以通过网络进行实时的讨论、交流设计意见。 本文提出的车身设计CAD/CAE信息集成系统具有如下特点： (1)易于分布。采用这种结构，对客户机的分布就相当简单了，只须在需要接入的地点安装浏览器和做一些简单的设置，并为每个用户在管理数据库中增加入口即可。 (2)易于扩展。很显然，任何想要访问企业PDM系统的用户，只要拥有一个浏览器和用户名及口令就可方便地连接到系统中，这对于一些便携式用户(出差、在家办公等)以及增加一些临时性用户是非常方便的。 (3)易于维护。维护工作将主要在中间层服务器上进行，软件的升级不会影响客户端系统。同时，后端应用转换平台对于客户程序也是透明的。 (4)易于集成。由于采用了模块化的设计，使得系统间集成变得容易，而且一旦接口确定，将不受各自应用实时变化的影响；其于Web的应用也存在这样的好处，即所有基于Web的应用内容将可以采用一种客户机软件，使得多个信息源的信息可同时出现在一个屏幕上。 (5)用户方便性。由于采用了统一的客户端工具，因此，只需少量的培训甚至不需培训也可使用新版本的程序。 (6)Internet连接能力。显然，基于Web的技术拥有Internet的访问能力，这使得企业用户可以方便地访问企业外的信息并与合作设计组织内的成员进行各种交流，极大地扩展了企业用户的知识范围。 3 系统的实现及软件构架 车身设计CAD/CAE信息集成系统采用Inprise公司的Visibroker for Java平台，实现了一个Java ORB系统，并由JDBC来实现与Oracle等数据库的连接。车身设计CAD/CAE信息集成系统的模型结构如图2所示。 该模型的运行原理是这样的：客户端浏览器用URL向相应的服务器发出请求；HTTP服务器将HTTP页面连同CORBA客户方程序Java Applet的字节代码下载到客户端浏览器上；CORBA客户方程序通过HOP协议与应用服务器上的CORBA应用对象进行通信，调用其指定的操作。CORBA应用对象对客户的请求进行认证和解释，根据客户请求的内容，或是用JDBC直接访问资源层的数据库，或是与网络上的其他CORBA对象交互，共同完成客户请求。 其中，Java ORB是系统模型的中心。Java Applet通过桩(Stub)代码先向本地的Java ORB发出请求，本地ORB再与服务方的Java ORB进行HOP通信，服务方ORB根据请求的内容调用相关的构架(Skeleton)代码由指定的对象实现来完成请求，并将请求结果按原路返回给客户。Java ORB在这个过程中扮演了信息中介的桥梁作用，负责远程对象请求的生成、编码、传输等工作。 Java ORB构架的应用开发的一般过程如图3所示： 1)对所要实现的系统进行分析和对象建模，用IDL语言描述系统中各个对象的属性和对外接口。 2)考虑客户方采用什么样的调用策略。如果采用静态调用，需将该系统的IDL描述文件通过IDL/Java编译器进行编译，生成相应的桩和构架文件。如果用动态调用，只须将IDL文件载入到接口库中。静态调用效率高，编程简单，一般为大多数应用所采用。 3)使用Java语言实现系统中的各个对象。 4)编写服务器方主程序，其功能是创建服务方对象实现的实例，并向JavaORB注册，同时等待接收请求。 5)编写客户方Applet，其作用是获取服务器方初始对象引用，与用户进行交互，并根据用户指令向服务器方对象实现实例发出请求，并将结果返回给用户。 6)将客户方Applet和服务器方主程序分别与桩和构架文件等联编，并将该Applet嵌入到一个HTML页面中。 至此，用户通过浏览器浏览该页面，就可以调用服务器方对象实现的操作了。 4 结束语 随着市场与竞争的越来越国际化，企业的运作模式也发生了很大的变化，使得企业与外界的联系越来越紧密，出现了异地制造、动态联盟、虚拟企业等新的企业组织和合作方式，这就要求企业或企业的联合体充分利用世界各地的科技和资源优势，形成超越空间约束、靠电子手段联系、统一指挥、协调运行的经营实体。在这种情况下，单独的企业和科研机构越来越难以有效地完成研究任务。基于PDM的CAD/CAE信息集成系统对提高我国的车身设计水平将起到积极作用。本文对支持异地合作设计组织的车身设计CAD/CAE信息集成系统进行了初步研究和探讨。 参考文献 1 汪芸，顾冠群. CORBA技术综述. 计算机科学，1999，26(6) 2 董伯儒，林少培. 并行工程的信息集成框架模型. 计算力学学报，1998，(4) 3 宋玉银等. 面向并行工程的集成产品信息建模技术研究. 计算机研究与发展，1998，(2) 4 董逸生等. CIMS中的数据库技术. 北京：机械工业出版社，1997(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (3/13/2005)