基于柔性工程數(shù)據(jù)庫(kù)的CAD與PDM系統(tǒng)集成方法研究

          隨著CAD系統(tǒng)引入企業(yè)，CAD系統(tǒng)產(chǎn)生大量的設(shè)計(jì)信息。如何有效管理、利用企業(yè)設(shè)計(jì)信息的課題自然被提出。于是在并行工程方法學(xué)的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)了產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(PDM,ProductDataManagemet)系統(tǒng)。該系統(tǒng)應(yīng)用了先進(jìn)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)來(lái)解決設(shè)計(jì)信息管理，是為并行工程在企業(yè)的實(shí)現(xiàn)所提供的一項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，是協(xié)助工程技術(shù)人員管理產(chǎn)品數(shù)據(jù)及開(kāi)發(fā)過(guò)程的一個(gè)工具。
         產(chǎn)品信息的源頭來(lái)自設(shè)計(jì)。因此CAD與PDM系統(tǒng)集成是CAD系統(tǒng)是否可以深入應(yīng)用、PDM系統(tǒng)是否可以成功實(shí)施的關(guān)鍵，是從根本上提高企業(yè)的整體設(shè)計(jì)能力和管理水平的技術(shù)保證。
1信息集成方法研究
        信息集成的本質(zhì)是如何在異構(gòu)的信息系統(tǒng)間傳輸信息和轉(zhuǎn)化信息。信息集成方法取決于集成雙方的系統(tǒng)特點(diǎn)。
1.1人工方式
        信息系統(tǒng)間缺乏自動(dòng)化的信息轉(zhuǎn)化手段，信息的傳輸依靠手工錄入方式進(jìn)行。該方式效率低下，出錯(cuò)率高，是信息集成中的始方式。
1.2中間文件
         以一種約定的或者成為標(biāo)準(zhǔn)的文件格式保存和傳輸信息。該方式被大量采用，CAD領(lǐng)域內(nèi)的DXF,IGES,STEP標(biāo)準(zhǔn)就是中間文件的典范。
1.3數(shù)據(jù)庫(kù)級(jí)集成
         如果信息系統(tǒng)都以數(shù)據(jù)庫(kù)作為存儲(chǔ)基礎(chǔ)，那么就可以通過(guò)附加的接口直接操作數(shù)據(jù)庫(kù)，繞過(guò)信息系統(tǒng)，在不同系統(tǒng)間進(jìn)行信息集成。
1.4應(yīng)用級(jí)集成
         兩個(gè)系統(tǒng)雖然不公用同一文件格式，也不互操作數(shù)據(jù)庫(kù)，但是可以通過(guò)專用接口進(jìn)行異構(gòu)數(shù)據(jù)的傳輸和轉(zhuǎn)換。這種集成通常發(fā)生在同一軟件提供商的不同產(chǎn)品間。1.5中間件技術(shù)
         中間件是一種軟件，它能使應(yīng)用成分之間進(jìn)行跨網(wǎng)絡(luò)的?同工作（也就是互操作），這時(shí)允許各應(yīng)用成分之下所涉及的"通信?議、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)和其它應(yīng)用服務(wù)"各不相同。中間件技術(shù)是信息系統(tǒng)集成方法的高級(jí)階段，在電子數(shù)據(jù)交換、電子商務(wù)領(lǐng)域被廣泛接受并采用。
2當(dāng)前CAD系統(tǒng)與PDM系統(tǒng)集成的現(xiàn)狀
          當(dāng)前國(guó)內(nèi)制造企業(yè)計(jì)算機(jī)應(yīng)用情況，大多是先采用CAD技術(shù)甩掉圖板，實(shí)現(xiàn)無(wú)紙?jiān)O(shè)計(jì)，然后實(shí)施CIMS系統(tǒng)集成。PDM系統(tǒng)近年來(lái)已?成為CIMS中重要的設(shè)計(jì)信息集成平臺(tái)。從CAD應(yīng)用的實(shí)際狀況和實(shí)施PDM遇到的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題來(lái)看，存在這樣一個(gè)復(fù)雜局面：
(1)傳統(tǒng)的面向幾何模型的單機(jī)用戶CAD系統(tǒng)大量使用。這樣的CAD系統(tǒng)只是解決了產(chǎn)品幾何模型的構(gòu)建，對(duì)產(chǎn)品描述信息的生成及管理功能不強(qiáng)，圖形文件之間缺乏聯(lián)系。(2)CAD系統(tǒng)種類多樣，版本不同。(3)管理系統(tǒng)(PDM,CIMS)應(yīng)用后，CAD設(shè)計(jì)信息的采集方式、管理技術(shù)落后繁瑣。（4）管理系統(tǒng)(PDM、CIMS)對(duì)于CAD系統(tǒng)的控制力不從心。
3基于柔性工程數(shù)據(jù)庫(kù)的CAD與PDM系統(tǒng)集成
           由以上分析可見(jiàn)，當(dāng)前設(shè)計(jì)系統(tǒng)和管理系統(tǒng)間的信息集成主要采用人工方式、中間文件和專用接口的形式進(jìn)行，缺點(diǎn)不言而喻。作者在此提出了研發(fā)基于柔性工程數(shù)據(jù)庫(kù)的CAD與PDM系統(tǒng)集成中間件的構(gòu)想。
3.1一個(gè)能夠根據(jù)企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的實(shí)際狀況靈活定制的工程數(shù)據(jù)庫(kù)是基礎(chǔ)
            在企業(yè)信息集成中，CAD系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)（如BOM信息等）相比幾何模型數(shù)據(jù)，有著更加重要的作用。如果將CAD專用數(shù)據(jù)庫(kù)中的產(chǎn)品信息，設(shè)計(jì)信息，物料信息等結(jié)構(gòu)化信息用通用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)（如SQLServer、Oracle等）來(lái)管理，并且使用某種技術(shù)措施來(lái)維護(hù)這兩個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)間數(shù)據(jù)的統(tǒng)一性，將關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)難以描述的幾何模型信息，仍使用?有的CAD專用數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)，也就是直接存于圖形文件，這樣既有利于CAD系統(tǒng)設(shè)計(jì)信息的提取，管理，也不會(huì)影響CAD系統(tǒng)純工程設(shè)計(jì)工作的進(jìn)行。這樣一個(gè)管理工程數(shù)據(jù)的通用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，必須具有良好的柔性。它可以提供簡(jiǎn)明的用戶定制界面，使用戶能夠根據(jù)企業(yè)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的實(shí)際需求，方便的增加、刪除、修改字段。只有這樣，才能作為一個(gè)廣泛的工程數(shù)據(jù)包容器，一方面和CAD系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，另一方面為其他CAD系統(tǒng)、管理系統(tǒng)按需提供信息。
          CAD必須采用多層次的體系結(jié)構(gòu)在產(chǎn)品信息的自動(dòng)提取中，傳統(tǒng)的做法是在CAD端做-次開(kāi)發(fā)，直接向PDM、CIMS等管理系統(tǒng)提交信息，是一個(gè)兩層的結(jié)構(gòu)，一端是CAD系統(tǒng)，一端是管理系統(tǒng)。在一個(gè)理想化的集成環(huán)境中，這樣的處理不會(huì)出什么問(wèn)題。但是從當(dāng)前企業(yè)應(yīng)用CAD的現(xiàn)狀來(lái)講，多種CAD系統(tǒng)并存，CAD端設(shè)計(jì)信息本身的不完備性，往往使這種接口工作超出了簡(jiǎn)單的傳遞數(shù)據(jù)范圍，還要負(fù)擔(dān)部分?jǐn)?shù)據(jù)的管理、修正、加工等工作。而且針對(duì)不同種類的CAD系統(tǒng)，不同形式的企業(yè)實(shí)際應(yīng)用，不同類型的管理系統(tǒng)，都需要做相應(yīng)的接口工作。隨著異構(gòu)系統(tǒng)種類的增加，接口工作成階乘增長(zhǎng)，工作量十分巨大。
4系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)
            由于中間件技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)化異構(gòu)環(huán)境中起一個(gè)橋梁作用，CAD系統(tǒng)有了關(guān)系型工程數(shù)據(jù)庫(kù)的支持，就可以自然引入中間件技術(shù)思想，將這種接口工作離散為CAD系統(tǒng)和管理系統(tǒng)之間的中間層，從而形成一個(gè).層框架結(jié)構(gòu)模型。如圖1所示。中間層包括以下幾個(gè)部分：
          柔性的工程數(shù)據(jù)庫(kù)---可以根據(jù)企業(yè)設(shè)計(jì)需求實(shí)際靈活定制，保存產(chǎn)品設(shè)計(jì)信息。數(shù)據(jù)采集接口集合---可以采集異種CAD系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)信息，存入柔性工程數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)據(jù)輸出接口集合---可以向多種管理系統(tǒng)提交產(chǎn)品設(shè)計(jì)信息。數(shù)據(jù)庫(kù)管理接口和用戶操作界面---定制工程數(shù)據(jù)庫(kù)、設(shè)計(jì)信息的報(bào)表打印等。擴(kuò)展兩個(gè)接口集合，增加信息從管理系統(tǒng)到CAD系統(tǒng)的向下傳輸功能（圖1中灰色箭頭所示），就可以解決管理系統(tǒng)（PDM、CIMS）對(duì)于CAD系統(tǒng)的控制問(wèn)題，以及CAD系統(tǒng)間的信息交流問(wèn)題。
5結(jié)論
           如何在異構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)化環(huán)境下進(jìn)行有效的產(chǎn)品設(shè)計(jì)信息集成，提高效率，加強(qiáng)信息的準(zhǔn)確性，是企業(yè)在CAD與PDM系統(tǒng)集成過(guò)程中急待解決的問(wèn)題。
本文深入分析了信息集成的各種方式，提出了以柔性工程數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)的3層次系統(tǒng)解決方法和框架結(jié)構(gòu)�，F(xiàn)在，以上面的框架為藍(lán)本，作者已開(kāi)發(fā)出商品化的系統(tǒng)TeamDesigner設(shè)計(jì)之星"，該產(chǎn)品技術(shù)領(lǐng)先，功能強(qiáng)大，操作友好，在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的效果。