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1、基于 PDM 的 CAX 系统集成探讨多么旁基于 PDM 帕 CAX 系统集成搽讨乔生红(常州纺织服装职业技术学院.常州 213004)摘要:本文结合现代企业在 CAX(CAD,CAPP,CAM)应用方面出现的问题,阐述了应用 PDM作为集成平台,实现对CAX 系统的集成,对集成模式和关键技术作了简要分析关键词:PDM 系统 CAX(CAD/CAPP/CAM)系统集成AStudyonCAXSystemIntegrationBasedonPDMQiaoShenghong(ChangzhouTextileandGarmentVocationalandTechnicalInstitute)Abstr
2、act:ConsideringtheproblemsraisedbyCAX(CAD,CAPP,CAM)applicationinmodernenterprises,howtoapplyPDMasintegrativeplatformtorealizetheintegrationofCAXsystemareintroducedinthispaper.Theintegratingmodelandkeytechnologyareanalysedbriefly.KeyW01Is:PDMsystemCAX(CAD/CAPP/CAM)Systemintegrating1 前言近年来,我国企业在工业生产中采
3、用先进的设计手段,特别是应用计算机技术和 CAX(CAD,CAPP,CAM)技术,大大提高了企业的产品开发能力和市场竞争能力,促进了生产力的发展,使企业取得了明显的效益.但与此同时,产品设计过程中的设计数据和技术文档呈现信息爆炸的增长势头,企业各部门在使用着不同的应用系统,这些自动化单元之间缺乏有效的信息传递和转换,因而形成”信息孤岛”.这些问题的出现严重影响了 CAX 技术在企业的应用,成为制约企业发展的瓶颈.因此,迫切希望能有一个平台,在此平台中,一方面希望它能实现对CAX 中各种应用软件所产生的数据和文档进行有效地管理;另一方面,也希望在此平台中 ,能做到应用软件间的信息共享,用户间的协
4、同工作,应用系统与平台间的信息一致性.产品数据管理(ProductDataManagementPDM) 正是在这一背景下产生的一种新的信息管理思想和技术,它以软件为基础,以产品为核心,实现对产品相关的数据,过程和资源的集成化管理技术.PDM 的一个主要作用就是要把CAX 中各个信息孤岛中的数据组织起来.2PDM 的体系结构PDM 系统是建立在关系型数据库管理系统平台上的面向对象的应用系统,其体系结构可以分为四层,它们是用户界面层,功能模块及开发工具层,框架核心层和系统支撑层,见图 1.系统支撑层:处于最底层,也称数据库核心层,以目前流行的关系数据库作为 PDM 的支持平台,通过关系数据库提供的
5、数据操作功能支持 PDM 系统对象在底层数据库的管理.框架核心层:提供实现 PDM 各种功能的核心结构与架构,由于 PDM 系统的对象管理框架用户界面层 I 图视化用户界面 j系统电子工作产品零件 T 程管理仓库流程结构分类变更与文管理与配与检管理档管置管索理理L_1j框架核心层 I 墨篁堡 l系统支撑层 l 墨塾堡笪墨竺 I图 1PDM 的体系结构具有屏蔽操作系统,网络,数据库的特性,用户在应用 PDM 系统的各种功能时,实现了对数据的透明化操作,应用的透明化调用和过程的透明化管理等.框架核心层实际上就是一组对象模型,它主要完成三个功能,一是向下连接并操纵数据库,二是向上为 PDM 应用组件
6、提供基本服务,三是为应用软件提供应用编程接口(API)以集成应用软件.此外,有些 PDM 软件在框架核心层中还加入了 Web 处理机制.功能模块及开发工具层:提供了系统功能的管理界面和应用界面,在框架核心层的基础上,根据 PDM 系统的管理目标,可以建立相应的功能模块.用户界面层:向用户提供交互式的图形界面,包括图示化的浏览器,各种菜单,对话框等,用于支持命令的操作与信息的输入输出.通过该层,用户可以直观方便地完成管理整修系统中各种对象的操作.是实现 PDM 各种功能的手段和媒介,处于最上层.3PDM 与 CAX 集成的必要性由于在一个企业中,可能存在不同的 CAD,CAPP,CAM 系统或这
7、些系统的不同版本,也可能存在这些系统与不同供应商,不同合作商之间的产品模型信息交换,同时还可能存在每天由 CAD/CAPP/CAM 系统产生的大量的数据和文档.在这样一个复杂的环境中,就需要由 PDM系统作为一个集成平台,一方面要为CAD/CAPP/CAM 系统提供数据管理与协同工作的环境,同时还要为 CAD/CAPP/CAM 系统的集成运行提供支持.图 2 中给H 了 CAD,CAPP,CAM,与 PDM 之间的信息流说明.从图中可以看出,CAD 系统产生的二维图纸,j 维模型(包括零件模型与装配模型),零部件的基本属性 ,产品明细表,产品零部件之间的装配关系,产品数据版本及其状态等,需要交
8、由 PDM 系统来管理,而 CAD 系统也需要从 PDM 系统获取设计任务书,技术参数,原有零部件图纸,资料以及更改要求等信息.CAPP 系统产生的工艺信息,如工艺路线,工序,工步,工装夹具要求以及对设计的修改意见等,交由 PDM 进行管理,而CAPP 也需要从 PDM 系统中获取产品模型信息,原材料信息,设备管理信息等.CAM 系统则将其产生的刀位文件,NC 代码交由 PDM 管理,同时从 PDM 系统获取产品模型信息,工艺信息等.由于 PDM 系统的数据具有一致性,能确保CAD,CAPP 和 CAM 数据得到有效的管理,从而实现 CAD/CAPP/CAM 系统的集成 .因此,PDM系统是
9、CAD/CAPP/CAM 集成的平台 .CADj 维图纸i 维模型零部件属性产品明细表设计任务书 T 艺路线技术参数 T 序零部件资源 1:步更改指令工装夹具产品模型原材料设备资源更改指令CAM刀位文件Nc 代码产品模型工艺信息PDM(二=1产品 1l 文档 lI 零部件 Il 设备 ll 原材 111:艺 1对象库 l对象库j 资源库 J资源库料库I 信息库 f,一一图 2CAD/CAPP/CAM 与 PDM 间的信息流4 集成平台的开发及集成框架集成平台的开发是一个渐进的过程,传统的应用软件编程既要考虑底层的操作系统,又要考虑上层的应用,数据的结构化程度及其数瑶秽觑础据的独立性都较差.为此
10、采用面向对象的技术和分布式数据库技术,设计出新的集成平台,既能支持分布式环境,又能支持新的软件设计方法和标准,具有以下特点:采用面向对象技术和客户机 /服务器模式,实现”即插即用” 的集成策略.继承现有集成技术,做好异构平台(如不同操作系统的,网络与数据库等)的集成 ,保护原有系统的信息资源,消除各应用系统点到点的信息转换.实现系统的开放性,可重用性,可扩充性及应用的透明性和互操作性.尽量采用有关标准和规范.其集成框架如图 3.应用相关的 API 与工具通用 API功能服务信息服务通信服务I 硬件 l图 3 采用的集成平台结构5 应用集成的层次PDM 系统与 CAX 系统的集成模式从低到高分为
11、三个层次:5.1 应用封装应用封装在内容上包括应用 T 具本身以及由应用工具产生的文件两方面.特点是 PDM 系统既可以自动识别,存储和管理由应用工具产生的文件,另一方面被存储的文件在 PDM 中被激活时,可以启动相应的应用工具,并在其中对原文件进行编辑修改.通过应用封装,使应用工具与它们产生的文件在 PDM 环境下相互关联.采用应用封装时,PDM 只能管理应用系统产生的文件整体,不能管理文件内部的数据(属性,参数和装配数据).5.2 接口交换接口交换把应用系统与 PDM 系统之间需要共享的数据模型制取出来,定义到 PDM 的整体模型中去,这样两者就有了统一的数据结构.应用系统除了有共享的数据
12、模型,还有自己私有的数据模型.应用系统本身可作为对象纳入到 PDM 系统环境中去.接口交换的特点是:在应用封装的基础上 ,在应用系统和 PDM 系统间共享数据模型的指导下,通过数据交换接口,实现应用系统的某些数据对象自动创建到 PDM 系统中去,或从 PDM系统中提取应用系统需要的某些数据对象,使二者保持异步一致.5.3 紧密集成.在这一层次中,不同应用系统成了 PDM 系统的有机组成部分,二者不仅可以共享数据,还可以共享操作服务.紧密集成允许应用系统或PDM 系统互相调用有关服务,执行相关操作,形成更紧密的关系,真正实现一体化.6PDM 系统与 CAX 系统的集成模式6.1PDM 与 CAD
13、 的集成CAD 系统的信息是产品信息的源头,其信息量大,类型多.因而,CAD 与 PDM 的集成是用户最为关心,也是 CAX 与 PDM 集成中难度最大,要求最高的一环.其关键在于 CAD 的数据变化与 PDM 中的数据变化的一致性.由于 CAD系统中产生的数据既有二维图样,也有三维模型,零部件属性以及产品结构关系等多种类型,不同的数据要求有不同的集成模式.应用封装解决了 PDM 环境下对 CAD 系统产生的文档管理的问题.接口适用于 PDM 与三维 CAD 软件的集成,主要解决 PDM 系统中的产品结构树和 CAD软件装配树的数据结构一致性问题.PDM 系统需要从 CAD 系统中生成的装配树
14、中获取零部件的描述信息和层次结构关系信息,通过接口送往 PDM 系统,建立 PDM 的产品结构树; 或者从 PDM 中的产品结构树中提取最新的产品结构关系,通过接口去修改 CAD 中的装配树,使二者保持异步一致.但却仍不能完全保证产品结构数据在CAD 和 PDM 中的一致性.紧密集成是 CAD 与 PDM 的最佳集成方式,即在 CAD 与 PDM 之间建立共享产品数据模型,实现互操作,保证 CAD 中的修改与 PDM中的修改的互动性和一致性,真正做到双向同步一致性.6.2PDM 与 CAM 的集成由于 CAM 与 PDM 之间只有刀位文件,NC代码,产品模型和工艺信息等文档信息的交流,所以 C
15、AM 与 PDM 之间采用应用封装就可以满足二者之间的信息集成要求.6.3PDM 与 CAPP 的集成CAPP 与 PDM 之间除了文档交流外,CAPP系统的运行还需要从 PDM 系统中获取设备资源信息,原材料信息等:而 CAPP 产生的工艺信息为了支持 PDM 系统与生产经营信息系统的集成,需要分解成基本信息单元,如 T 序,1 二装,工步等存放于 PDM 系统的工艺信息库中.所以 CAPP 与 PDM 之间的集成需要接口交换,即在实现应用封装的基础上,进一步开发信息交换接口,使 CAPP 系统可通过接口从 PDM 中直接获取设备资源,原材料信息的支持,并将其产生的工艺信息通过接口直接存放于
16、 PDM的工艺信息库中.由于 PDM 系统不直接提供设备资源库,原材料库和工艺信息库,因此需要用户利用 PDM 的开发工具自行开发上述库的管理模块.7PDM 平台下 CAX 集成的关键技术CAD/CAP.CAM 的集成是覆盖产品设计 ,工艺规划设计,数控编程与加工等整个 T 程设计的自动化系统,系统集成的关键技术是各孤岛系统之间的数据信息交换技术和多数据库的集成技术.7.1 数据信息交换技术目前实现数据信息交换的集成技术主要有三种:采用专用的数据格式文件实现产品信息交换的集成技术;采用标准数据格式文件实现产品信息交换的集成技术;以工程数据库为核心,采用统一的产品模型实现信息交换的集成技术.7.2 多数据库集成技术在 CIMS 环境中系统数据的成分相当复杂,既有结构化数据信息,又有大量的非结构化数据;既有数据源异构,又有异地分布 ;还有存在于各个孤岛系统的独立进行设计的数据源.在这些数据源之间既要进行信息的交换与共享,又要保持相对的独立性和局部完整性.为了实现
