面向3维cad的pdm系统的研究与实现_pdm-plm_产品创新数字化(plm)_291

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1、面向3维CAD的PDM系统的研究与实现_PDM/PLM_产品创新数字化(PLM)0引言      当前，CAD系统已由单纯2维绘图向3维智能设计、物性分析、动态仿真方向发展，参数化设计向变量化和超变量化(VariationGraphicseXtended，VGX)方向发展。计算机辅助设计(ComputerAidedDesign，CAD)技术在基础理论及软件产业方面日趋成熟，市场上出现了CATIA,UGII,Pro/E,I-DEAS,Solidworks,SolidEdge,CAXA等许多优秀的CAD系统。在我国“十五”8

2、63计划中，3维CAD是先进制造与自动化技术领域的重点，并设立了“面向行业典型产品的3维数字化设计系统及核心构件开发”等多个项目，以促进国内3维CAD的开发和应用。   基于3维CAD的发展，产品数据管理系统也逐步从初期的文档管理发展到支持协同设计和并行工程的产品设计过程管理系统。因此，对3维CAD系统的支持成为国内产品数据管理(ProductDataManagement,PDM)应用发展的一个重点。   面向3维CAD的PDM与面向平面图纸的PDM相比，其不同点在于：①设计方法的不同，造成对设计过程管理的不同。3维CA

3、D设计符合从概念设计逐步演化到精确模型的思考方式，而2维图形表达的是设计结果。②设计结果的复杂程度不同。3维模型中包含有丰富的几何信息、特征信息和工艺信息等，而2维图形只能表达几何信息。③设计结果的可利用程度不同。3维CAD设计结果可进一步利用，进行计算机辅助工程(ComputerAi-dedEngineering，CAE)分析和计算机辅助制造(ComputerAidedManufacturing，CAM)处理，而2维图形此方面的功能较弱。这些差异使面向3维CAD的PDM系统更为复杂，针对3维CAD的特点，面向3维CAD

4、的PDM系统主要研究实体约束和关系管理、3维CAD格式转换平台、3维模型的信息提取与交互、3维模型和2维图纸关联管理。这些技术对3维CAD数据可提供交换和处理的基本功能，其中实体约束和关系管理提供对设计过程和知识管理的支持，在此基础上，进一步研究制造企业中的产品、过程、资源集成方法，为产品全生命周期管理提供使能器。1面向3维CAD的PDM系统体系结构   随着国内对3维CAD技术研究的深入和应用的普及，PDM系统应实现与3维设计过程和3维设计结果的紧密集成。“十五”末，863计划先进制造与自动化领域对基于3维CAD的PD

5、M系统开发及应用进行立项支持，提出研究与开发自主知识产权的PDM系统，支持异构设计制造资源的管理和利用，带动国产3维CAD软件研究开发与应用等目标。笔者结合应用需求，在项目开发过程中，建立了面向3维CAD的PDM系统总体框架，研究了其中的关键技术。   面向3维CAD的PDM系统提供对多种主流3维CAD系统的应用集成平台，实现对3维几何模型与模型装配关系的管理，构造支持其他应用系统集成的支撑环境。系统总体结构如图1所示。图1面向3维CAD的PDM系统体系结构   PDM核心功能实现参照对象管理组织(ObjectManag

6、ementGroup，OMG)的PDM使能器和产品模型数据转换标准(StandardfortheExchangeofProductmodelData，STEP)的PDMSchema要求，完成项目管理、工作流管理、文档管理、产品结构管理、配置管理、工程变更管理和制造数据管理等功能，并提供支持虚拟设计的服务部件。另外，PDM功能的实现需要公用服务技术的支持，因此引入基于组件的模块封装、基于统一数据元模型的数据交换、基于Web的协同组件等技术。基于组件的模块封装，为异构环境下的各种应用系统集成提供支持手段，采用公共对象请求代理

7、体系结构(CommonObjectRequestBrokerArchitecture，CORBA)、组件对象模型(ComponentObjectModel，COM)，WebServices等方式对各类应用服务进行封装和描述。基于统一数据元模型的数据交换采用统一语义的建模方法，描述企业信息系统的数据结构，在元模型层次上实现应用系统间的数据集成和交换。基于Web的协同组件可为虚拟企业之间的协同设计提供通讯、协调的工具。   PDM与3维CAD的集成点主要有CAD格式转换平台、3维模型的信息提取与交互、实体约束和关系管理等。C

8、AD格式转换平台用来完成3维模型浏览、批注、测量等功能，通过开发通用浏览控件和面向网络应用环境下HSF格式的浏览控件，为工作组级和企业级的协同设计提供技术支持。3维模型的信息提取与交互，重点对CAD模型中的属性信息和结构信息进行提取，构造PDM系统中的零部件实体和产品结构树，并在检入、检出过程中实现CAD和PDM系统