面向PDM/PLM的制造信息管理与集成技术

2016-02-24 14:17 [PDM/PLM] 来源于：互联网

导读：在制造业中，并行工程强调跨部门多学科的集成产品开发方式，因此信息种类繁多、变换频繁，需要一种先进的教据管理工具来为它提供必要的支撑环境。

在制造业中，并行工程强调跨部门多学科的集成产品开发方式，因此信息种类繁多、变换频繁，需要一种先进的教据管理工具来为它提供必要的支撑环境。

产品数据管理PDM/PLM( Pmduct Data Management/Product life cycle Management)支持分布、异构环境下不同软硬件平台、不同网络和不同数据库，是一种跨平台的计算机管理工具，提供结构化方法，有规则地存取、集成、管理、控制产品数据和数据的使用流程，在企业中应用越来越广泛。产品制造过程中的数据包括所有与产品设计、生产有关的数据。这些数据由于数据量大，存在状态复杂，存储介质多，因而变得很难维护。本文就制造信息的管理与集成技术研究进行深人研究。

1 面向PDM/PLM的制造信息管理模型

（1）产品制造过程数据信息分类

PDM/PLM系统作为一种软件系统，具备两个基本功能，一方面在企业内部和扩展企业之间创建、管理、访问和使用产品定义和制造信息。另一方面，维护产品定义和制造及其相关信息在产品生命周期内的完整性。因此，PDM/PLM系统需要建立逻辑上统一的产品数据源以获取、存储和管理产品生命周期中所有阶段的产品相关数据。产品制造过程的数据信息包括产品需求分析数据、产品设计数据、产品制造数据和产品销售和服务数据，如图1所示。

图1 产品制造过程数据信息分类

（2）产品制造过程信息化集成模式

在CAD、CAPP、CAM等应用系统建成之后，实际上会在企业内形成许多“信息孤岛”，这些信息之间存在大量的关联，成为企业信息化需要解决的关键问题之一。PDM/PLM系统可以把与产品整个生命周期有关的这些孤岛统一管理起来。因此，必须建立基于PDM/PLM的产品制造过程信息化集成模式，使CAD、CAPP、CAM等应用系统都通过PDM/PLM进行信息交换，从横向和纵向实现各应用系统的无缝集成。本文构建了基于PDM/PLM的制造过程信息集成模型，从左到右，自基于特征的零件信息模型可实现CAD、CAPP、CAM之间的横向集成。从上到下由PDM/PLM实现图形信息、文档信息和管理信息的纵向全面管理。如图2所示。

图2 基于PDM/PLM的制造过程信息化集成模式

2 面向PDM/PLM的产品设计数据模型及其管理框架

（1）定制产品的树状结构管理模型

面向PDM/PLM的产品设计，要充分利用PDM/PLM技术的支持，进行相应的开发，实现标准化、规范化的产品管理模式。采用树状结构来组织产品的信息，可以精确地描述产品族、产品、部件、零件的层次和所属关系以及产品、部件、零件本身所具有的属性，如图3所示，根节点是产品族，其余中间节点及叶节点都是产品族各层次中的一个对象，用户可展开不同分支来找到所需的数据。由于每个对象的数据和文档的组织模型都已确定，因此，各个节点的信息表达是完整和充分的。对于零件的管理，可借用成组技术的思想，按照零件设计、工艺、加工上的相似性，实现聚类管理。

图3 产品的树状结构管理模式

（2）面向PDM/PLM的产品数据组织模式

PDM/PLM软件可以把与产品相关的所有数据组织起来，使每一位设计人员都可以及时获取其权限范围内所需的信息，因此合适的组织模式变得尤为重要。本文中产品文档与数据是围绕项目来组织的，项目表示一个想法和概念，它们是数据结构中的最高层次的类；也表示一个体素，在树型链接中被分为类与子类。可以使用户方便地浏览数据并找到文档。如图4为一种对象的数据和文档的组织模型，如产品、装配件和零件对象等。

图4 产品文档与数据的组织模式

3 PDM/PLM与CAD的集成

（1）PDM系统与CAD系统的集成

PDM主要存储CAD三个方面的数据：产品设计信息、产品图形信息、产品结构信息。

以SmarTeam和Solidworks为例的PDM/PLM系统和三堆CAD系统的集成功能结构如图5所示，以获取产品如下信息。

图5 集成功能结构

1）自动获取产品设计信息：Smaream可以通过接口程序自动提取Solidworks中产品的相关设计信息，如产品型号、产品类型、零件名称、材料等。

2）获取零部件图形信息：直接查看CAD模型有两种方式：一是以图像方式，直接在PLM中显示模型，滚模型可被旋转、缩放、圈点，作为选择模型和修改的依据：二是以嵌入方式启动CAD系坑，方便地进行查看和修改等。对于三维CAD软件，自于后者要启动应用程序，占用内存大，因此单纯查看多采用第一种方式。在PDM系统中启动三维CAD系统，可以利用封装功能将CAD系统封装到PDM系统中，这样可以在PDM系统中激活CAD系统。

3）产品结构信息提取：是指CAPP获取产品结构树信息，井对该信息进行处理，生成相应的产品工艺树。利用SolidWorks和SmarTeam的API函数，在SolidWorks系统中开发基于PDM/PLM的客户端程序。

（2）PDM/PLM的接口交换方式

集成是PDM/PLM解击方案中的一项关键技术，PDM/PLM系统主要采用三种方式，应用封装方式，接口变换方式，紧密集成方式。本文报据某企业实际情况设计的基于SmarTeam的平台式CAPP系统，允许应用CAPP进行工艺设计时，随时便捷地查询信息。因此，在CAPP与PDM之间必须能实现数据的双向交换。因此就需要采用接口交换的形式来开发。

接口变换的作用是将应用系统和PDM/PLM系统需要共享的数据模型抽取出来，定义到PDM/PLM的产品数据模型中，这样两者就有了统一的数据结构。应用系统除了有这部分共享的数据模型，还可以有自己特有的教据模型，应用系统本身可作为对象纳入PDM/PLM系统环境中。其特点是在应用封装的基础上，在应用系境和PDM/PLM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/PLM系统中去，或从PDM／PLM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。在SmarTeam中采用如下语句创建OLE自动化对象。

以特征制造信息的提取为倒，说明用Visual Basic实现SmarTeam与SolidWorks的数据交换关键技术。如图6所示。

图6 Solidworks 与SmarTeam的数据交换实例

4 结束语

并行设计离不开信息技术的支持，CAD系统与PLM/PDM系统已经被越来越多的企业所采用，但是CAD、CAE、CAPP、CAM各项单元技术的集成仍然存在许多问题有待解决，为了保证数据的一致性，本文通过研究产品制造过程数据信息分类和集成模式，建立了面向PDM/PLM的制造信息管理模型。并以设计数据为例，规划了其树状结构管理模型和数据组织模式，利用SolidWorks和SmarTeam的API函数，对其集成技术进行了深入研究，通过实例表明，通过对数据的合理管理与保存，能极大改善系统集成的效果。

（编辑：admin）