設計系統與PDM系統的集成技術研究與實現

賀 穎，陳高陽，王 玨

HE Ying, CHEN Gao-yang, WANG Jue

（中航工業航空動力機械研究所，株洲 412002）

0 引言

設計系統是設計人員進行航空產品設計的主要應用系統，設計系統集成、封裝并調用了各類航空產品設計所需要的設計工具，可以積累和重用航空產品的設計流程。通過管理航空產品的設計流程，設計系統可以實現設計任務對各類設計工具的調用過程控制、各類設計工具生成的設計數據管理以及各設計任務之間的數據流關系控制和維系，最終實現業務流程的自動化和跨專業、多學科的協同設計。PDM（ Product Data Management，產品數據管理）系統具有圖文檔管理、產品構型管理、流程管理等功能，目前在航空產品設計制造領域應用的最為廣泛的PDM系統主要有Siemens PLM software公司的Teamcenter、Dassault systemes的ENOVIA以及PTC公司的Windchill。本文提及的PDM系統特指Siemens PLM software公司的Teamcenter 07系統，它主要側重于對航空產品階段性數據的安全、結構化管理，對航空產品開發文檔的版本控制，以及通過嚴格的流程管理，控制基于詳細結構的產品技術狀態和數據的審批與更改的過程。將設計系統與PDM系統有效進行集成，可實現產品設計過程與產品階段性成果的銜接，保障兩系統同類數據的一致性，對于整個企業產品核心設計能力的積累和提升具有重要的意義。

1 兩系統集成技術研究

目前較為常用的系統集成技術有以下三種，按集成程度由淺到深進行介紹：

__1）通過應用程序封裝實現系統集成

這種方式通常采用于兩系統集成程序要求較低的情況。應用系統封裝集成可以實現兩系統間的文件級數據的共享集成。它通常由一個主應用系統調用另外一個應用系統，主應用系統作為封裝的主體，另一應用系統本身以及其生成的部分或所有文件級數據作為被封裝的內容。但這種集成方式不能管理文件級數據的內部信息，同時，也無法實現兩系統間的交互控制，并不適用于本文所要實現的集成效果。

2）通過接口數據交互實現系統集成

這種方式較應用程序封裝集成方式更為高級，系統集成的程度也更為緊密。接口集成可實現兩系統間文件級數據和參數級數據的共享集成，并通過互鎖機制保證兩系統間數據的一致性。它通常由兩個應用系統互相調用對方預留的接口，通過接口說明了解并使用接口函數，將需要的數據由另一個應用系統內讀出，同時向另一個系統寫入新的數據。使用這種接口數據交互方式實現系統集成的前提是集成開發人員必須對兩個系統的架構有清晰的認識，熟悉兩個系統預留的接口，并對兩系統間需交互的數據有清晰的劃分。所以，接口集成方式的困難度遠遠高于應用程序封裝集成方式，本文所采用的集成方式即是接口交互集成方式。

本文中TeamCenter 07提供數據導入接口，通過生成某類符合TeamCenter 07導入格式要求的*.bat文件，調用導入接口模塊，由該接口程序自動導入被打開的三維模型/工程圖并接收NX數據文件特性中的對應結構設計對象及其狀態的標識號和代號、名稱等信息，導入完成后TeamCenter 07調用設計系統反饋接口feedback.dll，由該接口程序向設計系統返回數據導入是否成功的標識信息。

3）兩系統間的無縫集成

這種集成方式多適用于一家廠商開發的多類產品，無縫集成除了實現系統間的數據共享和操作外，還可實現服務的互操作，兩系統間無論哪一方發生了變化，另一方也會實時發生變化。本文中所提及的設計系統和PDM系統是完全不同廠商、不同架構的兩類系統，無法實現無縫集成。

2 設計系統與PDM系統集成的實現

在進行系統集成前，需要確定的是設計系統與TeamCenter 07分別管理設計的哪個階段和哪部分數據。在本課題中，我們按實際設計情況確定，航空發動機各階段迭代設計過程中產生的設計數據均先保存在設計系統中，經過分析計算確認并且已經達到一定技術狀態的設計數據，設計系統必需將其提交到Teamcenter 07中，由Teamcenter 07完成審批確認過程，并在Teamcenter 07系統中保存技術狀態，確認定版的產品完整三維模型和二維工程圖，維系正確的設計物料清單。

在整個集成過程中，兩系統會發生數據（包括NX數據模型本身以及相關的標識、狀態信息）交互和系統間的互鎖。具體邏輯如圖1所示。

圖1 系統集成邏輯圖

設計系統與TeamCenter 07集成的核心邏輯主要體現為兩個集成接口：TeamCenter 07的“數據導入接口”與設計系統的“消息反饋接口”。當設計人員向TeamCenter 07提交結構模型和圖紙時，首先由設計系統將UG模型/圖紙、設計BOM（包括完整的設計對象標識信息和技術狀態信息）數據發布到服務器上的某位置，然后再由設計系統調用NX Manager將這此數據信息檢入到TeamCenter 07中；同時設計系統調用內部邏輯，鎖定這些檢出數據（不能被編輯，但可以瀏覽）。

TeamCenter 07完成數據信息檢入后，首先通過“消息反饋接口”通知設計系統“導入成功”或“導入失敗”。“導入失敗”則由設計系統再次發起重新導入。“導入成功”則觸發TeamCenter 07內部數據審批流程，完成數據審批。審批完成后，返回不同的狀態信息，TeamCenter 07調用設計系統的“消息反饋接口”，通知設計系統數據的狀態。按“審批通過”和“審批不通過”兩種狀態標志，設計系統執行相應的邏輯。相應的數據交互關系如圖2所示。

圖2 系統集成數據關系圖

數據由設計系統導入PDM系統的邏輯程序如表1所示。

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設計系統的“消息反饋接口”feedback.dll是一個基于C++語言開發的全局函數，其具體函數功能說明如圖3所示：

圖3 feedback.dll函數功能說明

圖3 feedback.dll函數功能說明

設計系統與TeamCenter 07間的互相關聯的審核過程和技術狀態的變化如圖4所示。

圖4 系統集成技術狀態圖

設計人員在設計系統中進行結構設計，結構設計數據在設計系統中是檢入狀態（可編輯），TeamCenter 07中目前沒有內容。當設計系統向TeamCenter 07導入數據后，TeamCenter 07變為工作中，進行數據審批。而此時設計系統中的數據變為檢出狀態（不可編輯）。審批完成后，TeamCenter 07中數據凍結。

3 結束語

設計系統與PDM系統的集成是制造業信息化的發展趨勢。設計系統與PDM系統的有效集成，可以大大提高設計效率，縮短設計周期。通過本文的研究，已實現設計系統與PDM系統間的數據集成和數據一致性的控制，但隨著設計系統與PDM系統的不斷改進和發展，系統之間的集成接口需要考慮標準化和規范化的問題，這是以后的努力方向。

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