PDM與三維CAD集成的研究與應用

郭志剛

(太原重工股份有限公司 技術中心，山西　太原　030024)

0　引言

隨著三維CAD在企業的不斷廣泛和深入的應用，基于二維CAD的設計理念及設計人員的工作方式、數據的管理方式都必將發生很大的變化，要想很好地適應這些變化，就要從設計理念、CAD工具、數據管理等多方面進行改革。PDM與三維CAD信息集成就是其中最基礎的一步，同時也是必須經歷的階段。本文以西門子的PDM軟件系統Teamcenter為集成平臺，選擇機械制造企業常用的三維CAD軟件——UG Nx為集成對象，結合企業的實際情況，設計了CAD和PDM系統的集成方案，并實現了兩個系統間信息的快速、準確傳遞，希望能為其他三維CAD軟件的集成提供方法和思路。

1　PDM與Nx集成主要實施的內容

集成是指將基于信息技術的資源及應用(計算機軟硬件、接口及機器)聚集成一個協同工作的整體，集成包含功能交互、信息共享以及數據通信三個方面的管理與控制。當然，集成不是簡單的數據聯結或集成接口開發，而是通過對設計業務流程、規范和應用CAD軟件環境等經過統一規劃設計,分析原單元系統的作用和相互關系,進行優化重組而實現的。所以要從硬件、軟件、數據信息、設計流程及規范等方面逐一開展實施工作。

1.1　規范設計環境

設計環境的規范首先應該建立以TeamCenter系統為基礎，以UG Nx作為主要的CAD/CAE設計工具的網絡化集成框架，實現以網絡、數據庫為支撐環境的產品開發、設計機制，建立可供設計人員方便使用的數據共享、協同式設計工作環境?；诰W絡、數據庫的設計環境如圖1所示，設計文件集中共享管理如圖2所示。

在此基礎上進一步建立統一的三維設計規范，并將規范后的三維設計模板配置到TeamCenter系統中進行管理。這樣所有設計人員將用到統一的最新版本的設計模板，如圖3所示。

圖1　基于網絡、數據庫的設計環境

對開發項目和工程項目的各種產品數據在TeamCenter系統中進行集中管理，利用其電子倉庫管理和文檔管理的功能實現設計數據的版本管理。這樣設計人員在各自的終端就可根據需要和自己的權限查找產品設計資料，確保設計資料的便捷性和安全性。

1.2　項目管理

從業務管理和業務流程方面進行分析，調整、優化業務管理，制定適合集成化、網絡化設計環境的業務流程，即規范項目管理流程及項目文檔管理，構造產品設計的虛擬團隊，自頂向下地進行工作分派。具體工作過程如下：

(1) 創建項目：設計部門的負責人在TeamCenter系統中查看《技術準備計劃表》文檔和產品設計技術協議等文件信息，并在系統外的業務過程中指定主任設計師。項目管理員(可由設計部門的負責人擔任或委托某個人作為項目管理員)根據系統外指定的主任設計師和項目信息在TeamCenter系統內創建項目并在系統內指定該項目的主任設計師，如圖4所示。

(2) 指派項目成員：主任設計師創建《設計任務職責分工表》，通過“設計任務職責分工表審批流程”后，主任設計師在系統內初步建立項目小組，把文控人員加入項目小組，并根據《數據組織規范》在系統中創建項目相關目錄或文件，如管理文檔、合同及投標、技術文件等，由文控人員把系統外的一些文檔歸檔進入TeamCenter系統內，如合同等。創建完成后，通過TeamCenter的郵件系統將項目文件夾發送給項目小組成員，從此以后項目文件夾下的數據更新項目小組的成員可實時看到。

圖2設計文件集中共享管理圖3統一的三維設計模板

1.3　PDM與CAD的集成管理

CAD系統的信息是產品信息的源頭，其信息量大、類型多，所以CAD系統與PDM系統的集成是難度最大的環節。

PDM與CAD集成的關鍵在于保證兩個系統數據變化的一致性。由于CAD系統中產生的數據既有二維圖樣，也有三維模型、零部件屬性以及產品結構關系等多種類型，不同的數據要求不同的集成模式。因此，CAD系統與PDM系統的集成包括三種模式，即封裝、接口和緊密集成。由于Nx與TeamCenter是同一開發商，因此可以實現緊密集成模式。具體實現如下:

(1) 創建零組件：設計人員進入TeamCenter系統后，可以通過集成環境啟動Nx，開展產品模型的設計工作，這與單機Nx工作習慣一樣，如圖5所示。通過點擊“屬性”按鈕，填寫零組件的屬性，如圖6所示。

(2) 設計模型：在UG Nx中完成模型設計后，設置保存選項，保存模型時會自動被保存到TeamCenter系統中，如圖7所示。

(3) 零組件屬性同步：UG Nx設計數據與TeamCenter系統屬性和結構雙向傳遞，屬性以TeamCenter為主，結構由UG Nx數據自動生成產品結構樹，如圖8所示。

1.4　產品結構數據集成管理

在產品的整個生命周期中，材料清單(BOM)是TeamCenter系統的核心，TeamCenter通過BOM把最終產品的所有工程、設計、計算、工藝等階段的相關數據和文檔聯系起來，實現產品數據的組織和管理。

本次實施是根據TeamCenter現有的BOM體系，并利用UG Nx進行產品設計所產生的產品總裝體、部件及零件等數據，以產品圖樣編碼為向導，生成BOM產品結構樹，實現產品結構管理，同時支持產品結構的修改、重用及配置管理，實現產品結構數據的重用。

圖4建立項目組圖5創建模型文件

圖6填寫產品零組件信息圖7設置保存選項

圖8　屬性雙向同步

1.5　匯總統計功能的實現

由于在整個設計過程中，設計數據通過集成接口實時同步到了TeamCenter系統中，因此后期工藝設計、生產制造階段所需要的數據，如產品成套表、產品明細表、各類匯總表等，都可以在TeamCenter系統上進行二次開發,導出各種統計和匯總數據(如圖9所示)，提高了數據傳遞效率和準確率。

2　實例驗證

以一臺液壓挖掘機產品的三維模型數據為應用測試對象，將其分為16個一級部件，并逐一通過導入和集成接口進行集成功能和方案的測試。其中的鏟斗部件實例驗證如圖10所示。

圖9報表打印圖10鏟斗實例驗證

3　結束語

目前，一般企業的PDM與二維CAD的集成已經有了較好的實施和應用，PDM與三維CAD的集成還沒有很深入的應用，仍有待于提高。

參考文獻：

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