設計系統(tǒng)與PDM系統(tǒng)的集成技術研究與實現(xiàn)

賀 穎，陳高陽，王 玨

HE Ying, CHEN Gao-yang, WANG Jue

（中航工業(yè)航空動力機械研究所，株洲 412002）

0 引言

設計系統(tǒng)是設計人員進行航空產(chǎn)品設計的主要應用系統(tǒng)，設計系統(tǒng)集成、封裝并調(diào)用了各類航空產(chǎn)品設計所需要的設計工具，可以積累和重用航空產(chǎn)品的設計流程。通過管理航空產(chǎn)品的設計流程，設計系統(tǒng)可以實現(xiàn)設計任務對各類設計工具的調(diào)用過程控制、各類設計工具生成的設計數(shù)據(jù)管理以及各設計任務之間的數(shù)據(jù)流關系控制和維系，最終實現(xiàn)業(yè)務流程的自動化和跨專業(yè)、多學科的協(xié)同設計。PDM（ Product Data Management，產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理）系統(tǒng)具有圖文檔管理、產(chǎn)品構型管理、流程管理等功能，目前在航空產(chǎn)品設計制造領域應用的最為廣泛的PDM系統(tǒng)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(tǒng)特指Siemens PLM software公司的Teamcenter 07系統(tǒng)，它主要側重于對航空產(chǎn)品階段性數(shù)據(jù)的安全、結構化管理，對航空產(chǎn)品開發(fā)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(chǎn)品技術狀態(tài)和數(shù)據(jù)的審批與更改的過程。將設計系統(tǒng)與PDM系統(tǒng)有效進行集成，可實現(xiàn)產(chǎn)品設計過程與產(chǎn)品階段性成果的銜接，保障兩系統(tǒng)同類數(shù)據(jù)的一致性，對于整個企業(yè)產(chǎn)品核心設計能力的積累和提升具有重要的意義。

1 兩系統(tǒng)集成技術研究

目前較為常用的系統(tǒng)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(xiàn)系統(tǒng)集成

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

2）通過接口數(shù)據(jù)交互實現(xiàn)系統(tǒng)集成

這種方式較應用程序封裝集成方式更為高級，系統(tǒng)集成的程度也更為緊密。接口集成可實現(xiàn)兩系統(tǒng)間文件級數(shù)據(jù)和參數(shù)級數(shù)據(jù)的共享集成，并通過互鎖機制保證兩系統(tǒng)間數(shù)據(jù)的一致性。它通常由兩個應用系統(tǒng)互相調(diào)用對方預留的接口，通過接口說明了解并使用接口函數(shù)，將需要的數(shù)據(jù)由另一個應用系統(tǒng)內(nèi)讀出，同時向另一個系統(tǒng)寫入新的數(shù)據(jù)。使用這種接口數(shù)據(jù)交互方式實現(xiàn)系統(tǒng)集成的前提是集成開發(fā)人員必須對兩個系統(tǒng)的架構有清晰的認識，熟悉兩個系統(tǒng)預留的接口，并對兩系統(tǒng)間需交互的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(diào)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(shù)據(jù)文件特性中的對應結構設計對象及其狀態(tài)的標識號和代號、名稱等信息，導入完成后TeamCenter 07調(diào)用設計系統(tǒng)反饋接口feedback.dll，由該接口程序向設計系統(tǒng)返回數(shù)據(jù)導入是否成功的標識信息。

3）兩系統(tǒng)間的無縫集成

這種集成方式多適用于一家廠商開發(fā)的多類產(chǎn)品，無縫集成除了實現(xiàn)系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)共享和操作外，還可實現(xiàn)服務的互操作，兩系統(tǒng)間無論哪一方發(fā)生了變化，另一方也會實時發(fā)生變化。本文中所提及的設計系統(tǒng)和PDM系統(tǒng)是完全不同廠商、不同架構的兩類系統(tǒng)，無法實現(xiàn)無縫集成。

2 設計系統(tǒng)與PDM系統(tǒng)集成的實現(xiàn)

在進行系統(tǒng)集成前，需要確定的是設計系統(tǒng)與TeamCenter 07分別管理設計的哪個階段和哪部分數(shù)據(jù)。在本課題中，我們按實際設計情況確定，航空發(fā)動機各階段迭代設計過程中產(chǎn)生的設計數(shù)據(jù)均先保存在設計系統(tǒng)中，經(jīng)過分析計算確認并且已經(jīng)達到一定技術狀態(tài)的設計數(shù)據(jù)，設計系統(tǒng)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(tǒng)中保存技術狀態(tài)，確認定版的產(chǎn)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(tǒng)會發(fā)生數(shù)據(jù)（包括NX數(shù)據(jù)模型本身以及相關的標識、狀態(tài)信息）交互和系統(tǒng)間的互鎖。具體邏輯如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)集成邏輯圖

設計系統(tǒng)與TeamCenter 07集成的核心邏輯主要體現(xiàn)為兩個集成接口：TeamCenter 07的“數(shù)據(jù)導入接口”與設計系統(tǒng)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(tǒng)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(tài)信息）數(shù)據(jù)發(fā)布到服務器上的某位置，然后再由設計系統(tǒng)調(diào)用NX Manager將這此數(shù)據(jù)信息檢入到TeamCenter 07中；同時設計系統(tǒng)調(diào)用內(nèi)部邏輯，鎖定這些檢出數(shù)據(jù)（不能被編輯，但可以瀏覽）。

TeamCenter 07完成數(shù)據(jù)信息檢入后，首先通過“消息反饋接口”通知設計系統(tǒng)“導入成功”或“導入失敗”?！皩胧　眲t由設計系統(tǒng)再次發(fā)起重新導入。“導入成功”則觸發(fā)TeamCenter 07內(nèi)部數(shù)據(jù)審批流程，完成數(shù)據(jù)審批。審批完成后，返回不同的狀態(tài)信息，TeamCenter 07調(diào)用設計系統(tǒng)的“消息反饋接口”，通知設計系統(tǒng)數(shù)據(jù)的狀態(tài)。按“審批通過”和“審批不通過”兩種狀態(tài)標志，設計系統(tǒng)執(zhí)行相應的邏輯。相應的數(shù)據(jù)交互關系如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)集成數(shù)據(jù)關系圖

數(shù)據(jù)由設計系統(tǒng)導入PDM系統(tǒng)的邏輯程序如表1所示。

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

圖3 feedback.dll函數(shù)功能說明

圖3 feedback.dll函數(shù)功能說明

設計系統(tǒng)與TeamCenter 07間的互相關聯(lián)的審核過程和技術狀態(tài)的變化如圖4所示。

圖4 系統(tǒng)集成技術狀態(tài)圖

設計人員在設計系統(tǒng)中進行結構設計，結構設計數(shù)據(jù)在設計系統(tǒng)中是檢入狀態(tài)（可編輯），TeamCenter 07中目前沒有內(nèi)容。當設計系統(tǒng)向TeamCenter 07導入數(shù)據(jù)后，TeamCenter 07變?yōu)楣ぷ髦?，進行數(shù)據(jù)審批。而此時設計系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)變?yōu)闄z出狀態(tài)（不可編輯）。審批完成后，TeamCenter 07中數(shù)據(jù)凍結。

3 結束語

設計系統(tǒng)與PDM系統(tǒng)的集成是制造業(yè)信息化的發(fā)展趨勢。設計系統(tǒng)與PDM系統(tǒng)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(xiàn)設計系統(tǒng)與PDM系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)集成和數(shù)據(jù)一致性的控制，但隨著設計系統(tǒng)與PDM系統(tǒng)的不斷改進和發(fā)展，系統(tǒng)之間的集成接口需要考慮標準化和規(guī)范化的問題，這是以后的努力方向。

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