計(jì)算機(jī)輔助集成設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展

2013-05-19 by:廣州有限元分析、培訓(xùn)中心-1CAE.COM 來源:仿真在線

產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)(PDM)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)、計(jì)算機(jī)輔助工程(CAE)、計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)劃(CAPP)、計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)等現(xiàn)代設(shè)計(jì)制造技術(shù)應(yīng)用日益廣泛,相互之間需要信息共享與交換,以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造的系統(tǒng)集成。本文介紹了上述技術(shù)產(chǎn)生背景和發(fā)展歷程,闡述了它們的概念、發(fā)展現(xiàn)狀及相互之間的集成關(guān)系,并指出了計(jì)算機(jī)輔助集成設(shè)計(jì)的發(fā)展方向。
戴歡戴欣平來源:萬方數(shù)據(jù)
關(guān)鍵字:計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 計(jì)算機(jī)輔助制造計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)劃

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)、計(jì)算機(jī)輔助工程(CAE)、計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)劃(CAPP)和計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)等應(yīng)用系統(tǒng)在過去幾十年中得到了長足的發(fā)展。近十幾年來,信息技術(shù)的迅速發(fā)展和并行設(shè)計(jì)理念的提出,迫切要求各應(yīng)用系統(tǒng)之間能夠?qū)崿F(xiàn)信息共享與交換。CAD/CAM集成應(yīng)用系統(tǒng)是CAD、CAE、CAPP和CAM等技術(shù)發(fā)展到一定程度的必然產(chǎn)物,是在新的生產(chǎn)組織和概念指導(dǎo)下的一種新型生產(chǎn)模式,它通過計(jì)算機(jī)輔助下的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃以及數(shù)控加工等功能的集成,實(shí)現(xiàn)從設(shè)計(jì)到制造過程中的信息共享,縮短了產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造周期,反映了現(xiàn)代設(shè)計(jì)制造的發(fā)展趨勢(shì)。

1 計(jì)算機(jī)輔助集成設(shè)計(jì)發(fā)展歷程

20世紀(jì)80年代到90年代初,各CAD供應(yīng)商推出的與CAD系統(tǒng)相配合的初期PDM產(chǎn)品,初步實(shí)現(xiàn)了CAD信息的集成,其集成工具主要是專用的CAD系統(tǒng)。

20世紀(jì)90年代,隨著并行工程(CE)、敏捷制造(AM)和虛擬制造(VM)等先進(jìn)制造理念的發(fā)展和應(yīng)用,以及STEP標(biāo)準(zhǔn)的提出和CORBA技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)一步成熟,許多公司相繼推出了功能更強(qiáng)大的PDM產(chǎn)品,使得計(jì)算機(jī)輔助集成技術(shù)的研究和應(yīng)用獲得了迅速的發(fā)展。

20世紀(jì)90年代末至今,現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)(CIMS)被提出,在信息集成和過程集成的基礎(chǔ)上強(qiáng)調(diào)了企業(yè)集成。在此期間,網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展、分布式計(jì)算技術(shù)的進(jìn)步、Java語言的出現(xiàn)和第三代PDM產(chǎn)品的出現(xiàn)使計(jì)算機(jī)輔助集成技術(shù)得到了進(jìn)一步的發(fā)展。

2 計(jì)算機(jī)輔助集成設(shè)計(jì)的主要技術(shù)、工具和發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 CADCAM/CAE/CAPP計(jì)技術(shù)

三維CAD為設(shè)計(jì)領(lǐng)域創(chuàng)造了一個(gè)新的空間三維CAD的模型包含了CAE系統(tǒng)所需的屬性,而使CAD系統(tǒng)能進(jìn)行CAE工作的前處理和后理,將信息方便地與CAE系統(tǒng)進(jìn)行交換,實(shí)現(xiàn)CA與CAE的集成,極大地提高了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)水平設(shè)計(jì)質(zhì)量。

CAD/CAPP/CAM在過去的幾十年中得到迅速的發(fā)展,并在工業(yè)界得到了較好的應(yīng)用。三維CAD能為CAPP和CAM系統(tǒng)提供設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)息,通過特征技術(shù)等實(shí)現(xiàn)CAD與下游CAPP、CAM等應(yīng)用系統(tǒng)的信息集成。

CAD/CAM集成的目標(biāo)是提高產(chǎn)品生產(chǎn)的動(dòng)化程度。所謂CAD/CAM系統(tǒng)的集成化一般含以下3個(gè)方面的內(nèi)容:a·提高CAD系統(tǒng)的集度,即要求整個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中的各個(gè)階段、每一計(jì)步驟都能有效地使用CAD技術(shù),這就要求一CAD系統(tǒng)(硬件和軟件)的功能要齊全,軟件集成要高;b·CAD和CAM集成,即要求設(shè)計(jì)信息能動(dòng)轉(zhuǎn)化成CAM系統(tǒng)的信息;c·逐步形成一個(gè)以廠生產(chǎn)自動(dòng)化為目標(biāo)的CIMS。

一般來說,在高層次的CAD/CAM集成系統(tǒng)中,工程數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是一個(gè)重要的組成部分,如圖1所示。

計(jì)算機(jī)輔助集成設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展solidworks仿真分析圖片圖片1

在該系統(tǒng)中,所有CAD/CAM功能模塊跟工程數(shù)據(jù)庫直接連接。設(shè)計(jì)人員利用圖形終端與計(jì)算機(jī)對(duì)話,使用存貯在公共數(shù)據(jù)庫中的有關(guān)信息,實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、控制和制造過程的自動(dòng)化。如果該集成系統(tǒng)中再包括企業(yè)管理信息系統(tǒng),就可以成為生產(chǎn)高度自動(dòng)化的工廠系統(tǒng)。

2.1.1 產(chǎn)品信息建模技術(shù)

產(chǎn)品設(shè)計(jì)的過程也是信息處理的過程,而產(chǎn)品建模就是生成產(chǎn)品數(shù)據(jù)的過程,是產(chǎn)品開發(fā)活動(dòng)的核心。產(chǎn)品模型的主要類型有以下幾種。

1)基于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品模型,在這種模型中產(chǎn)品結(jié)構(gòu)是表達(dá)的核心,采用結(jié)構(gòu)材料清單、結(jié)構(gòu)分類、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹等表達(dá)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。在一個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)支持的產(chǎn)品設(shè)計(jì)系統(tǒng)中,來自不同應(yīng)用系統(tǒng)中的產(chǎn)品數(shù)據(jù)可能存放在各自特定的數(shù)據(jù)庫中,但可將它們按某一結(jié)構(gòu)形式關(guān)聯(lián)存儲(chǔ)。有關(guān)產(chǎn)品的信息均可存儲(chǔ)在基于結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品模型中。對(duì)某一產(chǎn)品結(jié)構(gòu),可用表格形式列出來自不同應(yīng)用系統(tǒng)的有關(guān)產(chǎn)品信息。采用這種方法,只能依據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)描述表訪問應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)庫。在這種設(shè)計(jì)環(huán)境中,由于需要將不同應(yīng)用系統(tǒng)的某些功能模塊集成起來使用,不可避免地會(huì)造成大量的數(shù)據(jù)冗余。雖然該方法存在一些缺陷,但它奠定了集成產(chǎn)品模型研究開發(fā)的基礎(chǔ)。

2)基于幾何的產(chǎn)品模型。在計(jì)算機(jī)內(nèi)部用幾何模型表達(dá)產(chǎn)品的幾何形狀,如線框模型、表面模型、實(shí)體模型及混合模型等都屬于這一類型。幾何模型作為CAD系統(tǒng)的基礎(chǔ)部分廣泛應(yīng)用于有限元分析和數(shù)控編程等方面,但是從制造角度看,還有必要在幾何模型中加入諸如管理屬性、技術(shù)屬性等信息,以擴(kuò)展其表達(dá)能力,否則將失去意義。但是這種幾何模型所表達(dá)的產(chǎn)品幾何信息是抽象的、缺少工程語義定義的,在表達(dá)產(chǎn)品幾何信息(公差和表面粗糙度等)方面則較困難。

3)基于特征的產(chǎn)品模型。這種方法是根據(jù)產(chǎn)品生命周期各階段的不同要求來描述產(chǎn)品,完整地提供產(chǎn)品信息使各系統(tǒng)可以直接從該產(chǎn)品模型中抽取所需的信息。由于幾何實(shí)體模型與實(shí)現(xiàn)要求之間存在一定的差距,由此發(fā)展出產(chǎn)品特征建模技術(shù)。它是目前CAD/CAM系統(tǒng)的主流建模技術(shù)。

4)基于知識(shí)的產(chǎn)品模型。它的特點(diǎn)是綜合應(yīng)用了智能技術(shù),面向?qū)ο缶幊痰?。人工智能的?yīng)用使之能夠存儲(chǔ)人類專家的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。因此,基于知識(shí)的產(chǎn)品模型的最大特點(diǎn)是能保存前人的知識(shí),建立對(duì)產(chǎn)品或過程的分類和校核。目前,自動(dòng)處理各種應(yīng)用系統(tǒng)的知識(shí)仍然是一個(gè)有待研究的課題,但基于知識(shí)的產(chǎn)品模型和應(yīng)用將擴(kuò)大產(chǎn)品模型對(duì)各種信息的支持。

5)集成產(chǎn)品模型。這是一種完整意義上的產(chǎn)品信息模型,它是對(duì)幾何模型、特征模型及其它建模技術(shù)進(jìn)一步地綜合和擴(kuò)展。這里的“集成”是指為了支持集成環(huán)境對(duì)產(chǎn)品信息的綜合處理而對(duì)產(chǎn)品生命周期內(nèi)所有信息的集成,這些信息既包括產(chǎn)品本身的設(shè)計(jì)、計(jì)劃、加工和檢驗(yàn)等方面的內(nèi)部描述信息,同時(shí)還包括那些信息賴以產(chǎn)生的環(huán)境、知識(shí)和規(guī)則等外部過程信息。

2.1.2 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

1)初始圖形數(shù)據(jù)交換(IGES)標(biāo)準(zhǔn)

圖形數(shù)據(jù)交換規(guī)范IGES(Initial Graphics Ex-change Specification)是國際上產(chǎn)生最早并廣泛應(yīng)用的成熟數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)。目前,幾乎所有有影響的CAD系統(tǒng)均配有IGES接口。

IGES模型用于定義產(chǎn)品的實(shí)體集合。其中實(shí)體是基本的信息單位,可能是單個(gè)的集合元素,也可能是若干實(shí)體的集合,實(shí)體集合有相聯(lián)性和特殊性的規(guī)定。

IGES文件是由任意行數(shù)所組成的順序文件,它定義了傳輸文件結(jié)構(gòu)和格式,一個(gè)文件由5個(gè)或6個(gè)獨(dú)立的段組成,各段必須按照特征段、起始段、全局段、目錄條目段、參數(shù)數(shù)據(jù)段、結(jié)束段的順序出現(xiàn)。其中目錄條目段和參數(shù)數(shù)據(jù)段是關(guān)鍵,它們是IGES的核心內(nèi)容,包括了描述產(chǎn)品的所有實(shí)體幾何信息和非幾何信息。

2) STEP標(biāo)準(zhǔn)

產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)STEP(Standard forthe Exchange of Product Model Data)的目標(biāo)是提供一種獨(dú)立于任何特殊系統(tǒng)的描述產(chǎn)品整個(gè)生命周期中有關(guān)數(shù)據(jù)的機(jī)制。在STEP標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上,各CAX系統(tǒng)只需準(zhǔn)備STEP文件輸入和輸出翻譯器,即可實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)間的通信和銜接。

STEP為CAD/CAM信息集成提供了一整套方法和理論,其中包括模型描述方法和語言、STEP文件文本規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)存取界面規(guī)范、集成資源、應(yīng)用協(xié)議開發(fā)指南、一致性測(cè)試方法論以及實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換3種模式(文件交換、應(yīng)用編程接口和數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn))。作為產(chǎn)品整個(gè)生命周期的數(shù)據(jù)表示與交換標(biāo)準(zhǔn),STEP在實(shí)際需求中產(chǎn)生,也在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)展。

STEP標(biāo)準(zhǔn)包括5部分內(nèi)容:描述方法、集成資源、應(yīng)用協(xié)議、實(shí)現(xiàn)形式和一致性測(cè)試。5部分內(nèi)容中,描述方法用于集成資源的定義,由資源模型產(chǎn)生應(yīng)用協(xié)議,應(yīng)用協(xié)議和實(shí)現(xiàn)形式相結(jié)合產(chǎn)生一種STEP實(shí)現(xiàn),一致性測(cè)試則用于測(cè)試STEP實(shí)現(xiàn)是否與標(biāo)準(zhǔn)相一致。5部分內(nèi)容互相溶為一體,共同構(gòu)成STEP標(biāo)準(zhǔn)。

3) CORBA標(biāo)準(zhǔn)

公用對(duì)象請(qǐng)求代理結(jié)構(gòu)CORBA(Common Object Request Broker Architecture)是OMG(ObjectManagement Group)發(fā)布的以分布對(duì)象為基礎(chǔ)的公用對(duì)象請(qǐng)求代理結(jié)構(gòu),是OMG的對(duì)象管理參考模型的核心系統(tǒng)-對(duì)象請(qǐng)求代理器ORB(Object Request Broker)的功能描述和約定。它為在異構(gòu)環(huán)境下各種應(yīng)用系統(tǒng)的集成和進(jìn)一步提高異構(gòu)環(huán)境的協(xié)作性提供了可遵循的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)的主要特點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)“即插即用”的軟件總線結(jié)構(gòu),從而解決了異構(gòu)分布式環(huán)境中的互操作性及重用性等問題ORB不僅支持標(biāo)準(zhǔn)的OMG對(duì)象模型,還具有分布進(jìn)程管理和通信管理的功能,取代了傳統(tǒng)客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)中的相應(yīng)接口部分。此外,CORBA定義了IDL(Interface Definition Language)語言,IDL提供對(duì)成員系統(tǒng)的封裝和成員系統(tǒng)之間的隔離,任何成員系統(tǒng)作為一個(gè)對(duì)象,通過IDL對(duì)其接口參數(shù)進(jìn)行定義和說明,就可接到ORB上,為其他系統(tǒng)提供服務(wù)或向其他系統(tǒng)提出請(qǐng)求,達(dá)到即插即用的效果。

2.2 產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理技術(shù)(PDM)

CAD/CAE/CAPP/CAM技術(shù)的應(yīng)用為產(chǎn)品設(shè)計(jì)帶來了全新的面貌,但各個(gè)系統(tǒng)本身的發(fā)展是局部的,所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)涉及產(chǎn)品的不同方面,系統(tǒng)之間缺少聯(lián)系,企業(yè)各部門之間存在的業(yè)務(wù)上的差異也使應(yīng)用系統(tǒng)之間難以溝通和交流。

PDM是管理產(chǎn)品相關(guān)數(shù)據(jù)的一門技術(shù),它以產(chǎn)品為核心,對(duì)產(chǎn)品數(shù)據(jù)進(jìn)行有效組織,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品相關(guān)的數(shù)據(jù)、過程、資源的一體化集成管理。與其他的信心管理系統(tǒng)(如MIS)不同,PDM以制造業(yè)產(chǎn)品為管理的核心,實(shí)現(xiàn)分布式異構(gòu)信息的集成。它以數(shù)據(jù)、過程和資源為管理信息的3大要素,架起了面向設(shè)計(jì)制造的信息流和面向生產(chǎn)管理信息流之間的橋梁,從根本上解決了CAD、CAE、CAPP、CAM等單元技術(shù)之間的數(shù)據(jù)交流和“信息孤島”現(xiàn)象。PDM能正確獲取和操縱異構(gòu)分布數(shù)據(jù):能夠?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用封裝與集成,提供了完善的應(yīng)用開發(fā)方法和工具;PDM能夠有效地控制信息和流程:擁有統(tǒng)一的用戶界面,基于標(biāo)準(zhǔn)的工作流和過程管理;PDM能夠管理產(chǎn)品全生命周期配置;PDM可以支持豐富的協(xié)同產(chǎn)品開發(fā)工具。

2.3基于PDM的CAD/CAE/CAPP/CAM系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

通常把基于PDM(CAD/CAE/CAPP/CAM) 集成在一起的系統(tǒng)稱為C4集成系統(tǒng);有時(shí)又把CAPP歸入CAM內(nèi),稱為C3集成系統(tǒng)。

2.3.1 C3集成系統(tǒng)集成的層次

1)封裝

封裝可使在PDM系統(tǒng)的統(tǒng)一用戶界面下啟動(dòng)C3應(yīng)用程序。這種集成方式實(shí)現(xiàn)最為簡(jiǎn)單,但也只提供較少的功能,PDM系統(tǒng)無法管理C3文件中的數(shù)據(jù),如特征、約束和裝配關(guān)系等。封裝可以通過PDM或C3系統(tǒng)提供的封裝工具來實(shí)現(xiàn),開發(fā)人員可以通過定義文件類型(或文件后綴)以及應(yīng)用程序的環(huán)境變量等條件,使PDM系統(tǒng)能夠在需要時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)外部工具,以處理某種類型的文件。

2)接口

接口提供了較為緊密的系統(tǒng)集成,PDM系統(tǒng)與C3系統(tǒng)之間可以進(jìn)行一些數(shù)據(jù)交換,某些C3數(shù)據(jù)如零件號(hào)和材料信息可以傳送到PDM系統(tǒng)中。這種集成方式要求對(duì)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有所了解,通過PDM與C3系統(tǒng)的API接口,提取部分重要信息,如零件號(hào)等,實(shí)現(xiàn)PDM與C3系統(tǒng)的部分信息交換。

3)集成

完整的集成具有自動(dòng)雙向交換所有相關(guān)信息的能力,包括產(chǎn)品數(shù)據(jù)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、裝配信息和BOM表等。這種集成方式要求了解PDM與C3系統(tǒng)的底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),在此基礎(chǔ)上,通過編程實(shí)現(xiàn)二者對(duì)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的訪問。

2.3.2 C3集成系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的形式

1)與CAD軟件集成在一起的專有C3系統(tǒng)。目前世界上一些大的CAD軟件商都推出了與其自身CAD軟件集成在一起的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng),如PM與Catia、Metaphase與I-Deas、Iman與UGⅡ和Prod Pdm與proengineer等。由于要實(shí)現(xiàn)與其CAD的無縫集成,這些系統(tǒng)一般都是基于某種開發(fā)語言的開發(fā)平臺(tái)。它一般采用客戶機(jī)/服務(wù)器(C/S)結(jié)構(gòu),面臨的主要問題是客戶端的定制工作繁重。而實(shí)際上,我們面臨的是在一個(gè)企業(yè)中有著來自不同廠商的CAX系統(tǒng),我們更多考慮是這種情況下的C3集成問題,這更帶有普遍性。

2)基于通用數(shù)據(jù)平臺(tái)的C3系統(tǒng)。這種系統(tǒng)是以PDM為核心,往往采取客戶機(jī)/服務(wù)器(C/S)結(jié)構(gòu),以“多客戶機(jī)+單PDM系統(tǒng)”的形式。它的特點(diǎn)是客戶端應(yīng)用程序的維護(hù)需要較大的投入;數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的改變對(duì)所有用戶都會(huì)產(chǎn)生連鎖影響,而由于客戶端程序的種類繁多,修改和維護(hù)的投入都很大。這種模式的優(yōu)點(diǎn)是比較容易與來自不同供應(yīng)商的單元技術(shù)集成,是目前使用較多的一種形式。

3)基于網(wǎng)絡(luò)化的C3系統(tǒng)。

這是基于網(wǎng)絡(luò)瀏覽器-服務(wù)器-數(shù)據(jù)庫(B/S/D)模式的C3集成系統(tǒng)。它不僅能實(shí)現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部系統(tǒng)集成,而且還可與外界的數(shù)據(jù)和信息實(shí)現(xiàn)交流和共享;具有易于開發(fā)和維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)。這種模式是目前C3集成研究的熱點(diǎn)和今后的發(fā)展方向。

2.4 CIMS環(huán)境下PDM與ERP信息的集成

PDM與ERP(Enterprise Resource Planning)之間的信息集成本質(zhì)是基于設(shè)計(jì)工藝與企業(yè)管理、生產(chǎn)、質(zhì)檢、財(cái)務(wù)等各部門之間信息流動(dòng)的需要,是產(chǎn)品信息與經(jīng)營管理信息的集成,即實(shí)現(xiàn)企業(yè)全局信息的集成[4]。CIMS中產(chǎn)品信息的交換和共享具有以下特點(diǎn):a·CAD用于產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和分析,CAPP用于工藝過程的設(shè)計(jì),CAM用于計(jì)算機(jī)輔助數(shù)控編程實(shí)現(xiàn)制造的自動(dòng)化,ERP負(fù)責(zé)整個(gè)企業(yè)資源的管理,PDM用于管理與產(chǎn)品有關(guān)的數(shù)據(jù)及過程。b·ERP管理客戶的需求和銷售,為PDM提供數(shù)據(jù)管理依據(jù),并且接受PDM傳遞過來的產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。由此可見,PDM系統(tǒng)是產(chǎn)品信息集成的核心,是C3系統(tǒng)與ERP系統(tǒng)之間信息傳遞的橋梁。ERP所需的最基本的產(chǎn)品信息為材料明細(xì)表(也稱設(shè)計(jì)物料清單)與工藝信息(工藝路線工序、工裝需求和設(shè)備需求等)。而ERP應(yīng)向PDM提供的信息有原材料信息、設(shè)備狀態(tài)信息和市場(chǎng)需求信息等。CAD/CAM/CAPP、PDM和ERP之間的集成關(guān)系如圖2所示。

計(jì)算機(jī)輔助集成設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展solidworks simulation分析圖片2

ERP和PDM的信息集成方案常用的有如下3種:a·采用STEP標(biāo)準(zhǔn)以數(shù)據(jù)庫方式來實(shí)現(xiàn)PDM與ERP系統(tǒng)間的信息集成。b·基于CORBA技術(shù)的集成。c·采用應(yīng)用系統(tǒng)提供的API函數(shù)和開發(fā)工具實(shí)現(xiàn)信息的集成。

3 計(jì)算機(jī)輔助集成設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)

3.1 從C3運(yùn)行機(jī)制上來看研究方向

1)建立在CAD、CAE、CAM范圍內(nèi)相對(duì)統(tǒng)一的、基于特征的產(chǎn)品模型,為集成產(chǎn)品模型的研究打好基礎(chǔ),以支持集成制造環(huán)境對(duì)產(chǎn)品信息的綜合處理而要求的對(duì)產(chǎn)品生命周期內(nèi)所有信息的集成。

2)按STEP標(biāo)準(zhǔn)采用EXPRESS語言開發(fā)面向復(fù)雜對(duì)象的工程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。

3)開發(fā)能夠?qū)⒉煌卣髯R(shí)別系統(tǒng)與不同CAD系統(tǒng)連接起來的標(biāo)準(zhǔn)接口;研究開發(fā)基于自學(xué)習(xí)的、能夠自動(dòng)識(shí)別與抽取形狀特征及其相關(guān)屬性的特征識(shí)別系統(tǒng)。

4)基于PDM的應(yīng)用集成平臺(tái)研究及開發(fā),實(shí)現(xiàn)各CAX系統(tǒng)之間快速無縫的集成。

3.2 基于網(wǎng)絡(luò)的C3集成技術(shù)的研究方向

如何構(gòu)建集分布式操作、圖形化用戶接口及數(shù)據(jù)庫管理為一體(企業(yè)內(nèi)聯(lián)網(wǎng))的、并能通過因特網(wǎng)實(shí)現(xiàn)與外界進(jìn)行信息交流的C3集成系統(tǒng)是目前所需要做的研究工作。

3.3 C3集成技術(shù)的研究與整個(gè)CIMS系統(tǒng)

作為CIMS系統(tǒng)的組成部分,其發(fā)展的程度必然受CIMS整體技術(shù)的約束和推動(dòng)。如何解決系統(tǒng)的多層次性,解決與其他系統(tǒng)技術(shù)之間的交叉重疊以及集成更多的第三方軟件(開放性)也是C3集成技術(shù)研究所需要考慮的重要問題。

3.4 CAX一體化技術(shù)

CAD和CAM雖然在各自的領(lǐng)域內(nèi)極大地促進(jìn)了生產(chǎn)力的發(fā)展,促進(jìn)了科技進(jìn)步,但隨著科技和計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,這種單一系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足需要,從而使CAD, CAM一體化技術(shù)成為科技界的熱門研究課題,它是當(dāng)前CAD/CAM技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。CAD/CAPP/CAM/CAE的集成應(yīng)是建立一種新的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、分析以及技術(shù)管理的一體化,并不是將孤立的CAD, CAPP, CAM和CAE等系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)單的連接,而是從概念設(shè)計(jì)開始就考慮到集成。從目前的研究來看,如下關(guān)鍵技術(shù)的進(jìn)展與實(shí)現(xiàn)有利于逐步實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的集成:計(jì)算機(jī)圖形處理技術(shù)、圖形輸入和工程圖樣識(shí)別、產(chǎn)品造型技術(shù)、參數(shù)化設(shè)計(jì)方法、變量設(shè)計(jì)技術(shù)、計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)程設(shè)計(jì)(CAPP)、工程數(shù)據(jù)管理技術(shù)、數(shù)據(jù)交換技術(shù)等。

4 結(jié)語

目前,我國大中型企業(yè)實(shí)施CIMS/CE方興未艾,產(chǎn)品信息管理是其基礎(chǔ),如何有效地管理產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)過程的信息,營造一個(gè)協(xié)同的開發(fā)環(huán)境,是產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理的主要目標(biāo),而計(jì)算機(jī)輔助集成技術(shù)正合乎這個(gè)發(fā)展方向。我們相信,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM乃至CIMS的發(fā)展,基于計(jì)算機(jī)輔助集成設(shè)計(jì)技術(shù)必將更加完善。

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