據統計，在現代產品開發過程中，標準件的使用率占到零件總數的60%以上。大量標準件長期分散存在于國際標準、國家標準、企業標準等標準體系中，既增加了采購、管理的工作量，又給標準件的使用帶來了不便，影響產品的開發。因此，標準件庫的開發和應用對提高產品的設計效率起著相當重要的作用。建立好標準件庫，一方面可以提高產品開發設計效率，避免不同設計者的重復勞動，縮短產品開發周期；另一方面也可以提高設計的標準化程度，提高產品的可定制性，提高標準件的管理和采購效率，提高產品質量，減少錯誤發生率。

    標準件建庫工作開展較早，并且取得了不少成果。目前流行的標準件庫系統主要有兩類：一種是基于CAD系統開發的標準件庫系統，如在CATIA、AutoCAd、Pro/E、NX、SolidWorks等國外中高檔CAD系統上開發的標準件庫，一些國產CAD系統也配備了常用標準件庫。然而，這類標準件庫系統依賴于具體的CAD系統環境，CAD模型單一，異構CAD系統的標準件庫的數據不能完全統一，存在著可移植性和可復用性差的缺陷。另一種是基于Web的標準件庫系統，一般可以提供標準件的詳細參數、技術說明、三維模型瀏覽、CAD模型文件下載等功能，主要用于產品的發布和標準件的采購。該類系統在一定程度上可以滿足標準件的分類管理功能，但一般都無法直接與企業的設計軟件、PDM系統相連接，難以直接應用于企業內部的產品開發過程中。

    本課題研究并實現了基于PDM系統的標準件庫系統。該系統是基于自主開發的B/S結構，在BITPDM系統基礎上開發的，可以為用戶提供國際標準、國家標準、企業標準的各種標準件異構多CAD模型及其技術說明文檔的統一管理，提供統一的標準件分類和參數定義管理，并基于XML(可擴展標記語言)與多種異構CAD系統集成，使標準件可以為PDM及集成于PDM系統的其他應用系統所使用，可以滿足產品三維參數化設計的需求，提高對各種異構CAD平臺的適應性，消除各種標準件CAD模型之間的差異性，提高標準件數據的一致性和可移植性，使標準件可以快速、準確地參與產品設計開發。

1 基于PDM的標準件庫的設計方案

    1.1 標準件的分類和信息結構

    標準件一般按標準件手冊或企業的產品目錄來分類，標準件信息則以零件族的形式來組織和描述。按分類層次高低，將標準件族分為分支族和葉節點族，分支族帶有子標準件族，葉節點族不含有其他標準件族，而僅包含具體的標準件。

    分支族通常只是為了對標準件進行分類，并不關聯標準件的詳細特性信息，而葉節點族則通過葉節點族關聯的各種CAD模型文件和圖片文件、技術說明文件來描述標準件族的幾何圖形信息和拓撲信息。葉節點族所包含的標準件通常是以族表的形式組織的，族表中的每一條記錄都對應一個屬于該標準件族的標準件，族表的列名對應于標準件所具有的特性，如尺寸參數、材料和成本等信息。標準件的尺寸參數、材料和成本等非幾何特性信息則可以借助標準件特性來表達。

    圖1所示為標準件的分類體系及信息結構。

圖1 標準件的分類體系及信息結構

    標準件特性（包括標準件的幾何特性、功能特性和制造特性等）并不受周圍環境的影響（如來源、應用等），其特性值的變化必然導致所示對象為另一對象。因此，使用由標準件特性組成的標準件特性表可以唯一地標識標準件對象，特性表中每一條記錄對應的是唯一標識的標準件。標準件特性來源于事物特性表（一種面向字符的ASCII文件，將描述事物的特性按一定順序排列起來的圖表）。根據事物特性表進行標準件結構化信息的描述可以保證數據信息的一致性、完整性，可以實現標準件信息的共享和互用。

    1.2 對象模型和功能模型

    從標準件的分類體系及其信息結構可以看出，標準件作為一種零部件，可以采用PDM的產品結構管理的功能來管理，標準件特性可以在PDM的屬性定義功能的基礎上來定義實現；標準件所關聯的異構多CAD模型文件以及技術說明文件可以采用PDM的文檔管理功能來管理，并且該文檔可以直接作為標準件的描述文檔；標準件的編碼可以采用PDM的編碼管理功能來生成。

    根據標準件分類和信息結構以及PDM系統自身功能特點，可以抽象出標準件庫管理對象，模型如圖2所示。同時也可以根據功能特點將標準件庫系統分為標準件管理組件、標準件選擇界面組件和參數化圖形驅動組件3個部分，其功能模型如圖3所示。

圖2 標準件庫管理對象模型

圖3 基于PDM的標準件庫功能結構模型

    標準件管理組件是標準件庫系統的核心，主要用來定義標準件的事物特性、標準件族、標準件對象及其關聯的模型文件。該組件通過定義標準件事物特性來抽象標準件特性，通過定義標準件族來構建標準件分類結構體系。標準件對象的管理主要采用PDM系統中零部件對象的管理來實現，標準件對象通過PDM系統的編碼管理來生成標準件的唯一編碼。標準件多CAD主模型通過PDM系統的文檔管理功能來管理，主模型的上傳下載都是通過PDM中文檔的上傳下載功能實現的，該文檔自動關聯到標準件。各異構的CAD模型文件在上傳到PDM系統時，需要事先確認各CAD模型的一致性。

    標準件選擇界面組件和參數化圖形驅動組件是系統應用和集成必不可少的兩個部分。標準件選擇界面組件為用戶選擇界面提供相應的數據，并從界面接收用戶選擇的參數，獲得標準件主模型信息并生成三維預覽，生成與CAD系統集成的XML文件。參數化圖形驅動組件是對CAD系統二次開發的API組件，實現標準件模型的參數化圖形驅動，該組件從標準件選擇界面組件中獲取標準件CAD主模型位置并自動下載，解析生成XML文件，獲得標準件的參數信息，最后根據這些參數信息修改已下載的標準件CAD主模型，生成標準件實體模型，為其他系統所使用。

    1.3 基于XML的集成

    標準件庫的使用主要體現在兩個方面，一方面是CAD系統直接使用標準件庫的信息，參與產品設計，其作用與功能類似于基于CAD系統中的標準件庫；另一個方面是PDM系統及與PDM集成的其他應用系統訪問標準件庫獲得標準件實體信息，參與產品設計。兩個方面都有標準件選擇界面，都需要有標準件的參數化圖形驅動，其中參數化圖形驅動要與不同的CAD系統相對應單獨設計。標準件選擇界面組件為界面提供數據，生成預覽，并獲取用戶選擇的標準件對象。在需要使用標準件實體模型的時候，系統會根據用戶選擇的標準件生成與其特性對應的XML文檔，驅動參數化圖形驅動組件解析XML文檔獲得特性值，生成標準件對象實體CAD模型，并存放在本地目錄，形成本地標準件庫。圖4所示為標準件在使用過程中的處理流程。

圖4 標準件調用流程圖

    XML文件的生成和解析是集成的關鍵。XML文件是按照事物特性表來組織的。在生成XML文件時，系統會根據標準件所屬的標準件族，獲取標準件的特性及其對應的事物特性代號，生成標準件的XMLSchema文件，根據標準件特性值以及生成的XMLSchema文件生成標準件的XML文件。參數化圖形驅動組件解析XML文件并獲取標準件特性值。下文所示為與六角螺栓BCDEFGHFI7DJKD對應的部分XML文件。

    在上述XML文件中，ID（標識）、Scrial（編碼）是系統內置信息；A01、A02…為事物特性字母代號。

2 開發實例

    本系統是基于自主開發的B/S結構BITPDM系統來實現的標準件庫系統，采用Microsoft.NET技術開發，以Microsoft SQL Server 2000為數據庫服務器，目前實現了與Pro/ENGINEER Wildfire、NX兩個CAD系統的集成接口開發。

    利用開發的標準件庫管理工具建立了各種標準件數據庫，并已經完成了國家標準中的緊固件、傳動件、鏈接件、軸承、密封件、操作件等大類和部分兵工行業標準件部分數據的錄入工作。圖5所示為標準件庫系統的部分主要應用界面。

圖5 標準件分類管理

3 結束語

    本課題結合某企業信息化需求現狀，構建了基于PDM的標準件管理系統框架，基于XML技術實現與異構CAD系統的集成，實現了對異構CAD模型的統一管理和基于PDM的標準件庫管理。基于PDM的標準件庫的建立減小了標準件庫對CAD系統的依賴性，提高了標準件數據的一致性，消除了各標準件CAD模型間的使用差異性，擴大了標準件庫的使用范圍，同時也驗證了基于PDM標準件庫管理的可行性。

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本文標題：基于PDM的標準件庫管理

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