在工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中，如何有效的管理大量的工程圖紙，并提高其重復(fù)利用的效率成了非常棘手的問題。 PDM(Product Data Management，產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理)，作為對(duì)企業(yè)設(shè)計(jì)過程管理，已經(jīng)在國外一些著名企業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用，但是在國內(nèi)，部分企業(yè)的PDM在應(yīng)用中困難重重，周期長，數(shù)據(jù)采集和處理難，缺乏準(zhǔn)確性，PDM實(shí)施成功率低成了普遍現(xiàn)象，這樣的企業(yè)在我國為數(shù)不少，大多是一些中小型企業(yè)，它們把CAD僅僅作為繪圖工具來使用，經(jīng)過多年的積累，存在大量無序的電子文檔，企業(yè)一方面需要把這些寶貴的信息整理成可查閱的電子資料庫，而另一方面實(shí)施PDM等管理軟件又存在高成本、高風(fēng)險(xiǎn)等問題。而且企業(yè)往往需要進(jìn)行大量的改造，投入很多的人力，這不是所有中小企業(yè)都可以承受的，但是他們又迫切的想擺脫手工編制BOM（Bill Of Material，物料清單）的繁瑣。因此，這些企業(yè)急需一種簡單易用的“圖紙BOM管理系統(tǒng)”。它不需要PDM、PLM中過于約束的功能、繁瑣的流程管理，只需要實(shí)現(xiàn)零件圖紙的查看、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的管理、BOM數(shù)據(jù)的提取和輸出等基本功能。因此，本文提出了一種簡潔、高效的圖紙BOM管理的方法，從邏輯上對(duì)圖紙進(jìn)行劃分，以某一產(chǎn)品（或產(chǎn)品的某一部件）的所有圖紙（一套圖紙）為對(duì)象，幫助設(shè)計(jì)者管理和維護(hù)該套圖紙，并且方便輸出各種形式的BOM數(shù)據(jù)報(bào)表。

1 圖紙BOM管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

    1.1 系統(tǒng)的總體架構(gòu)

    1.1.1 系統(tǒng)需要具備的功能

    利用計(jì)算機(jī)來輔助企業(yè)生產(chǎn)管理，首先要使計(jì)算機(jī)能夠獲取產(chǎn)品的構(gòu)成及相關(guān)的物料，為了便于計(jì)算機(jī)識(shí)別，必須把用圖示表達(dá)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化成某種數(shù)據(jù)格式，這種以數(shù)據(jù)格式來描述產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的文件就是物料清單，即是BOM。在設(shè)計(jì)過程中，BOM的數(shù)據(jù)來源主要是整套產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖紙中的標(biāo)題欄和明細(xì)表中的信息。標(biāo)題欄主要記錄了該零件或是部件的名稱、圖號(hào)等信息；明細(xì)表則記錄了部件或子部件所引用的零件的名稱和數(shù)量等信息。故圖紙中的標(biāo)題欄和明細(xì)表不僅反映了該零件（或部件）的物料信息，還反映了零件之間的結(jié)構(gòu)層次關(guān)系。在國內(nèi)一些中小型制造企業(yè)中，設(shè)計(jì)圖紙的無序化、BOM報(bào)表的手工編制和人工管理嚴(yán)重的阻礙了知識(shí)的共享和重用，工作人員大量的時(shí)間和精力都花在了重復(fù)的勞動(dòng)上，制約了企業(yè)的發(fā)展，降低了企業(yè)的市場競爭力，故對(duì)于這些企業(yè)來說，如何有效的管理設(shè)計(jì)圖紙和BOM數(shù)據(jù)是其企業(yè)信息化的關(guān)鍵一步。

    對(duì)于上面所描述情況，這些企業(yè)需要一種圖紙BOM管理系統(tǒng)，來規(guī)范的管理他們的圖紙和BOM數(shù)據(jù)，該系統(tǒng)必須具備如下4個(gè)功能：

    1)實(shí)現(xiàn)圖紙的批量管理、快速查看和查找；

    2)能夠從圖紙中提取所需的BOM信息；

    3)直觀的生成產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，并且實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的管理；

    4)生成多種形式的BOM報(bào)表。

    最后，考慮到設(shè)計(jì)人員習(xí)慣于CAD繪圖環(huán)境并且要對(duì)圖紙進(jìn)行快速查看，故該系統(tǒng)集成于CAD環(huán)境中。

    1.1.2 系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)

    為了實(shí)現(xiàn)對(duì)圖紙數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理和存取，系統(tǒng)的底層采用數(shù)據(jù)庫支持，數(shù)據(jù)庫是現(xiàn)在應(yīng)用非常廣的數(shù)據(jù)管理技術(shù)，常用的數(shù)據(jù)模型有如下3種：

    1)層次模型(Hierarchical Model)，使用樹形結(jié)構(gòu)來表示數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系；

    2)網(wǎng)狀模型(Network Model)，使用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)表示數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系；

    3)關(guān)系模型(Relational Model)，是一種理論最成熟，應(yīng)用最廣泛的數(shù)據(jù)模型。在關(guān)系模型中，數(shù)據(jù)存放在一種稱為二維表的邏輯單元中，整個(gè)數(shù)據(jù)庫又是由若干個(gè)相互關(guān)聯(lián)的二維表組成的。

    與層次模型和網(wǎng)狀模型相比，關(guān)系模型結(jié)構(gòu)簡單，采用了人們習(xí)慣的表達(dá)形式，易于掌握。它以關(guān)系理論作為指導(dǎo)，可以通過集合運(yùn)算、謂詞演算來表示查詢。因此，本文的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)采用了關(guān)系模型。

    整個(gè)系統(tǒng)的架構(gòu)如圖1所示。

    圖1 圖紙BOM管理系統(tǒng)的架構(gòu)

    系統(tǒng)分為3個(gè)層次：底層數(shù)據(jù)、中間處理和CAD平臺(tái)。底層數(shù)據(jù)中，“工程圖紙”是原始數(shù)據(jù)，圖紙中標(biāo)題欄和明細(xì)表信息被提取到“圖紙數(shù)據(jù)庫”中，這些數(shù)據(jù)是生成BOM報(bào)表的基礎(chǔ)。然而，對(duì)于用戶來說，數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)是與他們的操作直接相關(guān)的“原始數(shù)據(jù)”，數(shù)據(jù)庫中的圖紙數(shù)據(jù)和“工程圖紙”中的圖紙文件有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，這個(gè)是為了方便用戶對(duì)圖紙進(jìn)行查找和查看；“中間處理”主要是對(duì)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)再次抽取的過程，提取用戶需要的數(shù)據(jù)并且進(jìn)行相關(guān)的解析，為最終的輸出做準(zhǔn)備；“CAD平臺(tái)”則是用戶直接操作的環(huán)境，主要是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的圖形化或是視圖化的過程。這樣的層次結(jié)構(gòu)使得圖紙數(shù)據(jù)和管理程序相對(duì)獨(dú)立，降低了整個(gè)系統(tǒng)的維護(hù)成本，同時(shí)，在保證數(shù)據(jù)完整性的前提下，管理程序以后的擴(kuò)展也非常方便。

    1.2 關(guān)鍵技術(shù)和算法實(shí)現(xiàn)

    由1.1節(jié)可以得知，系統(tǒng)的主要功能是圖紙數(shù)據(jù)的提取和數(shù)據(jù)的導(dǎo)出，圖紙數(shù)據(jù)庫是整個(gè)數(shù)據(jù)流的樞紐，所以圖紙數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)、圖紙數(shù)據(jù)的提取和數(shù)據(jù)的導(dǎo)出是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵，其中，數(shù)據(jù)的導(dǎo)出主要包括產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的生成和BOM報(bào)表的輸出。

    1.2.1 圖紙數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)

    圖紙數(shù)據(jù)庫是整個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的樞紐，是用戶操作的直接數(shù)據(jù)來源，故數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)非常的關(guān)鍵。

    由圖1可以看出，圖紙數(shù)據(jù)庫中首先必須包含如下數(shù)據(jù)：

    1)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)和圖紙的映射關(guān)系；

    2)圖紙之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系；

    3)圖紙的BOM數(shù)據(jù)。

    數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)是整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，但是如何有效的組織數(shù)據(jù)則直接影響到系統(tǒng)的檢索性能，故需要對(duì)原始圖紙數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的分類。在數(shù)據(jù)庫中主要采用如圖2所示的幾個(gè)表來存儲(chǔ)圖紙的主要信息。

    圖2中，“圖紙定義文件表”、“定義文件和字段值映射關(guān)系表”和“字段屬性表”包括了整個(gè)圖紙的標(biāo)題欄和明細(xì)表的定義屬性，包括各個(gè)屬性代表的名稱和在圖紙上的偏移坐標(biāo)，這些定義信息是識(shí)別圖紙的基礎(chǔ)。工程上圖紙的管理通常是通過產(chǎn)品來劃分的，在這里系統(tǒng)以“項(xiàng)目”的概念來分別管理不同的產(chǎn)品的圖紙。“圖紙信息表”中主要是標(biāo)題欄的信息，它和“明細(xì)表信息”表中的明細(xì)表信息是“圖紙關(guān)系表”的數(shù)據(jù)來源，這3個(gè)表最終匯總成了“產(chǎn)品結(jié)構(gòu)信息”表。對(duì)于一個(gè)項(xiàng)目來說，主要的信息有：項(xiàng)目ID、圖紙ID、明細(xì)表信息ID、定義文件ID和字段屬性ID，在數(shù)據(jù)庫中對(duì)這些信息進(jìn)行合理劃分，分別存放在不同的表中，用各自的ID做索引值，來進(jìn)行數(shù)據(jù)檢索。這樣的信息組織減少了數(shù)據(jù)冗余，提高了應(yīng)用程序的查詢效率，同時(shí)，數(shù)據(jù)的層次結(jié)構(gòu)簡潔清晰，方便用戶的管理和維護(hù)。

    圖2 圖紙數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)圖 

基于設(shè)計(jì)環(huán)境的圖紙BOM管理系統(tǒng)（二）

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