基于柔性工程數據庫的CAD與PDM系統集成方法研究

          隨著CAD系統引入企業，CAD系統產生大量的設計信息。如何有效管理、利用企業設計信息的課題自然被提出。于是在并行工程方法學的基礎上，開發了產品數據管理(PDM,ProductDataManagemet)系統。該系統應用了先進的計算機網絡技術、數據庫技術來解決設計信息管理，是為并行工程在企業的實現所提供的一項先進技術，是協助工程技術人員管理產品數據及開發過程的一個工具。
         產品信息的源頭來自設計。因此CAD與PDM系統集成是CAD系統是否可以深入應用、PDM系統是否可以成功實施的關鍵，是從根本上提高企業的整體設計能力和管理水平的技術保證。
1信息集成方法研究
        信息集成的本質是如何在異構的信息系統間傳輸信息和轉化信息。信息集成方法取決于集成雙方的系統特點。
1.1人工方式
        信息系統間缺乏自動化的信息轉化手段，信息的傳輸依靠手工錄入方式進行。該方式效率低下，出錯率高，是信息集成中的始方式。
1.2中間文件
         以一種約定的或者成為標準的文件格式保存和傳輸信息。該方式被大量采用，CAD領域內的DXF,IGES,STEP標準就是中間文件的典范。
1.3數據庫級集成
         如果信息系統都以數據庫作為存儲基礎，那么就可以通過附加的接口直接操作數據庫，繞過信息系統，在不同系統間進行信息集成。
1.4應用級集成
         兩個系統雖然不公用同一文件格式，也不互操作數據庫，但是可以通過專用接口進行異構數據的傳輸和轉換。這種集成通常發生在同一軟件提供商的不同產品間。1.5中間件技術
         中間件是一種軟件，它能使應用成分之間進行跨網絡的?同工作（也就是互操作），這時允許各應用成分之下所涉及的"通信?議、系統結構、操作系統、數據庫和其它應用服務"各不相同。中間件技術是信息系統集成方法的高級階段，在電子數據交換、電子商務領域被廣泛接受并采用。
2當前CAD系統與PDM系統集成的現狀
          當前國內制造企業計算機應用情況，大多是先采用CAD技術甩掉圖板，實現無紙設計，然后實施CIMS系統集成。PDM系統近年來已?成為CIMS中重要的設計信息集成平臺。從CAD應用的實際狀況和實施PDM遇到的現實問題來看，存在這樣一個復雜局面：
(1)傳統的面向幾何模型的單機用戶CAD系統大量使用。這樣的CAD系統只是解決了產品幾何模型的構建，對產品描述信息的生成及管理功能不強，圖形文件之間缺乏聯系。(2)CAD系統種類多樣，版本不同。(3)管理系統(PDM,CIMS)應用后，CAD設計信息的采集方式、管理技術落后繁瑣。（4）管理系統(PDM、CIMS)對于CAD系統的控制力不從心。
3基于柔性工程數據庫的CAD與PDM系統集成
           由以上分析可見，當前設計系統和管理系統間的信息集成主要采用人工方式、中間文件和專用接口的形式進行，缺點不言而喻。作者在此提出了研發基于柔性工程數據庫的CAD與PDM系統集成中間件的構想。
3.1一個能夠根據企業產品設計中的實際狀況靈活定制的工程數據庫是基礎
            在企業信息集成中，CAD系統中的結構化數據（如BOM信息等）相比幾何模型數據，有著更加重要的作用。如果將CAD專用數據庫中的產品信息，設計信息，物料信息等結構化信息用通用關系型數據庫系統（如SQLServer、Oracle等）來管理，并且使用某種技術措施來維護這兩個數據庫系統間數據的統一性，將關系型數據庫難以描述的幾何模型信息，仍使用?有的CAD專用數據庫維護，也就是直接存于圖形文件，這樣既有利于CAD系統設計信息的提取，管理，也不會影響CAD系統純工程設計工作的進行。這樣一個管理工程數據的通用關系型數據庫系統，必須具有良好的柔性。它可以提供簡明的用戶定制界面，使用戶能夠根據企業在產品設計中的實際需求，方便的增加、刪除、修改字段。只有這樣，才能作為一個廣泛的工程數據包容器，一方面和CAD系統進行數據交換，另一方面為其他CAD系統、管理系統按需提供信息。
          CAD必須采用多層次的體系結構在產品信息的自動提取中，傳統的做法是在CAD端做-次開發，直接向PDM、CIMS等管理系統提交信息，是一個兩層的結構，一端是CAD系統，一端是管理系統。在一個理想化的集成環境中，這樣的處理不會出什么問題。但是從當前企業應用CAD的現狀來講，多種CAD系統并存，CAD端設計信息本身的不完備性，往往使這種接口工作超出了簡單的傳遞數據范圍，還要負擔部分數據的管理、修正、加工等工作。而且針對不同種類的CAD系統，不同形式的企業實際應用，不同類型的管理系統，都需要做相應的接口工作。隨著異構系統種類的增加，接口工作成階乘增長，工作量十分巨大。
4系統框架結構
            由于中間件技術在網絡化異構環境中起一個橋梁作用，CAD系統有了關系型工程數據庫的支持，就可以自然引入中間件技術思想，將這種接口工作離散為CAD系統和管理系統之間的中間層，從而形成一個.層框架結構模型。如圖1所示。中間層包括以下幾個部分：
          柔性的工程數據庫---可以根據企業設計需求實際靈活定制，保存產品設計信息。數據采集接口集合---可以采集異種CAD系統中的設計信息，存入柔性工程數據庫。數據輸出接口集合---可以向多種管理系統提交產品設計信息。數據庫管理接口和用戶操作界面---定制工程數據庫、設計信息的報表打印等。擴展兩個接口集合，增加信息從管理系統到CAD系統的向下傳輸功能（圖1中灰色箭頭所示），就可以解決管理系統（PDM、CIMS）對于CAD系統的控制問題，以及CAD系統間的信息交流問題。
5結論
           如何在異構的網絡化環境下進行有效的產品設計信息集成，提高效率，加強信息的準確性，是企業在CAD與PDM系統集成過程中急待解決的問題。
本文深入分析了信息集成的各種方式，提出了以柔性工程數據庫為基礎的3層次系統解決方法和框架結構�，F在，以上面的框架為藍本，作者已開發出商品化的系統TeamDesigner設計之星"，該產品技術領先，功能強大，操作友好，在實際應用中取得了良好的效果。