基于PDM的产品数字化设计与数控加工集成信息模型_林小夏

近年 来，数 控 加 工 信 息 集 成 技 术 取 得 了 较 大 的 进展。文献［４］在 分 析 数 控 车 间 生 产 管 理 的 业 务 流
收 稿 日 期 ：２０１０－１１－０４；修 订 日 期 ：２０１０－１２－２９。Ｒｅｃｅｉｖｅｄ ０４ Ｎｏｖ．２０１０；ａｃｃｅｐｔｅｄ ２９Ｄｅｃ．２０１０． 基金项目：国家科技重 大 专 项 资 助 项 目 （２００９ＺＸ０４０１４－０３１）；浙 江 省 重 大 科 技 攻 关 资 助 项 目 （２００８Ｃ１１００４）；浙 江 省 自 然 科 学 基 金 资 助 项 目
（Ｙ１０８０３５８）。Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｉｔｅｍｓ：Ｐｒｏｊｅｃｔ ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｍａｊｏｒ Ｐｒｏｊｅｃｔ，Ｃｈｉｎａ（Ｎｏ．２００９ＺＸ０４０１４－ ０３１），ｔｈｅ Ｍａｊｏｒ Ｓ＆Ｔ Ｐｒｏｇｒａｍ ｏｆ Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｃｈｉｎａ（Ｎｏ．２００８Ｃ１１００４），ａｎｄ ｔｈｅ Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｐｒｏｖｉｎｃｉａｌ Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｆｏｕｎｄａ－ ｔｉｏｎ，Ｃｈｉｎａ（Ｎｏ．Ｙ１０８０３５８）．
于 产 品 数 据 管 理 （Ｐｒｏｄｕｃｔ Ｄａｔａ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ， ＰＤＭ）的 产 品 数 字 化 设 计 与 数 控 加 工 集 成 信 息 模 型 ，为 解 决 产 品 数 字 化 设 计 与 数 控 加 工 信 息 的 集 成 ， 实 现 “甩 图 纸 ”提 供 了 一 种 有 效 的 方 法 。
但是，现有研究往往着重于 ＣＡＤ 与 ＣＡＭ 之间 的集成，即实现产品 从 三 维 模 型 信 息 到 数 控 加 工 程 序信息的自动转 化。 然 而，随 着 数 控 加 工 的 应 用 越 来 越 广 泛 ，大 量 重 复 的 数 控 加 工 信 息 处 于 分 散 、无 序 的 状 态 ，产 品 设 计 人 员 无 法 共 享 到 一 致 的 、最 新 的 数 据 ，从 而 影 响 数 控 加 工 的 效 率 。 为 此 ，本 文 提 出 了 基
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计算机集成制造系统
第 １７ 卷
程及车 间 硬 件 环 境 特 点 的 基 础 上，应 用 基 于 标 准
Ｗｅｂ服务接口 的 方 式 和 分 布 式 组 件 对 象 模 型 的 组 件技术，构建了车间 制 造 执 行 活 动 集 成 框 架 以 及 执 行信息流程模型，为 数 控 车 间 信 息 集 成 提 供 了 参 考 依据。文献［５］研 究 了 基 于 加 工 特 征 的 数 控 刀 具 轨 迹自动生成技术，根 据 产 品 加 工 特 征 对 计 算 机 辅 助 设计（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ，ＣＡＤ）／计 算 机 辅 助 工 艺 设 计 （Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｐｌａｎｎｉｎｇ， ＣＡＰＰ）／计 算 机 辅 助 制 造 （Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｍａｎｕ－ ｆａｃｔｕｒｉｎｇ，ＣＡＭ）系 统 进 行 集 成 ，实 现 产 品 从 工 艺 加 工信息到数控刀具 轨 迹 路 径 信 息 的 自 动 转 化，提 高 了数控刀具轨迹产 生 的 效 率 与 质 量。 文 献 ［６］分 别 从产品的宏观工艺规划、数 控 加 工 规 划 与 数 控 （Ｎｕ－ ｍｅｒｉｃａｌ Ｃｏｒｔｒｏｌ，ＮＣ）程 序 的 生 成 以 及 数 控 后 处 理 等三方 面，阐 述 了 汽 车 冲 压 件 的 制 造 工 艺 规 划 和 ＮＣ 程序规划系统，实现了产品制造工艺规划和 ＮＣ 程序之间的集成。文献［７］对基于 Ｗｅｂ的数控自动 编程系统所涉及的 关 键 技 术、体 系 结 构 和 实 现 方 法 进 行 了 研 究 ，在 此 基 础 上 建 立 了 一 个 原 型 系 统 ，介 绍
产品信 息 包 含 所 有 属 于 产 品Ａｉｄｅｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒ－ ｉｎｇ，ＣＡＥ）／ＣＡＰＰ／ＣＡＭ 等 设 计 加 工 文 件、产 品 订 单、产品配置物 料 清 单（Ｂｉｌｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌ，ＢＯＭ）、产 品设计 ＢＯＭ、产 品 制 造 ＢＯＭ、生 产 成 本、客 户 与 供 应商信息等。产品 相 关 过 程 包 括 订 单 管 理 流 程、产 品 配 置 流 程 、产 品 设 计 流 程 、产 品 工 艺 流 程 以 及 产 品 加工流程等 所 有 过 程 处 理 程 序。ＰＤＭ 能 按 照 一 定 的规则，有效地将 产 品 数 据 从 产 品 订 单、概 念 设 计、 详细设 计、仿 真 分 析、工 艺 设 计、制 造 加 工、供 应 商、 产品维护，直至产品 消 亡 的 整 个 生 命 周 期 内 及 其 各 阶段的相关数据进行组织和管理。 １．１ 产 品 数 字 化 设 计 与 数 控 加 工 集 成 信 息 模 型
０ 引 言
研究 以 三 维 产 品 模 型 为 核 心 的 产 品 设 计、分 析 仿 真 、数 控 加 工 的 集 成 技 术 ，实 现 以 “甩 图 纸 ”为 标 志 的 设 计 制 造 一 体 化 和 无 纸 化 ，是 国 家 “十 一 五 ”和 “十
二五”制造业信 息 化 工 程 的 重 要 内 容。 产 品 数 字 化 设 计 与 数 控 加 工 信 息 集 成 是 实 现 “甩 图 纸 ”工 程 的 关 键技术之一，为国内外专家学者所重视 。 ［１－３］
１ 产 品 数 字 化 设 计 与 数 控 加 工 集 成 信 息 模 型的构建
ＰＤＭ 是用来管理与产品（包括产品设计、分析、 工 艺 、制 造 等 ）有 关 的 所 有 信 息 以 及 与 产 品 相 关 的 过 程的技术。ＰＤＭ 是整个企业信息系统的集成平台。 通过构建 ＰＤＭ 统 一 数 据 库，可 使 产 品 数 据 在 其 设 计 、制 造 的 整 个 过 程 中 保 持 一 致 、共 享 最 新 的 数 据 。
了该项技 术 在 所 开 发 的 基 于 Ｗｅｂ 的 ＲＲ－ＣＡＰＰ 原 型系统中的应用。文 献 ［８］提 出 了 基 于 产 品 模 型 数 据 交 换 标 准 （ＳＴａｎｄａｒｄ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｅｘｃｈａｎｇｅ ｏｆ Ｐｒｏｄｕｃｔ ｍｏｄｅｌ ｄａｔａ，ＳＴＥＰ）－ＮＣ 的 面 向 对 象 多 代 理 工 艺 规 划 的 分 布 式 人 工 智 能 方 法 （Ｍｕｌｔｉ－Ａｇｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｐｌａｎｎｉｎｇ，ＭＡＳＣＡＰＰ）， 制 造 系 统 利 用 人 工 智 能 ，通 过 自 学 习 对 工 艺 规 划 、数 控设备油路仿真以 及 数 控 加 工 进 行 优 化，降 低 错 误 率，从 而 提 高 产 品 的 加 工 效 率。 文 献 ［９］根 据 ＳＴＥＰ－ＮＣ 数 据 模 型，基 于 标 准 数 据 存 取 接 口 （Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｄａｔａ Ａｃｃｅｓｓ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ，ＳＤＡＩ）建 立 了 数 据结构模型，并提出 了 步 进 式 数 控 加 工 程 序 信 息 提 取 方 法 ，给 出 了 实 体 创 建 和 信 息 匹 配 的 策 略 和 算 法 ， 有效地消 除 了 ＣＡｘ 与 计 算 机 数 字 控 制 （Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ，ＣＮＣ）之 间 的 信 息 交 流 瓶 颈。 上述工作对 ＮＣ 程序的自动生成以及数控加工工艺 规划等进行了研究，对 促 进 数 控 加 工 信 息 的 集 成 和 管理起到了重要的作用。
关 键 词 ：数 控 加 工 ；信 息 集 成 ；数 字 化 设 计 ；产 品 数 据 管 理 ；甩 图 纸 ；车 间 排 程 ；产 品 开 发 中 图 分 类 号 ：ＴＰ３９１．９ 文 献 标 志 码 ：Ａ
Ｐｒｏｄｕｃｔ ｄｉｇｉｔａｌ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍａｃｈｉｎｉｎｇ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＰＤＭ
ＬＩＮ Ｘｉａｏ－ｘｉａ，ＺＨＡＮＧ Ｓｈｕ－ｙｏｕ，ＹＩ Ｇｕｏ－ｄｏｎｇ，ＺＨＡＯ Ｚｈｅｎ （Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂ ｏｆ Ｆｌｕｉｄ Ｐｏｗｅｒ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ，Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ ３１００２７，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏ ｄｅａｌ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｏｎ ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ，ｄｉｓｏｒｄｅｒ，ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ ａｎｄ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｃｏｎ－ ｔｒｏｌ（ＮＣ）ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，ｐｒｏｄｕｃｔ ｄｉｇｉｔａｌ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ＮＣ ｍａｃｈｉｎｉｎｇ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｐｒｏｄｕｃｔ Ｄａｔａ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ （ＰＤＭ）ｗａｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ＮＣ ｍａｃｈｉｎｉｎｇ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｗａｓ ｓｅｔ ｕｐ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅｓ ｏｆ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ （ＣＡＤ）３Ｄ ｍｏｄｅｌｉｎｇ，ｐａｒｔ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，ｐｒｏｄｕｃｔ Ｂｉｌｌ Ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌ（ＢＯＭ）ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，ｐａｒｔ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ （ＣＡＭ）ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，ｃｒｅａｔｉｏｎ ｏｆ ＮＣ ｐｒｏ－ ｇｒａｍ，Ｓｈｏｐ Ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ ａｎｄ ＮＣ ｄａｔａｂａｓｅ．Ｔｈｅ ＰＤＭ－ｂａｓｅｄ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｒｏｄｕｃｔ ｄｉｇｉｔａｌ ｄｅｓｉｇｎ，ｓｈｏｐ ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ ａｎｄ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｗａｓ ｒｅａｌｉｚｅｄ ｂｙ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｎｇ ｐｒｏｄｕｃｔ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ ｐａｒｔ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ａｓｓｏｃｉａｔｉｎｇ ｓｈｏｐ ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ ａｎｄ ＮＣ ｍａｃｈｉｎｉｎｇ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ａｎｄ ｕｓｉｎｇ ｓｅｒｉａｌ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｂｅｔｗｅｅｎ ＮＣ ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ ｃｏｍ－ ｐｕｔｅｒｓ．Ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｍｅｔｈｏｄ ｗａｓ ａｐｐｌｉｅｄ ｉｎ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｐｒｏｊｅｃｔ，ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ｗａｓ ｆｅａｓｉｂｌｅ ａｎｄ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍａｃｈｉｎｉｎｇ；ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ；ｄｉｇｉｔａｌ ｄｅｓｉｇｎ；ｐｒｏｄｕｃｔ ｄａｔａ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ；ｒｅｊｅｃｔｉｏｎ ｄｒａｗｉｎｇ；ｗｏｒｋｓｈｏｐ ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ；ｐｒｏｄｕｃｔ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ