0 引言
隨著CAX(CAD、CAM、CAPP、CAE)等工具在企業中的廣泛應用，產品的開發設計變得比以前容易的多，但也帶來了許多新的問題。集中體現在信息孤島的獨立存在；各種電子文檔信息及其版本的快速膨脹；開發過程中大量的產品數據冗余和不一致以及電子化數據的安全性難以得到保證等。為此，PDM系統被許多企業引進已成為必然。對CAD系統如何與PDM系統實現信息集成的研究也顯得愈來愈重要。CAD系統和PDM系統集成的模式很多，但目前大都存在這樣一個問題，即CAD系統和PDM系統信息集成較為松散，有的甚至還在使用基于文件集成的方式。
PDM(ProductDataManagement產品數據管理)是一門管理所有與產品有關的信息和所有與產品有關的過程的技術。它具有以下一些主要功能：
(1)電子倉庫和文檔管理；
(2)工作流程和工程管理；
(3)產品結構和配置管理；
(4)工程變更管理；
(5)系統管理；
(6)項目管理；
(7)集成工具、瀏覽和圈閱等。
PDM能夠集成產品生命周期內的全部圖、文、數據等多媒體信息，實現并行工程的使能技術；將產品設計、分析、制造、工藝規劃和質量管理等方面的信息集成在一起，進而實現對產品生命周期內的數據的統一管理。PDM技術是對工程管(EDM)、文檔管理(DM)、產品信息管理(PIM)、技術數據管理(TDM)、技術信息管理(TIM)、圖像管理(IM)及其他產品定義信息管理技術的一種概括與總稱。一個成熟的PDM系統能使所有參與產品創建、交流及維護的人員在整個產品生命周期中安全、有序、高效地共享與產品相關的所有異構數據，包括圖紙與數字化文檔、CAD文件、CAE文件、NC文件、產品結構、NC代碼等。
從圖1可以看出PDM系統與其它系統的集成有賴于數據在不同應用領域的重復使用；增進各部門之間的交流和合作；消除數據冗余和手工出錯從而提高開發設計效率，增加企業效益。
圖1 PDM系統集成
NX/OPENAPI是Unigraphics(簡稱NX)軟件與外部應用程序之間的接口，它是NX提供的一系列函數和過程的集合。通過用C語言編程來調用這些函數和過程，能夠實現：
(1)對NX模型文件及相應模型進行操作，包括建立NX模型、查詢模型對象、建立并遍歷裝配體、創建工程圖等；
(2)在NX主界面中創建交互式程序界面；
(3)創建并管理用戶定義對象等。
目前NX/OPENAPI的主要應用有以下3個方面：
(1)用戶化定制CAD環境；
(2)開發在NX軟件平臺上的用戶專用軟件；
(3)開發NX軟件與其它軟件的接口。
本文論述了PDM系統與CAD系統的雙向信息集成；闡明了CAD系統與PDM系統信息集成方式以及所涉及到的相關內容、數據及數據處理方式；并利用NX/OPENAPI對Unigraphics軟件進行二次開發，實現了PDM系統與Unigraphics軟件的信息集成。
1 PDM系統與CAD系統信息集成
PDM系統與CAD系統之間的集成應當是一種雙向的集成。當PDM系統封裝了CAD系統，在PDM系統中就可以直接從圖形文件中激活相應的CAD系統，并在該系統中顯示相應的信息；反之，在CAD系統中，也可以直接進入PDM系統，進行相應的數據管理操作。
當然，PDM系統不應當僅僅封裝CAD系統，還應當封裝其他一些應用系統，如CAE系統、CAPP系統、文字處理系統等。
在PDM/CAD集成系統中，最關鍵的信息是產品結構樹信息和零部件信息。其中，產品結構管理的一個重要功能就是要實現產品數據的統一管理與共享，為不同的應用系統提供單一的產品數據源。因此，CAD和PDM必須在全局數據模型的基礎上使用一致的操縱接口來管理產品結構。
零部件管理是產品結構管理的基礎，零部件實際上表達的是產品結構樹的節點，將一組相互關聯的零件集合組織在一起，就形成一個描述完整的裝配件，多個裝配件共同構成了產品。除了零件的信息之外，還有零件之間相互關聯的性質和結構，即產品結構樹中的結構信息。因此，裝配模型的完整信息包括了3個方面：零件信息、裝配件中零件之間的層次關系和確定裝配件中零件的位置和方向的裝配關系。在裝配件的基礎上，利用裝配關系描述結構聯系，便可建立產品結構的關系。
1.1 產品結構樹管理
1.1.1 產品結構樹在PDM中的數據描述
產品是由零部件組成的，零部件之間存在裝配關系，形狀、配合和功能相同或相似的零部件之間還可能存在互換或代用關系，如圖2所示。
圖2 一個簡單的產品裝配樹
表1 產品表
在PDM系統中，部件與零件沒有特別區分，只是在層次上有所不同。當部件的子節點數為零時，它就是一個零件而不是組件。
表2 部件表
通過在父節點下裝配子節點部件文件，在NX中即可自動形成裝配樹，從而達到從PDM系統中導出產品結構樹給NX使用。
1.1.2 NX中產品裝配樹的遍歷
根據NX的定義，一個模型文件中僅能有一個裝配樹，即只能存在一個樹根。顯然，裝配樹根對于遍歷裝配樹中的零件是非常重要的，通常是遍歷的起點。利用函數UF_ASSEM_askroot_part_occ可以得到裝配樹根的標識。圖2中，裝配樹的根是Part-tag-3。
Part-tag-3下面有2個組件，即Part-Occur-tag-3和Part-Occur-tag-4。根據NX的定義，組件事例在裝配中是唯一的。從圖2中可以看出，每個組件同其父組件之間都有一個Instance的標識。裝配中，組件和其子組件之間的關系是利用Instance來描述的。Part-Occur-tag-3組件同其父組件Part-tag-3之間的Instance是Instance-tag-3。利用函數UF_ASSEM_ask_instof_part_occ獲得事例的實例。在裝配中，每個事例都有一個原型(prototype)。圖2中Part-tag-3的原型是Object-tag-3。函數UF_ASSEM_ask_prorotype_Ofocc可以根據組件事例獲得其事例的原型。
根據上面的描述遍歷裝配樹通常是一個遞歸的過程。那么可以根據情況選擇是先深搜索還是先廣搜索。遍歷完成后，將裝配樹的根存入產品表。將各零部件存人部件表。從而將結構樹導人PDM系統。
完成了產品結構樹在PDM系統和CAD系統之間的集成。圖3是PDM系統中產品結構樹配制界面。圖4是NX系統中產品結構樹。
圖3 PDM系統中產品結構樹配制界面
圖4 NX系統中產品結構樹
1.2 產品零部件管理
1.2.1 產品零部件信息在PDM中的描述
表3 部件表
表4 參數表
在PDM系統中，如果一個零部件是新建的，那么它對應的參數表所有的數據全為空(除了對應部件標識以外)。通過NX參數化建模以后通過NX/OPENAPI二次開發的產品參數提取模塊自動提取出所有參數，并將這些數據存人相應的數據庫，實現零部件信息的集成。值得注意的是，零部件信息不僅包括幾何尺寸信息，還包括其它一些特征信息，如公差信息(通過NX/OPENAPI中的GD&T及遍歷提取)、材料信息等。均可通過NX/OPENAPI的二次開發進行提取。從而實現產品零部件信息的集成。
2 結語
現在普遍使用的CAD軟件大多提供了二次開發工具，如AutoCAD的ARx、CATIA的CAA、PRO/E的TOOLKIT等，利用CAD二次開發工具實現PDM系統與CAD系統信息集成的方法已愈來愈被企業所接受。本文雖然只實現了PDM系統與NX軟件的信息集成，但其整體思想適用于其他CAD軟件與PDM系統的信息集成。
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本文標題：PDM與CAD信息集成的研究
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