0 概述
我國加入WTO，意味著我國經濟將全面溶入國際經濟體系，對于中國制造業來說，既有加快發展的良好機遇，又要面臨著更加嚴峻的挑戰。
隨著計算機技術的突飛猛進的發展和市場競爭的要求，我公司應用計算機技術越來越普及，越來越深入，特別是CAD應用已經相當成熟和普及。我公司已經建立了約400個節點的計算機網絡系統，實現了設計部門與工藝部門及部分管理部門的聯網，實現了設計數據與工藝數據的簡單傳遞與共享；實現了設計部門內部數據傳遞與共享，網絡中配置有高檔的大型CAE/CAD/CAM一體化軟件UNIX/NX軟件，大量的微機CAD軟件INTECAD及適合于系列化設計的OBJECTD系統，還有大量的應用軟件，形成了從低端到高端比較完善的設計平臺，甩掉了舊圖板，大大提高了設計效率，縮短了設計周期，提高了設計質量。利用先進的CAD設計手段，已經開發出百余套新產品，為企業帶來了巨大的經濟和社會效益。
盡管我們在技術創新、產品創新方面取得了可喜的成績，但還遠遠不能適應殘酷的市場競爭。如企業資金困難，技術人員緊張，忙于產品設計，沒有足夠的精力做基礎性研究，沒有形成專業CAD系統，CAE應用還不夠深入，原有的技術圖檔沒有實現有效的管理、利用，各個GAD系統沒有實現有效的集成，因而，產品設計效率還不夠高，產品設計差錯比較多，設計質量還不夠高，還不能適應快速響應市場競爭的需要。
高校學科齊全，人才濟濟，科研能力強，走廠校結合產學研之路，利于優勢互補，對于全面提高企業在國內外市場的競爭力，對于加速高校科技成果向生產力轉化有著極其重要的推動作用，而且對于整個國民經濟的發展具有深遠的影響。
1 項目內容及系統功能
該項目是以CIMS系統中工程設計子系統為主線，在現有CAX基礎上，進行二次開發，建立以產品開發為核心的重大技術裝備的產品設計系統，并利用PDM技術，實現產品信息的集成。該項目作為整個重大技術裝備計算機集成制造系統的重要部分，既解決企業急需問題，見效較快，同時便于以后系統的分期實施。其具體目標是實現太原重型機械（集團）有限公司技術中心與太原重型機械學院現代材料加工技術中心之間的專線網絡連接，建立廠校信息快速通道，共享院校技術、人才資源；在原有CAD/CAE基礎上，創建基礎數據庫，進行CAD專業化開發和CAE深層次應用開發，并利用PDM技術實現CAD/CAE的有機集成和產品信息的集成，從而提高現有技術文檔資源的有效管理和有效利用，高度集成產品設計的各個環節，形成高效的并行設計環境，從而提高設計效率和設計質量，縮短產品開發周期。
項目包括四個予項目：太重一重院合作平臺建設、CAD專業應用開發一鑄造起重機CAD、CAE深層次開發及應用和PDM系統開發及集成等四個子項目。
1.1 重與重院合作平臺建設
對太重現有網絡系統進行了擴充完善，并實現與重院的連網，并開發建立了雙方合作平臺，實現了院校的技術、人才資源共享；通過合作平臺，能夠方便地開展項目的合作；了解項目開展的動態，查詢項目的合作的結果；通過合作平臺，可以直接利用重院的計算機軟硬件資源，如MARC有限元分析軟件，為公司的產品設計服務。
1.2 CAD專業應用開發——鑄造起重機CAD
針對太重典型支柱產品之一——鑄造起重機，進行專業CAD應用開發，建立必需的基礎數據庫、標準件庫和規范的圖庫，開發起重機輔助設計軟件，標準選型軟件，部分零、部件的參數化繪圖軟件，部分關鍵件有限元分析軟件，能夠改進產品結構，評價設計質量，實現部件、總圖的高效拼裝，形成專業的CAD系統，提高設計速度，降低綜合成本，為快速響應市場需求提供技術支持。
1.3 CAE深層次開發及應用
以國外高水平的商品軟件為主要設計分析平臺，利用ActiveX自動化技術、動態數據交換技術以及網絡通信技術實現了CAD系統與CAE軟件之間高效數據傳輸和信息集成。在此基礎上，通過對6個有關產品主導工藝及關鍵零部件的實例設計分析表明，基于網絡集成的相關軟件系統能夠滿足重大技術裝備產品開發中的技術需求，分析結果可靠性強，大大提高了產品設計的科學性。
1.4 PDM系統開發及集成
研究PDM技術，利用計算機網絡、數據庫最新技術，以產品及零部件為對象，實現產品圖檔及相關技術資料的有效管理和高效利用，并利用PDM技術，建立產品并行設計環境，來組織項目的實施，從而提高整體設計效率，保證技術資料安全。具體功能如下：
(1)實現了產品圖檔及相關技術資料管理
(2)實現了項目管理及組織實現產品并行設計
(3)實現了產品結構管理
(4)實現了版本管理
(5)實現了BOM表自動生成
(6)實現了打印管理及統計
(7)實現了原有圖檔自動歸檔
(8)實現了圈閱批紅
(9)實現了提供多種查詢
(10)提供多種安全保障
2 實施原則
該項目是一個極其復雜的系統工程，我們將堅持以下原則保證系統順利進行。
(1)總體規劃，分步實施，效益驅動。
(2)實用性確保為企業解決實際的問題，給企業帶來效益。
(3)先進性確保系統的先進性，能夠適應未來5--8年的計算機發展。
(4)開放性系統選型采用國際標準，確保系統將來的擴展。
(5)安全性PDM系統管理的數據，都是企業的重要數據，因而，要確保系統的安全性，保證系統不受損壞，技術不被泄密。
(6)可靠性保證系統的穩定可靠運行，從而保證企業正常運轉。
3 本系統總體設計
重大技術裝備設計系統以太原重型機械（集團）有限公司的重大技術裝備主導產品為實施對象，在CIMS框架體系下，在其典型產品如起重機、軋鋼機械、鍛壓機械、挖掘機等CAD、CAE應用基礎上，綜合利用企業、院校現有人才、技術和物質資源，在引進各種CAX和PDM技術的基礎上，通過二次開發、網絡建設、系統集成，建立太重與重院合作平臺；開發專業化的鑄造起重機CAD綜合利用重院、太重現有的NX、NAS TRAN，MARC、DFORM等大型CAE/CAD軟件和有限元分析軟件，解決產品設計中實際問題；并利用PDM技術，實現產品圖檔及相關技術資料的有效管理和高效利用，建立產品并行設計環境，最終完成重大技術裝備的計算機虛擬設計制造系統。
圖1 基于PDM的重大技術裝備設計系統
4 系統設計平臺
操作系統：WIlNDOWS NT/2000/98，考慮向UNIX平滑過度。
網絡協議：TCP/IP
CAD環境：AUTOCAD/INTECAD UNIX/NX、OBJECTD、SOLID EDGE
數據庫：ORCALE
開發工具：VC、VB
有限元分析軟件：MARC、DFORM、UG
PDM平臺：SMARTEAM
5 項目的特點
5.1 產學研結合，實現優勢互
太重技術中心是太原重型（集團）有限公司的設計研究部門，本身是生產與科研的結合體。太原重型機械學院則是教學與科研的結合體。兩者強強聯合攻關，產學研密切結合，有利于發揮雙方的優勢，并形成優勢互補。
5.2 運用高科技改造傳統產業
山西是一個老工業基地，機械行業又是一個傳統產業，受新興產業的沖擊較大。針對重型機械資金密集、單件小批生產的特點，如何用高新技術改造傳統產業，振興機械行業，不僅是當務之急，也是國家加快國民經濟發展的重要戰略。
本項目旨在運用信息技術、網絡技術、虛擬制造技術、CAD/CAM技術、計算機應用等高新技術，更新產品的設計、經營、生產方式。利用虛擬制造技術和軟件編程技術的靈活性和柔性，來適應太重單件小批生產模式，最大限度地降低成本，提高效率。
5.3 整體規劃，分布實施
CIMS系統龐大而且復雜，采取“總體規劃，分布實施，效益驅動”的原則，分期分階段穩步實施，投資規模小，見效快，形成良性循環。
5.4 新舊技術結合，保證投資效益
在太重多年CAD/CAE應用的基礎上，充分利用現有資源，同時引進先進技術，實現新舊技術有機銜接，從而保證投資效益的最大化和持續化。
5.5 多平臺系統集成
建立和開發了基于網絡的、異構的、多平臺數據共享的太重PDM環境和框架，實現了整個系統、企業產品信息的集成，實現了多平臺的信息交換和信息共享，并提供了并行設計、并行工作的環境和手段，實現了產品開發過程中數據共享和并行設計及并行工作。
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本文標題：基于PDM的重型機械設計系統
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