5CADCAM集成

学习内容1.CAD/CAM集成技术概述2.产品数据交换标准3.基于PDM平台的CAD/CAM集成技术重点：CAD/CAM数据交换标准1.CAD/CAM集成技术概述•CAD/CAM集成技术的定义•CAD/CAM集成系统总体结构•CAD/CAM集成系统数据流程图•CAD/CAM信息集成方式•CAD/CAM集成的关键技术随着计算机技术日益广泛深入的应用，人们很快发现，采用各自独立的系统不能实现系统之间信息的自动传递和交换，不但影响效率的提高，而且人工转换过程中难免会发生错误近年来，独立的CAD、CAPP、CAM、CAE、CAQ系统获得了飞速发展，分别在产品设计自动化、工艺过程设计自动化和数控编程自动化等方面起到了重要的作用CAD/CAM集成技术的定义集成系统应具备基本特征：•数据共享：系统各部分的输入可一次性完成，每一部分不必重新初始化，各子系统产生的输出可为其它有关的子系统直接接收使用，不必人工干预•系统集成化：系统中功能不同的软件系统，按不同用途有机的结合起来，用统一的执行控制程序来组织各种信息的传递，保证系统内信息流畅通，并协调各子系统有效地运行•开放性：系统采用开放式体系结构和通用接口标准系统内部，各个组成部分之间易于数据交换、易于扩充系统外部，一个系统能有效地嵌入另一个系统中作为其组成部分，或者通过外部接口，有效地连接、实现数据交换CAD/CAM集成系统的基本组成•狭义的CAD/CAM集成系统构造CAD/CAM系统时，采用模块组合方式，用一个基础模块构成基本系统，再根据具体需要配备适当的模块。常用的模块有：产品设计（CAD）、工程分析（CAE）、工艺过程设计（CAPP）、数控加工编程（NC）、分布式数据库、系统接口、数据交换标准等。CAD/CAM集成系统的基本组成•广义的CAD/CAM集成系统实现设计和制造全过程的集成。（1）生产管理分系统（PMS）（2）工程设计分系统（EDS）（3）制造自动化分系统（MAS）（4）质量管理分系统（QMS）（5）支撑系统（计算机、网络、数据库等）CAD/CAM集成系统总体结构新一代CAD/CAM集成系统采用数据驱动型系统基本出发点：着眼产品整个生命周期，寻求产品数据完全实现交换和共享的途径，以期在更高的程度和更宽的范围实现集成主要途径：采用STEP产品数据交换标准，逐步实现统一的系统信息结构设计和系统功能设计CAD/CAM集成的方式•基于专用接口的CAD/CAM集成•基于专用标准数据格式的CAD/CAM集成•PDM平台下基于STEP的CAD/CAM集成•基于工程数据库的CAD/CAM集成CAD/CAM的集成方式大体分为：系统的集成：将不同功能、不同开发商的单元系统集成到一起，形成一个完整的CAD/CAM系统配置灵活，选择余地大集成的系统：将要用的功能都全都集成到一个系统中，采用统一产品数据模型的共享机制不容易做到广泛意义上的CAD/CAM，在一些特定行业或部门应用非常成功基于专用接口的CAD/CAM集成显然，这种方法无法实现广泛的数据共享，数据的安全性和可维护性较差，仅适用于小范围、结构简单的CAD/CAM系统的信息集成。对于相同的开发和应用环境，各系统之间可协调确定统一的数据格式文件，便可实现系统间的信息互联；而在不同的开发应用环境下，则需要在各系统与专用数据文件之间开发专用的数据转换接口，进行前置和后置处理，以实现系统间的集成该信息集成方式简单，转换接口程序易于实现，运行效率较高。早期CAD单元系统的独立性非常强，往往是提供一种专门的数据格式，应用非常不便基于专用标准数据格式的CAD/CAM集成作为系统集成的接口，应用最多的标准数据格式是美国国家标准局（NBS）主持开发的数据交换规范IGES（InitialGraphicsExchangeSpecification）为克服专用数据接口集成模式的弊端，有些系统开发商提出用通用数据格式作为系统集成的接口应用系统数据按标准格式输入/输出，就可集成到一起比较典型的公用数据交换标准：IGES、STEP、GKS、VDI…基于PDM的CAD/CAM集成1.基于PDM的CAD/CAM内部集成CAD与PDM的集成、CAPP与PDM的集成、CAM与PDM的集成PDM技术建立在网络和数据库基础上，将计算机在产品设计、分析、制造、工艺规划和质量管理等方面应用产生的信息孤岛集成在一起，对产品整个生命周期内的数据统一管理，解决了CAD/CAM深化应用瓶颈问题PDM是CAD/CAPP/CAM的集成平台：架构在PDM集成平台上的CAD/CAPP/CAM系统可以从PDM中提取各自所需的信息，再把结果放回PDM中，真正实现了3C的集成2.基于PDM的CAD/CAM外部集成作为CIMS重要组成部分之一ERP（企业资源规划）中的许多信息来自CAD/CAPP/CAM系统，通过PDM系统可以及时地把相关信息传递到ERP系统中，ERP产生的信息也是通过PDM传递给CAD/CAPP/CAM的PDM系统是3C系统与ERP系统之间信息传递的桥梁，并实现了企业全局信息的集成与共享PDMERP零部件基本属性产品明细表工艺路线与指令加工信息工程更改信息…设计任务书更改请求信息原材料信息…基于工程数据库的CAD/CAM集成CAD/CAM集成系统通常采用工程数据库从产品设计到制造的所有环节都与工程数据库有数据交换，实现了数据的全系统共享工程数据库在存储管理大量复杂数据方面具有独到之处，使以工程数据库核心构建的CAD/CAM集成系统得到了广泛应用2.产品数据交换标准•产品数据交换标准概述•IGES标准•STEP标准数据格式标准是规范产品设计的一种描述式语言,用来实现CAD工具或设计师之间的数据传递、原理图和版图之间的数据交换以及设计与制造测试之间的无缝衔接…历史上CAD、CAM软件最初开发过程中的孤岛显现，导致了数据表示格式的不统一，使用不同系统、不同模块间的数据交换难于进行，数据交换欠缺标准化间接导致了设计/制造的成本上升，影响了CAD/CAM集成，因此提出了通用的数据交换规范产品数据交换标准概述产品数据交换技术是实现机械CAD／CAPP／CAM系统集成的关键技术之一，也是实现制造业信息化的重要基础。为此，近20年来世界各国相继推出了众多有关产品数据交换的标准，如：(1)CAD*I标准接口(CADInterface)(2)产品定义数据接口(ProductDataDefinitionInterface，PDDI)(3)产品数据交换规范(ProductDataExchangeSpecification，PDES)(4)数据交换规范(Standardd'ExchangeetdeTransfer，SET)(5)产品数据模型交换标准(STEP)IGES（InitialGraphicsExchangeSpecification）在CAD/CAM技术的广泛应用中，产生了在各个系统中进行产品信息交换的要求，从而导致了产品数据交换标准的制订1980年，由美国国家标准局主持成立了由波音公司和通用电气公司参加的技术委员会，制订了基本图形交换规范IGES应用中暴露的主要问题：大多数IGES处理程序不支持ASCII码格式，数据文件大，数据转换处理时间长；某些几何类型转换不稳定；规范描述内容是几何层的，缺乏CAM所需的工程信息；只注意了图形数据转换而忽略了其他信息的转换IGES仍然是目前为广泛使用的事实上的国际标准数据交换格式我国于1993年9月起将IGES3.0作为国家推荐标准STEP（StandardfortheExchangeofProductmodeldata）STEP是基于集成的产品信息模型，提供了一种不依赖于具体系统的中性机制，它规定了产品设计、开发、制造，甚至于产品全部生命周期中所包括的诸如产品形状、解析模型、材料、加工方法、组装分解顺序、检验测试等必要的信息定义和数据交换的外部描述ISO于1983年2月在负责工业自动化系统的技术委员会TCIS4内成立了产品数据的外部表示分会SC4，制定国际标准《ISO10303—产品数据的表达与交换》（又称产品模型数据交换标准STEP）STEP标准已经成为国际公认的CAD数据文件交换全球统一标准，许多国家都依据STEP标准制订了相应的国家标准，我国标准号为GB16656STEP为产品在其生命周期内规定了惟一的描述和计算机可处理的信息表达形式STEP（StandardfortheExchangeofProductModelData）STEP采用统一的产品数据模型以及统一的数据管理软件来管理产品数据，各系统间可直接进行信息交换，是新一代面向产品数据定义的数据交换和表达标准STEP标准提供实现产品数据共享的四个层次：ASCII码中性文件；访问内存结构数据的应用程序界面；共享数据库共享知识库STEP的应用范围非常广泛STEP标准内部划分成许多子标准，内容分别涉及几何、拓扑、外形表示、特征、外形表示接口、公差、材料、产品数据表示、绘图、机械产品结构、建筑工程结构、船舶模型、电子产品、有限元分析以及数据转换等。后续版本还增加了运动机构、标准零件、工艺规程、质量管理、加工制造、测试和产品寿命等内容4.基于PDM平台的CAD/CAM集成技术•PDM技术的产生与发展•PDM功能•PDM系统的体系结构产品数据管理（PDM）以软件为基础，是一门管理所有与产品相关的信息（包括电子文档、数字化文件、数据库记录…）和所有与产品相关的过程（包括工作流程和更改流程）技术。它提供产品全生命周期的信息管理，并可在企业范围内为产品设计与制造建立一个并行化的协作环境PDM技术的产生与发展PDM(ProductDataManagement)技术20世纪80年代发源于美国早期的PDM，功能比较单一，主要是进行大量工程图纸文档的管理，所以称为文档管理经过20年的发展，PDM已经成为一项很有应用价值的技术，是对工程数据管理、文档管理、产品信息管理、技术数据管理、技术信息管理、图象管理等信息管理技术的一种概括随着网络技术、数据库技术的发展，以及客户机/服务器与面向对象技术的应用，近几年PDM技术发展非常快，在美国等发达国家的企业中得到越来越多的应用，也引起国内企业广泛关注一个成熟的PDM系统能够使所有参与创建、交流以及维护产品设计意图的人员在整个产品生命周期中自由共享与产品相关的所有异构数据，如图纸与数字化文档、CAD文件和产品结构…PDM功能电子仓库与文档管理工作流与过程管理产品结构与配置管理集成开发接口零件分类管理工程变更管理项目管理集成工具电子协作…PDM系统管理和控制所有与产品相关的信息，以及与产品相关的过程的机制与功能按功能模块划分，PDM系统的基本功能包括：电子仓库与文档管理电子仓库（datavault）：在PDM中实现某种特定数据存储机制的元数据（管理数据的数据）库及其管理系统，是PDM系统中最基本、最核心的功能，是实现PDM系统中其他相关功能的基础文档：在产品的整个生命周期中与产品相关的以文件或图挡的形式存在的多种多样信息电子仓库通过权限控制来保证产品数据的安全性，面向对象的数据库组织方式能够提供更快速有效的信息访问，实现信息透明、过程透明，而无需了解应用软件的运行路径、有效版本以及文档的物理位置等信息PDM中管理文档方法：文档“打包”管理，即将文档整体看作一个对象，规定其名称、大小等描述信息，并将这些信息存放在PDM数据库表中，而文档的物理位置仍然在操作系统目录下，由PDM提供管理该文档；将文档内容打散，将其内容分门别类放到数据库中，由PDM提供分类查询，或建立与其他数据库中对象的关联，并提供图示化的管理工具工作流与过程管理工作流与过程管理是PDM基本功能之一。它用来定义和控制数据操作的基本过程，主要管理用户操作数据过程中人与人之间或活动与活动之间的数据流向，以及在一个项目的生命周期内跟踪所有事务和数据的活动。这里的数据可以是前述需要纳入流程中管理的各种文档。在企业中，过程管理广泛用来跟踪和控制产品的设计和修改过程，以增强产品开发过程的自动化程度。同时，运用PDM