第09章协同设计中的产品信息交换与共享

现代CAD技术东北大学机械工程与自动化学院先进制造与自动化技术研究所2012年12月5日2第二篇设计网络化第二篇设计网络化第8章产品协同设计的提出与概念第8章产品协同设计的提出与概念第9章协同设计中的产品信息交换与共享第10章协同设计中产品设计过程的管理第11章协同设计中的网络应用技术第11章协同设计中的网络应用技术现代CAD技术ModernCADTechnology3第9章协同设计中的产品信息交换与共享第9章协同设计中的产品信息交换与共享协同设计是以制造全球化为背景的一种新的产品开发模协同设计是以制造全球化为背景的种新的产品开发模式，由异地分布的多个优势互补的企业采用并行工程思想来进行新产品的开发。这种产品开发模式的基本要求是要能实进行新产品的开发。这种产品开发模式的基本要求是要能实现企业间高度的信息集成。传统的企业间产品数据交换是基于工程图纸、文档、物传统的企业间产品数据交换是基于工程图纸、文档、物理样件的方式，产品数据从发布企业到接收企业的传递与接收过程中不但需要大量时间和人工干预，而且难以保证数据收过程中不但需要大量时间和人工干预，而且难以保证数据的完整性与一致性，因此已无法满足协同设计的需要。当前，各种计算机辅助应用（CAx）技术、产品数据管当前，各种计算机辅助应用（CAx）技术、产品数据管理（PDM）技术以及网络通信技术在企业的生产实际中得到了广泛应用，因此以网络通信方式实现企业间数字化产品数现代CAD技术ModernCADTechnology广用信方式实现数字化产数据的交换将是协同设计中产品数据交换的必然选择。4第9章协同设计中的产品信息交换与共享第9章协同设计中的产品信息交换与共享目前企业间数字化产品数据的交换并不十分成功，原因目前企业间数字化产品数据的交换并不十分成功，原因是多方面的，其中最主要的原因是企业间异构的计算机应用系统（CAD/CAM系统、PDM系统等）无法直接进行数据交换因此当前国内外关于协同设计的研究热点主要集中在换。因此，当前国内外关于协同设计的研究热点主要集中在如何实现异构计算机应用系统间的数据交换问题上面。本章主要就异构CAD/CAM系统及异构PDM系统间的数本章主要就异构CAD/CAM系统及异构PDM系统间的数据交换问题研究的现状和交换方法作介绍。9.1异构CAD/CAM系统间数据交换问题的研究现状9.2异构PDM系统间的产品数据交换异构系统间的产品数据交换9.2.1异构PDM系统间产品数据交换问题的研究现状922异构PDM系统间数据交换的一个实例现代CAD技术ModernCADTechnology9.2.2异构PDM系统间数据交换的个实例591异构CAD/CAM系统间数据交换问题的研究现状9.1异构CAD/CAM系统间数据交换问题的研究现状目前国际上关于异构CAD/CAM系统间数据交换问题的目前国际上关于异构CAD/CAM系统间数据交换问题的研究工作主要集中在检验和完善STEP应用协议AP203和上面AP214上面。AP203全称为配置控制的三维机械零部件设计（configurationcontrolled3Ddesignofmechanicalpartsandassemblies），该协议主要用于描述机械产品的三维形状信assemblies），该协议主要用于描述机械产品的三维形状信息及配置信息，以支持产品装配模型和零件模型数据交换。AP214全称为汽车机械设计核心数据（dtfAP214全称为汽车机械设计核心数据（coredataforautomotivemechanicaldesignprocess），是一个专门用于现代CAD技术ModernCADTechnology支持汽车制造业CAD/CAM系统间数据交换的应用协议。691异构CAD/CAM系统间数据交换问题的研究现状9.1异构CAD/CAM系统间数据交换问题的研究现状这两个协议的应用检验与完善工作是以汽车制造业和飞这两个协议的应用检验与完善工作是以汽车制造业和飞机制造业为应用背景的。汽车和飞机是复杂产品的典型代表它们分别由多达几汽车和飞机是复杂产品的典型代表，它们分别由多达几万、几十万个零件组成，这样复杂的产品是无法由单个企业独立生产完成的而必须由多家企业协作生产不同的子系统独立生产完成的，而必须由多家企业协作生产不同的子系统和零部件，最终由主制造商企业装配成完整的产品。由于是由多家企业共同承担产品的设计与制造，企业间异构CAD/CAM系统间的数据交换问题一直是困扰汽车制造业和飞机制造业企业的一个瓶颈问题。因此，汽车和飞机这两个制造业的企业一直是支持异构现代CAD技术ModernCADTechnology因此，汽车和飞机这两个制造业的企业直是支持异构CAD/CAM系统间数据交换问题研究的主要工业力量。791异构CAD/CAM系统间数据交换问题的研究现状9.1异构CAD/CAM系统间数据交换问题的研究现状STEP标准因其规范的标准体系、无二义性的形式化表STEP标准因其规范的标准体系、无二义性的形式化表达和有严格一致性要求的实现方法，而被认可为异构CAD/CAM系统间数据交换问题的有效解决方案。汽车和飞机制造业的企业为了使STEP标准真正为解决困扰他们的数据交换问题发挥作用，积极参与了STEP应用的检验与完善作协议的检验与完善工作。这类工作中较典型的研究应用项目有CSTAR、AEROSTEP/PowerSTEP、AUTOSTEP、ProSTEP、ISAP等。AEROSTEP项目重点在于采用STEPAP203对商用飞机设计过程中合作企业的产品设计数据进行中性描述，并实现数据交换现代CAD技术ModernCADTechnology数据交换。891异构CAD/CAM系统间数据交换问题的研究现状9.1异构CAD/CAM系统间数据交换问题的研究现状该项目由波音公司的PDES/STEP工作组会同波音公司该项目由波音公司的PDES/STEP工作组会同波音公司的三家发动机供应商一道承担。这3家供应商是：通用电器公司的航天发动机部（GEAircraftEngines）、普拉特-惠特公司的航天发动机部（GEAircraftEngines）、普拉特惠特尼公司（Pratt&Whitney）和罗尔思-罗伊斯公司（Rolls-Royce）。y此外，该项目的成员还包括向上述4家公司提供CAD产品和STEP产品支持的各家公司。这些公司有：CV公司（品和S产品支持的各家公司。这些公司有：C公司（ComputerVision）、达索系统公司的CATIA分部（DassaultSystems/CATIA）、EDS公司的Unigraphics分部（EDS/ygpUnigraphicsDiv.）、国际技术集团公司（InternationalTechneGroupInc.）、STEP工具公司（STEPToolsInc.）现代CAD技术ModernCADTechnology和命题求解咨询公司（TheoremSolutionConsultancy）。991异构CAD/CAM系统间数据交换问题的研究现状9.1异构CAD/CAM系统间数据交换问题的研究现状AEROSTEP项目以波音777的连接发动机和机身的零部AEROSTEP项目以波音777的连接发动机和机身的零部件为应用对象，通过数字化预装配软件系统（digitalpre-）对以中性文件方式交换的产品数据assembly，DPA）对以STEP中性文件方式交换的产品数据进行了测试和演示。测试结果表明：以STEP中性文件方式进行企业间的产品数据交换基本上是成功的。现代CAD技术ModernCADTechnology1091异构CAD/CAM系统间数据交换问题的研究现状9.1异构CAD/CAM系统间数据交换问题的研究现状图91是波音777的发动机及其吊挂的线架图此发动机图9-1是波音777的发动机及其吊挂的线架图，此发动机由波音公司及三家发动机供应商联合设计。这四家公司分别采用不同的系统和配置管理）系统采用不同的CAD系统和配置管理（CM）系统。波音公司的CAD系统为CATIA，CM系统为DIRECT；GEAircraftEngines和Pratt&Whitney公司的CAD系统都是Unigraphics，CM系统分别是ENACT和EPACS；Rolls-Unigraphics，CM系统分别是ENACT和EPACS；RollsRoyce公司的CAD系统是CV公司的CADDSS，CM系统是EDMSEDMS。现代CAD技术ModernCADTechnology1191异构CAD/CAM系统间数据交换问题的研究现状9.1异构CAD/CAM系统间数据交换问题的研究现状波音公司和三家发动机供应商之间的数据交换过程如图9-波音公司和三家发动机供应商之间的数据交换过程如图92所示。波音公司通过STEP前处理器将来自CATIA的几何实体数据和来自DIRECT的相关配置数据合并，按照AP203生成STEP中性文件，然后将中性文件传送给GEAircraft成STEP中性文件，然后将中性文件传送给GEAircraftEngines公司。现代CAD技术ModernCADTechnology1291异构CAD/CAM系统间数据交换问题的研究现状9.1异构CAD/CAM系统间数据交换问题的研究现状GEArcraftEngines公司先利用STEP后处理器从所接收的中性文件g中分别提取出几何实体数据和配置管理数据，然后分别将该公司设计的发动机的零部件模型数据和相关的配置数据与波音公司的数据合并，最后再将合并后的几何实体数据与配置数据通过STEP前处理器生成新的STEP中性文件并传送给Pratt＆Whitney公司STEP中性文件，并传送给Pratt＆Whitney公司。Pratt＆Whitney公司和Rolls-Royce公司同GEAircraftEngines公司一样分别将本公司设计的零部件模型数据和相关的配置数据与所接收的数据合并并输出新STEP中性文件数据合并，并输出新STEP中性文件。现代CAD技术ModernCADTechnology1391异构CAD/CAM系统间数据交换问题的研究现状9.1异构CAD/CAM系统间数据交换问题的研究现状波音公司经过AUTOSTEP项目的检验已经将STEP部波音公司经过AUTOSTEP项目的检验，已经将STEP部分引入了实际生产，并称之为PowerSTEP项目。据美国PDES公司报道，在PowerSTEP项目中通过STEP中性文件交换生产模型的成功率可达80％~90％，此处所说的成功是指完全不需要人工对所交换的模型数据进行修改以保证与源数据的致性数据的一致性。除波音公司外，美国飞机制造业的原另外一家大公司—麦道公司）也积极开展了的—麦道公司（McDonnellDouglas）也积极开展了STEP的应用检验工作。该公司针对C-17飞机开展了CSTAR（C-17STEPTransferandRetrieval）项目该项目也是基于STEPTransferandRetrieval）项目。该项目也是基于STEPAP203在麦道公司和几个供应商之间交换C-17飞机的部分零部件模型数据，目前也已经进入了实际生产阶段。现代CAD技术ModernCADTechnology部分零部件模型数据目前进了实际产阶段1491异构CAD/CAM系统间数据交换问题的研究现状9.1异构CAD/CAM系统间数据交换问题的研究现状与飞机制造企业一样，美国的汽车制造企业也积极开展与飞机制造企业样，美国的汽车制造企业也积极开展了STEP的应用检验工作。由众多大汽车制造企业及供应商组成的北美汽车工业联年底盟AIAG（AutomotiveIndustryActionGroup）于1995年底组织了AutoSTEP项目，该项目的宗旨之一是检验已有和正在开发的STEP应用协议。该项目分三个阶段进行，每个阶在开发的STEP应用协议。该项目分三个阶段进行，每个阶段大约要持续一年的时间。第一阶段的工作主要是针对AP203，后两个阶段的工作则是针对AP214。该