制造业是国民经济和社会发展的物质基础，是一个国家综合国力的重要体现。随着经济的持续增长，市场的不断繁荣与激烈竞争，科学技术的飞速发展，制造业不断面临着新的挑战和发展机遇，促使着对新的先进制造战略、制造模式的探索和应用。
由于计算机技术的飞速发展和不断成熟，自20世纪90年代以来，CAx (CAD、CAPP、CAM)技术得到了迅猛发展，但由于这些技术只是离散地分布在设计制造等各应用系统中，只能实现局部的自动化和最优化，因而这些所谓“自动化孤岛”的单元技术的实施并未给制造业带来巨大的经济效益，从而严重影响了技术在企业的应用，成为制约企业发展的瓶颈。为了使这些单元技术之间进行有效的信息传递和转换，CAx系统集成技术成为可能，同时为了使CAx中各应用软件所产生的数据和文档进行有效地管理、各单元技术间的信息共享及用户间的协同工作，面向产品数据管理的工程设计集成平台也应运而生。
PDM (Product Data Management)就是在这一背景下产生的一种新的信息管理思想和技术，它最早出现在20世纪80年代初期，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、图像管理及其它产品定义信息管理技术的一种概括与总称，主要用于管理在产品设计阶段内所有与产品相关的信息和过程，为企业内应用系统的集成和数据传递提供了必不可少的支撑环境。
ERP(企业资源计划，EntERPrise Resource Plan)是从最早的库存控制的物料需求计划(Manufacturing Resource Plan，MRP)和随后以车间调度和协调为目的的制造资源规划(MRP lI)演变而成的，控制和管理整个制造阶段的信息和过程，不但包括生产领域，而且也涉及采购、财务等。
近年来，随着PDM和ERP功能的扩大和外延，二者的界限已打破，出现了重叠。PDM的界限已超出产品设计部门，可以支持企业范围的业务处理和与产品有关的信息及文件的管理，而ERP也开始支持设计部门。然而ERP关注的是如何把企业物流、资金流、信息流、工作流的整合和配套，属于企业管理创新内涵，CAx/PDM关注的是企业产品设计、加工如何更快、更好地响应快速变化的外部需求，属于企业技术创新的内涵。通过CAx、PDM和ERP的集成，将管理创新与技术创新有机地集成在一起，将会使制造企业产生巨大的互动性，从整体上提高企业的核心竞争力。
1 CAD/CAPP/CAM集成
CAD/CAPP/CAM是计算机集成制造系统(CIMS)中实现计算机辅助产品设计和制造的核心技术。为了有效地实现产品信息的自动传递和交换，有必要将产品设计与制造紧密结合，在各模块之间实现信息可靠、有机的提取、交换、共享和处理的集成。CAD/CAPP/CAM的集成是在CIMS网络的沟通下进行的，此外可以将MAS、QCS、MIS以及专家系统数据库集成在一起。通过高速网，CAD工作站、CAPP工作站、CAM (NC、CNC、机器人等)之间进行并行的适时数据交换和处理。
1.1集成原理
CAD/CAPP/CAM集成也可称为CAD/CAPP/CAM -体化。从零件设计到制造自动化全过程来分析，CAPP是CAD和CAM之间的必不可少的中间环节，所以一般称为CAPP是CAD和CAM之间的桥梁。只有实现了从零件设计、工艺设计到制造出产品全过程自动化的信息数据共享，才能真正实现了CAD/CAPP/CAM集成。
1.2集成的关键技术
CAx的集成是覆盖产品设计、工艺规划设计、数控编程与加工等整个工程设计的自动化系统，系统集成的关键技术是各孤岛系统之间的数据信息交换技术和多数据库的集成技术。
(1)数据信息交换技术
目前实现数据信息交换的集成技术主要有三种：
①采用专用的数据格式文件实现产品信息交换的集成技术；
②采用标准数据格式文件实现产品信息交换的集成技术；
③以工程数据库为核心，采用统一的产品模型实现信息交换的集成技术。
(2)多数据库集成技术
在CIMS环境中系统数据的成分相当复杂，既有结构化数据信息，又有大量的非结构化数据；既有数据源异构、又有异地分布；还有存在于各个孤岛系统的独立进行设计的数据源。为了实现系统范围的数据访问服务，在PDM集成平台下，设置一个多数据库集成器(MDBI)来完成。多数据库集成器是多数据库集成系统的核心部分，主要支持异地、异构数据库的集成。实现多数据库集成系统中模式转换、语法转换、语义控制、数据信息的分布收发控制等功能。
1.3集成方法
在CAx系统集成过程中，如何从CAD中获取CAPP所需信息是问题关键。基于模式识辨理论的特征技术是实现CAx系统集成的有效方法，它是从产品的实体模型出发自动识辨出具有一定工程意义的加工特征、进而生成产品的特征模型和制造信息。
(1)特征识辨
特征识辨是将几何模型的某一部分与预定义的特征型相比较，识别出相匹配的特征例，从而实现直接从几何模型数据库中获得所需要的输入信息。系统将整个特征识辨划分为两大类别：包括形位公差和粗糙度的符号特征识辨。
形状特征识辨的具体内容包括：基本型面模式和形状基元的识辨；制造形状特征识辨；关联形状特征与符号特征；尺寸的提取等。
特征识辨的实现包括：
①搜寻特征库，以匹配拓扑/几何模式；
②自数据库中提取已识别的特征；
③确定特征参数（如孔直径、槽深度等）；
④完成特征的几何模型；
⑤将简单的特征组合，以获得高级特征。
实现的关键技术主要有：匹配、构形元素（点、线、面等）生长、体积分解、自CSG树中识别特征等。
(2)基于特征技术的CAx集成体系结构
图1为基于特征技术的CAx集成体系结构图。它由CAD子系统、DFM评价系统、CAPP子系统和CAM子系统组成。CAD子系统采用特征识辨技术通过STEP口集成于系统。
图1 基于特征技术的CAD/CAPP/CAM集成体系结构
2 PDM与CAx的集成
通过PDM系统将各种CAx信息化孤岛集成起来，利用计算机系统控制产品的整个开发设计过程，通过逐步虚拟的产品模型，最终形成完整的产品描述、生产过程描述以及生产过程控制数据。
2.1集成的必要性
由于在一个企业中，可能存在不同的CAD、CAPP、CAM系统或这些系统的不同版本，也可能存在这些系统与不同供应商、不同合作商之间的产品模型信息交换，同时还可能存在每天由CAx系统产生的大量的数据和文档。在这样一个复杂的环境中，就需要由PDM系统作为一个集成平台，一方面要为CAx系统提供数据管理与协同工作的环境，同时还要为CAx系统的集成运行提供支持。图2给出了CAD、CAPP、CAM与PDM之间的信息流说明。由于PDM系统的数据具有一致性，能确保CAD、CAPP和CAM数据得到有效的管理，从而实现CAx系统的集成。因此，PDM系统是CAx集成的平台。
2.2的集成形式
CAx系统是PDM系统中BOM(产品结构信息)数据产生的源头，CAx系统内部包含了BOM所需的基本信息，如产品结构、材料、重量、体积等。因此，PDM系统在管理CAx系统产生的图档的同时，如何实现CAx系统和PDM系统的数据一致，是一个关键的问题。
PDM与CAx系统的集成关系从低到高可分为三个层次：封装、接口和集成。封装主要解决在PDM内部激活CAx系统，主要属于功能上的集成；接口主要通过中间接口实现两个系统之间的信息共享，但仍然存在信息一致性的问题；而集成则是解决两个系统间信息的共享和一致性，甚至达到信息互动。
CAD与CAPP等软件通常各自独立，CAD为产品结构设计提供平台，CAPP可以生成与管理各种工艺文件；PDM管理各种数据。PDM作为CAx系统的工程信息管理框架，可以通过各种BOM实现CAx间的信息传递与系统集成。
图2 CAD/CAPP/CAM与PDM间的信息
3 PDM与ERP的集成
针对部分国内外PDM与ERP系统没有提供完备的API函数或集成接口的情况下，采用基于中间文件交换的集成技术可以有效地实现PDM与ERP系统的集成。
由PDM系统维护PBOM、工艺路线数据，并采用中间文件交换技术将数据传递给ERP系统。在ERP BOM工艺路线数据发生变化时，由PDM系统完成PBOM、工艺路线数据的比较。ERP系统根据PBOM流程数据和流程控制信息对相关信息进行更新和维护维护CBOM数据。数据由PDM向ERP系统传递时，由PDM 通知ERP，ERP 利用导入接口函数读取这些数据写入本系统；数据ERP 由向PDM系统传递时，由ERP 通知PDM，PDM 利用导入接口函数读取这些数据写入本系统。
4 基于CORBA 平台以PDM 为核心的信息集成模式
ERP 与CAx 的集成可采用基于CORBA 平台，以PDM 为核心的信息集成模式。PDM 作为企业内部信息系统的集成框架，要能够集成不同环境下的应用系统，CORBA 技术的成熟为实现这一要求提供了一个较好的平台。
CORBA 由OMG（对象管理组织）制定，通过CORBA 规范可实现不同系统集成。PDM 系统将实现基于CORBA 规范的PDM 服务封装机制，一方面向用户提供符合标准的访问机制，以利于二次开发和系统集成，另一方面为实现最终的“PDM 使能部件”标准奠定基础。
CAD/CAM、ERP、PDM 三者之间信息的传递是围绕BOM 及产品结构来进行的，三者之间的关系如图3 所示。从图中可以看出，PDM 系统的集成分为两个层次，即CAx 应用软件与PDM 系统的集成和PDM 系统与MRPII 的集成（不同的CAx 平台的产品模型转换采用STEP 标准）。它们三者的集成构成了企业内部信息集成的主线，从而实现了产品整个生命周期数据的数字化。其中BOM 是信息集成的核心，PDM 在集成中起了“桥梁”的作用。
图3 CAX 与ERP 的集成方案
5 结束语
实现我国企业信息化发展必须以制造业信息化为切入点和突破口，而CAx、PDM、ERP 是解决制造业信息化的单元技术和集成技术。先进的制造企业应建立一个基于CAx/PDM/ERP 的信息集成管理系统，通过系统间的无缝集成，来实现以计算机为工作平台的新型现代化管理模式，从而达到企业内外信息的畅通和协调运行的目的。
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