随着三维设计在中国制造业的深入应用，企业和研究单位对在产品研发环节的信息化建设表现出越来越浓厚的兴趣。与此同时，在产品个性化、系列化以及模块化要求不断提升的大背景下，提升产品可靠性、缩短产品研发周期成为关系到降低全产品生命周期成本计算的关键所在。提升产品，特别是装备制造业产品中标准件、通用件和借用件(可统称“重用件” )的应用比例，无疑可对提升产品可靠性、缩短研发周期提供不可小觑的“正能量”。
因此， 目前国内外不少企业和研究单位在建设完成以三维CAD、PDM系统为核心的产品研发平台建设后，将目光投向零部件数据资源库的建设，以期为产品研发环节配置可资重复调用的数据资源平台。
究其原因，不外有三，首先是满足研发人员在产品设计中的零部件调用，其次是为企业设置一个数据资源的“沉淀池” ，收集、整理和提炼常用的零部件数据模型，最后便是为标准化或相关的物料审核部提供模型数据筛选的平台和渠道。
在德国企业直领跑的装备制造业领域， “三维零部件模型库”已被纳入到“零部件数据资源整合” 的范畴当中，成为整个PLM不可或缺的重要组成部分，并有专业的软件系统进行支持，LinkAble 3D Lib．“三维零部件数据资源管理系统”即是在该领域的专业化解决方案。
不少业界人士认为零部件模型库“理所当然”应被视为PDM系统的一部分，其主要功能和数据资源亦应纳入其中，这种观点不在少数，原因就是PDM零部件模型库的主要功能之一都是为了存储和调用零部件模型数据，但在了解了二者的功能特性后，就不难对此进行区别了。
一个很形象的例子，我们可以将产品研发人员比喻为家庭主妇，负责“研发美食”，那么PDM就可以被比作冰箱：食材和各种菜肴都保存于此，其中包括原材料、成品、半成品……如同零部件、产品和各版本产品数据。主妇的主要职责就是利用食材烹饪美味(产品)来招待家人和宾客，但是主妇不可能将所有用到或有可能用到的食材全部买回家，存放在冰箱中，那么零部件模型库即如同超市。主妇在需要时到超市去选购，超市中的商品琳琅满目，且分门别类，有序摆放，有些食材(零部件)也许会被你多次采买，而有些，比如奶酪，作为一个中国式的家庭主妇，你根本不会去理睬。这有些类似设计师所处的行业对零部件模型库的需求：航空企业的产品研发人员，很难会去关注造船业的相关专用零部件。超市中的食材是否过期、是否需要更新品目，超市管理员会去保障食材的“有效性”，主妇的冰箱(PDM)仅仅是用来存放主妇当前涉及到的产品，而一旦买回到冰箱，过期后只能扔掉。所以只有常去超市，才可能买回新鲜精美的食材，用于烹饪。因此，主妇不仅需要冰箱，同时还需要产品丰富而精美的超市，产品研发人员不仅需要PDM，也需要完备的零部件模型库(图1)。
图1 PDM与外部模型库
因此，为产品的研发人员配置独互于PDM系统的零部件数据资源库已成为国外，特别是欧美发达国家装备制造业企业的自然选择，并逐渐被国内各行业所接受。
一、LinkAble 3D Lib主要技术特点
根植于具有2O年发展历程的PARTsolutions，L1nkAble3D Lib．“三维零部件数据资源管理系统”拥有优势的技术背景，被认为是全球最完善的零部件数据资源解决方案，其主要技术特点包括以下几个方面。
1、为产品研发人员提供庞大的零部件数据资源
系统可为使用者提供数以千方计的零部件模型，主要包括公共标准件和供应商产品模型两部分。
标准件部分涉及IS0国际标准、EN欧标、ANSI美标、DIN德标、JIS日标和GB国标等十多个国家和标准化组织发布的产品标准，以GB国标为例，囊括400多项现行国家标准，l500多个参数化驱动三维模型，分为紧固件、轴承和弹簧等15个小类。
供应商序列包含超过500家国内外零部件供应商的产品模型，系统内全部数据资源均由相应厂商核准并授权发布，且处于实时更新状态，数据的精细度、准确性以及有效性能够得以保障。产品数据的类别涉及紧固件、电气、自动化、管路、型材、气动、液压、操作和工装等众多门类，可满足机电产品设计者日常所需(图2)。
图2 软件应用界面
同时，可根据需要将企业标准件、通用件和特定供应商产品数据，以相应格式纳入到系统进行管理，从而形成囊括公共数据与自有数据的企业级零部件数据资源中心。
2、复合搜索带来的友好应用界面与模型拓扑分类体系
配置零部件模型库的主要目的之一就是为产品研发人员提供一个快速重用模型数据的空间，从而提升设计效率，因此，如何从浩如烟海(目前的模型库规格数量在千万规格级)的数据资源中帮助使用者快速准确找到所需模型，是此类软件系统必须考虑的问题之一。
复合搜索，是指包含传统文本搜索在内的，综合利用多种搜索要素发起的，针对零部件模型数据的搜索方式。传统的文本搜索，仅可将诸如标准代码、规格、名称等作为搜索项进行索引，而复合搜索，可以模型相关的任何片段信息作为搜索项，并综合利用多种搜索手段，诸如色彩搜索、跨语种文本搜索、2D草图搜索、3D相似性搜索，甚至是出现在其最新版本中的“云搜索”等。
于此同时，零部件模型的分类方式和存放布局一直众口难调，LinkAble 3D Lib．兼顾原始路径与自定义分类法相结合的方式应对这一难题。模型数据的存储路径的基础上，可以通过“分类与聚类”工具栏实现二次分类，从而生成模型数据的相对路径，为贯彻企业的物料自定义分类提供了可能，同时为了尊重使用者的个人喜好，特别增加了“收藏夹” 和“历史记录” 功能。
3、多CAD系统的原始格式数据接口
模型数据资源库所辖零部件数据的格式转换能力及版本适应性关系到其生命力的延续和应用的普遍性。LinkAble3D Lib．可提供的商品化三维／二维CAD、PDM接口覆盖当前主流的全部软件产品，且提供的是1 00％原始格式数据转换，这里提到的原始(Native)格式数据接口是指与CAD系统完全相同的数据格式，相对于中性(Neutra）交换格式，如STEP、IGES等，具备明显的数据质量优势。举例来看，原始格式的数据导出并打开在目标CAD系统后，模型数据的草图、特征、色彩、装配关系、约束、螺纹和文字属性等相关几何与非几何信息都得以100％保留，与本地实际建模后的效果没有任何区别，换句话说，如果企业存在多种三维、二维、电气和机械CAD系统的话，那么其零部件数据资源库应能兼顾多种原始格式，方可具备可用性，从而最大限度地优化模型库的日常运维和升级工作。
4、与物料管理系统的有效接驳
在三维上线设计的背景下，物料代码作为模型数据的唯身份标识就需要与模型库内的零部件进行一一对应，做到一物一号，这是数据的源头，对这个源头的有效管控，将大大有利于后续诸流程的规范化。
同时，零部件物料代码的申请应以几何模型为基础发起申请，而不是“凭空”填表单发起申请，以几何模型为纲的物料申请流程不仅可以遏制“ 物多号”的大面积泛滥，更可以引导产品研发人员，使用现有零部件去开发新产品， “重用”二字带来的可靠性、批量化、时效性的优化方能得以显现。此外，通过对企业物料编码体系的融合，以及对使用者权限的划分更可实现对产品研发环节的零部件数据许用权限的细分，从而进一步应对产品系列化、模块化的快速提升和发展。
二、LinkAble 3D Lib的使用价值
一项调查显示，依据行业和管理流程的不同，研发人员60％至70％的时间被用于查找资料和三维构型。
LinkAble 3D Lib．为CAD及至PLM系统的一线运用人员提供了广泛的零部件数据选型空间，其所包括的公共标准件和供应商产品以及后续加载的企业标准件、通用件和借用件模型数据可将产品研发人员从日常的建模工作中解放出来，使其将更多精力和时间投入到具体的研发而不是建模工作中。
使用者基于LinkAble 3D Lib．系统，可通过模型各类文本信息，如标准代号、产品名称、物料信息，以及几何信息，如相似模型等快速筛选所需模型数据，并导入系统内进行装配，从而一定程度上减轻CAD使用者的建模压力，提高设计效率， “不再看着样本建模” ，是LinkAble 3D Lib．对产品研发人员的最直接使用价值之一。
LinkAble 3D Lib．系统内所包含的模型数据从数量上讲，标准件+供应商+企业数据资源，远远超过CAD系统自带的标准件库，从质量上说，经过数据所有者审核并授权发布的模型数据，比企业自建模型更加准确，数据即时更新模块可最大程度保证数据的有效性，从效果上看，包含ERP属性字段的零部件模型数据随调用进入PLM系统后，其唯一性和完整性得以保障，且全部开放数据均得到企业标准化等相关部门的前置审批，同时以模型数据为基础发起物料创建及许用申请，使得历史数据和近似物料一目了然，最大程度上避免重复申请，从功能上谈，针对多CAD设计平台配置统一的零部件数据资源中心，提高数据的一致性和同步性。企业级零部件数据资源库可提高模型数据和成型功能模块的重用和借用比例，提升产品的模块化和标准化水平(图3)。
图3 与PDM的关系
零部件数据资源管理可为物料审批、模型许用、权限划分和数据管控提供系统间集成平台，避免物料代码的重复签审和规范外申请，同时提高企业标准的有效利用率，优化ERP数据的标准化水平。同时搭建囊括标准原文、三维模型、物料信息的企业标准件、通用件数据资源库，盘活存量数据资源，为企业积攒更多数据“家底”，体现标准化工作内容和效果，助力“标准信息化，信息标准化”。同时为物资管理部门提高由研发到采买再到制造全流程数据的管理效能和数据有效性，避免脱节和反复(图4)。
图4 模型库对于企业各部门存在广泛的压用价值
LinkAble 3D Lib．提供的PURCHENGINEER “采购一工程”模块可将供应商筛选、优选产品序列等贯彻于信息化系统。
同时为多CAD应用环境配置统一的零部件数据资源管理系统，做到统一维护、统一更新，从而改善数据的一致性和质量效能(图5和图6)。
图5 受控于零部件模型库新增零部件数量增速放缓
图6 随着CAD系统的增加模型库的运维工作量
实现ERP／PDM系统集成，自源头避免“一物多号”和“重复件”现象。
规避CAD／PDM选型风险，后续添置或改用新的设计平台可继续沿用现有模型数据资源库，而无需重新搭建，各接口可随CAD／PDM系统版本一并升级。
反向规范ERP物料数据，以标准件为例，来自LinkAble3D Lib．的模型数据，均按照标准原又的标记示例给出规范写法，标准号、年代号和量纲等信息完整准确。
1、“一物多号”与“重复件”引发企业成本压力
无论PLM系统中还是以实物的形式存在“ 物多号”和“重复件”都会引发企业不同程度的成本压力。广义的零部件成本概念中，零部件成本的概念并不拘泥于“螺钉”本身，而是包含物流、仓储、资金、管理效能与信息系统维护等因素的宽泛概念。在这个广义概念下，零部件本身的成本相对于其广义成本而言无异于冰山一角，以一个位于ERP系统中的零部件物料代码为例，其引发的广义成本常常在万元人民币数量级，因此任由“ 物多号”，无论其直接成本和由此关联的企业信息化运行效率，其影响都是不容忽视的。而主动和前置化的管控，是自源头杜绝上述现象的有效方法之一。
2、成功的企业拥有更少种类的零部件
调查显示，同行业生产类似产品的不同企业，ERP系统存量物料代码，最大相差78％，由此引申出的概念是“成功的企业拥有更少种类的零部件”。
3、提高零部件重用比例
随着社会分工的不断细化，以及产品定制化的深入发展，成熟零部件的引入，更多“自行设计制造”转变为“协作式开发与采购”，在产品研发环节中得到广泛采用。众所周知，通用件、采购件在产品中比例的提高，其在各万面表现出的益处是有目共睹的，时间成本、可靠性、风险性和通用性得以趋利避害，社会化大协作日益成为主流。
在这样的背景下，企业不仅需要为产品研发人员提供庞大的传统资料库，更需要将这个资料库与信息化系统实现“接入”，与此同时，海量零部件数据资源的引入也为信息化、标准化和物流管理等相关部门带来新的挑战，因此需要在引入三维零部件数据时，引入前置化的审批和管控流程。具体地，将零部件数据资源与企业现有ERP／PDM物料管理系统实现关联，继而对LinkAble 3D Lib．零部件数据进行许用审批，从而实现零部件数据资源从选型、申请、审批，再到调用和管理的全流程(图7)。
图7 与PDM、CAD和ERP实现集成
三、结语
目前，LinkAble 3D Lib．已广泛应用于国外航天、防务、汽车、工程机械、轨道交通、专用设备及能源领域。需要指出的是，零部件数据资源库与PDM系统不是谁取代谁的关系，新系统的引入只会进一步丰富PLM的运行框架，并为PDM和CAD系统提供良好的资源支持和数据保障。除此之外，考虑到研发平台的建设应适当考虑前瞻性，并应全局着眼，认识到零部件数据资源厍不是单纯的模型库，而是一个解决方案，要实现与PLM的紧密协同。
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本文标题：实现PLM协同工作的三维零部件数据资源平台解决方案
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