据统计，在现代产品开发过程中，标准件的使用率占到零件总数的60%以上。大量标准件长期分散存在于国际标准、国家标准、企业标准等标准体系中，既增加了采购、管理的工作量，又给标准件的使用带来了不便，影响产品的开发。因此，标准件库的开发和应用对提高产品的设计效率起着相当重要的作用。建立好标准件库，一方面可以提高产品开发设计效率，避免不同设计者的重复劳动，缩短产品开发周期；另一方面也可以提高设计的标准化程度，提高产品的可定制性，提高标准件的管理和采购效率，提高产品质量，减少错误发生率。
标准件建库工作开展较早，并且取得了不少成果。目前流行的标准件库系统主要有两类：一种是基于CAD系统开发的标准件库系统，如在CATIA、AutoCAd、Pro/E、NX、SolidWorks等国外中高档CAD系统上开发的标准件库，一些国产CAD系统也配备了常用标准件库。然而，这类标准件库系统依赖于具体的CAD系统环境，CAD模型单一，异构CAD系统的标准件库的数据不能完全统一，存在着可移植性和可复用性差的缺陷。另一种是基于Web的标准件库系统，一般可以提供标准件的详细参数、技术说明、三维模型浏览、CAD模型文件下载等功能，主要用于产品的发布和标准件的采购。该类系统在一定程度上可以满足标准件的分类管理功能，但一般都无法直接与企业的设计软件、PDM系统相连接，难以直接应用于企业内部的产品开发过程中。
本课题研究并实现了基于PDM系统的标准件库系统。该系统是基于自主开发的B/S结构，在BITPDM系统基础上开发的，可以为用户提供国际标准、国家标准、企业标准的各种标准件异构多CAD模型及其技术说明文档的统一管理，提供统一的标准件分类和参数定义管理，并基于XML(可扩展标记语言)与多种异构CAD系统集成，使标准件可以为PDM及集成于PDM系统的其他应用系统所使用，可以满足产品三维参数化设计的需求，提高对各种异构CAD平台的适应性，消除各种标准件CAD模型之间的差异性，提高标准件数据的一致性和可移植性，使标准件可以快速、准确地参与产品设计开发。
1 基于PDM的标准件库的设计方案
1.1 标准件的分类和信息结构
标准件一般按标准件手册或企业的产品目录来分类，标准件信息则以零件族的形式来组织和描述。按分类层次高低，将标准件族分为分支族和叶节点族，分支族带有子标准件族，叶节点族不含有其他标准件族，而仅包含具体的标准件。
分支族通常只是为了对标准件进行分类，并不关联标准件的详细特性信息，而叶节点族则通过叶节点族关联的各种CAD模型文件和图片文件、技术说明文件来描述标准件族的几何图形信息和拓扑信息。叶节点族所包含的标准件通常是以族表的形式组织的，族表中的每一条记录都对应一个属于该标准件族的标准件，族表的列名对应于标准件所具有的特性，如尺寸参数、材料和成本等信息。标准件的尺寸参数、材料和成本等非几何特性信息则可以借助标准件特性来表达。
图1所示为标准件的分类体系及信息结构。
图1 标准件的分类体系及信息结构
标准件特性（包括标准件的几何特性、功能特性和制造特性等）并不受周围环境的影响（如来源、应用等），其特性值的变化必然导致所示对象为另一对象。因此，使用由标准件特性组成的标准件特性表可以唯一地标识标准件对象，特性表中每一条记录对应的是唯一标识的标准件。标准件特性来源于事物特性表（一种面向字符的ASCII文件，将描述事物的特性按一定顺序排列起来的图表）。根据事物特性表进行标准件结构化信息的描述可以保证数据信息的一致性、完整性，可以实现标准件信息的共享和互用。
1.2 对象模型和功能模型
从标准件的分类体系及其信息结构可以看出，标准件作为一种零部件，可以采用PDM的产品结构管理的功能来管理，标准件特性可以在PDM的属性定义功能的基础上来定义实现；标准件所关联的异构多CAD模型文件以及技术说明文件可以采用PDM的文档管理功能来管理，并且该文档可以直接作为标准件的描述文档；标准件的编码可以采用PDM的编码管理功能来生成。
根据标准件分类和信息结构以及PDM系统自身功能特点，可以抽象出标准件库管理对象，模型如图2所示。同时也可以根据功能特点将标准件库系统分为标准件管理组件、标准件选择界面组件和参数化图形驱动组件3个部分，其功能模型如图3所示。
图2 标准件库管理对象模型
图3 基于PDM的标准件库功能结构模型
标准件管理组件是标准件库系统的核心，主要用来定义标准件的事物特性、标准件族、标准件对象及其关联的模型文件。该组件通过定义标准件事物特性来抽象标准件特性，通过定义标准件族来构建标准件分类结构体系。标准件对象的管理主要采用PDM系统中零部件对象的管理来实现，标准件对象通过PDM系统的编码管理来生成标准件的唯一编码。标准件多CAD主模型通过PDM系统的文档管理功能来管理，主模型的上传下载都是通过PDM中文档的上传下载功能实现的，该文档自动关联到标准件。各异构的CAD模型文件在上传到PDM系统时，需要事先确认各CAD模型的一致性。
标准件选择界面组件和参数化图形驱动组件是系统应用和集成必不可少的两个部分。标准件选择界面组件为用户选择界面提供相应的数据，并从界面接收用户选择的参数，获得标准件主模型信息并生成三维预览，生成与CAD系统集成的XML文件。参数化图形驱动组件是对CAD系统二次开发的API组件，实现标准件模型的参数化图形驱动，该组件从标准件选择界面组件中获取标准件CAD主模型位置并自动下载，解析生成XML文件，获得标准件的参数信息，最后根据这些参数信息修改已下载的标准件CAD主模型，生成标准件实体模型，为其他系统所使用。
1.3 基于XML的集成
标准件库的使用主要体现在两个方面，一方面是CAD系统直接使用标准件库的信息，参与产品设计，其作用与功能类似于基于CAD系统中的标准件库；另一个方面是PDM系统及与PDM集成的其他应用系统访问标准件库获得标准件实体信息，参与产品设计。两个方面都有标准件选择界面，都需要有标准件的参数化图形驱动，其中参数化图形驱动要与不同的CAD系统相对应单独设计。标准件选择界面组件为界面提供数据，生成预览，并获取用户选择的标准件对象。在需要使用标准件实体模型的时候，系统会根据用户选择的标准件生成与其特性对应的XML文档，驱动参数化图形驱动组件解析XML文档获得特性值，生成标准件对象实体CAD模型，并存放在本地目录，形成本地标准件库。图4所示为标准件在使用过程中的处理流程。
图4 标准件调用流程图
XML文件的生成和解析是集成的关键。XML文件是按照事物特性表来组织的。在生成XML文件时，系统会根据标准件所属的标准件族，获取标准件的特性及其对应的事物特性代号，生成标准件的XMLSchema文件，根据标准件特性值以及生成的XMLSchema文件生成标准件的XML文件。参数化图形驱动组件解析XML文件并获取标准件特性值。下文所示为与六角螺栓BCDEFGHFI7DJKD对应的部分XML文件。
在上述XML文件中，ID（标识）、Scrial（编码）是系统内置信息；A01、A02…为事物特性字母代号。
2 开发实例
本系统是基于自主开发的B/S结构BITPDM系统来实现的标准件库系统，采用Microsoft.NET技术开发，以Microsoft SQL Server 2000为数据库服务器，目前实现了与Pro/ENGINEER Wildfire、NX两个CAD系统的集成接口开发。
利用开发的标准件库管理工具建立了各种标准件数据库，并已经完成了国家标准中的紧固件、传动件、链接件、轴承、密封件、操作件等大类和部分兵工行业标准件部分数据的录入工作。图5所示为标准件库系统的部分主要应用界面。
图5 标准件分类管理
3 结束语
本课题结合某企业信息化需求现状，构建了基于PDM的标准件管理系统框架，基于XML技术实现与异构CAD系统的集成，实现了对异构CAD模型的统一管理和基于PDM的标准件库管理。基于PDM的标准件库的建立减小了标准件库对CAD系统的依赖性，提高了标准件数据的一致性，消除了各标准件CAD模型间的使用差异性，扩大了标准件库的使用范围，同时也验证了基于PDM标准件库管理的可行性。
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本文标题：基于PDM的标准件库管理
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