在工业生产实践中，如何有效的管理大量的工程图纸，并提高其重复利用的效率成了非常棘手的问题。 PDM(Product Data Management，产品数据管理)，作为对企业设计过程管理，已经在国外一些著名企业中得到广泛的应用，但是在国内，部分企业的PDM在应用中困难重重，周期长，数据采集和处理难，缺乏准确性，PDM实施成功率低成了普遍现象，这样的企业在我国为数不少，大多是一些中小型企业，它们把CAD仅仅作为绘图工具来使用，经过多年的积累，存在大量无序的电子文档，企业一方面需要把这些宝贵的信息整理成可查阅的电子资料库，而另一方面实施PDM等管理软件又存在高成本、高风险等问题。而且企业往往需要进行大量的改造，投入很多的人力，这不是所有中小企业都可以承受的，但是他们又迫切的想摆脱手工编制BOM（Bill Of Material，物料清单）的繁琐。因此，这些企业急需一种简单易用的“图纸BOM管理系统”。它不需要PDM、PLM中过于约束的功能、繁琐的流程管理，只需要实现零件图纸的查看、产品结构的管理、BOM数据的提取和输出等基本功能。因此，本文提出了一种简洁、高效的图纸BOM管理的方法，从逻辑上对图纸进行划分，以某一产品（或产品的某一部件）的所有图纸（一套图纸）为对象，帮助设计者管理和维护该套图纸，并且方便输出各种形式的BOM数据报表。
1 图纸BOM管理系统的设计
1.1 系统的总体架构
1.1.1 系统需要具备的功能
利用计算机来辅助企业生产管理，首先要使计算机能够获取产品的构成及相关的物料，为了便于计算机识别，必须把用图示表达的产品结构转化成某种数据格式，这种以数据格式来描述产品结构的文件就是物料清单，即是BOM。在设计过程中，BOM的数据来源主要是整套产品设计图纸中的标题栏和明细表中的信息。标题栏主要记录了该零件或是部件的名称、图号等信息；明细表则记录了部件或子部件所引用的零件的名称和数量等信息。故图纸中的标题栏和明细表不仅反映了该零件（或部件）的物料信息，还反映了零件之间的结构层次关系。在国内一些中小型制造企业中，设计图纸的无序化、BOM报表的手工编制和人工管理严重的阻碍了知识的共享和重用，工作人员大量的时间和精力都花在了重复的劳动上，制约了企业的发展，降低了企业的市场竞争力，故对于这些企业来说，如何有效的管理设计图纸和BOM数据是其企业信息化的关键一步。
对于上面所描述情况，这些企业需要一种图纸BOM管理系统，来规范的管理他们的图纸和BOM数据，该系统必须具备如下4个功能：
1)实现图纸的批量管理、快速查看和查找；
2)能够从图纸中提取所需的BOM信息；
3)直观的生成产品结构，并且实现对产品结构的管理；
4)生成多种形式的BOM报表。
最后，考虑到设计人员习惯于CAD绘图环境并且要对图纸进行快速查看，故该系统集成于CAD环境中。
1.1.2 系统的架构设计
为了实现对图纸数据的统一管理和存取，系统的底层采用数据库支持，数据库是现在应用非常广的数据管理技术，常用的数据模型有如下3种：
1)层次模型(Hierarchical Model)，使用树形结构来表示数据以及数据之间的联系；
2)网状模型(Network Model)，使用网状结构表示数据以及数据之间的联系；
3)关系模型(Relational Model)，是一种理论最成熟，应用最广泛的数据模型。在关系模型中，数据存放在一种称为二维表的逻辑单元中，整个数据库又是由若干个相互关联的二维表组成的。
与层次模型和网状模型相比，关系模型结构简单，采用了人们习惯的表达形式，易于掌握。它以关系理论作为指导，可以通过集合运算、谓词演算来表示查询。因此，本文的数据库设计采用了关系模型。
整个系统的架构如图1所示。
图1 图纸BOM管理系统的架构
系统分为3个层次：底层数据、中间处理和CAD平台。底层数据中，“工程图纸”是原始数据，图纸中标题栏和明细表信息被提取到“图纸数据库”中，这些数据是生成BOM报表的基础。然而，对于用户来说，数据库中的数据是与他们的操作直接相关的“原始数据”，数据库中的图纸数据和“工程图纸”中的图纸文件有一一对应的关系，这个是为了方便用户对图纸进行查找和查看；“中间处理”主要是对数据库中的数据再次抽取的过程，提取用户需要的数据并且进行相关的解析，为最终的输出做准备；“CAD平台”则是用户直接操作的环境，主要是实现数据的图形化或是视图化的过程。这样的层次结构使得图纸数据和管理程序相对独立，降低了整个系统的维护成本，同时，在保证数据完整性的前提下，管理程序以后的扩展也非常方便。
1.2 关键技术和算法实现
由1.1节可以得知，系统的主要功能是图纸数据的提取和数据的导出，图纸数据库是整个数据流的枢纽，所以图纸数据库的设计、图纸数据的提取和数据的导出是整个系统的关键，其中，数据的导出主要包括产品结构的生成和BOM报表的输出。
1.2.1 图纸数据库的设计
图纸数据库是整个系统数据的枢纽，是用户操作的直接数据来源，故数据库的设计对整个系统非常的关键。
由图1可以看出，图纸数据库中首先必须包含如下数据：
1)数据库数据和图纸的映射关系；
2)图纸之间的结构关系；
3)图纸的BOM数据。
数据库数据是整个系统的基础，但是如何有效的组织数据则直接影响到系统的检索性能，故需要对原始图纸数据进行合理的分类。在数据库中主要采用如图2所示的几个表来存储图纸的主要信息。
图2中，“图纸定义文件表”、“定义文件和字段值映射关系表”和“字段属性表”包括了整个图纸的标题栏和明细表的定义属性，包括各个属性代表的名称和在图纸上的偏移坐标，这些定义信息是识别图纸的基础。工程上图纸的管理通常是通过产品来划分的，在这里系统以“项目”的概念来分别管理不同的产品的图纸。“图纸信息表”中主要是标题栏的信息，它和“明细表信息”表中的明细表信息是“图纸关系表”的数据来源，这3个表最终汇总成了“产品结构信息”表。对于一个项目来说，主要的信息有：项目ID、图纸ID、明细表信息ID、定义文件ID和字段属性ID，在数据库中对这些信息进行合理划分，分别存放在不同的表中，用各自的ID做索引值，来进行数据检索。这样的信息组织减少了数据冗余，提高了应用程序的查询效率，同时，数据的层次结构简洁清晰，方便用户的管理和维护。
图2 图纸数据库设计图
基于设计环境的图纸BOM管理系统（二）
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本文标题：基于设计环境的图纸BOM管理系统（一）
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