機械CADCAM技術第九章第九章CAD/CAM集成技術9.1CAD/CAM集成系統總體結構9.2產品定義數據模型9.3產品數據交換標準9.4基于PDM平臺的CAD/CAM集成技術9.5網絡化制造技術9.1CAD/CAM集成系統總體結構與關鍵技術1、CAD/CAM集成系統總體結構2、CAD/CAM信息集成方式3、CAD/CAM集成的關鍵技術1、CAD/CAM集成系統總體結構2、CAD/CAM信息集成方式1)專用格式文件方式2)中性數據文件集成方式3)工程數據庫集成方法

1)專用格式文件方式:

特點：集成原理簡單，接口程序易于實現，運行效率高，但需要設計較多的專用格式轉換接口，適于小范圍、結構簡單的CAD/CAM系統的信息集成。通過專用格式數據文件的集成方法

2)中性數據文件集成方式：特點：數據轉換接口數少，便于應用系統的開發和使用，是目前CAD/CAM集成系統應用較多的有效方法之一。通過標準格式數據文件的集成方式

3)工程數據庫集成方法特點：各子系統通過用戶接口直接存取或操作數據庫，大大提高了集成系統的運行速度，提高了系統集成化程度。利用工程數據庫的集成方法3、CAD/CAM集成的關鍵技術9.2產品定義數據模型1、零件信息模型基于特征的零件信息模型的總體結構

零件層：主要反映零件的總體信息；特征層：包含零件各類特征信息及其相互間關系；幾何層：記錄了零件的點、線、面等幾何信息和拓撲信息。基于特征的零件信息模型實例

軸的零件圖

基于特征的零件信息模型數據結構基于特征的零件信息模型數據結構2、產品信息模型零件信息模型：僅限于單個零件的幾何信息和工藝信息，而不能反映整個產品的結構組成、各零（部）件之間的裝配關系、相互間的約束、以及產品的裝配工藝信息等。產品信息模型：指產品從毛坯到成品的整個設計和制造過程所需要的信息總和，是由產品結構信息模型和產品工藝信息模型組合而成的復合模型。產品結構樹產品結構信息：①工程圖形信息裝配圖對應的是產品、部件、組件，零件圖對應的是零件；②基本屬性信息包括產品、部件、組件及零件的圖號、名稱、規格、來源（自制件、標準件、外協件、外購件等）、重量、數量、計量單位等；③裝配信息用以描述產品與部件、部件與組件、組件與零件之間的裝配結構關系。產品零部件的自動編碼

產品結構數字碼編碼規則

產品結構的可視化處理產品工藝信息模型

9.3產品數據交換標準一、產品數據交換標準的發展1981年－美國發布初始化圖形交換標準IGES；1982年－美國麥道公司制定并實施產品定義數據接口標準PDDI；1984年－美國國家標準技術局（NIST）制定產品數據交換規范PDES；1984年－法國宇航局制定數據交換規范SET；1989年－歐共體發布CADInterface標準CAD*I；ISO在PDES基礎上開發產品模型數據交換標準STEP，受到廣泛的重視，目前仍在發展完善之中。(InitialGraphicsExchangeSpecification)07279結束段參數數據段目錄條目段全局參數段開始段IGES數據交換原理:

通過IGES中性數據文件進行圖形數據的交換，系統應備有前置處理和后置處理模塊。IGES標準存在的不足：僅對圖形信息進行交換，無法描述工藝信息以及產品模型其它信息；數據格式過于復雜，可讀型差；標準定義不嚴密，時有數據丟失現象。三、STEP標準STEP是什么：STEP(STandardfortheExchangeofProductModelData)是一種產品模型數據交換標準。該標準規定了產品設計、制造以至產品全生命周期所需的有關產品形狀、模型、材料、加工方法、裝配順序等信息的定義，對數據交換形式進行了描述。STEP由一系列獨立的標準文件組成，可獨立地進行開發和發布。眾多軟件公司是STEP標準的制定單位，CAD/CAM軟件系統均己把STEP列為數據交換接口，并利用STEP最新成果不斷改進完善自身系統。STEP的構成：由五大部分7個系列文件組成。

1）標準描述語言（1,10）專用描述語言EXPRESS，該語言參考了多種語言的功能，有強大的信息模型描述能力。

2）集成資源(40,100）是STEP的核心，采用Express語言描述。通用集成資源：獨立于具體產品信息；應用集成資源：描述某應用領域數據，并依賴于通用集成資源支持。

3）應用協議（200）用以說明各個應用領域的產品數據模型文本，以滿足各類不同工業應用的需求。

4）實現形式（20）規定具體的方法或格式實現產品信息的交換，分為4級。第一級－中型文件交換；第二級－工作格式交換，即產品數據結構在內存中的表現形式；第三級－數據庫交換，滿足數據共享的需要；第四級－知識庫交換，為滿足未來發展需要的一種交換形式。

5）一致性測試（30）即測試其數據交換是否符合原來意圖。通用集成資源及其引用應用集成資源及其引用STEP的應用①產品開發部門的需求，包括設計部門內的并行作業、集成化產品開發；

②計算機輔助應用系統供應商的需求，包括接口的標準化和產品概念模型的標準化。9.4基于PDM平臺的CAD/CAM集成技術

PDM系統：

是建立在關系型數據庫管理系統基礎上的面向對象的產品數據管理應用系統，是一項管理所有與產品相關的信息和過程的技術。PDM是理想的CAD/CAM集成平臺和工具：

可以集成或封裝多種開發環境和工具，按不同的用途和目的分門別類地進行信息集成和管理，實現真正意義上的CAD/CAPP/CAM無縫集成。l

電子資料室管理和檢索PDM最基本的功能，PDM核心。l

產品配置管理以電子資料室為底層支持，以物料清單BOM為組織核心，把產品所有工程數據和文檔聯系起來，對產品相互關系管理。l

工作流程管理實現產品設計與修改過程的跟蹤與控制，包括工程數據資料的提交、修改控制、監視審批、文檔的分布控制、自動通知控制等。l

項目管理功能實現項目實施過程中的計劃、人員以及相關數據的管理與配置，進行項目運行狀態監控，完成計劃反饋。PDM功能基于PDM平臺CAD/CAM系統集成模式應用封裝包括應用工具以及由其產生文件的封裝，例如：在PDM系統中可啟動封裝后二維CAD系統，進行圖形修改。特點：集成簡單方便，易于實現，只能滿足文件整體的應用集成。接口交換是將共享的數據模型抽取出來，將其定義到PDM整體模型中去，例如：三維CAD系統與PDM建立交換后，其產品結構樹將保持一致。特點：難度大大高于應用封裝，要了解兩者組織結構。緊密集成允許兩者互相調用有關服務，執行相關的操作，實現真正的一體化，要求建立互動的共享信息模型，一方創建或修改時，另一方面能跟之隨動。特點：難度最大，取決于雙方的開放性，如EDS公司的UGII和IMAN集成。基于PDM平臺的CAD/CAM集成系統體系結構PDM與CAD/CAPP/CAM集成信息流

9.5網絡化制造技術1、網絡制造的內涵和功能結構網絡化制造：制造性企業利用Internet進行產品的協同設計及制造過程。網絡化制造技術：是將網絡技術與制造技術相結合的所有相關技術的總稱，涉及制造型企業各種生產經營活動。網絡化制造功能目的：分享核心竟爭優勢；縮短產品投放市場所需時間；協同產品開發和合作；增加市場占有份額，快速進入市場。

網絡制造功能結構

2、網絡制造中的共享信息1）制造資源信息包括企業概況信息和企業制造能力信息，如企業產品、企業設備、工藝能力等。2）產品設計與制造信息包括產品設計與制造的各種軟硬件資源和經驗，如實體建模、有限無分析、應力分析、快速原型制造、虛擬現實、加工和制造仿真等。3）管理信息包括辦公自動化、物流管理、經營管理、生產管理、銷售管理、人事管理、成本管理和財務管理等。4）質量信息產品質量指標、質量計劃、保證體系、檢驗手段裝備。5）業務信息產品訂單、產品樣本、技術參數等。網絡制造的信息共享結構框架

數據共享應用軟件系統環境網絡環境第1層通過客戶機WEB服務器提出請求第2層WEB服務器響應用戶請求第3層WEB服務器查詢WEB數據庫3、網絡制造的關鍵技術1）網絡設計的關鍵技術網絡設計描述語言建立適合網絡傳輸的建模語言，提高可視化速度和交互式訪問可用性是必不可少的。網絡設計數據獲取與在線決策支持在線決策支持可加強對專業化知識的縱向整合，提高產品設計中專業化知識的可用度。基于WEB的高效可視化可視化與知識系統的信息交換成為產品設計系統的核心，建立基于網絡3D數據可視化的知識驅動機制，實現基于知識的可視化設計是未來網絡設計研究的一個重點。在線協同設計模型在網絡設計語言基礎上，構建網絡設計的協同化整體框架,實現設計參與性、知識構造與知識利用的協同化。設計流程重組包括設計環節的重組和增刪面向網絡的設計環節，建立新的網絡化設計流程模型，與生產、流通進行無縫連接。2）網絡制造的關鍵技術產品模型的人機工程評價將對產品的可用性進行評價，從而減少產品設計缺陷所帶來的損失。生產數據管理定義產品數據管理構架，整合數據的流轉模型，完善不同的數據接口，為設計與生產提供良好的數據與知識表示接口。計算機輔助工藝規劃工藝規劃作為生產中的一個重要環節，其關鍵問題是如何實現與生產數據的無縫接口與協同。供應鏈管理需要建立和優化供應鏈結構模型，要研究供應鏈系統的信息支撐技術。生產業務流程重組生產過程由于涉及的環節較多，必須對原有業務進行系統化重組，包括生產過程的智能數據響應、網絡的授權與訪問控制、產品定制與生產、品質保證等一系列問題。3）網絡信息共享的關鍵技術硬件網關網關功能是捕捉MAP和TCP/IP網卡以及現場總線的連接，實現TCP／IP與MAP、現場總線的信息共享，為此需要開發專用的軟件，以建立一條透明可靠的傳輸通道。CGI技術由于CGI（通用網關接口）自身存