基于PDM系统的中小型企业CAPP系统研究与实现

Ｔｅｃｈｎ０Ｉｏｇｙ　ａｎｄ　工艺与检测　基于ＰＤＭ系统的中小型企业ＣＡＰＰ系统研究与实现　祁　辉　刘　卫　郭　吴　贺殿民　（内蒙古工业大学机械学院，内蒙古呼和浩特０１００５１）　摘要：根据中小型企业产品数据管理和工艺设计要求，结合某一企业ＣＡＰＰ项目的需求，基于内蒙古工业　大学ＰＤＭ系统的ＣＡＰＰ系统平台，提出了基于ＰＤＭ系统的中小型企业信息系统的开发方案与集　成方案。分析了系统体系结构和信息流程，实现了工艺设计过程与ＰＤＭ系统功能的有机结合，工艺　过程设计灵活快捷，具有较好的实用性和通用性。　关键词：ＰＤＭ　ＣＡＰＰ　工艺知识　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ａｎｄ　Ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＣＡＰＰ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＰＤＭ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　Ｓｍａｌｌ　ａｎｄ　Ｍｅｄｉｕｍ—ｓｉｚｅｄ　Ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ　ＱＩ　Ｈｕｉ，ＬＩＵ　Ｗｅｉ，ＧＵＯ　Ｈａｏ，ＨＥ　Ｄｉａｎｍｉｎ　（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ，Ｉｎｎｅｒ　Ｍｏｎｇｏｌｉａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｕｈｈｏｔ　０１００５　１，ＣＨＮ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｍａｌｌ　ａｎｄ　ｍｅｄｉｕｍ—ｓｉｚｅｄ　ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｇ　ｐｒｏｄｕｃｔ　ｄａｔａ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｄｅｓｉｇｎ，ｃｏｍｂｉｎｅｓ　ｔｈｅ　ｄｅｍａｎｄ　ｏｆ　ａ　ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｇ　ＣＡＰＰ　ｐｒｏｊｅｃｔ　Ｉ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ＣＡＰＰ　ｓｙｓｔｅｍ　ｏｆ　ＰＤＭ　ｓｙｓｔｅｍ　ｆｒｏｍ　Ｉｎｎｅｒ　Ｍｏｎｇｏｌｉａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｐｒｏｐｏｓｅｓ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　ｐｌａｎ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｏｆ　ｓｍａｌｌ　ａｎｄ　ｍｅｄｉｕｍ—ｓｉｚｅｄ　ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＰＤＭ　ｓｙｓｔｅｍ，ａｎａｌｙｚｅｓ　ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｆｌｏｗ，ｒｅａｌｉｚｅｓ　ｔｈｅ　ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ＰＤＭ　ｓｙｓｔｅｍ　ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｄｅｓｉｇｎ　ｉｓ　ａｇｉｌｅ　ａｎｄ　ｒａｐｉｄ，ａｎｄ　ａｌｓｏ　ｈａｓ　ｔｈｅ　ａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｐｒａｃｔｉｃａｂｉｌｉｔｙ　ａｎｄ　ｖｅｒｓａｔｉｌｉｔｙ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＰＤＭ；ＣＡＰＰ；Ｐｒｏｃｅｓｓ　Ｋｎｏｗｌｅｄｇｅ　ＰＤＭ（Ｐｒｏｄｕｃｔ　Ｄａｔａ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，产品数据管理）系　统最早是为了解决产品设计过程中产生的大量工程图　纸、技术文档以及ＣＡＤ文件的计算机化的管理问题，　数据的控制和设计过程的管理方面还比较薄弱。　因此，基于ＰＤＭ系统的中小型企业ＣＡＰＰ系统研　究与实现是在ＰＤＭ系统的框架下，通过ＰＤＭ系统与　ＣＡＰＰ系统的有机集成，整合ＰＤＭ系统与ＣＡＰＰ系统　后来逐步扩展到工艺制造、生产计划、外购订单等数　据，直至覆盖整个产品开发过程中产生的所有数据。　功能，协调ＣＡＰＰ系统与其它ＣＡＸ系统的信息交流，　解决ＣＡＰＰ系统的自动化孤岛问题，实现ＣＡＰＰ系统　因此，ＰＤＭ系统对数据的管理仍然侧重于产品设计数　据，或者说是对产品设计数据的管理，功能上比较完　善，但是对于工艺设计数据的管理还处于比较低的层　次且还不够完善。　与其它设计制造系统的数据管理和信息共享。　１　中小型企业ＣＡＰＰ系统的需求　１．１　ＰＤＭ系统平台对ＣＡＰＰ系统的技术支持　ＣＡＰＰ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ａｉｄｅｄ　Ｐｒｏｃｅｓｓ　Ｐｌａｎｎｉｎｇ，计算机辅　助工艺设计）系统是工艺数据的渊源和基石，主要负　ＰＤＭ系统以网络和分布式数据库技术为支撑，采　用面向对象的建模方法，能够管理产品全生命周期内　所有数据和所有产品，提供了一个企业范围内产品开　发和制造的并行化协作环境。因此，ＰＤＭ系统的强大　功能为开发适应并行工程的中小型企业ＣＡＰＰ系统提　责产品装配、零部件制造等过程中工艺计划数据的生　成和维护。ＣＡＰＰ系统最早是为了解决工艺设计的自　动化问题，后来逐步扩展到对所有工艺数据的管理上，　转化为工艺设计平台，为工艺设计人员的设计工作提　供计算机智能化、自动化的手段和方法。但目前它对　供了有利的技术支持。它具有以下特点：　内蒙古自然基金资助项目（ＺＤ９９０５）　维普资讯 http://www.cqvip.com

工艺与检潮Ｔｅｃｈｎ０１０ｇｙ　ａｎｄｌａｓｌ　（１）开放性ＰＤＭ系统以网络和分布式数据库技　格工艺设计程序、及时反馈解决设计制造中的问题，加　术为基础，在保证产品数据源的单一性、安全性和完整　性的前提下，通过中性接口，提供对各种异构计算机的　快设计开发节奏，提高设计质量。　（４）对并行工程的支持通过ＰＤＭ系统提供的　支持，同时又通过面向对象的方法为用户制定或二次　开发提供开发工具，具有良好的开放性。因此，ＣＡＰＰ　并行化工作流程，可以实现ＣＡＰＰ系统内部工艺人员　之间、工艺人员和其他部门之间的并行工作基础，从而　系统可以利用ＰＤＭ系统的开发工具方便地访问数据　能够对产品设计做出决策和工艺评价以及实现与其它　库数据，且减轻了开发难度，缩短了开发周期。　系统间的快速信息交流。　（２）集成性ＰＤＭ系统提供各种应用程序的封装　１．２　ＣＡＰＰ系统功能实现方法　和集成，不仅能实现信息的集成，还能实现功能集成和　ＣＡＰＰ系统应在ＰＤＭ系统框架下，与ＣＡＤ、ＣＡＥ、　过程集成。由于共享一个统一的数据库，因此ＣＡＰＰ　ＣＡＭ、ＥＲＰ等子系统集成。并在ＰＤＭ系统下，方便浏　系统和其它分系统间的数据交换只需针对数据库操作　览、打印和批注工艺文件，并行进行文件的版本控制和　即可。而且由于ＰＤＭ系统对关系型数据库进行０—０　流程控制。　（面对对象）封装，ＣＡＰＰ系统可以直接以操作产品对　象的方式存取数据。　２　系统设计开发原则　（３）对企业用户组织和工作流程的支持企业各　由于本系统主要面对中小型企业，根据系统需求，　项功能的实现实际上就是围绕各类信息的分配、启动　开发ＣＡＰＰ系统时主要采用完全集成的方式，实现　和运行而进行。ＰＤＭ系统提供对企业中工程的更改　ＰＤＭ／ＣＡＰＰ系统的信息集成、功能集成和过程集成。　和过程的支持，也允许用户自定义过程，以实现对企业　因此，在设计本项目时主要考虑以下原则：　过程的灵活重组。因此，利用用户组织功能可以自由　（１）系统的集成性以信息集成、功能集成、过程　组建和管理工艺设计任务、协调工作进度，实现简单的　集成为目标，充分利用ＰＤＭ系统平台，实现基于ＰＤＭ　项目管理，并且支持ＣＡＰＰ系统工艺小组内部的工艺　系统的中小型企业ＣＡＰＰ系统研究与实现。　设计结果的在线审批和工艺任务的最终提交，从而严　（２）系统的安全性综合利用ＰＤＭ系统中的角　图１基于ＰＤＭ系统的中小塑企业ＣＡＰＰ系统研究与实现的网络设计　‘ｗｏ　Ｊ等　　维普资讯 http://www.cqvip.com Ｔｅｃｈ　０ｇｙ　ａｎｄ　Ｔｅ　工艺与检潮　色权限管理，为用户设置适当的权限以及密码，实现方　３．２　工艺数据的查询　便、安全、可靠的控制与管理。　（３）系统的网络通讯机制在并行环境下工作的　本模块的设计采用本机查询和数据库查询（包括　关键字查询、详细查询和高级数据库语句查询），充分　利用有限的资源并结合中小型企业人员自身素质以最　优方式找到利用资源。信息的详细数据库查询功能实　现如图３。　３．３　ＣＡＰＰ系统的权限管理　充分结合ＰＤＭ系统的权限管理进行工艺角色和　ＣＡＰＰ系统应是以网络为基础的，因此，充分利用Ｉｎ－　ｔｅｒｎｅｔ的网络机制来建立并行机制。基于Ｗｅｂ服务的　客户／服务器系统的其网络设计原理如图１所示。　（４）系统完全信息联系功能的实现ＣＡＰＰ系统　接受ＣＡＤ的设计结果作为主体输入，以生产计划为主　控，在企业或车间制造环境资源的求解空间和限制下，　设计出工件的工艺规程，作为生产安排和计划控制的　纲领性文件。本系统自动化功能信息的实现如图２。　图２　ＣＡＰＰ系统自动化功能信息的实现　３　系统的实现　本项目是在Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ　Ｖｉｓｕａｌ　Ｓｔｕｄｉｏ（ＶＢ）２００５语　言环境下，采用面向对象的知识框架表达语言、ＳＱＬ　Ｓｅｒｖｅｒ　２０００数据库系统下实现基于ＰＤＭ系统的中小　型企业ＣＡＰＰ系统功能。　３．１　工艺设计的规范化、标准化　工艺设计的规范化、标准化是基于ＰＤＭ系统的中　小型企业ＣＡＰＰ系统的基础。结合中小型企业自身特　点，工艺管理信息系统采用统一的工艺数据库，并在数　据表中按照机械行业标准定义，以满足日益增长的数　据信息，并且方便数据的查询和新工程的借用。　图３信息详细数据库查询模块实现　￡ｕｕｏ　Ｊ　权限的分配：通过ＰＤＭ系统数据库人员数据表来增　加、删除工艺人员并且相应地分配其权限来登陆相应　的ＣＡＰＰ系统模块。　３．４　基于Ｗｅｂ的ＣＡＰＰ系统的网络技术　利用ＰＤＭ系统建立起的协同管理系统为产品开　发和制造提供并行环境及网络资源。ＣＡＰＰ系统可以　很好地利用其网络资源，进行存取操作以及实现其工　艺协同设计、工艺信息的管理等功能。然后把其设计　结果即工艺ＢＯＭ（各种工艺规程）通过客户层的Ｗｅｂ／　Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ　Ｖｉｓｕａｌ　Ｂａｓｉｃ集成框架（相当于一种特殊形式　的ＩＥ浏览器）表现出来。基于中小型企业自身人员有　限和资源信息不多的特点，开发出相对信息量不大的　工艺管理信息的网络实现如图４。　图４基于Ｗｅｂ的ＣＡＰＰＴ＿艺阿络实现　４　结语　通过对基于ＰＤＭ系统的中小型企业ＣＡＰＰ系统　研究，使ＣＡＰＰ系统与ＰＤＭ系统有机结合在一起。解　决了ＣＡＰＰ系统在工艺设计的规范化和标准化、工艺　数据的查询、权限管理和Ｗｅｂ的网络技术等方面的问　题，实现了设计与工艺的流畅、数据的安全传输，为中　小型企业在今后的信息化进程中，实现协同工艺设计、　并行工程奠定了基础。　参考文献　１　邓文英．金属工艺学（下册）．北京：高等教育出版社，１９９１．　维普资讯 http://www.cqvip.com

工艺与检测Ｔｅｃｈｎ０ｌ０ｇｙ　ａｎｄ　基于逆向工程的三维测量点云数据与　ＣＡＤ数模配准算法研究　张树森①　李　玮①　程俊廷②　（①辽宁工程技术大学机械工程学院，辽宁阜新１２３０００；　②黑龙江科技学院机械工程学院，黑龙江哈尔滨１５００２７）　摘要：提出了一种基于逆向工程的三维测量点云数据与ＣＡＤ数模配准算法，该算法分两个步骤，即粗配　准和精配准。粗配准采用主方向重合法来缩小三维测量点云数据与ＣＡＤ数模的平移错位和旋转　错位；精配准采用四元数法在粗配准的基础上使二者更为精准地重合在一起。该算法已通过ＶＣ＋　＋代码进行实现，结果表明这种方法能较好地使二者配准。　关键词：配准主方向重合四元数　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　３　Ｄ　Ｐｏｉｎｔ　Ｃｌｏｕｄ　Ｄａｔａ　ｗｉｔｈ　ＣＡＤ　Ｍｏｄｅｌ　Ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ　Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｒｅｖｅｒｓｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ＺＨＡＮＧ　Ｓｈｕｓｅｎ①ＬＩ　Ｗｅｉ①，，ＣＨＥＮＧ　Ｊｕｎｔｉｎｇ②　（（￣Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｌｉａｏｎｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｆｕｘｉｎ　１　２３０００，ＣＨＮ；　￣）Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｒｂｉｎ　１　５００２７，ＣＨＮ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ　ａ　３　Ｄ　ｐｏｉｎｔ　ｃｌｏｕｄ　ｄａｔａ　ｗｉｔｈ　ＣＡＤ　ｍｏｄｅｌ　ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｒｅｖｅｒｓｅ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ｗｈｉｃｈ　ｉｓ　ｄｉｖｉｄｅｄ　ｉｎｔｏ　ｔｗｏ　ｓｔｅｐｓ．Ｏｎｅ　ｉｓ　ｒｏｕｇｈ　ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ａｎｏｔｈｅｒ　ｉｓ　ｒｅｆｉｎｅｄ　ｒｅｇｉｓｔｒａ—　ｔｉｏｎ．Ｒｏｕｇｈ　ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ　ｔｈａｔ　ａｄｏｐｔｓ　ｐｒｉｍａｒｙ　ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ　ｓｕｐｅｒｐｏｓｉｔｉｏｎ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｃａｎ　ｎａｒｒｏｗ　３　Ｄ　ｐｏｉｎｔ　ｃｌｏｕｄ　ｄａｔａ　ａｎｄ　ＣＡＤ　ｍｏｄｅｌ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｒｏｔａｔｉｏｎ　ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ；ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｒｏｕｇｈ　ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ，ｒｅｆｉｎｅｄ　ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ　ｔｈａｔ　ａｄｏｐｔｓ　ｑｕａｔｅｒｎｉｏｎ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｍａｋｅｓ　ｔｈｅ　ｔｗｏ　ｍｏｄｅｌｓ　ｔｏｇｅｔｈｅｒ　ｅｘａｃｔｌｙ．Ｗｅ　ｃａｒｒｙ　ｏｕｔ　ｉｔ　ｂｙ　ＶＣ＋＋．Ｉｔ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｍｅｔｈｏｄ　ｃｏｕｌｄ　ｍａｋｅ　ｇｏｏｄ　ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ；Ｐｒｉｍａｒｙ　Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ　Ｓｕｐｅｒｐｏｓｉｔｉｏｎ；Ｑｕａｔｅｒｎｉｏｎ　在信息化的现代社会中，制造行业的竞争日趋激　配准的精度直接影响质量评价的效果，本文提出的三　烈。产品更新速度不断加快，生产方式日趋小批量、多　维测量点云数据与ＣＡＤ数模配准算法能使二者较好　品种。因此，产品开发的速度和制造技术及制造后的　地配准。　检测手段就变得十分关键。质量评价　就是制造后　的检测手段。质量评价功能的准确性越高，在线检测　１　三维测量点云数据与ＣＡＤ数模粗配准　操作越方便，往往就能缩短新产品开发和投放市场周　为了缩小点云数据和ＣＡＤ数模的平移错位和旋　期，提高产品质量和降低产品成本。经过处理的多视　转错位，使得精配准不致趋于错误的方向，需要对二者　点云数据在拼合后形成了完整的三维测量点云数据，　进行粗配准。本节介绍利用主方向重合法实现粗配　将其与ＣＡＤ数模作比较就可以进行后续的质量评价。　准，该方法具有方便快捷、精确的效果。　２　陈松源，陈文林．铸造工艺学．北京：机械工业出版社，１９８４（６）　学学报，１９９８．　３　童秉枢，李建明．产品数据管理（ＰＤＭ）技术．北京：清华大学出版　７　许常鑫，郁鼎文，张玉峰．基于ＰＤＭ的ＣＡＰＰ技术．制造技术与机　社．２０００．　床，２Ｏ００（４）　４　王正刚．ＣＡＰＰ系统工程化的关键技术研究．先进制造技术，２００１　（１１）　（编辑徐洁兰）　（收稿日期：２００７—０５—２２）　５　张世昌．机械制造技术基础．天津：天津大学出版社，２００２．　文章编号：８３３２　ｌｌ　ｌ６　吴年宇．盂刚．基于ＰＤＭ技术的制造业集成框架研究．北京：清华大　如果您想发表对本文的看法。请将文章编号填入读者意见调查袭中的糨应位量。