1、 本 科 毕 业 论 文 UG/NX 系统与 PDM 集成框架的设计与实现 Design and Realization of Integration Framework for UG/NX and PDM 姓 名： 学 号： 学 院：软件学院 系：软件工程 专 业：软件工程 年 级： 指导教师： 年 月 摘 要 产品数据管理（ Product Data Management， PDM）是一门以软件为基础用于管理所有与产品相关的信息和过程的技术。它提供产品全生命周期的信息管理，并可在企业范围内为产品设计与制造建立一个并行化的协作环境。 计算机辅助制造（ Computer aided desig
2、n， CAD）则是产生 PDM 系统中产品数据的源头。 CAD 和 PDM 分别处在产品信息的上下游，相互之间存在较多的数据交换和业务联系，两者之间的集成能在很大程度上缩短产品开发周 期，提高生产效率。产品在设计过程中会产生大量的 CAD 图纸， PDM 系统需要对这些图纸文件及数据进行有效管理，并与 CAD 系统保持数据一致性。同时， CAD 系统也需从 PDM系统中读取设计文档和产品结构配置信息等，实现与 PDM 系统之间的数据共享与信息传递。 本文是在 浙江大天信息有限公司开发的 GS-PDM 系统平台上，以主流 CAD 软件 UG/NX 为主要集成对象，设计并实现 UG/NX 与 PD
3、M 的集成框架。该集成框架的研究目的在于实现 UG/NX 系统与 PDM 系统之间的双向集成，并为 PDM 与其他 CAD系统的集成提供了通用框架和重要参 考。 本文的研究工作包括： 研究 CAD 与 PDM 技术，研究主流三维 CAD 软件 UG/NX的特点与二次开发技术，并在此基础上为 PDM 系统设计了一个通用的集成框架。该框架可集成 UG/NX 系统，且具有良好的扩展性。以该集成框架为平台，实现UG/NX系统与 PDM系统的双向集成。包括以紧密集成模式实现从 PDM系统到 UG/NX系统的集成，以接口集成模式实现从 UG/NX 系统到 PDM 系统的集成。通过双向集成，可使 UG/NX
4、 系统与 PDM 系统之间自由地进行数据、信息的传递和转换。通过分析该集成框架在 UG/NX 系统与 GS-PDM 系统集 成中的实际应用，包括 PDM 插件以及 CAD 插件的应用，验证了开发方法的正确性以及集成框架的可行性。 关键词 ： 产品数据管理；计算机辅助制造；集成框架 Abstract Product Data Management (PDM) is a technique used for managing the informantion and processes related to products, which is based on software. It prov
5、ides the product lifecycle information management, and builds a parallelized collaborative environment for product design and manufacturing in the enterprises. Computer aided design (CAD) is the source of product data in PDM system. CAD is in the upstream of the product information, while PDM is in
6、the downstream. There are massive data exchange and bussiness contact between CAD and PDM, the integration of them would shorten the product development cycle and improve production efficiency. Its important to keep the data consistency between CAD and PDM, and to realize the data sharing and inform
7、ation transmission between them. This paper was based on the GS-PDM system which was developed by GreatSky Information Co.,Ltd., selected the famous 3D CAD software, UG/NX as the integrated objects, studied on the integration framework of CAD and PDM. The research purpose of the integration framewor
8、k was to realize the information integration of UG/NX and PDM, and to provide a general framework and an important reference for the integration of PDM and other CAD systems. The research designed a general integration framework of 3D CAD and PDM according to the features and secondary development t
9、echnology of UG/NX, the framework had good expandability. It realized the bidirectional integration of UG/NX and PDM systems according to the integration framework. The integration from PDM to UG/NX was tight integration, and the integration from UG/NX to PDM was interface integration. The significa
10、nce of research and the validity of the integration framework were demonstrated by analyzing the practical application of the integration framework in the integration of UG/NX system and GS-PDM system. Key words: Product Data Management; Computer aided design; Integration Framework 目 录 第一章 绪 论 . 9 1
11、.1 研究背景及意义 . 9 1.2 研究现状及存在问题 . 11 1.3 主要研究内容及特点 . 15 1.4 本文结构安排 . 16 第二章 集成框架的需求分析 . 18 2.1 GS-PDM 系统 . 18 2.2 UG/NX 系统 . 20 2.2.1 UG/NX 概述 . 20 2.2.2 UG/NX 相关术语 . 23 2.2.3 UG/OPEN 概述 . 25 2.3 集成框架的需求分析 . 29 2.3.1 由 PDM 向 CAD 集成的需求 . 29 2.3.2 由 CAD 向 PDM 集成的需求 . 31 2.3.3 面向数据流的需求分析 . 33 2.4 小结 . 37
12、第三章 集成框架的设计 . 39 3.1 集成框架的总体设计 . 39 3.1.1 集成框架的功能架构 . 39 3.1.2 集成框 架的开发架构 . 40 3.2 UG/NX 集成的详细设计 . 42 3.2.1 PDM 插件的设计 . 43 3.2.2 CAD 插件的设计 . 56 3.3 小结 . 59 第四章 集成框架的实现 . 61 4.1 PDM 插件的实现 . 61 4.2 CAD 插件的实现 . 67 4.3 小结 . 68 第五章 集成框架的测试 . 69 5.1 测试环境 . 69 5.2 测试用例 . 70 5.3 测试结果及分析 . 74 5.4 小结 . 75 第六章
13、 结 论 . 77 参考文献 . 79 致 谢 . 81Contents Chapter 1 Introduction . 9 1.1 Backgroud and Significance. 9 1.2 Research Status and Problems . 11 1.3 Main Research Contents and Contribution. 15 1.4 Outline of Thesis. 16 Chapter 2 The Requirement Analysis of Integration Framework . 18 2.1 GS-PDM . 18 2.2 UG/NX
14、. 20 2.2.1 Introduction to UG/NX . 20 2.2.2 Relative Terms . 23 2.2.3 Introduction to UG/OPEN . 25 2.3 The Requirement Analysis . 29 2.3.1 Requirement of Integration from PDM to CAD . 29 2.3.2 Requirement of Integration from CAD to PDM . 31 2.3.3 The Data Flow. 33 2.4 Summary. 37 Chapter 3 The Desig
15、n of Integration Framework . 39 3.1 The General Design of Integration Framework. 39 3.1.1 The Functional Structure. 39 3.1.2 The Development Architecture . 40 3.2 The Detailed Design of UG/NX Integration. 42 3.2.1 The Design of PDM Plug-in . 43 3.2.2 The Design of CAD Plug-in . 56 3.3 Summary. 59 Ch
16、apter 4 The Implementation of Integration Framework . 61 4.1 The Implementation of PDM Plug-in. 61 4.2 The Implementation of CAD Plug-in . 67 4.3 Summary. 68 Chapter 5 The Testing of Integration Framework . 69 5.1 Testing Environment. 69 5.2 Test cases . 70 5.3 Analysis on Testing results . 74 5.4 S
17、ummary. 75 Chapter 6 Conclusions . 77 References . 79 Acknowledgements. 81 第二章 集成框架的需求 分析 第一章 绪 论 产品的设计决定了产品的品质，它在产品的整个生命周期中占有极其重要的地位。计算机辅助设计（ Computer aided design, CAD）技术将人类的创造性思维同计算机的高性能运作能力相结合，高效地实现了复杂、高难度、大规模的创造性设计。现代产品设计的发展推动着 CAD 技术的不断前进，企业对 CAD 技术的依赖程度也在不断提高。 产品数据管理（ Product Data Management，
18、 PDM）是一门管理所有与产品相关的信息（包括电子文档、数字化文件、数据库记录等）和所有与产品相关的过程（ 包括工作流程和更改流程）的技术。它提供产品全生命周期的信息管理，并可在企业范围内为产品设计与制造建立一个并行化的协作环境 1。 随着三维 CAD 软件的广泛应用，针对于三维 CAD 系统的集成研究将是该领域的主要研究方向，而基于 PDM 的 CAD 系统集成，能实现 PDM 对 CAD 系统的有效管理，缩短生产周期，提高生产效率，大幅度提升企业的信息化程度 2。在现代制造业中，企业信息化程序是企业竞争力的关键因素。 1.1 研究背景及意义 20 世纪 60、 70 年代，随着计算机软硬件
19、技术的迅猛发展， CAD、计 算机辅助制造 （ Computer Aided Manufacturing， CAM）、计算机辅助工艺设计（ Computer Aided Process Planning， CAPP）等计算机辅助技术已经日益成熟，大大缩短了企业产品设计及制造周期，从而提高了企业的经济效益。同时也产生了大量的电子图档、文档，使得信息的总量极大增加，信息管理的强度和难度也极大增强。 然而，这些各自独立的系统，不能实现系统之间信息的共享和传递。此外，各企业之间或企业内部各部门之间管理需求、技术发展、信息定义、采集过程的不同，也会造成其数据信息无法共享、信息交 流不一致的局面。于是导致
20、了“信息孤岛”的产生 3。为了解决企业的“信息孤岛”现象， CAD 的集成技术成为一个有现实意义的研究课题。 企业在经营过程中通常要存储和管理大量的数据，同时由于计算机技术的飞速发展和在企业越来越广泛的应用，各种数据的管理和共享给企业造成了巨大的压力，也给企业信息化提出了新的要求 4： 1. 数据的标准化与共享性 不同软件和系统以及企业不同部门之间使用的数据结构、管理模式的差异，导致数据转化存在很多难题。因此，应为数据提供统一的标准，以实现良好的共享性。 2. 数据的完整性 企业数据种类繁多， 结构复杂。因此，需要完整全面地描述各种数据类型及其相互关系。 3. 数据的时效性 产品设计和生产过程
21、中，任何设计过程中的变更应及时反映到数据中，数据应得到及时的更新和实时的沟通。因此，协同设计环境是必不可少的。 4. 数据的准确性和一致性 产品在实际设计过程中，会不断根据客户的需求进行修改，因此会产生大量的相似版本，这些版本之间应随时保持一致。此外，设计人员需要准确地得到最新数据。 5. 数据的安全性 为保证数据的安全性，应设置不同的控制权限，实现安全的数据管理和共享。 20 世纪 70 年代，人们便开始致力于开发 CAD/CAM/CAPP（简称“ 3C”）的集成平台 ,以实现数据、信息的共享、传递和管理，由此， PDM 系统应运而生。 PDM 技术最早出现在 20 世纪 80 年代，并逐步
22、成为最好的 3C 集成平台。 PDM以软件技术为基础，以产品为核心，实现对产品相关的数据、过程、资源一体化集成管理 5，其核心思想是：数据共享、人员协同和过程优化。 PDM 系统进行数据管理的两条主线是静态的产品结构和动态的产品设计流程，主要功能包括：数据和文档管理、 产品结构与配置管理、工作流与过程管理、权限与项目管理等 6。 目前，已经有很多功能齐全、性能优良的 CAD、 PDM 系统，这些独立的系统在产品设计、产品数据管理方面发挥了极为重要的作用。然后，这些相互独立的系统之间无法实现信息的自动传递和转换。例如： CAD 系统输出的图纸和技术文档不能直接被 PDM 系统接收，而需由人工将其
23、转换为 PDM 系统所需的数据，并通第二章 集成框架的需求 分析 过人机交互的方式输入到 PDM 系统中。 然而，只有当 CAD 系统中的产品信息能传递到后续环节中被应用，才能提高企业信息集成的深度和广度，并使得产品设计与生产制造的过程最为经济。于是人们致力于在 PDM 系统中对 CAD 系统所产生的数据和文档进行有效的管理，并保持 PDM 系统中的信息 与 CAD 系统的产品数据一致，实现 CAD 与 PDM 集成，使得设计生产制造一体化。 CAD 与 PDM 集成是指利用计算机技术，将 CAD 系统同 PDM 系统相结合，从而完成产品设计数据的管理和存储 7。例如，从 CAD 设计出的产品
24、中提取产品结构信息，并将这些信息同设计数据一同存储到 PDM 系统中，在 PDM 系统中对这些信息和数据进行有效管理。 PDM 是最好的 3C 集成平台， PDM 系统负责管理所有的数据并与其它系统进行信息交换，它可以统一管理与产品生命周期有关的全部信息， CAD、 CAM、 CAPP系统通过 PDM 系统提供的接口提取各自 所需信息 8。 PDM 是深化 CAD 应用的重要途径， CAD 与 PDM 的集成将成为 CAD 集成的研究重点之一。 所谓“集成框架”，是在异构、分布式计算机环境中能使企业内各应用系统实现信息集成、功能集成和过程集成的软件系统 9。研究三维 CAD 系统与 PDM 系
25、统的集成框架是企业信息化发展的客观要求，研究的主要意义在于： 1. 提出了较为完善的 CAD 与 PDM 数据交换和共享的方法，为 CAD 与 PDM 的集成开发提供了良好的借鉴和参考实例； 2. 对 CAD 与 PDM 的双向集成进行了初步研究与探索，挖掘 PDM 在企业信息化方面更深层次的应用； 3. 为 PDM 系统提供了一个通用的三维 CAD 集成框架，降低了集成不同 CAD系统的工作量。 1.2 研究现状及存在问题 近年来， PDM 与 CAD 的集成技术得到了飞速发展， PDM 支持 CAD 产品的设计过程及其输出的图文资料，并对 CAD 产生的数据和信息进行有效管理。然而，现在还缺乏较为成熟的集成平台和框架， PDM 与 CAD 的集成还存在诸多待解决的问题。
