10 产品数据交换技术.ppt

10 产品数据交换技术 制定产品数据交换标准的目的  为了实现产品设计与制造的无纸化，首先要实现产品模型的数字化，以便能在异地或同地的设计、工艺、加工部门间、在制造商与供应商之间、在不同 CAx系统之间顺利地进行产品数据的交换  数字化产品模型应包含产品整个生产周期中所有的信息，以达到产品模型信息的统一与共享  规定数据交换的方式 产品数据交换的方式  专用数据格式的交换 优点：运行效率高，易于实现 缺点：当系统数增大时，接口数量急剧增加；当某一系统的数据结构改变时，与之相关的接口必须改变 . 接口数＝ n(n-1) A B 接口 1 接口 2  标准数据格式的中性文件的交换 优点：当系统数增大时，接口数量不会增加过多 缺点：每次都需通过前、后处理器接口的数据转换，运行效率较低 接口数＝ 2n A B 中性文件 a b b a  统一的产品数据模型交换 无需接口，集成性好，运行效率高，但实现的难度大 A B C 数据管理软件 统一的产品 数据模型 产品数据交换标准  DXF(Data Exchange File)  IGES(Initial Graphics Exchange Specification)（初始图形交换规范）  STEP(Standard for the Exchange of Product model data)（国际标准 ） DXF文件的图形数据交换  .DXF格式的文件，用于外部程序和图形系统或不同的图形系统之间交换图形信息。

 结构简单、可读性好，易于被其他程序处理，成为事实上的工业标准 DXF文件的结构 DXF文件的总体结构 (7个段和文件结尾组成） 标题 (HEADER)段 (SECTION) 纪录了图形系统的一般信息，由标题变量 及其当前值或当前状态表示 类 (CLASSES)段 纪录了应用程序定义的类，这些类的实例可以出现在块 段、实体段和对象段中 表 (TABLES)段 纪录了 9种表，视窗表、线型表、图层表、字样表、视图 表、用户坐标系表、用户应用程序标识表、尺寸式样表、块纪录表 块 (BLOCKS)段 顺序地纪录了每个块的定义 实体 (ENTITES)段 纪录了每个实体的种类、所在图层的名字、线型、颜 色、厚度、 实体表述文字及有关的几何数据 对象 (OBJECTS)段 包含了图形数据库所有非图形实体的定义数据 预视图像 (THUMBNAILIMAGE)段 以位图的形式描述了生成该 DXF文件 时显示在屏幕上的画面 文件结尾 EOF DXF文件的组代码和跟随值 DXF文件由若干组构成，每个组占两行，第一行为组代码，第二行为跟随值组代码相当于数据型的代码，跟随值是数据的具体值，这两行合起来才是一个完整的数据。

0：表示一个事物开始 1：一个文本，如字符串的值 2：名字，如段、表、块的名字 3：字符型数据的值，如线型说明部分、属性内容等 5；实体句柄 6：线型名 7：字样名 8：图层名 9：标题变量名 10： X坐标 20： Y坐标 30： Z坐标 在命令行输入：DXFOUT IGES文件的图形数据交换  IGES的目标是要定义不同 CAD系统间几何设计数据的交换格式  IGES重点支持下列模型的数据交换： 二维线框模型、三维线框模型、三维表面模型、三维实体模型、技术图样模型 IGES文件的结构 IGES可支持三种格式的文件，分别是 ASCII码 、 压缩 ASCII码 和 二进制格式 ASCII码格式文件由五段组成，依次为： 开始段 (start)，用 S标识，提供文件可读序言，至少有一个记 录； 全局参数段 (global)，用 G标识，描述 IGES前置处理器与后 置处理器的有关内容，用 24个全局参数加以说明； 目录条目段 (directory entry)，用 D标识，每个实体有一个 目录条目，反映实体的属性信息，起索引作用； 参数数据段 (parameter data) 用 P标识，记录每个实体的参 数和相关指针； 结束段 (terminate)，用 T标识。

文件每行固定为 80个字符，每行的第 73列字符为所在段的标识，第 74至 80列为序号 IGES应用中存在的问题  1.数 据 文 件 过 大， 数 据 转 换 处 理 时 间 过 长；  2.某 些 几 何 类 型 转 换 不 稳定； IGES “风味 ” 问题，不同 CAD系统间采用 IGES文件进行交换，图形发生失真现象原因是：交换双方实体类型子集不同；实体子集虽同，但具体的实体定义或代码不同；交换双方硬件环境不同，出现不同圆整精度  3.只 注 意 了 图 形 数 据 转 换 而 忽 略 了 其 他 信 息 的 转 换 不能定义产品的全部信息 .  4.IGES标准本身不够完善，如格式过于复杂、定义不够严密、缺乏实现的指导性意见等 STEP标准  制定 STEP标准有两个目的：一是统一产品的数据表示，二是规范产品数据的交换  STEP的产品数据表示是想建立一个包括产品整个生命周期的、完整的、语义一致的产品数据模型，以满足产品生命周期内各阶段对产品信息的不同需求，以及保证对产品信息理解的一致性。

 STEP 标 准 在 下 述 几 个 方 面 有 着 明 显 的 优 越 性： 1 . 经 济 效 益 显 著；  2. 数 据 范 围 广、 精 度 高，通 过 应 用 协 议 消 除 了 产 品 数 据 的 二 义 性  3. 易 于 集 成， 便 于 扩 充；  4. 技 术 先 进、 层 次 清 楚， 分 为 通 用 资 源 ( 子 标 准 40 系 列 )、应 用 资 源 ( 子 标 准100 系 列 ) 和 应 用 协 议 ( 子 标 准 200 系 列 ) 三 部 分  如 今， STEP 标 准 已 经 成 为 国 际 公 认 的CAD 数 据 文 件 交 换 全 球 统 一 标 准 . STEP 三层组织结构  应用层 由针对各种不同应用领域的应用协议及对应的抽象测试集组成  表达层 根据各应用协议的需求模型，进行分析、归类，找出共同点，形成各种资源构件。

 物理层 提出数据交换及数据存储方式 STEP面临的困难  体系结构问题 ，不同应用领域不断有新的问题需要解决，造成了体系结构总是在不断变化  应用协议问题 ，应用协议是针对应用领域的，但应用领域的划分却没有统一的标准  应用协议实现的代价问题 ，应用协议实现代价 高 的原因是 实现本身十分复杂 产品数据技术标准及其应用 国际标准化组织 ISO/TC184/SC4 制订的标准都属于产品数据技术的范围 ， 这些标准包括 :STEP、 PLIB、MANDATE首先 ， 比较成熟的标准是 STEP标准ISO10303——产品数据的表达与交换 该标准最早是从机械制造业发展起来的 ， 而且最先得到发达国家汽车工业和航空工业的支持 ； 且目前来看发展前景乐观 ， 已经有大部分CAD/CAM系统和部分 PDM系统配上了适用于机械制造业的 STEP接口现在 ,SC4正在制订的 STEP应用协议 (AP（ protocol ） ) 已经扩展到电工电子、建筑、造船、 (化工 )工厂、石油 /天然气及家具等 发达国家应用产品数据技术标准的例子  1996年 5月 ， 美国通用汽车 (GM)公司宣布新成立的 STEP数据转换中心 (STC)正式投入使用 ， 用 STEP技术取代原来效率不高的数据交换手段。

美国的 AutoSTEP项目是美国汽车工业中的 CAD数据交换项目 ， 该项目的参加单位有主导美国汽车工业的 15家美国汽车公司和零配件供应商 ， 包括著名的 GM公司、福特公司、克莱斯勒公司等 发达国家应用产品数据技术标准的例子  波音飞机公司和罗尔 -罗易斯公司的 STEP 项目从 1995年开始 ， 用 STEP标准支持公司的数字化预装配具体做法是把波音公司 CATIA系统中产生的符合 STEP标准的数据传送到罗尔 -罗易斯公司的 CV/CADDS5系统和 PDM系统 ，完成数字化预装配的数据再返回波音公司这种应用最早被用在波音 777飞机的项目中麦道公司也不甘落后 ， 该公司在 1995年就采用STEP标准 ， 在公司的两个不同地点之间进行C-17机型的数据传送 发达国家应用产品数据技术标准的例子  为控制武器装备及其零配件采购 ， 英国国防部和皇家海军也开始实施 “ 制造零件的快速获取 ” 项目该项目采用先进的信息技术 ， 为了加速军备技术信息传递能力 ， 提高战争反应能力，这种技术的核心问题之一就是要采用 STEP标准解决采购链中的不同系统的技术数据转换格式。

11 产品数据管理技术  PDM（ Product Data Management)是以软件为基础，管理所有与产品相关的信息（包括电子文档、数字化产品模型、数据纪录等）和所有与产品相关的过程（包括工作流程和更改流程等）的技术  PDM的应用 可分为四个层次： 图纸文档的电子化管理 ; 部门级的数据管理 ; 企业级的数据管理 ; 企业间的数据管理 PDM系统的体系结构  PDM系统的体系结构可分为四层 ： 用户界面层、功能模块及开发工具层、框架核心层和系统支撑层  用户界面层 提供交互式的图形用户界面，包括图示化的浏览器、各种菜单、对话框等，用于支持命令的操作、信息的输入和输出  功能模块及开发工具 为用户提供的主要功能模块有：系统管理、电子仓库与文档管理、产品结构与配置管理、工作流程管理、零件分类管理与检索、工程变更管理、集成工具等  框架核心层 提供了实现 PDM各种功能的核心结构与架构，使用户在应用各种功能时，实现对数据的透明化操作、对应用的透明化调用和对过程的透明化管理等  系统支撑层 以目前流行的关系型数据库为 PDM的支持平台，通过关系型数据库的数据操作功能支持 PDM系统对象在底层数据库的管理。

PDM系统的主要功能  电子仓库与文档管理  产品结构与配置管理  工作流与过程管理  零件分类管理与检索  工程变更管理  其他 电子仓库与文档管理  电子仓库是在 PDM中实现某种特定数据存储机制的元数据（管理数据的数据）库及其管理系统它保存所有与产品相关的物理数据和文件的元数据，以及指向物理数据和文件的指针，该指针指向存放物理数据的数据库记录和存放物理文件的文件系统与目录 文件管 理系统 数据库 元数 据库 存放物理文件的文件系统和目录 存放物理数据的数据库记录 指针 指针 文档类型 文本文件 数据文件 图形文件 表格文件 音像文件 描述 描述产品性能的以文字描述为主的文件如产品说明书、设计任务书等 描述产品的以数据为主的文件如性能测试报告、有限元分析文件等 描。