摘 要： 基于PDM 構架的產(chǎn)品配置設計對產(chǎn)品配置設計提出了新的需求，它是企業(yè)信息化支持平臺中必不可少的核心功能，對于開發(fā)大型復雜機械產(chǎn)品的企業(yè)來說尤為重要。針對用戶對產(chǎn)品信息需求多樣性的特點，在建立產(chǎn)品配置網(wǎng)狀模型和配置算法的基礎上，完成了產(chǎn)品配置設計功能模塊的開發(fā)及產(chǎn)品配置管理軟件與SmarTeam的接口程序。實現(xiàn)了在PDM環(huán)境下產(chǎn)品配置管理系統(tǒng)的開發(fā)與集成。該系統(tǒng)有益于提高企業(yè)已有產(chǎn)品資源的利用率，增強新產(chǎn)品開發(fā)能力，快速滿足多樣化需求的客戶。

關鍵詞： PDM； 產(chǎn)品配置； 配置設計； SmarTeam

中圖分類號： TN911?34； TH166 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2014）14?0043?05

Design and realization of product configuration management system based on SmarTeam

LI Wei?xin

（ Baoji University of Arts and Sciences， Baoji 721016， China）

Abstract： PCD （product configuration design） based on PDM architecture has proposed some new requirements for product structure definition and PCD， which is one absolutely necessary core function of enterprise e?manufacturing supporting platform， especially for the enterprises which develop and produce large and complex products. According to the characteristics that the users need multifarious product information， the function module development for PCD and the interface program between product configuration management software and SmarTeam was fulfilled on the basis of establishment of product configuration mesh model and configuration algorithm. In this paper， technology of PCD based on PDM is studied. The development and integration of product configuration management system under the PDM environment was realized. The system can improve utilization ratio of existing products， enhance development capability of new products and satisfy the demands of diverse customers.

Keywords： PDM； product configuration； configuration design； SmarTeam

0 引 言

在現(xiàn)如今快速發(fā)展的現(xiàn)代化信息技術時代，企業(yè)決策者面臨的一個亟待解決的問題就是其產(chǎn)品要在國內(nèi)外市場上取得有力的競爭。產(chǎn)品配置設計（Product Configuration Design，PCD）是企業(yè)實現(xiàn)最優(yōu)化的快速有效的產(chǎn)品設計方法，是現(xiàn)代企業(yè)管理產(chǎn)品數(shù)據(jù)的一種新技術，PCD技術依托IT技術，充分合理地解決企業(yè)的信息資源和人力資源之間存在的多種產(chǎn)品數(shù)據(jù)信息管理問題，以軟件為基礎，以產(chǎn)品為管理對象，實現(xiàn)企業(yè)產(chǎn)品數(shù)據(jù)信息管理和設計過程一體化集成 [1?3]。

為促進企業(yè)有序和高效地進行設計，以便快速制造和發(fā)送能滿足市場需求的產(chǎn)品，企業(yè)需要高效便捷的產(chǎn)品配置設計生成方法，形成產(chǎn)品配置為核心，將數(shù)據(jù)管理、工作流程管理與變更控制集于一體，形成強大的產(chǎn)品配置管理系統(tǒng)[4?6]。對于復雜的機械產(chǎn)品而言，產(chǎn)品配置管理是企業(yè)快速滿足客戶需求的重要環(huán)節(jié)。

本文主要是針對配置設計中涉及的一些關鍵技術進行軟件編程的系統(tǒng)實現(xiàn)。首先提出了系統(tǒng)的整體框架，然后詳細講述了本系統(tǒng)的各個模塊實現(xiàn)的基本功能。最后采用秦川機床集團有限公司的擺線減速機產(chǎn)品作為實例，證明了配置的理論及其方法，使用配置結果實現(xiàn)產(chǎn)品配置管理，并實現(xiàn)了基于VB的產(chǎn)品配置管理系統(tǒng)與SmarTeam系統(tǒng)的集成。

1 產(chǎn)品配置管理系統(tǒng)的框架實現(xiàn)

1.1 系統(tǒng)框架

本系統(tǒng)采用面向對象的技術進行數(shù)據(jù)分析和系統(tǒng)設計。在Windows XP環(huán)境下，PDM平臺系統(tǒng)選用SmarTeam系統(tǒng)，后臺數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)采用的是SQL Server 2000，前端編程工具采用的則是Borland軟件公司的面向對象的可視化編程工具Delphi 2007，從而實現(xiàn)了友好的具有人機交互功能的圖形操作界面的設計。

系統(tǒng)實現(xiàn)的框架如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)實現(xiàn)框架

圖1中，系統(tǒng)實現(xiàn)的具體機制是：SQL Server 2000中數(shù)據(jù)庫PDMDB里面保存了產(chǎn)品數(shù)據(jù)、規(guī)則等數(shù)據(jù)，通過ODBC數(shù)據(jù)綁定，系統(tǒng)調用這些數(shù)據(jù)。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，系統(tǒng)自動生成產(chǎn)品結構樹和零部件樹，作為左視圖顯示，右視圖顯示左視圖中產(chǎn)品結構樹和零部件樹中被選中節(jié)點的相關信息。

1.2 軟件系統(tǒng)平臺的選擇

SmarTeam為企業(yè)提供了從工作組級到企業(yè)級乃至于供應鏈級的多種解決方案，是面向對象的信息管理和控制系統(tǒng)，采用的是開放的，支持多個CAD平臺，也可運行與多種平臺上。

SmarTeam采用CLIENT/SERVER的方式將同種機、異種機（PC、工作站）間的數(shù)據(jù)完全集成在一個邏輯上共同的數(shù)據(jù)庫中。實現(xiàn)了真正的全局數(shù)據(jù)集成。

圖2 產(chǎn)品配置設計系統(tǒng)主界面

在PDM?SmarTeam環(huán)境下，本系統(tǒng)的主界面如圖2所示，主要分為產(chǎn)品樹和零件樹型結構顯示和它們的屬性窗口顯示。樹型窗口是對產(chǎn)品結構的可視化顯示，并對不同類型的節(jié)點對象采用不同的圖標顯示。在樹型窗口可以實現(xiàn)對產(chǎn)品樹中節(jié)點對象的添加、刪除以及屬性修改等，以及它們之間相互關系的管理。

2 配置軟件系統(tǒng)主要的模塊

本文在前期工作的基礎上（產(chǎn)品配置設計中知識庫的研究[7]、產(chǎn)品配置設計規(guī)則的建立及需求轉換算法[8]和產(chǎn)品配置管理系統(tǒng)中數(shù)據(jù)庫關鍵技術的研究[9]），通過建立的產(chǎn)品模型和配置模型，采用相應的程序設計語言實現(xiàn)產(chǎn)品配置設計過程和主要的管理功能。本系統(tǒng)主要實現(xiàn)的功能模塊如下：系統(tǒng)數(shù)據(jù)模塊、用戶和權限管理模塊、產(chǎn)品配置設計模塊、配置結果模塊。

2.1 系統(tǒng)數(shù)據(jù)模塊

本系統(tǒng)的開發(fā)主要利用了Delphi 2007對ADO（Microsoft ActiveX Data Objects）技術的支持。它由一系列COM對象組成，通過OLEDB數(shù)據(jù)提供者訪問數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。ADO提供了基于對象且便于使用的接口，它只占用系統(tǒng)很少的資源，但是運行效率卻比較高。本系統(tǒng)中將選用的ADOConnection組件命名為pdmDBcon，然后屬性連接SQL server 2000中的數(shù)據(jù)庫pdmDB。PdmDBcon的連接設置為：

pdmDBcon：TADOConnection

Connected = True

ConnectionString =

‘Provider=SQLOLEDB.1；Integrated+

‘Security = SSPI；Persist Security In

+‘fo=False；Initial Catalog=pdmDB+

‘Data Source=JXXY009

KeepConnection = False

LoginPrompt = False

Provider =‘SQLOLEDB.1

本系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)模塊窗體的設計實例如圖3所示。

圖3 數(shù)據(jù)模塊窗體的設計實例

基于面向對象技術的關系數(shù)據(jù)庫，在PDM?SmarTeam平臺下，設計出滿足用戶需求的擺線減速機產(chǎn)品配置設計系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，并達到機械產(chǎn)品配置設計對數(shù)據(jù)結構的要求。通過SmarTeam應用向導SmartDataModelDesigner建立的模板框架，根據(jù)配置設計產(chǎn)品數(shù)據(jù)添加實例對象如圖4所示。

圖4 擺線減速機產(chǎn)品數(shù)據(jù)信息界面

2.2 產(chǎn)品配置設計模塊

在本模塊中提供了兩種配置設計方案，實現(xiàn)框架如圖5所示。

圖5 配置模塊實現(xiàn)框架

第一種方案：直接配置用戶界面如圖6所示。

圖6 直接配置設計部分界面

第二種方案：根據(jù)知識規(guī)則進行自動配置。在配置中涉及到變量、條件和配置知識規(guī)則。變量是某一產(chǎn)品、部件或零件的相關屬性數(shù)據(jù)的體現(xiàn)，進行產(chǎn)品配置設計時可定義產(chǎn)品庫中零部件所代表部件或零件的相關數(shù)據(jù)。條件是建立在變量基礎上的，是對變量的應用。通過對定義各BOM行的有關的變量的組合和賦值，形成配置時選擇該BOM行的一種決定條件。而配置知識規(guī)則是針對整個產(chǎn)品樹所設置的知識規(guī)則，該規(guī)則在其相應的作用范圍內(nèi)檢查相應BOM行條件設置，提取滿足配置知識規(guī)則的BOM行，根據(jù)配置知識規(guī)則判斷變量條件，最終形成具體的配置的結果。配置知識規(guī)則的定義可以采取各種if語句及與“與”、“或”、“非”的組合形成。根據(jù)配置知識規(guī)則進行產(chǎn)品配置的示意如圖7所示。

圖7 產(chǎn)品自動配置方案

具體實現(xiàn)是由產(chǎn)品配置模塊根據(jù)產(chǎn)品配置數(shù)據(jù)模型所定義的自動配置向導來引導用戶進行自動產(chǎn)品配置。在配置過程中，產(chǎn)品配置模塊調用存儲于配置知識規(guī)則庫中全企業(yè)統(tǒng)一的產(chǎn)品配置知識規(guī)則，根據(jù)用戶輸入的變量值判斷變量條件和約束條件是否滿足，以根據(jù)用戶需求選取可選件和附加需求說明而實現(xiàn)產(chǎn)品配置。

對于可選件的選配：顯示每個可選件虛擬節(jié)點上滿足約束條件的所有可選件及變量值輸入窗口。具有多變量條件組合查詢功能，用戶可根據(jù)變量值查詢滿足約束條件和變量條件的可選件，并選取滿足條件的可選件。系統(tǒng)自動以所選件替換BOM樹上的可選件虛擬節(jié)點。

2.3 配置結果模塊

配置結果保存：將配置結果中零件保存至動態(tài)的BOM表中，需求說明作為系統(tǒng)的產(chǎn)品配置對象的擴展配置設計，以rtf格式的文檔形式保存，從而實現(xiàn)用戶需求配置。

配置結果顯示：根據(jù)可選件的選配結果，在配置結果實例窗口顯示。窗口左邊區(qū)域顯示產(chǎn)品的型號和根據(jù)配置的自動生成的產(chǎn)品結構樹，右邊區(qū)域則顯示零件BOM表（如編號、描述等）。

配置結果有兩種：自動配置結果如圖8所示，如果用戶對結果不滿意，可退出結果窗口，否則出現(xiàn)信息對話框詢問是否進入配置向導窗口進行重新配置產(chǎn)品；若滿意配置結果則提交配置方案并詢問是否要添加需求說明，單擊確定按鈕后會進入文本編輯。

直接配置結果如圖9所示，若不滿意結果則推出可進入CAD設計系統(tǒng)進行變型設計。

圖8 產(chǎn)品自動配置結果界面

圖9 產(chǎn)品直接配置窗口

3 產(chǎn)品配置設計系統(tǒng)與Smarteam系統(tǒng)的集成

3.1 系統(tǒng)集成的API函數(shù)

SmarTeam采用COM API編程技術給用戶提供了完全用戶化工具與強大二次開發(fā)接口。在安裝SmarTeam后，會自動在windows系統(tǒng)中注冊SmarTeam所有的API函數(shù)[10?11]，并將SmarTeam底層對象暴露給Windows，然后選用開發(fā)工具（本系統(tǒng)選用VB）對其進行二次開發(fā)。

產(chǎn)品配置設計系統(tǒng)通過不同的編程級別的API函數(shù)訪問到不同的SmarTeam資源。如圖10所示。

圖10 SmarTeam系統(tǒng)中API函數(shù)級別分類

3.2 基于VB的集成接口實現(xiàn)

SmarTeam API是一個架構在SmarTeam基礎上的程序開發(fā)工具包，為了實現(xiàn)SmarTeam系統(tǒng)、產(chǎn)品配置設計系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)這三各系統(tǒng)無縫集成，需要編寫API的軟件應用程序，從而共享產(chǎn)品數(shù)據(jù)信息資源。

產(chǎn)品配置設計系統(tǒng)與SmarTeam系統(tǒng)都可以訪問SmarTeam的數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)信息，其目的是為了在PDM環(huán)境下進行產(chǎn)品配置設計時保證數(shù)據(jù)的“一致性”，同時滿足不同用戶的個性化信息需求，它們的操作對象都是SmarTeam系統(tǒng)管理的產(chǎn)品數(shù)據(jù)信息，具體表現(xiàn)為數(shù)據(jù)庫中的表和數(shù)據(jù)記錄。集成框架見圖11。

圖11 產(chǎn)品配置設計系統(tǒng)與SmarTeam系統(tǒng)集成框架

在編寫SmarTeam API的應用程序時，采用SmarTeam本身自帶的腳本語言編輯器SmartScript Editor，對標準API操作（Add，Update，Delete等），可以開發(fā)出適合本本系統(tǒng)的接口應用程序。基于VB開發(fā)的SmarTeam系統(tǒng)的接口程序的操作界面如圖12所示。

圖12 SmarTeam系統(tǒng)的接口操作界面

為了在SmarTeam系統(tǒng)中直接打開產(chǎn)品配置設計系統(tǒng)，新增加了一個菜單條“ProductConfiguration”，這樣為用戶提供方便快捷的應用，選擇該菜單項，進入產(chǎn)品配置設計系統(tǒng)，可以執(zhí)行產(chǎn)品配置設計系統(tǒng)提供的各種功能。同樣的方法，通過Delphi 7.0編程語言編寫了SmarTeam系統(tǒng)嵌入配置設計系統(tǒng)的接口程序，那么可以在運行的產(chǎn)品配置設計系統(tǒng)中直接激活SmarTeam系統(tǒng)進行一些預定義產(chǎn)品數(shù)據(jù)的操作（增加、修改或刪除等）。如圖13所示。

圖13 配置設計系統(tǒng)的接口操作界面

4 結 論

本文采用在關系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中實現(xiàn)面向對象的技術，用UML語言建立了模型中對象關系，構造了產(chǎn)品信息數(shù)據(jù)庫表的結構。開發(fā)出PDM環(huán)境下機械產(chǎn)品的配置設計原型軟件，實現(xiàn)了產(chǎn)品的配置設計、動態(tài)BOM的生成、配置規(guī)則管理和配置結果輸出等主要功能，滿足了客戶快速實現(xiàn)產(chǎn)品配置的要求。最后根據(jù)SmarTeam軟件平臺的API函數(shù)接口原理，用VB編寫了外部操作程序接口。

參考文獻

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[11] SmarTeam Corporation Ltd. SMARTEAM database connection manager V5R11 [M]. Israel： SmarTeam Corporation Ltd， 2003： 17?51.

配置結果有兩種：自動配置結果如圖8所示，如果用戶對結果不滿意，可退出結果窗口，否則出現(xiàn)信息對話框詢問是否進入配置向導窗口進行重新配置產(chǎn)品；若滿意配置結果則提交配置方案并詢問是否要添加需求說明，單擊確定按鈕后會進入文本編輯。

直接配置結果如圖9所示，若不滿意結果則推出可進入CAD設計系統(tǒng)進行變型設計。

圖8 產(chǎn)品自動配置結果界面

圖9 產(chǎn)品直接配置窗口

3 產(chǎn)品配置設計系統(tǒng)與Smarteam系統(tǒng)的集成

3.1 系統(tǒng)集成的API函數(shù)

SmarTeam采用COM API編程技術給用戶提供了完全用戶化工具與強大二次開發(fā)接口。在安裝SmarTeam后，會自動在windows系統(tǒng)中注冊SmarTeam所有的API函數(shù)[10?11]，并將SmarTeam底層對象暴露給Windows，然后選用開發(fā)工具（本系統(tǒng)選用VB）對其進行二次開發(fā)。

產(chǎn)品配置設計系統(tǒng)通過不同的編程級別的API函數(shù)訪問到不同的SmarTeam資源。如圖10所示。

圖10 SmarTeam系統(tǒng)中API函數(shù)級別分類

3.2 基于VB的集成接口實現(xiàn)

SmarTeam API是一個架構在SmarTeam基礎上的程序開發(fā)工具包，為了實現(xiàn)SmarTeam系統(tǒng)、產(chǎn)品配置設計系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)這三各系統(tǒng)無縫集成，需要編寫API的軟件應用程序，從而共享產(chǎn)品數(shù)據(jù)信息資源。

產(chǎn)品配置設計系統(tǒng)與SmarTeam系統(tǒng)都可以訪問SmarTeam的數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)信息，其目的是為了在PDM環(huán)境下進行產(chǎn)品配置設計時保證數(shù)據(jù)的“一致性”，同時滿足不同用戶的個性化信息需求，它們的操作對象都是SmarTeam系統(tǒng)管理的產(chǎn)品數(shù)據(jù)信息，具體表現(xiàn)為數(shù)據(jù)庫中的表和數(shù)據(jù)記錄。集成框架見圖11。

圖11 產(chǎn)品配置設計系統(tǒng)與SmarTeam系統(tǒng)集成框架

在編寫SmarTeam API的應用程序時，采用SmarTeam本身自帶的腳本語言編輯器SmartScript Editor，對標準API操作（Add，Update，Delete等），可以開發(fā)出適合本本系統(tǒng)的接口應用程序?；赩B開發(fā)的SmarTeam系統(tǒng)的接口程序的操作界面如圖12所示。

圖12 SmarTeam系統(tǒng)的接口操作界面

為了在SmarTeam系統(tǒng)中直接打開產(chǎn)品配置設計系統(tǒng)，新增加了一個菜單條“ProductConfiguration”，這樣為用戶提供方便快捷的應用，選擇該菜單項，進入產(chǎn)品配置設計系統(tǒng)，可以執(zhí)行產(chǎn)品配置設計系統(tǒng)提供的各種功能。同樣的方法，通過Delphi 7.0編程語言編寫了SmarTeam系統(tǒng)嵌入配置設計系統(tǒng)的接口程序，那么可以在運行的產(chǎn)品配置設計系統(tǒng)中直接激活SmarTeam系統(tǒng)進行一些預定義產(chǎn)品數(shù)據(jù)的操作（增加、修改或刪除等）。如圖13所示。

圖13 配置設計系統(tǒng)的接口操作界面

4 結 論

本文采用在關系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中實現(xiàn)面向對象的技術，用UML語言建立了模型中對象關系，構造了產(chǎn)品信息數(shù)據(jù)庫表的結構。開發(fā)出PDM環(huán)境下機械產(chǎn)品的配置設計原型軟件，實現(xiàn)了產(chǎn)品的配置設計、動態(tài)BOM的生成、配置規(guī)則管理和配置結果輸出等主要功能，滿足了客戶快速實現(xiàn)產(chǎn)品配置的要求。最后根據(jù)SmarTeam軟件平臺的API函數(shù)接口原理，用VB編寫了外部操作程序接口。

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配置結果有兩種：自動配置結果如圖8所示，如果用戶對結果不滿意，可退出結果窗口，否則出現(xiàn)信息對話框詢問是否進入配置向導窗口進行重新配置產(chǎn)品；若滿意配置結果則提交配置方案并詢問是否要添加需求說明，單擊確定按鈕后會進入文本編輯。

直接配置結果如圖9所示，若不滿意結果則推出可進入CAD設計系統(tǒng)進行變型設計。

圖8 產(chǎn)品自動配置結果界面

圖9 產(chǎn)品直接配置窗口

3 產(chǎn)品配置設計系統(tǒng)與Smarteam系統(tǒng)的集成

3.1 系統(tǒng)集成的API函數(shù)

SmarTeam采用COM API編程技術給用戶提供了完全用戶化工具與強大二次開發(fā)接口。在安裝SmarTeam后，會自動在windows系統(tǒng)中注冊SmarTeam所有的API函數(shù)[10?11]，并將SmarTeam底層對象暴露給Windows，然后選用開發(fā)工具（本系統(tǒng)選用VB）對其進行二次開發(fā)。

產(chǎn)品配置設計系統(tǒng)通過不同的編程級別的API函數(shù)訪問到不同的SmarTeam資源。如圖10所示。

圖10 SmarTeam系統(tǒng)中API函數(shù)級別分類

3.2 基于VB的集成接口實現(xiàn)

SmarTeam API是一個架構在SmarTeam基礎上的程序開發(fā)工具包，為了實現(xiàn)SmarTeam系統(tǒng)、產(chǎn)品配置設計系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)這三各系統(tǒng)無縫集成，需要編寫API的軟件應用程序，從而共享產(chǎn)品數(shù)據(jù)信息資源。

產(chǎn)品配置設計系統(tǒng)與SmarTeam系統(tǒng)都可以訪問SmarTeam的數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)信息，其目的是為了在PDM環(huán)境下進行產(chǎn)品配置設計時保證數(shù)據(jù)的“一致性”，同時滿足不同用戶的個性化信息需求，它們的操作對象都是SmarTeam系統(tǒng)管理的產(chǎn)品數(shù)據(jù)信息，具體表現(xiàn)為數(shù)據(jù)庫中的表和數(shù)據(jù)記錄。集成框架見圖11。

圖11 產(chǎn)品配置設計系統(tǒng)與SmarTeam系統(tǒng)集成框架

在編寫SmarTeam API的應用程序時，采用SmarTeam本身自帶的腳本語言編輯器SmartScript Editor，對標準API操作（Add，Update，Delete等），可以開發(fā)出適合本本系統(tǒng)的接口應用程序?；赩B開發(fā)的SmarTeam系統(tǒng)的接口程序的操作界面如圖12所示。

圖12 SmarTeam系統(tǒng)的接口操作界面

為了在SmarTeam系統(tǒng)中直接打開產(chǎn)品配置設計系統(tǒng)，新增加了一個菜單條“ProductConfiguration”，這樣為用戶提供方便快捷的應用，選擇該菜單項，進入產(chǎn)品配置設計系統(tǒng)，可以執(zhí)行產(chǎn)品配置設計系統(tǒng)提供的各種功能。同樣的方法，通過Delphi 7.0編程語言編寫了SmarTeam系統(tǒng)嵌入配置設計系統(tǒng)的接口程序，那么可以在運行的產(chǎn)品配置設計系統(tǒng)中直接激活SmarTeam系統(tǒng)進行一些預定義產(chǎn)品數(shù)據(jù)的操作（增加、修改或刪除等）。如圖13所示。

圖13 配置設計系統(tǒng)的接口操作界面

4 結 論

本文采用在關系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中實現(xiàn)面向對象的技術，用UML語言建立了模型中對象關系，構造了產(chǎn)品信息數(shù)據(jù)庫表的結構。開發(fā)出PDM環(huán)境下機械產(chǎn)品的配置設計原型軟件，實現(xiàn)了產(chǎn)品的配置設計、動態(tài)BOM的生成、配置規(guī)則管理和配置結果輸出等主要功能，滿足了客戶快速實現(xiàn)產(chǎn)品配置的要求。最后根據(jù)SmarTeam軟件平臺的API函數(shù)接口原理，用VB編寫了外部操作程序接口。

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