穆紅梅

[摘? ? 要]為了更好適應(yīng)產(chǎn)品復(fù)雜程度不斷提升的背景，設(shè)計(jì)一種性能更強(qiáng)的基于三維的標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)管理系統(tǒng)為必要，以適應(yīng)管理難度增大的現(xiàn)實(shí)情況?；诖?，本文提出一種基于三維的標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，并對(duì)其應(yīng)用效果展開分析，證實(shí)該系統(tǒng)在提升機(jī)械產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)效率方面發(fā)揮著支持性作用。

[關(guān)鍵詞]三維;標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù);管理系統(tǒng)

[中圖分類號(hào)]TP391.72 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2020）09–0–03

[Abstract]In order to better adapt to the background of increasing product complexity， it is necessary to design a more powerful three-dimensional standard parts library management system to adapt to the reality of increasing management difficulty. Based on this， this paper proposes a design scheme for a three-dimensional standard parts library management system， and analyzes its application effects， confirming that the system plays a supporting role in improving the efficiency of mechanical product development and design.

[Keywords]three-dimensional;standard parts library;management system

在當(dāng)前的生產(chǎn)實(shí)踐中，多數(shù)企業(yè)構(gòu)建起了標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)件展開統(tǒng)一性管理。隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，基于三維的標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)管理系統(tǒng)得到深入開發(fā)與廣泛應(yīng)用，例如CATIA、 PARTsolultion、3Dsource、TraceParts等等。在產(chǎn)品復(fù)雜程度不斷提升的背景下，基于三維的標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)管理難度隨之增大，基于三維的標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)開發(fā)設(shè)計(jì)一種性能更加強(qiáng)大的管理系統(tǒng)具有極高的現(xiàn)實(shí)價(jià)值。

1 三維的標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)管理方案的設(shè)計(jì)

1.1 流程設(shè)計(jì)

三維標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)的構(gòu)建與管理主要可以細(xì)化為四個(gè)階段，即：三維標(biāo)準(zhǔn)件構(gòu)建與管理標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范的制定;落實(shí)三維標(biāo)準(zhǔn)件的構(gòu)建;審查三維標(biāo)準(zhǔn)件模型并入庫(kù);對(duì)三維標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)展開管理以及應(yīng)用[1]。

三維標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)的構(gòu)建與管理流程主要如下：設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范;在Pro/E中搭建三維基礎(chǔ)模型;設(shè)置基礎(chǔ)模型屬性，創(chuàng)建特征間關(guān)系、更改規(guī)格尺寸名稱、設(shè)置撓性以及模型屬性;定義族表參數(shù)，創(chuàng)建實(shí)例模型;標(biāo)準(zhǔn)件正確性審查（反復(fù)修改直至通過）;標(biāo)準(zhǔn)件入庫(kù)，移入Intralink數(shù)據(jù)庫(kù)，Pro/E中引用標(biāo)準(zhǔn)件。其中，在Intralink數(shù)據(jù)庫(kù)中，還需要納入管理標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，管理標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)的構(gòu)建主要流程為：配置標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)以及角色、人員權(quán)限;定義標(biāo)準(zhǔn)件生命周期;定義標(biāo)準(zhǔn)件模型屬性;創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)文件夾。

1.2 規(guī)范設(shè)計(jì)

1.2.1 建模方式以及原則

利用“基礎(chǔ)模型+族表實(shí)例模型”的方式構(gòu)建起三維標(biāo)準(zhǔn)件模型。其中，在基礎(chǔ)模型的構(gòu)建過程中，主要依托各類標(biāo)準(zhǔn)的要求利用特征造型基礎(chǔ)完成。同時(shí)，對(duì)于同一基礎(chǔ)模型，參考規(guī)格尺寸、工藝要求的差異性，結(jié)合族表工具的應(yīng)用，完成實(shí)例模型的驅(qū)動(dòng)生成。在實(shí)際的機(jī)械產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)中，三維標(biāo)準(zhǔn)件僅僅參與虛擬裝配示意環(huán)節(jié)，而并不真正應(yīng)用于生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)中。同時(shí)，螺紋、小倒角等三維標(biāo)準(zhǔn)件細(xì)節(jié)區(qū)域的特征明顯程度并不能夠?qū)φw質(zhì)量計(jì)算的結(jié)果產(chǎn)生負(fù)面影響，所以，在構(gòu)建三維標(biāo)準(zhǔn)件的過程中，要盡可能降低尺寸與特征的設(shè)置，并以此為基礎(chǔ)完成模型的清晰表達(dá)。

1.2.2 模型文件命名規(guī)定

一般來說，不同零部件的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)模型文件的命名有著相對(duì)嚴(yán)格的要求，同時(shí)，在Pro/E和Intralink中，也對(duì)文件的實(shí)際命名做出了大量的限制?；谶@樣的情況，必須要對(duì)模型文件命名做出統(tǒng)一性、規(guī)范性的規(guī)定，防止命名混亂等問題的發(fā)生。針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)件的基礎(chǔ)模型，統(tǒng)一使用“標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)+型式+材料+拓展名”的形式進(jìn)行文件命名;針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)件的實(shí)例模型，統(tǒng)一使用“基礎(chǔ)模型名稱+規(guī)格”的形式進(jìn)行文件命名。

2 基于三維的標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 基于三維的標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1.1 模型庫(kù)劃分方式的定義

在進(jìn)行模型庫(kù)的初步劃分過程中，可以細(xì)化出的主要類別如下所示：

（1）企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)件類別。其中涵蓋著已經(jīng)上升為產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的零部件，或是冠以相關(guān)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)代碼的零部件。

（2）企業(yè)通用件類別。其中涵蓋著雖然在當(dāng)前并沒有上升為產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，但是已經(jīng)在企業(yè)內(nèi)部廣泛性使用的非標(biāo)零部件;在不同類型或是規(guī)格的機(jī)械產(chǎn)品中可以靈活應(yīng)用（通用），且具有通用編號(hào)的元器件、整件等等。對(duì)于通用件來說，其能夠視為標(biāo)準(zhǔn)件的初級(jí)形式，因此在機(jī)械產(chǎn)品的研發(fā)設(shè)計(jì)過程中，可以將通用件視為標(biāo)準(zhǔn)件應(yīng)用。

（3）行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)件以及通用件類別。其中涵蓋著符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的零部件，或是具有行業(yè)特色的零部件。以鐵路行業(yè)為例來說，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)件與通用件為鐵路通用鎖具等等。

（4）產(chǎn)品功能模塊類別。其中涵蓋著企業(yè)頻繁使用的自制零部件，或是反復(fù)應(yīng)用的外協(xié)加工零部件，一些具備特定功能的零部件模組也包含在這一類別的范圍內(nèi)。

（5）工裝設(shè)備的相關(guān)數(shù)據(jù)類別。在實(shí)際的工裝設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)中，不需要為物料申請(qǐng)物料號(hào)，存儲(chǔ)區(qū)域也不是ERP，而是簡(jiǎn)單的存儲(chǔ)模型應(yīng)用，并在展開工裝設(shè)計(jì)過程中，直接展開相應(yīng)數(shù)據(jù)信息的調(diào)用處理[2]。基于此，相關(guān)人員在利用CAD展開工裝設(shè)計(jì)工作中，可以直接完成三維標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)中模型數(shù)據(jù)信息的調(diào)用與提取。

在構(gòu)建基于三維的標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)模型庫(kù)的過程中，將上述五種模型類別均納入其中，為相關(guān)人員落實(shí)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)與研發(fā)提供大量的模型數(shù)據(jù)參考。依托對(duì)該模型庫(kù)的長(zhǎng)時(shí)間使用與模型信息積累，能夠達(dá)到大范圍拓展企業(yè)的機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)資源的效果，為企業(yè)技術(shù)儲(chǔ)備搭建基礎(chǔ)性平臺(tái)，推動(dòng)零部件選型基本流程不斷優(yōu)化升級(jí)。在零部件以及功能模塊中重用比例增高的條件下，研發(fā)設(shè)計(jì)出的機(jī)械產(chǎn)品可靠性能呈現(xiàn)出提升的趨勢(shì)，相應(yīng)研發(fā)設(shè)計(jì)周期縮減，以此達(dá)到減少機(jī)械產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)可變成本的效果。

2.1.2 供應(yīng)鏈數(shù)據(jù)資源庫(kù)的搭建

在研發(fā)機(jī)械產(chǎn)品的過程中，需要大量產(chǎn)品三維模型的支持，這些模型數(shù)據(jù)普遍來源于供應(yīng)商。此時(shí)，通過利用基于三維的標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)，能夠達(dá)到整合產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)的效果。將機(jī)械產(chǎn)品設(shè)定為牽引，并以標(biāo)準(zhǔn)格式對(duì)零部件展開三維建模，由這些三維模型構(gòu)建起模型數(shù)據(jù)庫(kù)，為相關(guān)技術(shù)人員選型工作的展開提供支持[3]。為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，在本次三維的標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，主要在三維標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)系統(tǒng)中開設(shè)了供應(yīng)商產(chǎn)品模型資源管理單元。

該供應(yīng)商產(chǎn)品模型資源管理單元依托首字母完成供應(yīng)商的劃分與排列，并由此形成26個(gè)文件夾，分別對(duì)應(yīng)A-Z這26個(gè)字母;在這些供應(yīng)商文件夾內(nèi)，涵蓋著不同的分類代碼，在分類頁面的支持下，能夠完成某一類別、支持某一型號(hào)機(jī)械的供應(yīng)商查詢。在三維標(biāo)準(zhǔn)件默認(rèn)瀏覽頁面中，主要根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)序列以及供應(yīng)商名錄為用于提供查詢服務(wù)。另外，加載分類頁面的方式使得利用分類頁面瀏覽供應(yīng)商的信息成為現(xiàn)實(shí)。

2.1.3 標(biāo)準(zhǔn)件分類及物料屬性的定義

利用系統(tǒng)分析方法完成對(duì)標(biāo)準(zhǔn)件的分析工作，并參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與手冊(cè)中的信息，完成標(biāo)準(zhǔn)件的精準(zhǔn)分類處理，為后續(xù)標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用以及管理工作的順利展開提供基礎(chǔ)條件支持。依托標(biāo)準(zhǔn)件物料填寫屬性的定義，結(jié)合多種物料的分類，完成對(duì)不同物料屬性的定義，并確定出必填字段以及選填字段。

2.1.4 新增標(biāo)準(zhǔn)件審核流程的設(shè)定

在實(shí)施對(duì)標(biāo)準(zhǔn)件的審核以及確認(rèn)處理中，為了進(jìn)一步增強(qiáng)物料采購(gòu)的適用程度，不僅要依托傳統(tǒng)的審核節(jié)點(diǎn)完成相應(yīng)審核以及確認(rèn)工作，還應(yīng)當(dāng)加設(shè)一定的標(biāo)準(zhǔn)件物料的會(huì)簽節(jié)點(diǎn)（由物資部門完成）。在此過程中，標(biāo)準(zhǔn)件物料歸口由企業(yè)的同一部門進(jìn)行統(tǒng)一性管理，降低“一物多號(hào)”問題的發(fā)生概率，精準(zhǔn)定位、明確顯示相應(yīng)物料的主管部門，促使物料的申請(qǐng)以及修改流程實(shí)現(xiàn)優(yōu)化縮短，以此達(dá)到提高工作效率的目標(biāo)。

2.2 基于三維的標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)管理系統(tǒng)的開發(fā)與實(shí)現(xiàn)

2.2.1 標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)管理軟件的引入或開發(fā)

依托三維標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)系統(tǒng)的引入或是開發(fā)，實(shí)現(xiàn)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)的管理，以此規(guī)避模型質(zhì)量下降、完整性偏低等問題的發(fā)生。同時(shí)，還可以達(dá)到減少實(shí)際模型建立工作量的效果。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)管理軟件來說，其中需要涵蓋著廠商產(chǎn)品數(shù)據(jù)，且能夠?qū)⑵髽I(yè)標(biāo)準(zhǔn)件信息數(shù)據(jù)納入其中，落實(shí)集成統(tǒng)一的管理[4]。

2.2.2 與現(xiàn)有三維設(shè)計(jì)軟件以及PDM數(shù)據(jù)接口的開發(fā)

出于對(duì)進(jìn)一步提升標(biāo)準(zhǔn)件研發(fā)設(shè)計(jì)速率的考量，需要開發(fā)出與現(xiàn)有三維設(shè)計(jì)軟件以及PDM數(shù)據(jù)接口，促使ERP系統(tǒng)中所保存的物料信息可以與模型數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)一一對(duì)應(yīng)，使得模型幾何與非幾何信息的無縫對(duì)接成為現(xiàn)實(shí)。在逐步調(diào)動(dòng)模型數(shù)據(jù)的條件下，馱載物料屬性的幾何信息會(huì)隨之被轉(zhuǎn)入CAD/PDM環(huán)境中，并流轉(zhuǎn)于整個(gè)PLM系統(tǒng)內(nèi)部。在此基礎(chǔ)上，還需要對(duì)現(xiàn)階段存在的零部件物料信息實(shí)施二次篩選處理，對(duì)其中所包含的重復(fù)性數(shù)據(jù)以及無效數(shù)據(jù)實(shí)施全面剔除操作，切實(shí)實(shí)現(xiàn)“一物一碼”。結(jié)合基于系統(tǒng)的前置審批、ERP與PDM集成接口的應(yīng)用，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化“靠前”管理的目標(biāo)。在這樣的條件下，物料的簽審工作在相應(yīng)機(jī)械產(chǎn)品的開發(fā)前展開，以此達(dá)到大幅降低返工、退回問題發(fā)生概率的效果。

3 基于三維的標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)管理系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)踐

3.1 應(yīng)用背景

在某機(jī)械產(chǎn)品的研發(fā)過程中，出于對(duì)研發(fā)效率的考量，引入了全三維數(shù)字化研制模式。而設(shè)計(jì)三維標(biāo)準(zhǔn)件是該機(jī)械產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)過程中最為重要的環(huán)節(jié)，依托基于三維的標(biāo)準(zhǔn)件管理系統(tǒng)的創(chuàng)建，能夠達(dá)到促進(jìn)機(jī)械產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)效率大幅提升的效果?；谶@樣的情況，展開了基于三維的標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。

3.2 應(yīng)用過程

依托標(biāo)準(zhǔn)件代號(hào)、形式以及材料構(gòu)建起標(biāo)準(zhǔn)件三維模型的基礎(chǔ)模型，多種規(guī)格尺寸、工藝要求、顏色的實(shí)力模型主要由基礎(chǔ)模型在參數(shù)驅(qū)動(dòng)的支持下生成。在此過程中，驅(qū)動(dòng)實(shí)例模型的參數(shù)使用族表完成創(chuàng)建以及管理。

在創(chuàng)建好模型之后，落實(shí)對(duì)該模型正確性的審查工作，并經(jīng)過反復(fù)修改、最終通過審核后，利用人工操作的形式將相應(yīng)模型上傳至Intralink平臺(tái)對(duì)應(yīng)的文件夾中，實(shí)現(xiàn)對(duì)相應(yīng)機(jī)械產(chǎn)品模型的保存與歸檔。

3.3 應(yīng)用結(jié)果

在測(cè)試階段，構(gòu)建起企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)三維標(biāo)準(zhǔn)件模型，包括臺(tái)階形導(dǎo)管連接件、O型橡膠密封圈等等，對(duì)這些模型展開反復(fù)審查與修改，在通過審查后轉(zhuǎn)移至Intralink庫(kù)內(nèi);在此過程中，若是發(fā)現(xiàn)一些問題，則需要實(shí)施持續(xù)性改進(jìn)優(yōu)化;對(duì)基于三維的標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)管理系統(tǒng)進(jìn)行持續(xù)6個(gè)月的應(yīng)用，并陸續(xù)對(duì)墊圈、螺母、螺栓等多種基礎(chǔ)模型、實(shí)力模型落實(shí)審查、修改、入庫(kù)操作;在此基礎(chǔ)上，搭建起更為完善的基于Pro/E和Intralink的三維標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)管理系統(tǒng)，為提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)效率的實(shí)現(xiàn)奠定更好基礎(chǔ)，并有效縮短機(jī)械產(chǎn)品的研制周期。

4 結(jié)束語

綜上所述，在完成流程設(shè)計(jì)與規(guī)范設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，通過模型庫(kù)劃分方式的定義、供應(yīng)鏈數(shù)據(jù)資源庫(kù)的搭建、標(biāo)準(zhǔn)件分類及物料屬性的定義、新增標(biāo)準(zhǔn)件審核流程的設(shè)定，實(shí)現(xiàn)了基于三維的標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)管理系統(tǒng)的搭建。應(yīng)用結(jié)果表明，通過應(yīng)用該系統(tǒng)，達(dá)到了提升機(jī)械產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)效率、降低研發(fā)成本與周期的效果。

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