基于三維的標準件庫管理方法分析

穆紅梅

[摘? ? 要]為了更好適應產(chǎn)品復雜程度不斷提升的背景，設計一種性能更強的基于三維的標準件庫管理系統(tǒng)為必要，以適應管理難度增大的現(xiàn)實情況?；诖?，本文提出一種基于三維的標準件庫管理系統(tǒng)的設計方案，并對其應用效果展開分析，證實該系統(tǒng)在提升機械產(chǎn)品研發(fā)設計效率方面發(fā)揮著支持性作用。

[關鍵詞]三維;標準件庫;管理系統(tǒng)

[中圖分類號]TP391.72 [文獻標志碼]A [文章編號]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

在當前的生產(chǎn)實踐中，多數(shù)企業(yè)構建起了標準件庫，對標準件展開統(tǒng)一性管理。隨著科學技術水平的不斷提升，基于三維的標準件庫管理系統(tǒng)得到深入開發(fā)與廣泛應用，例如CATIA、 PARTsolultion、3Dsource、TraceParts等等。在產(chǎn)品復雜程度不斷提升的背景下，基于三維的標準件庫管理難度隨之增大，基于三維的標準件庫開發(fā)設計一種性能更加強大的管理系統(tǒng)具有極高的現(xiàn)實價值。

1 三維的標準件庫管理方案的設計

1.1 流程設計

三維標準件庫的構建與管理主要可以細化為四個階段，即：三維標準件構建與管理標準化規(guī)范的制定;落實三維標準件的構建;審查三維標準件模型并入庫;對三維標準件庫展開管理以及應用[1]。

三維標準件庫的構建與管理流程主要如下：設定標準化規(guī)范;在Pro/E中搭建三維基礎模型;設置基礎模型屬性，創(chuàng)建特征間關系、更改規(guī)格尺寸名稱、設置撓性以及模型屬性;定義族表參數(shù)，創(chuàng)建實例模型;標準件正確性審查（反復修改直至通過）;標準件入庫，移入Intralink數(shù)據(jù)庫，Pro/E中引用標準件。其中，在Intralink數(shù)據(jù)庫中，還需要納入管理標準件庫的相關數(shù)據(jù)信息，管理標準件庫的構建主要流程為：配置標準件庫以及角色、人員權限;定義標準件生命周期;定義標準件模型屬性;創(chuàng)建標準件庫文件夾。

1.2 規(guī)范設計

1.2.1 建模方式以及原則

利用“基礎模型+族表實例模型”的方式構建起三維標準件模型。其中，在基礎模型的構建過程中，主要依托各類標準的要求利用特征造型基礎完成。同時，對于同一基礎模型，參考規(guī)格尺寸、工藝要求的差異性，結合族表工具的應用，完成實例模型的驅動生成。在實際的機械產(chǎn)品研發(fā)設計中，三維標準件僅僅參與虛擬裝配示意環(huán)節(jié)，而并不真正應用于生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)中。同時，螺紋、小倒角等三維標準件細節(jié)區(qū)域的特征明顯程度并不能夠對整體質量計算的結果產(chǎn)生負面影響，所以，在構建三維標準件的過程中，要盡可能降低尺寸與特征的設置，并以此為基礎完成模型的清晰表達。

1.2.2 模型文件命名規(guī)定

一般來說，不同零部件的標準對模型文件的命名有著相對嚴格的要求，同時，在Pro/E和Intralink中，也對文件的實際命名做出了大量的限制?；谶@樣的情況，必須要對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。針對標準件的基礎模型，統(tǒng)一使用“標準代號+型式+材料+拓展名”的形式進行文件命名;針對標準件的實例模型，統(tǒng)一使用“基礎模型名稱+規(guī)格”的形式進行文件命名。

2 基于三維的標準件庫管理系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

2.1 基于三維的標準件庫管理系統(tǒng)的設計

2.1.1 模型庫劃分方式的定義

在進行模型庫的初步劃分過程中，可以細化出的主要類別如下所示：

（1）企業(yè)標準件類別。其中涵蓋著已經(jīng)上升為產(chǎn)品標準的零部件，或是冠以相關企業(yè)標準代碼的零部件。

（2）企業(yè)通用件類別。其中涵蓋著雖然在當前并沒有上升為產(chǎn)品標準，但是已經(jīng)在企業(yè)內部廣泛性使用的非標零部件;在不同類型或是規(guī)格的機械產(chǎn)品中可以靈活應用（通用），且具有通用編號的元器件、整件等等。對于通用件來說，其能夠視為標準件的初級形式，因此在機械產(chǎn)品的研發(fā)設計過程中，可以將通用件視為標準件應用。

（3）行業(yè)標準件以及通用件類別。其中涵蓋著符合行業(yè)標準的零部件，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)標準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，或是反復應用的外協(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。

（5）工裝設備的相關數(shù)據(jù)類別。在實際的工裝設備數(shù)據(jù)庫中，不需要為物料申請物料號，存儲區(qū)域也不是ERP，而是簡單的存儲模型應用，并在展開工裝設計過程中，直接展開相應數(shù)據(jù)信息的調用處理[2]?；诖?，相關人員在利用CAD展開工裝設計工作中，可以直接完成三維標準件庫中模型數(shù)據(jù)信息的調用與提取。

在構建基于三維的標準件庫模型庫的過程中，將上述五種模型類別均納入其中，為相關人員落實機械產(chǎn)品設計與研發(fā)提供大量的模型數(shù)據(jù)參考。依托對該模型庫的長時間使用與模型信息積累，能夠達到大范圍拓展企業(yè)的機械產(chǎn)品設計資源的效果，為企業(yè)技術儲備搭建基礎性平臺，推動零部件選型基本流程不斷優(yōu)化升級。在零部件以及功能模塊中重用比例增高的條件下，研發(fā)設計出的機械產(chǎn)品可靠性能呈現(xiàn)出提升的趨勢，相應研發(fā)設計周期縮減，以此達到減少機械產(chǎn)品研發(fā)設計可變成本的效果。

2.1.2 供應鏈數(shù)據(jù)資源庫的搭建

在研發(fā)機械產(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)普遍來源于供應商。此時，通過利用基于三維的標準件庫，能夠達到整合產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)的效果。將機械產(chǎn)品設定為牽引，并以標準格式對零部件展開三維建模，由這些三維模型構建起模型數(shù)據(jù)庫，為相關技術人員選型工作的展開提供支持[3]。為了實現(xiàn)上述目標，在本次三維的標準件庫管理系統(tǒng)的設計中，主要在三維標準件庫系統(tǒng)中開設了供應商產(chǎn)品模型資源管理單元。

該供應商產(chǎn)品模型資源管理單元依托首字母完成供應商的劃分與排列，并由此形成26個文件夾，分別對應A-Z這26個字母;在這些供應商文件夾內，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、支持某一型號機械的供應商查詢。在三維標準件默認瀏覽頁面中，主要根據(jù)標準序列以及供應商名錄為用于提供查詢服務。另外，加載分類頁面的方式使得利用分類頁面瀏覽供應商的信息成為現(xiàn)實。

2.1.3 標準件分類及物料屬性的定義

利用系統(tǒng)分析方法完成對標準件的分析工作，并參考相關標準與手冊中的信息，完成標準件的精準分類處理，為后續(xù)標準件的應用以及管理工作的順利展開提供基礎條件支持。依托標準件物料填寫屬性的定義，結合多種物料的分類，完成對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 新增標準件審核流程的設定

在實施對標準件的審核以及確認處理中，為了進一步增強物料采購的適用程度，不僅要依托傳統(tǒng)的審核節(jié)點完成相應審核以及確認工作，還應當加設一定的標準件物料的會簽節(jié)點（由物資部門完成）。在此過程中，標準件物料歸口由企業(yè)的同一部門進行統(tǒng)一性管理，降低“一物多號”問題的發(fā)生概率，精準定位、明確顯示相應物料的主管部門，促使物料的申請以及修改流程實現(xiàn)優(yōu)化縮短，以此達到提高工作效率的目標。

2.2 基于三維的標準件庫管理系統(tǒng)的開發(fā)與實現(xiàn)

2.2.1 標準件庫管理軟件的引入或開發(fā)

依托三維標準件庫系統(tǒng)的引入或是開發(fā)，實現(xiàn)對標準件庫的管理，以此規(guī)避模型質量下降、完整性偏低等問題的發(fā)生。同時，還可以達到減少實際模型建立工作量的效果。對于標準件庫管理軟件來說，其中需要涵蓋著廠商產(chǎn)品數(shù)據(jù)，且能夠將企業(yè)標準件信息數(shù)據(jù)納入其中，落實集成統(tǒng)一的管理[4]。

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

出于對進一步提升標準件研發(fā)設計速率的考量，需要開發(fā)出與現(xiàn)有三維設計軟件以及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)實現(xiàn)一一對應，使得模型幾何與非幾何信息的無縫對接成為現(xiàn)實。在逐步調動模型數(shù)據(jù)的條件下，馱載物料屬性的幾何信息會隨之被轉入CAD/PDM環(huán)境中，并流轉于整個PLM系統(tǒng)內部。在此基礎上，還需要對現(xiàn)階段存在的零部件物料信息實施二次篩選處理，對其中所包含的重復性數(shù)據(jù)以及無效數(shù)據(jù)實施全面剔除操作，切實實現(xiàn)“一物一碼”。結合基于系統(tǒng)的前置審批、ERP與PDM集成接口的應用，達到標準化“靠前”管理的目標。在這樣的條件下，物料的簽審工作在相應機械產(chǎn)品的開發(fā)前展開，以此達到大幅降低返工、退回問題發(fā)生概率的效果。

3 基于三維的標準件庫管理系統(tǒng)的應用實踐

3.1 應用背景

在某機械產(chǎn)品的研發(fā)過程中，出于對研發(fā)效率的考量，引入了全三維數(shù)字化研制模式。而設計三維標準件是該機械產(chǎn)品數(shù)字化設計過程中最為重要的環(huán)節(jié)，依托基于三維的標準件管理系統(tǒng)的創(chuàng)建，能夠達到促進機械產(chǎn)品研發(fā)設計效率大幅提升的效果?；谶@樣的情況，展開了基于三維的標準件庫管理系統(tǒng)的設計與應用。

3.2 應用過程

依托標準件代號、形式以及材料構建起標準件三維模型的基礎模型，多種規(guī)格尺寸、工藝要求、顏色的實力模型主要由基礎模型在參數(shù)驅動的支持下生成。在此過程中，驅動實例模型的參數(shù)使用族表完成創(chuàng)建以及管理。

在創(chuàng)建好模型之后，落實對該模型正確性的審查工作，并經(jīng)過反復修改、最終通過審核后，利用人工操作的形式將相應模型上傳至Intralink平臺對應的文件夾中，實現(xiàn)對相應機械產(chǎn)品模型的保存與歸檔。

3.3 應用結果

在測試階段，構建起企業(yè)標準三維標準件模型，包括臺階形導管連接件、O型橡膠密封圈等等，對這些模型展開反復審查與修改，在通過審查后轉移至Intralink庫內;在此過程中，若是發(fā)現(xiàn)一些問題，則需要實施持續(xù)性改進優(yōu)化;對基于三維的標準件庫管理系統(tǒng)進行持續(xù)6個月的應用，并陸續(xù)對墊圈、螺母、螺栓等多種基礎模型、實力模型落實審查、修改、入庫操作;在此基礎上，搭建起更為完善的基于Pro/E和Intralink的三維標準件庫管理系統(tǒng)，為提高產(chǎn)品設計效率的實現(xiàn)奠定更好基礎，并有效縮短機械產(chǎn)品的研制周期。

4 結束語

綜上所述，在完成流程設計與規(guī)范設計的基礎上，通過模型庫劃分方式的定義、供應鏈數(shù)據(jù)資源庫的搭建、標準件分類及物料屬性的定義、新增標準件審核流程的設定，實現(xiàn)了基于三維的標準件庫管理系統(tǒng)的搭建。應用結果表明，通過應用該系統(tǒng)，達到了提升機械產(chǎn)品研發(fā)設計效率、降低研發(fā)成本與周期的效果。

參考文獻

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