基于數(shù)據(jù)庫與模型庫的家電包裝設(shè)計(jì)平臺(tái)

■ 文/彭輝國，羅恒

（1.珠海普樂美廚衛(wèi)有限公司；2.珠海格力電器股份有限公司）

0 引 言

家電包裝最重要的功能就是保護(hù)產(chǎn)品在運(yùn)輸中不易破損。傳統(tǒng)上，設(shè)計(jì)師通常憑借以往設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，在三維軟件和二維軟件中設(shè)計(jì)包裝件，但存在包裝設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)、效率較低、已完成的包裝項(xiàng)目信息無統(tǒng)一管理，且設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)無法以一個(gè)有效的形式保存引用。目前行業(yè)內(nèi)沒有一個(gè)較為實(shí)用、適用于家電包裝的一個(gè)設(shè)計(jì)工具，也沒有一個(gè)成熟的平臺(tái)進(jìn)行二次開發(fā)。因此，有必要以包裝設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)為基礎(chǔ)搭建包裝計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)，縮短設(shè)計(jì)周期，提高設(shè)計(jì)效率，固化設(shè)計(jì)流程，實(shí)現(xiàn)信息集成管理。一個(gè)全面的設(shè)計(jì)平臺(tái)應(yīng)該是包含科學(xué)計(jì)算、三維處理、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、分析處理、人工智能等多項(xiàng)功能的綜合體系，但鑒于行業(yè)內(nèi)沒有可通用、針對(duì)性強(qiáng)的包裝智能系統(tǒng)可以使用，因而需要開發(fā)能實(shí)現(xiàn)包裝行業(yè)經(jīng)驗(yàn)固話、包裝設(shè)計(jì)流程標(biāo)準(zhǔn)化、設(shè)計(jì)資料集成共享等功能的全生命周期的包裝設(shè)計(jì)平臺(tái)作為包裝設(shè)計(jì)的信息化管理平臺(tái)。

1 系統(tǒng)功能需求

通過對(duì)企業(yè)包裝設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)流程的整理，對(duì)軟件開發(fā)需求的分析，我們認(rèn)為，一個(gè)全生命周期的包裝智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)，可以涵蓋包裝設(shè)計(jì)師所采用的包裝六步法，將設(shè)計(jì)流程固化，在系統(tǒng)中以引導(dǎo)的方式對(duì)設(shè)計(jì)師的操作進(jìn)行規(guī)范指導(dǎo)；將包裝各種物料信息作為數(shù)據(jù)保存在系統(tǒng)中，并實(shí)時(shí)更新以實(shí)現(xiàn)物料查重替換；將項(xiàng)目文檔、報(bào)告、經(jīng)驗(yàn)相互關(guān)聯(lián)以實(shí)現(xiàn)資料共享；集成CAD設(shè)計(jì)軟件，定制化開發(fā)設(shè)計(jì)軟件，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)提效。

1.1 用戶及權(quán)限管理

包裝設(shè)計(jì)平臺(tái)采用基于不同角色所屬不同組織配置創(chuàng)建項(xiàng)目權(quán)限。按管理者、項(xiàng)目經(jīng)理、工程師、項(xiàng)目相關(guān)人員等不同角色開通相應(yīng)的查閱、修改、刪除等不同權(quán)限。支持管理者自定義權(quán)限設(shè)置。

1.2 通用件管理

包裝設(shè)計(jì)平臺(tái)可對(duì)所有的包裝通用件進(jìn)行集中管理。首先，建立相應(yīng)數(shù)據(jù)庫對(duì)包裝通用件的基本信息（物料編碼、物料名稱、常規(guī)屬性等）進(jìn)行管理；然后將數(shù)據(jù)模型及屬性存放于Windchill系統(tǒng)中，可實(shí)時(shí)篩選同步系統(tǒng)的包裝物料信息、狀態(tài)，包裝平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)物料數(shù)據(jù)的快速檢索、調(diào)用、對(duì)比。另外，根據(jù)關(guān)鍵屬性，可以定制化配置平臺(tái)同步的物料信息。

通過該模塊可以對(duì)包裝物料進(jìn)行分類管理，并根據(jù)分類參數(shù)對(duì)物料進(jìn)行快速檢索；可以獲取新建物料信息并匹配系統(tǒng)物料進(jìn)行查重校驗(yàn)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)包裝件的重復(fù)利用。

1.3 項(xiàng)目庫管理

平臺(tái)創(chuàng)建項(xiàng)目同時(shí)匹配該項(xiàng)目類型的標(biāo)準(zhǔn)文件。平臺(tái)中引用的各類模板、規(guī)范性文檔及相關(guān)的配置文件均存儲(chǔ)于平臺(tái)庫中，由對(duì)應(yīng)管理權(quán)限的人員進(jìn)行管理。模板及文檔可由管理人員適時(shí)更新，并記錄歷史版本。設(shè)計(jì)時(shí)獲取設(shè)計(jì)信息更新數(shù)據(jù)模板內(nèi)容，以實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目資料的實(shí)時(shí)輸出，完成項(xiàng)目方案的評(píng)審。

1.4 項(xiàng)目數(shù)據(jù)管理

平臺(tái)會(huì)對(duì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程中所引用的標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)生的數(shù)據(jù)、關(guān)聯(lián)的配置、輸入輸出的參數(shù)等進(jìn)行關(guān)聯(lián)項(xiàng)目存儲(chǔ)，通過項(xiàng)目關(guān)鍵信息實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目過程文件、標(biāo)準(zhǔn)文件、實(shí)施方案的檢索查詢，參數(shù)便設(shè)計(jì)過程相關(guān)數(shù)據(jù)的回顧及追蹤。項(xiàng)目完成后，項(xiàng)目數(shù)據(jù)在平臺(tái)歸檔對(duì)不能進(jìn)行修改。

在三維設(shè)計(jì)軟件中，要對(duì)設(shè)計(jì)方案模板、設(shè)計(jì)參數(shù)、項(xiàng)目信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)存儲(chǔ)，通過軟件的信息匹配實(shí)現(xiàn)包裝方案的自動(dòng)設(shè)計(jì)，并可對(duì)生成的相關(guān)參數(shù)或結(jié)果進(jìn)行對(duì)比與更新。

1.5 系統(tǒng)平臺(tái)部署管理

包裝設(shè)計(jì)平臺(tái)部署分為Web及Creo客戶端兩部分?！绊?xiàng)目創(chuàng)建及方案選擇”“裝柜模擬計(jì)算”“設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)共享及管理”三個(gè)場(chǎng)景模塊在Web端實(shí)現(xiàn)及部署，“詳細(xì)設(shè)計(jì)”和“設(shè)計(jì)變更及批改驗(yàn)證”兩個(gè)模塊在Creo端部署，平臺(tái)可保證各模塊間數(shù)據(jù)的共享和流通。

2 平臺(tái)設(shè)計(jì)

平臺(tái)設(shè)計(jì)就是根據(jù)平臺(tái)功能需求的分析結(jié)果，為實(shí)現(xiàn)上述功能點(diǎn)，如何展開數(shù)據(jù)庫和模型庫兩個(gè)重點(diǎn)板塊的搭建工作。通過數(shù)據(jù)庫和模型庫的互聯(lián)共享，建立一個(gè)全流程的包裝設(shè)計(jì)平臺(tái)。

2.1 平臺(tái)總體架構(gòu)

本平臺(tái)主要有由裝快速配置、零部件優(yōu)選、包裝快速設(shè)計(jì)、自動(dòng)設(shè)計(jì)輸出和數(shù)據(jù)輸入/輸出五大功能模塊組成。平臺(tái)總體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 平臺(tái)總圖架構(gòu)

2.1.1 信息層

信息層是平臺(tái)架構(gòu)中最基礎(chǔ)的部分，用來管理平臺(tái)的最原始的數(shù)據(jù)信息。該層直接訪問數(shù)據(jù)庫和模型庫，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行增、刪、改、查等操作，包括包裝模型信息管理、包裝物料信息管理、設(shè)計(jì)規(guī)則信息管理、包裝圖文信息管理、包裝資料信息管理五個(gè)信息管理庫。

2.1.2 應(yīng)用層

應(yīng)用層是平臺(tái)架構(gòu)中最核心的部分，位于數(shù)據(jù)層和表示層之間，起到承上啟下的作用。應(yīng)用層主要是設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的展開，以及實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀取和輸出。該包裝設(shè)計(jì)平臺(tái)的應(yīng)用層主要包括：項(xiàng)目信息管理、產(chǎn)品點(diǎn)檢管理、方案設(shè)計(jì)管理、圖文輸出管理、資料歸檔管理和物料庫管理六個(gè)業(yè)務(wù)流程。

2.1.3 表示層

表示層位于最上層，直接面對(duì)使用人員，提供一種人機(jī)交互式的界面展示，引導(dǎo)用戶進(jìn)行相應(yīng)的操作。按用戶的不同操作錄入不同的數(shù)據(jù)，在Web端和Creo端的兩端同步實(shí)施更新。通過該平臺(tái)最終實(shí)現(xiàn)：需求網(wǎng)頁化、方案智能化、資料標(biāo)準(zhǔn)化、程序自動(dòng)化、物料通用化和集成系統(tǒng)六大功能。

2.2 系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)

2.2.1 產(chǎn)品三維模型檢查模塊

根據(jù)不同的產(chǎn)品部門、類型及機(jī)型名稱匹配相應(yīng)的三維模型結(jié)構(gòu)規(guī)范檢查集，工程師針對(duì)檢查集中的檢查條目對(duì)產(chǎn)品三維模型進(jìn)行逐條檢查，并將檢查結(jié)果及更改建議等信息填至對(duì)應(yīng)檢查項(xiàng)的屬性中。

完成檢查后，系統(tǒng)根據(jù)檢查結(jié)果篩選出未通過的檢查內(nèi)容，并生成多種格式的檢查報(bào)告供用戶選擇，檢查報(bào)告存儲(chǔ)于項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫中，支持工程師將檢查報(bào)告保存至其他路徑，如圖2所示。

圖2 產(chǎn)品三維模型檢查模塊

2.2.2 方案設(shè)計(jì)模塊

該模塊在包裝物料通用庫和方案模板庫的支持下開展設(shè)計(jì)工作。工程師把標(biāo)準(zhǔn)三維設(shè)計(jì)方案數(shù)據(jù)，以及通用包裝物料數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫。在開展新產(chǎn)品三維模型的包裝方案設(shè)計(jì)時(shí)，系統(tǒng)可自動(dòng)調(diào)用庫里的選定方案完成自動(dòng)設(shè)計(jì)。待系統(tǒng)完成初步的三維模型方案裝配后，輸出方案基本信息并進(jìn)行方案評(píng)審。確定整體設(shè)計(jì)方案后，進(jìn)行包裝詳細(xì)結(jié)構(gòu)及腔體自動(dòng)化設(shè)計(jì)，以及印刷素材和包裝箱版面的自動(dòng)化設(shè)計(jì)。最終實(shí)施系統(tǒng)同步對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行整體驗(yàn)證，查看產(chǎn)品與包裝方案是否產(chǎn)生干涉，間隙能否滿足設(shè)計(jì)要求。如圖3所示。

圖3 方案設(shè)計(jì)模塊

當(dāng)工程師完成包裝方案三維模型建模后，需要?jiǎng)?chuàng)建三維模型對(duì)應(yīng)的二維工程圖。此時(shí)，系統(tǒng)支持自動(dòng)生成圖框、自動(dòng)生成三視圖、自動(dòng)標(biāo)注；技術(shù)要求內(nèi)容可調(diào)用數(shù)據(jù)庫里對(duì)應(yīng)的物料的圖文技術(shù)要求；物料欄信息與三維模型信息可同步更新，保證信息一致。最終工程師可輸出多種格式的工程圖。如圖4所示。

圖4 方案設(shè)計(jì)模塊

2.2.3 物料庫模塊

物料庫模塊數(shù)據(jù)存放于Windchill系統(tǒng)。當(dāng)平臺(tái)完成最終包裝方案三維設(shè)計(jì)后，該系統(tǒng)會(huì)把需要申請(qǐng)物料編碼的包裝物料信息從Creo端輸入到Web端。Web端的物料庫會(huì)自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比，與庫里物料屬性一致，則直接借用重用的物料。其與庫里物料屬性都不同，則需要工程師來作判斷，是否采用相似的物料。如圖5所示。

圖5 物料庫模塊

2.2.4 設(shè)計(jì)變更模塊

當(dāng)產(chǎn)品零部件有更變時(shí)，工程師可在Web端輸入零部件編碼，系統(tǒng)會(huì)從數(shù)據(jù)庫里調(diào)取出相關(guān)使用的產(chǎn)品型號(hào)及編碼并輸入Creo端，軟件會(huì)從模型庫里導(dǎo)出對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品模型并自動(dòng)進(jìn)行零部件匹配，最終輸出檢查的結(jié)果。如圖6所示。

圖6 設(shè)計(jì)變更模塊

3 結(jié) 語

目前包裝設(shè)計(jì)自動(dòng)化已成為家電行業(yè)的迫切需求，隨著包裝行業(yè)的日益發(fā)展，定制化、多樣化、網(wǎng)絡(luò)化的產(chǎn)品對(duì)包裝設(shè)計(jì)的要求也會(huì)越來越高?？焖僭O(shè)計(jì)、操作便捷和方案可靠成為家電行業(yè)包裝工程師的心聲。本文通過對(duì)包裝計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)的闡述，介紹了一種可行性強(qiáng)、操作性高的新系統(tǒng)平臺(tái)，最終達(dá)成產(chǎn)品包裝印刷需求網(wǎng)頁化、產(chǎn)品包裝設(shè)計(jì)方案智能化、產(chǎn)品包裝印刷資料自動(dòng)化、產(chǎn)品包裝檢查程序自動(dòng)化和產(chǎn)品包裝印刷物料通用化，并且實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)平臺(tái)與PLM等系統(tǒng)集成。該系統(tǒng)的成果開發(fā)和應(yīng)用，對(duì)家電包裝行業(yè)有著巨大的參考價(jià)值，為實(shí)現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)化提供了一個(gè)案例參考；運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，在一定程度上提高了包裝設(shè)計(jì)的效率。