设计系统与PDM系统的集成技术研究与实现

贺 颖，陈高阳，王 珏

HE Ying, CHEN Gao-yang, WANG Jue

（中航工业航空动力机械研究所，株洲 412002）

0 引言

设计系统是设计人员进行航空产品设计的主要应用系统，设计系统集成、封装并调用了各类航空产品设计所需要的设计工具，可以积累和重用航空产品的设计流程。通过管理航空产品的设计流程，设计系统可以实现设计任务对各类设计工具的调用过程控制、各类设计工具生成的设计数据管理以及各设计任务之间的数据流关系控制和维系，最终实现业务流程的自动化和跨专业、多学科的协同设计。PDM（ Product Data Management，产品数据管理）系统具有图文档管理、产品构型管理、流程管理等功能，目前在航空产品设计制造领域应用的最为广泛的PDM系统主要有Siemens PLM software公司的Teamcenter、Dassault systemes的ENOVIA以及PTC公司的Windchill。本文提及的PDM系统特指Siemens PLM software公司的Teamcenter 07系统，它主要侧重于对航空产品阶段性数据的安全、结构化管理，对航空产品开发文档的版本控制，以及通过严格的流程管理，控制基于详细结构的产品技术状态和数据的审批与更改的过程。将设计系统与PDM系统有效进行集成，可实现产品设计过程与产品阶段性成果的衔接，保障两系统同类数据的一致性，对于整个企业产品核心设计能力的积累和提升具有重要的意义。

1 两系统集成技术研究

目前较为常用的系统集成技术有以下三种，按集成程度由浅到深进行介绍：

__1）通过应用程序封装实现系统集成

这种方式通常采用于两系统集成程序要求较低的情况。应用系统封装集成可以实现两系统间的文件级数据的共享集成。它通常由一个主应用系统调用另外一个应用系统，主应用系统作为封装的主体，另一应用系统本身以及其生成的部分或所有文件级数据作为被封装的内容。但这种集成方式不能管理文件级数据的内部信息，同时，也无法实现两系统间的交互控制，并不适用于本文所要实现的集成效果。

2）通过接口数据交互实现系统集成

这种方式较应用程序封装集成方式更为高级，系统集成的程度也更为紧密。接口集成可实现两系统间文件级数据和参数级数据的共享集成，并通过互锁机制保证两系统间数据的一致性。它通常由两个应用系统互相调用对方预留的接口，通过接口说明了解并使用接口函数，将需要的数据由另一个应用系统内读出，同时向另一个系统写入新的数据。使用这种接口数据交互方式实现系统集成的前提是集成开发人员必须对两个系统的架构有清晰的认识，熟悉两个系统预留的接口，并对两系统间需交互的数据有清晰的划分。所以，接口集成方式的困难度远远高于应用程序封装集成方式，本文所采用的集成方式即是接口交互集成方式。

本文中TeamCenter 07提供数据导入接口，通过生成某类符合TeamCenter 07导入格式要求的*.bat文件，调用导入接口模块，由该接口程序自动导入被打开的三维模型/工程图并接收NX数据文件特性中的对应结构设计对象及其状态的标识号和代号、名称等信息，导入完成后TeamCenter 07调用设计系统反馈接口feedback.dll，由该接口程序向设计系统返回数据导入是否成功的标识信息。

3）两系统间的无缝集成

这种集成方式多适用于一家厂商开发的多类产品，无缝集成除了实现系统间的数据共享和操作外，还可实现服务的互操作，两系统间无论哪一方发生了变化，另一方也会实时发生变化。本文中所提及的设计系统和PDM系统是完全不同厂商、不同架构的两类系统，无法实现无缝集成。

2 设计系统与PDM系统集成的实现

在进行系统集成前，需要确定的是设计系统与TeamCenter 07分别管理设计的哪个阶段和哪部分数据。在本课题中，我们按实际设计情况确定，航空发动机各阶段迭代设计过程中产生的设计数据均先保存在设计系统中，经过分析计算确认并且已经达到一定技术状态的设计数据，设计系统必需将其提交到Teamcenter 07中，由Teamcenter 07完成审批确认过程，并在Teamcenter 07系统中保存技术状态，确认定版的产品完整三维模型和二维工程图，维系正确的设计物料清单。

在整个集成过程中，两系统会发生数据（包括NX数据模型本身以及相关的标识、状态信息）交互和系统间的互锁。具体逻辑如图1所示。

图1 系统集成逻辑图

设计系统与TeamCenter 07集成的核心逻辑主要体现为两个集成接口：TeamCenter 07的“数据导入接口”与设计系统的“消息反馈接口”。当设计人员向TeamCenter 07提交结构模型和图纸时，首先由设计系统将UG模型/图纸、设计BOM（包括完整的设计对象标识信息和技术状态信息）数据发布到服务器上的某位置，然后再由设计系统调用NX Manager将这此数据信息检入到TeamCenter 07中；同时设计系统调用内部逻辑，锁定这些检出数据（不能被编辑，但可以浏览）。

TeamCenter 07完成数据信息检入后，首先通过“消息反馈接口”通知设计系统“导入成功”或“导入失败”。“导入失败”则由设计系统再次发起重新导入。“导入成功”则触发TeamCenter 07内部数据审批流程，完成数据审批。审批完成后，返回不同的状态信息，TeamCenter 07调用设计系统的“消息反馈接口”，通知设计系统数据的状态。按“审批通过”和“审批不通过”两种状态标志，设计系统执行相应的逻辑。相应的数据交互关系如图2所示。

图2 系统集成数据关系图

数据由设计系统导入PDM系统的逻辑程序如表1所示。

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设计系统的“消息反馈接口”feedback.dll是一个基于C++语言开发的全局函数，其具体函数功能说明如图3所示：

图3 feedback.dll函数功能说明

图3 feedback.dll函数功能说明

设计系统与TeamCenter 07间的互相关联的审核过程和技术状态的变化如图4所示。

图4 系统集成技术状态图

设计人员在设计系统中进行结构设计，结构设计数据在设计系统中是检入状态（可编辑），TeamCenter 07中目前没有内容。当设计系统向TeamCenter 07导入数据后，TeamCenter 07变为工作中，进行数据审批。而此时设计系统中的数据变为检出状态（不可编辑）。审批完成后，TeamCenter 07中数据冻结。

3 结束语

设计系统与PDM系统的集成是制造业信息化的发展趋势。设计系统与PDM系统的有效集成，可以大大提高设计效率，缩短设计周期。通过本文的研究，已实现设计系统与PDM系统间的数据集成和数据一致性的控制，但随着设计系统与PDM系统的不断改进和发展，系统之间的集成接口需要考虑标准化和规范化的问题，这是以后的努力方向。

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