基于数据库与模型库的家电包装设计平台

■ 文/彭辉国，罗恒

（1.珠海普乐美厨卫有限公司；2.珠海格力电器股份有限公司）

0 引 言

家电包装最重要的功能就是保护产品在运输中不易破损。传统上，设计师通常凭借以往设计经验，在三维软件和二维软件中设计包装件，但存在包装设计周期长、效率较低、已完成的包装项目信息无统一管理，且设计经验无法以一个有效的形式保存引用。目前行业内没有一个较为实用、适用于家电包装的一个设计工具，也没有一个成熟的平台进行二次开发。因此，有必要以包装设计业务为基础搭建包装计算机辅助设计系统，缩短设计周期，提高设计效率，固化设计流程，实现信息集成管理。一个全面的设计平台应该是包含科学计算、三维处理、数据统计、分析处理、人工智能等多项功能的综合体系，但鉴于行业内没有可通用、针对性强的包装智能系统可以使用，因而需要开发能实现包装行业经验固话、包装设计流程标准化、设计资料集成共享等功能的全生命周期的包装设计平台作为包装设计的信息化管理平台。

1 系统功能需求

通过对企业包装设计业务流程的整理，对软件开发需求的分析，我们认为，一个全生命周期的包装智能设计系统，可以涵盖包装设计师所采用的包装六步法，将设计流程固化，在系统中以引导的方式对设计师的操作进行规范指导；将包装各种物料信息作为数据保存在系统中，并实时更新以实现物料查重替换；将项目文档、报告、经验相互关联以实现资料共享；集成CAD设计软件，定制化开发设计软件，实现设计提效。

1.1 用户及权限管理

包装设计平台采用基于不同角色所属不同组织配置创建项目权限。按管理者、项目经理、工程师、项目相关人员等不同角色开通相应的查阅、修改、删除等不同权限。支持管理者自定义权限设置。

1.2 通用件管理

包装设计平台可对所有的包装通用件进行集中管理。首先，建立相应数据库对包装通用件的基本信息（物料编码、物料名称、常规属性等）进行管理；然后将数据模型及属性存放于Windchill系统中，可实时筛选同步系统的包装物料信息、状态，包装平台实现对物料数据的快速检索、调用、对比。另外，根据关键属性，可以定制化配置平台同步的物料信息。

通过该模块可以对包装物料进行分类管理，并根据分类参数对物料进行快速检索；可以获取新建物料信息并匹配系统物料进行查重校验，从而实现对包装件的重复利用。

1.3 项目库管理

平台创建项目同时匹配该项目类型的标准文件。平台中引用的各类模板、规范性文档及相关的配置文件均存储于平台库中，由对应管理权限的人员进行管理。模板及文档可由管理人员适时更新，并记录历史版本。设计时获取设计信息更新数据模板内容，以实现项目资料的实时输出，完成项目方案的评审。

1.4 项目数据管理

平台会对项目设计过程中所引用的标准、产生的数据、关联的配置、输入输出的参数等进行关联项目存储，通过项目关键信息实现项目过程文件、标准文件、实施方案的检索查询，参数便设计过程相关数据的回顾及追踪。项目完成后，项目数据在平台归档对不能进行修改。

在三维设计软件中，要对设计方案模板、设计参数、项目信息进行关联存储，通过软件的信息匹配实现包装方案的自动设计，并可对生成的相关参数或结果进行对比与更新。

1.5 系统平台部署管理

包装设计平台部署分为Web及Creo客户端两部分。“项目创建及方案选择”“装柜模拟计算”“设计数据共享及管理”三个场景模块在Web端实现及部署，“详细设计”和“设计变更及批改验证”两个模块在Creo端部署，平台可保证各模块间数据的共享和流通。

2 平台设计

平台设计就是根据平台功能需求的分析结果，为实现上述功能点，如何展开数据库和模型库两个重点板块的搭建工作。通过数据库和模型库的互联共享，建立一个全流程的包装设计平台。

2.1 平台总体架构

本平台主要有由装快速配置、零部件优选、包装快速设计、自动设计输出和数据输入/输出五大功能模块组成。平台总体架构如图1所示。

图1 平台总图架构

2.1.1 信息层

信息层是平台架构中最基础的部分，用来管理平台的最原始的数据信息。该层直接访问数据库和模型库，对数据进行增、删、改、查等操作，包括包装模型信息管理、包装物料信息管理、设计规则信息管理、包装图文信息管理、包装资料信息管理五个信息管理库。

2.1.2 应用层

应用层是平台架构中最核心的部分，位于数据层和表示层之间，起到承上启下的作用。应用层主要是设计环节的展开，以及实现数据的读取和输出。该包装设计平台的应用层主要包括：项目信息管理、产品点检管理、方案设计管理、图文输出管理、资料归档管理和物料库管理六个业务流程。

2.1.3 表示层

表示层位于最上层，直接面对使用人员，提供一种人机交互式的界面展示，引导用户进行相应的操作。按用户的不同操作录入不同的数据，在Web端和Creo端的两端同步实施更新。通过该平台最终实现：需求网页化、方案智能化、资料标准化、程序自动化、物料通用化和集成系统六大功能。

2.2 系统详细设计

2.2.1 产品三维模型检查模块

根据不同的产品部门、类型及机型名称匹配相应的三维模型结构规范检查集，工程师针对检查集中的检查条目对产品三维模型进行逐条检查，并将检查结果及更改建议等信息填至对应检查项的属性中。

完成检查后，系统根据检查结果筛选出未通过的检查内容，并生成多种格式的检查报告供用户选择，检查报告存储于项目数据库中，支持工程师将检查报告保存至其他路径，如图2所示。

图2 产品三维模型检查模块

2.2.2 方案设计模块

该模块在包装物料通用库和方案模板库的支持下开展设计工作。工程师把标准三维设计方案数据，以及通用包装物料数据存储于项目数据库。在开展新产品三维模型的包装方案设计时，系统可自动调用库里的选定方案完成自动设计。待系统完成初步的三维模型方案装配后，输出方案基本信息并进行方案评审。确定整体设计方案后，进行包装详细结构及腔体自动化设计，以及印刷素材和包装箱版面的自动化设计。最终实施系统同步对设计方案进行整体验证，查看产品与包装方案是否产生干涉，间隙能否满足设计要求。如图3所示。

图3 方案设计模块

当工程师完成包装方案三维模型建模后，需要创建三维模型对应的二维工程图。此时，系统支持自动生成图框、自动生成三视图、自动标注；技术要求内容可调用数据库里对应的物料的图文技术要求；物料栏信息与三维模型信息可同步更新，保证信息一致。最终工程师可输出多种格式的工程图。如图4所示。

图4 方案设计模块

2.2.3 物料库模块

物料库模块数据存放于Windchill系统。当平台完成最终包装方案三维设计后，该系统会把需要申请物料编码的包装物料信息从Creo端输入到Web端。Web端的物料库会自动进行数据对比，与库里物料属性一致，则直接借用重用的物料。其与库里物料属性都不同，则需要工程师来作判断，是否采用相似的物料。如图5所示。

图5 物料库模块

2.2.4 设计变更模块

当产品零部件有更变时，工程师可在Web端输入零部件编码，系统会从数据库里调取出相关使用的产品型号及编码并输入Creo端，软件会从模型库里导出对应的产品模型并自动进行零部件匹配，最终输出检查的结果。如图6所示。

图6 设计变更模块

3 结 语

目前包装设计自动化已成为家电行业的迫切需求，随着包装行业的日益发展，定制化、多样化、网络化的产品对包装设计的要求也会越来越高。快速设计、操作便捷和方案可靠成为家电行业包装工程师的心声。本文通过对包装计算机辅助设计系统的阐述，介绍了一种可行性强、操作性高的新系统平台，最终达成产品包装印刷需求网页化、产品包装设计方案智能化、产品包装印刷资料自动化、产品包装检查程序自动化和产品包装印刷物料通用化，并且实现设计平台与PLM等系统集成。该系统的成果开发和应用，对家电包装行业有着巨大的参考价值，为实现工业互联网化提供了一个案例参考；运用计算机技术，在一定程度上提高了包装设计的效率。