面向ERP与CAD集成的液压缸产品图库管理系统研究

秦红斌，孙齐，唐红涛，张雁翔，王玲军

(1. 武汉理工大学机电工程学院,湖北武汉 430070；2.韶关液压件厂有限公司,广东韶关 512029)

0 前言

液压缸一般由后端盖、缸筒、活塞杆、活塞组件、前端盖等主要部分组成，而且为了防止内部液压油泄漏，液压缸的加工工艺相对复杂，加工精度也比较高，液压缸产品的设计图纸所包含的生产信息也更加复杂。因此对于液压缸制造企业，建立液压缸产品数字化和智能化设计制造平台非常必要。

目前，在机械制造生产过程中，CAD工艺设计技术以及ERP资源管理技术对产品的高效化、高质量生产起着举足轻重的作用。但这些软件大多数是以独立的个体存在，由于中间没有建立数据传输的桥梁，使得系统之间不能进行有效的信息化交流和数据共享，导致经常出现数据文件传递的滞后、信息一致性无法保证、文件检索和管理困难等问题,难以满足企业的现代化生产，进而遏制了企业在市场业务上的高速化拓展。如何解决机械制造生产管理过程中各个系统之间出现的“信息孤岛”问题成为当前制造企业管理人员日益关心的问题。

为解决上述问题，本文作者将CAD设计图纸和ERP信息管理系统柔性地耦合在一起，针对液压缸生产，研究开发了ERP和CAD集成的产品图库管理系统。将产品设计图纸与订单合同信息牢牢绑定在一起，智能识别并提取图纸明细栏信息，生成物料清单并输出到数据库中，再由ERP系统查询数据库，生成方便用户浏览的产品BOM( Bill of Material)表；根据产品设计参数分类标准化管理已有产品的CAD设计图纸，实现液压缸CAD工艺设计与制造信息管理于一体的多元化功能，从而有效地促进了制造企业科学化的生产管理进程。因此，文中的研究对于我国机械制造企业的产品生产与数据管理机制具有一定的参考价值和借鉴意义。

1 ERP与CAD集成的液压缸产品图库管理系统总体设计

液压缸的种类繁多、结构复杂，因此面向液压缸的生产信息也错综复杂。 CAD设计图纸中包含产品的大量生产信息，而这些生产信息相对离散，不如制造企业ERP系统中销售、采购、仓储等信息清晰集中，因此将CAD集成到企业ERP系统中对于生产液压缸等结构复杂产品的企业具有重大意义。

1.1 系统工作流程的分析和设计

液压缸制造企业一般有销售部、采购部、技术部、生产部、仓储部、质检部、人事部、财务部等八大主要部门。其中销售部反馈给客户的订单信息中经常包含技术部提供的产品的CAD设计图纸，技术部与生产部之间主要的生产信息传递方式也是产品的CAD设计图纸，因此在图库管理系统中主要涉及销售部、技术部和生产部的信息传递。在图库管理系统中，CAD设计图纸与订单通过合同细则号关联，与生产部的零件加工任务通过图号关联。对合同细则号和图号进行检索，用户能迅速精准地浏览所需的CAD图纸，故文中所设计的ERP与CAD集成的图库管理系统的工作流程如图1所示。

图1 图库管理系统工作流程

系统工作流程如下：

(1)销售部接收客户订单，提取产品关键的技术参数信息传递给技术部；

(2)技术部审核订单信息，编制产品图号输入系统，根据产品的技术参数查找资料，初步测绘研发产品，分派任务给相应技术员，设计产品。而技术员在设计液压缸产品时，可以参考研发图库的初稿以及企业的基型产品标准图库；

(3)审核人员审核产品CAD设计图纸，审核通过之后将产品CAD设计图纸进行校对、入库，入库默认图库时智能识别提取CAD设计图纸中包含的物料信息，生成特殊的产品BOM表传递给生产部；

(4)技术员根据经验判断该产品是否典型，是否需要添加到基型产品清单；

(5)生产部可以通过产品图号在图库管理系统中检索定位产品CAD设计图纸，以便根据产品CAD设计图纸制定产品的加工工艺路线，然后进行生产调度。

1.2 系统功能模块确定

根据上述分析确定系统工作流程，文中所设计的面向ERP与CAD集成的液压缸产品图库管理系统主要包含默认图库、标准图库、基型产品清单、研发管理、研发图库和产品BOM表等信息模块。其中“默认图库”用来管理所有订单合同与CAD设计图纸之间的一一对应关系，提取默认图库中相对典型的产品，然后根据产品设计参数编码排序形成一张“基型产品清单”以及对应的“标准图库”；“研发图库”用来管理新产品研发初期的参考资料以及设计初稿；“产品BOM表”用来管理从CAD设计图纸中智能识别提取的物料信息。

2 ERP与CAD集成的关键技术

2.1 CAD图纸标题栏与明细栏信息自动识别与提取

CAD设计图纸是制造工艺中必不可少的一部分，二维图纸的标题栏、明细表以及其他区域都包含着产品加工工艺的重要信息。因此，开发人员可以根据制造企业自己的需求，定制标题栏和明细表的格式，以实现自动化获取图纸信息的功能。

CAD设计图纸需要提取的信息划分为2个区域(如图2所示)，在绘制产品CAD设计图时，将区域Ⅰ和区域Ⅱ设置为单独命名的特殊图块结构。其中区域Ⅰ为标题栏，每张CAD设计图纸都有一个对应的标题栏，主要记录该图纸的一些基本信息，包括单位名称、零件名称、图号、材质、质量、比例、设计、校对、工艺及审批等；区域Ⅱ为明细栏，一般装配图才有明细栏，主要记录的是一个产品或者部件的物料清单。

图2 CAD设计图纸区域划分

文中提取CAD设计图纸中标题栏和明细栏信息的关键技术是引用程序集autodesk.autocad.interop.dll和autodesk.autocad.interop.common.dll。首先引用程序集autodesk.autocad.interop.dll的AcadDocument接口，获取相应CAD图纸模型空间的实体对象,然后遍历当前CAD图纸所有实体对象;引用程序集autodesk.autocad.interop.common.dll的AcadBlockReference接口，判断是不是图块实体，如果是图块实体对象，则获取相应图块的分割属性。由于每个图块的长度不一样，其中区域Ⅰ即标题栏的图块长度为27，区域Ⅱ即明细栏的图块长度为8，因此根据图块的长度可以筛选出区域Ⅰ和区域Ⅱ。循环遍历区域Ⅰ图块和区域Ⅱ图块，引用程序集autodesk.autocad.interop.common.dll的AcadAttributeReference接口，提取对应信息保存至相应数据库表中，以供ERP系统查询数据库形成特殊的产品BOM表。

2.2 ERP系统中BOM表的设计与导入

BOM物料清单是计算机可以识别的产品结构数据，详细地记录了一个产品所用到的所有零部件及相关属性，即父件与所有子件的从属关系、单位用量及其他属性信息，是实现企业各部门间业务关联的重要纽带。

如果 BOM表的整理和生成全部靠技术人员的手工录入，将会导致信息输入的过程中会出现信息错误、格式不准确等问题，而且效率低下，这样机械式的操作方式难以适应当前企业高速化发展的业务需求。因此，智能识别每张图纸的明细栏，汇总生成产品的BOM表，设计相应的订单合同与BOM表的关联关系，是实现企业各部门业务关联的重要保障。

ERP系统连接数据库，查询从CAD设计图纸中自动识别并提取到数据库中的物料信息，显示在经过特殊设计的系统界面上，所形成的产品BOM表如图3所示。图中表1包含CAD设计图纸的标题栏信息以及订单合同的合同细则号，合同细则号将订单合同与产品BOM表紧密联系起来形成一一对应的关系。选中表1某一行数据，即可刷新出对应产品的物料清单，其中表2为物料清单中的自制零件，表3为物料清单中外购的标准件。BOM表信息在ERP系统里最终传递给生产部，避免了技术人员手工录入BOM表的窘境。生产部根据产品BOM表信息整理物料种类，通过图库管理系统定位相应的CAD设计图纸，制定产品的加工工艺路线，进行生产调度。

图3 产品BOM

2.3 基于循环递归算法的产品结构树建立

产品结构树表征产品及其零部件的数据和文档之间存在的从属关系，产品由部件及零件组成，部件由下一级部件及零件组成，这种层层包含的关系，就形成了产品结构树。

文中采用如图4所示的算法流程建立产品结构树。首先获取储存在数据库中的产品物料信息，产品结构树的根节点为该产品的总装配图，而根节点的下一级子节点为产品总装配图中的物料信息所对应的物料，循环遍历所有子节点；如果子节点对应的不是零件，则将此节点的物料信息中的每一物料添加为该节点的更下一级子节点。循环递归子节点，最终获得产品结构树。

图4 循环递归算法流程

产品结构树的每一个节点对应一张物料CAD设计图纸 ，节点显示图纸的图号、名称和数量，整个产品结构树构成该产品的全套CAD设计图纸。采用DWG TrueView2018控件显示CAD图纸，展示在图库管理系统界面上，如图5所示。界面分上下两部分，上部分对应各种产品的基础订单设计信息，存储在数据库表中；下部分的右侧就是上部选中的某一订单的产品结构树模型，双击产品结构树任一节点可在左侧显示该节点对应的CAD 图纸，极大地方便了产品CAD图纸的管理与浏览，促进生产信息的流通。

图5 默认图库系统界面

2.4 图纸管理

液压缸的种类虽然繁多，但基本原理和结构相似，因此在设计人员设计新的液压缸时，参考以前的相似液压缸的设计图纸，将极大地提升产品的设计进度，加快企业的生产效率，因此企业的标准图库应运而生。将企业以往的典型产品的设计图纸根据产品的设计参数按照一定的编码规则制作一张基型产品清单，在设计新产品时即可根据产品的设计参数筛选出基型产品的设计图纸。文中建立的液压缸基型产品清单如图6所示，可供筛选的液压缸设计参数有液压缸系列、压力、安装、缸径、杆径、行程、缸底、油口、杆材、螺纹、缓冲、介质、密封等。筛选出所需的物料，可通过点击基型产品清单界面的标准图库按钮，直接查看对应CAD设计图纸，如图7所示。

图6 基型产品清单

图7 标准图库

3 系统开发与应用案例

3.1 系统的开发

文中以液压缸的生产为背景，综合液压缸的设计与制造实际情况，开发如图8所示的三层逻辑架构的C/S系统。运用VS2013基于.NET平台开发了面向液压缸生产的ERP与CAD集成的图库管理系统，数据存储基于SQL Server2012，利用ftp共享文件夹实现CAD设计图纸上传下载，采用DWG TrueView2018控件显示CAD设计图纸供用户浏览。随着客户需求的不断优化，液压缸制造企业越来越重视CAD图纸所包含的生产信息的准确性以及产品对应的三维SolidWorks模型，因此在实际企业应用过程中，新增了图纸入库校对和三维图纸浏览功能。

图8 三层逻辑架构图

CAD设计图纸入库前的校对界面如图9所示。图纸校对主要涉及2个方面，是否缺图和明细栏信息填写的准确性。缺图表示装配图中存在的某一物料实际上不在校对的图纸文件夹下，外购的标准件不需要图纸，因此不需要校对标准件是否缺图；明细栏信息的准确性是将装配图明细栏信息与企业基础物料信息单进行对比，确保CAD设计图纸所需物料与企业仓储部门的物料信息一致，避免出现不必要的误差。

图9 图纸校对界面

采用eDrawings2018控件显示的三维SolidWorks模型如图10所示。

图10 三维SolidWorks模型显示界面

3.2 系统在液压缸新产品设计和生产中的应用

利用文中所设计的ERP与CAD集成的液压缸产品图库管理系统，工程师在设计液压缸新产品时，首先根据液压缸的设计参数对基型产品清单进行筛选；随后基于筛选的结果在标准图库中定位对应的CAD设计图纸；然后参考基型产品设计图纸改进或者直接引用进而完成新产品的CAD设计图纸。设计完成之后的图纸交给技术员审核、校对，然后入库默认图库，同时自动识别并提取物料清单存储在数据库中，进而生成系统经过特殊设计的产品BOM表样式，生产部门根据此产品BOM表样式可以清晰区分外购标准件与自制零件，方便进行生产调度。而产品CAD设计图纸进入默认图库之后，技术员还需根据经验判断是否需要将该产品列入基型产品清单。

4 结论

文中开发了面向ERP与CAD集成的液压缸产品图库管理系统，该系统运用企业资源管理的思想，针对典型产品的设计图纸，根据设计参数进行标准化分类管理形成基型产品清单。通过文中系统，用户能迅速精准定位到某一产品的设计图纸以及产品结构树，方便浏览图纸。基于基型产品清单，合理使用标准图库，将缩短技术人员设计新产品的时间，加快生产进度。图纸上传前的入库校对功能，能保证图纸的信息准确；上传图纸时自动识取产品的物料清单，极大地减少了用户的工作量，并且基于ERP设计的特殊产品BOM表能明确区分产品所需的零件类型，即外购的标准件和自制的零件。在产品加工生产时，直接查看三维和二维的图纸等设计信息为产品加工工艺设计提供了极大的便利，亦使无纸化办公的实现成为可能。