慧眼聚焦
异构CAD协□
同刘文广
北京
设100070
计研究中车工业研究院有限公司
摘
要院随着市场的不断发展袁为了应对多企业协同研制的需求袁需要使用多种计算机辅助设计
渊CAD冤软件进行协同设计遥搭建了基于Teamcenter的异构CAD协同设计系统袁建立了TOP-DOWN协同设计流程袁分析了数据交换策略和硬件部署方案遥应用这一异构CAD协同设计系统袁完成了某型履带车的设计遥
关键词院计算机辅助设计中图分类号院TH122
软件
研究
履带车
文章编号院员园园园原源怨怨愿渊圆园员9冤06原园园05原园5
文献标志码院A
enterprisecollaborativedevelopment袁avarietyofCADsoftwareisneededforcollaborativedesign.AheterogeneousCADcollaborativedesignsystembasedonTeamcenterwasbuilt袁andtheTOP-DOWNcollaborativedesignprocesswasestablished.Atthesametime袁thedataexchangestrategyandhardwarecollaborativedesignsystem.
KeyWords院CAD
Software
ResearchCreeperTruck
Abstract院Withthecontinuousdevelopmentofthemarket袁inordertocopewiththeneedsofmulti=
allocationplanwereanalyzed.ThedesignofacrawlercarwascompletedbythisheterogeneousCAD
1研究背景
先进轨道交通装备是国家建设交通强国和现代化经济体系的重要支撑袁是高端装备走出去的重要代表遥随着市场需求的快速增长和企业竞争的日趋激烈袁在产品供应链上袁多企业协同研制的需求越来越突出袁传统的企业内封闭管理模式已经不适应复杂产品企业群的协同需求咱1-2暂遥打破企业组织边界袁积极开展跨地区尧跨企业的设2ManyCAD与Multi-CAD
研发管理时常需要面对多种CAD工具应用的现状袁企业管理层也都会将多CAD管理能力列为重点考察项目遥对于多CAD袁目前有两种概念袁分别是ManyCAD和Multi-CAD袁这两者是完全不同的概念遥在ManyCAD的管理模式下袁产品数据管理PDM系统通过与CAD工具对应的集成器来管理设计师的日常作业袁最显著的特点是各类CAD工具各自袁不能实现混合装配袁而只能分别管理使用各类CAD软件设计的某类产品遥ManyCAD的优点是保护已有的CAD软件的投资袁不强调PDM系统针对某个CAD工具的集成遥由于没有排他性袁PDM系统技术门槛低袁这类PDM系统较为流行咱4暂遥Multi-CAD的管理能力在ManyCAD之上袁强调计协同袁是实现企业设计能力持续提升尧降低设计周期和设计成本尧提升企业市场竞争力的有效手段遥然而袁企业在开展协同设计时面临诸多问题袁其中最主要的问题就是各企业之间使用的设计工具不同咱3暂袁甚至一导致同一产品的设计模型可能由多种异构平台的三维模型所组成遥异构计算机辅助设计渊CAD冤模型的预装配比较困难袁在模型设计阶段验证异构模型的可装配性并对其结构合理性进行分析是当前亟需解决的问题袁这在很大程度上制约了企业设计过程的协同化水平遥可见袁开展协同设计技术研究袁建设协同设计平台袁通过信息化平台实现协同设计流程袁是进一步提升轨道交通行业协同设计能力的必然要求遥收稿日期院圆园员9年1月
个企业内部不同部门之间使用的设计工具也不相同袁异构CAD系统的混合装配遥这样的多CAD可以满足不同设计软件模型管理的需求袁从而实现异构CAD环境下的协同设计遥3Teamcenter的CAD集成功能
Teamcenter软件是西门子开发的一套产品生命周期管理系统袁可以和各种CAD进行无缝紧密集成袁支持多CAD集成和协同设计咱5暂袁各种CAD软件设计的产品及零部件都可以统一地在Teamcenter中进行实圆园19袁57渊6冤
机械制造总第658期5慧眼聚焦
时管理遥在Teamcenter中袁轻量可视化的中性文件格式.JT是实现多学科异构CAD协同设计管理的关键遥Multi-CAD工作原理如图1所示咱4暂袁Teamcenter将多个CAD零部件渊PART冤自动转换为与源CAD无关的.JT格式袁可以在首选的CAD系统中重用尧创建尧共享和修改组件设计袁并将它们合并到多个CAD组件或产品设计中遥另外袁借助Teamcenter的可视化功能咱6-7暂袁相关人员可以访问所需的设计数据袁并开展协同作业遥目前袁不少企业进行了基于PDM系统的协同研发研究袁其中大多数都是基于一种CAD软件遥虽然也有少数多种CAD软件的实践袁但是也只是ManyCAD的管理袁各CAD软件之间缺乏协作互动遥从某种程度上而言袁PDM系统只是实现了设计文档的管理袁并不能满足协同设计的要求遥为实现Multi-CAD管理的目的袁笔者设计了基于Teamcenter的异构CAD协同设计系统遥......产品研发划分为策划尧设计尧试制尧设计确认尧批量生产等阶段袁每一个阶段又划分为若干活动袁并设置相应的活动评审节点袁以控制研发质量遥对于零部件而言袁完成三维模型设计并经预审流程审批袁状态为预发布袁设计尧试制阶段状态为具备试TeamcenterVisualization4异构CAD协同设计系统笔者对系统设计过程中的主要内容进行研究袁分析实施目标袁并基于此搭建系统整体架构遥同时对业务流程进行分析梳理袁介绍系统与四种主流CAD软件的集成遥4.1实施目标基于业务需求袁PDM系统以图文档管理尧电子签审管理等功能模块为基础袁重点对产品研制过程中主要的研发工具进行集成袁形成产品研制全过程的数字化开发能力袁并以产品结构为核心袁形成完整的产品数字化模型袁利用异构数据转换接口实现模型的可视化遥4.2系统架构基于实施目标袁笔者搭建了系统的整体架构袁如图2所示遥异构CAD协同设计系统除了实现常规的图文档管理和流程管理等功能外袁还实现了系统与四种主流CAD软件的集成袁同时为保证系统安全袁制订了数据交换策略遥4.3业务流程通过对需求进行分析梳理袁定义总体业务流程袁如图3所示遥银图3业务流程策划设计试制设计确认批量生产银图2系统整体架构银图1Multi-CAD工作原理6圆园19袁57渊6冤
机械制造总第658期制条件袁设计确认尧批量生产阶段状态为具备批产条件遥对于文档而言袁签审后状态统一为发布遥变更控制覆盖设计尧试制尧设计确认尧批量生产阶段遥在设计和试制阶段袁通过设计更改工程变更通知书渊过ECN批产冤管更理改设计更ECN遥改遥在设计确认和批量生产阶段袁通基于上述业务流程的详细定义袁在具体实施过程中梳理出未来在PDM中的业务场景袁在实施过程中按阶段逐步展开遥4.4CAD集成笔者设计的系统实现了Teamcenter与NX尧SolidWorks为每种CAD尧CATIA工具制尧Creo作了项四目种专主流用的CAD二维软图模件的板集袁实成现袁了Teamcenter属性与数模属性和图纸标题栏属性的自动映射袁如图4所示遥PLMtoCADPLMtoCADPLMtoCADPLMtoCADCADtoPLM质CADtoPLMCADtoPLM银图4属性映射关系图4中框内的属性与PDM进行属性双向映射袁CAD时自动接生成口保轻存量模化模型时型袁遥物图料纸清发单布自后动袁通过同步接到口打PDM开袁同显示签审信息遥5TOP-DOWN协同设计
构尧部TOP-DOWN件结构到零件的协同设计自上指而一种下且由逐总步体细布化传局尧递总的体结设计方法咱8暂实施目标遥袁通过有利这于过程一方法监控袁能遥够TOP-DOWN更好地贯彻设计协同思设计路和的思路是先确定整机基本参数袁然后确定整机总布置尧部件总布置袁最后确定零件设计和工程图设计咱9暂产品的设计流程主要包括搭建产品目录尧遥建立及保存总体装配结构尧在PDM系统中下发任务袁以及详机械制造总第658期慧眼聚焦
细设计零部件等袁如图5所示遥搭建产品目录保存总体装配结构下发任务产品主管设计师创建总体装配结在系统中搭建产构总图和一级装分配零部件设计配品目录Teamcenter袁并保存到权和所有权袁并通知相应设计师设计变更设计发布详细设计修订新的版本袁设计完成后袁在分管零部件设计并重新发布系统中通过审核师完成零部件的流程进行发布详细设计银图5TOP-DOWN协同设计流程6履带车设计流程
基于所搭建的异构CAD协同设计系统袁笔者使用TOP-DOWN流程如图6所示设计遥方法完成了某型履带车的设计袁总体总布置图总体骨架模型车架骨架履带组骨架导向轮及托带其它部件渊CATIA模型冤渊模NX型冤轮骨渊Creo架模冤型渊SolidWorks骨架模型冤零部工程零部工程零部工程零部工程件设图绘件设图绘件设图绘件设图绘计制计制计制计制整车三维模型整车工程图渊1冤系统管银理图6履带车设计总体流程件袁并将所有权转移员至创项建目产负责品文人件遥夹结构和顶层零部部件权渊2限冤项遥目负责人创建产品物料清单结构袁转移零接口渊袁3并冤分项发目骨负责架至人分创管建设计各级师定位遥骨架袁建立各系统三维渊建4冤模分遥管设计师基于骨架袁应用各CAD软件开展检查渊空5冤间应用几何关Teamcenter系的正确Visualization性遥进行干涉检查袁渊渊67冤冤进采行用工驱艺动评审方式袁开并展工对模程型图进转换行修和改工调程整标遥注遥圆园19袁57渊6冤
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完成电渊8冤子在签审PDM袁同系步进统行中发布遥各分管设计师在PDM系统内将各自负责的部分发布后袁产品总体轻量化模型即可根据物料清单结构和相对整车坐标系的定位自动生成并装配完毕袁在Teamcenter中能够查看遥CAD集成如图7所示遥7
异地设计人员的访问与数据传输
考虑到采用异构CAD协同设计系统进行协同设计时袁会涉及异地设计人员对系统的访问及数据传输袁因此在保证PDM系统数据安全性的前提下袁实现内网PDM系统顺畅地与进行数据双向交流袁需要设置完备的安全策略遥7.1DMZ数据交换策略区袁与军事区为俗称或信的非任军事区相对应袁作用是将网络尧电子邮件等允许外部访问的服务器单独接在DMZ端口袁使整个需要保护的内部网络接在军事区端口后袁不允许任何访问袁实现内分离咱10暂如图8所示遥遥数DMZ据交换策略可以理解为一个不同于或内网的特殊网络区域袁这样袁来自的访问者可以访问DMZ中的服务袁但不可能接触存放在内网中的公司机密或私人信息等袁即使DMZ中服务器受到破坏袁也不会对内网中的机密信息造成影响咱11暂笔者将PDM服务遥尧数据库服务与研发子网和办8圆园19袁57渊6冤
渊a冤Creo渊b冤SolidWorks渊c冤CATIA渊d冤NX银图7渊e冤CADCAD集成集成示意图设计人员CAD等PDM服务器DB服务器设计网防火墙DMZ防火墙互联网内联网设计人员DMZ网关内网网关DMZ应用服务办公网银图8数据交换策略机械制造总第658期慧眼聚焦
公子网一起设置在军事区中袁即处于DMZ防火墙后遥在DMZ区中实施定制的应用袁外发或输入的数据先在DMZ服务区中进行净化尧解密尧打包等操作袁再进行数据的外发或输入遥7.2硬件部署基于以上安全策略袁设计了异构CAD协同设计系统的硬件部署方案袁如图9所示遥与连接时袁使用一个链路负载实现内容分发网络的应用袁解决负载均衡尧网络请求的重定向和内容管理等问题遥当流量进入链路负载均衡设备后袁链路负载均衡设备会根据访问流量的目的网际协议地址袁对照运营商列表进行逐一匹配袁将流量引导至该地址匹配的运营商所对应的接口袁从而将流量成功地进行分流引导遥链路负载接入汇聚交换机袁以实现出入流量在各成员端口的负荷分担袁目的是增大链路带宽尧实现链路传输弹性遥各子网通过接入交换机连接至核心交换机遥数据外发通过在DMZ区中部署的数据发放系统渊DPS冤进行袁流程是内网人员在Teamcenter或其它系统中发起数据外发申请袁通过审批后袁DPS抓取或接收是专门建设的系统袁也可以利用已有的邮件或OA办公自动化系统来实现遥数据输入由异地设计人员通过DPS系统上传尧发送至DMZ区袁DPS系统的使用需要有认证机制遥数据在DMZ区进行处理后袁自动转发至相应的内网业务系统袁或者由内网人员手工导入内网各业务系统遥内网系统的数据袁再转发给的相关单位遥DPS可以电子邮件网络DMZ服务器区银图9硬件部署分案接入交换机办公网互联网防火墙DMZ防火墙链路负载汇聚交换机核心交换机接入交换机设计网CAD等接入交换机内网服务器区接入交换机参考文献
咱1暂彭飞袁陆斌.基于云技术的企业异地协同研发云数据中心设
计及应用咱J暂.机械工程与自动化袁2018渊3冤院191-192袁195.工业经济和信息化袁2017袁7渊22冤院33-34袁37.
咱2暂张敏袁张顺旺.协同设计在制造企业中的应用研究咱J暂.现代咱3暂行开新袁田凌.支持异地协同设计的异构CAD虚拟装配系
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咱9暂康富军.Top-Down设计在液压支架三维建模中的应用咱J暂.咱10暂闫新惠.网络安全与DMZ的设计咱J暂.科技信息袁2012渊23冤院咱11暂姚万鹏.浅谈DMZ主机及其安全咱J暂.价值工程袁2011渊3冤院作者简介院同研发及智能制造遥
（编辑圆园19袁57渊6冤
岚）葺8结束语
笔者介绍了ManyCAD和Multi-CAD的区别袁设计了基于Teamcenter的异构协同设计系统袁梳理了协同设计流程袁并针对一个完整的实例袁利用四种不同的CAD软件共同完成产品的协同设计袁验证利用给出了异地设计人员进行异构CAD协同设计时的数统进行了积极实践遥Teamcenter进行异构CAD协同设计的可行性遥笔者还据交换策略和硬件部署方案袁对异构CAD协同设计系刘文广渊1982要冤袁男袁工程师袁主要研究方向为机械设计尧协
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