隨著三維設計在中國制造業的深入應用，企業和研究單位對在產品研發環節的信息化建設表現出越來越濃厚的興趣。與此同時，在產品個性化、系列化以及模塊化要求不斷提升的大背景下，提升產品可靠性、縮短產品研發周期成為關系到降低全產品生命周期成本計算的關鍵所在。提升產品，特別是裝備制造業產品中標準件、通用件和借用件(可統稱“重用件” )的應用比例，無疑可對提升產品可靠性、縮短研發周期提供不可小覷的“正能量”。
因此， 目前國內外不少企業和研究單位在建設完成以三維CAD、PDM系統為核心的產品研發平臺建設后，將目光投向零部件數據資源庫的建設，以期為產品研發環節配置可資重復調用的數據資源平臺。
究其原因，不外有三，首先是滿足研發人員在產品設計中的零部件調用，其次是為企業設置一個數據資源的“沉淀池” ，收集、整理和提煉常用的零部件數據模型，最后便是為標準化或相關的物料審核部提供模型數據篩選的平臺和渠道。
在德國企業直領跑的裝備制造業領域， “三維零部件模型庫”已被納入到“零部件數據資源整合” 的范疇當中，成為整個PLM不可或缺的重要組成部分，并有專業的軟件系統進行支持，LinkAble 3D Lib．“三維零部件數據資源管理系統”即是在該領域的專業化解決方案。
不少業界人士認為零部件模型庫“理所當然”應被視為PDM系統的一部分，其主要功能和數據資源亦應納入其中，這種觀點不在少數，原因就是PDM零部件模型庫的主要功能之一都是為了存儲和調用零部件模型數據，但在了解了二者的功能特性后，就不難對此進行區別了。
一個很形象的例子，我們可以將產品研發人員比喻為家庭主婦，負責“研發美食”，那么PDM就可以被比作冰箱：食材和各種菜肴都保存于此，其中包括原材料、成品、半成品……如同零部件、產品和各版本產品數據。主婦的主要職責就是利用食材烹飪美味(產品)來招待家人和賓客，但是主婦不可能將所有用到或有可能用到的食材全部買回家，存放在冰箱中，那么零部件模型庫即如同超市。主婦在需要時到超市去選購，超市中的商品琳瑯滿目，且分門別類，有序擺放，有些食材(零部件)也許會被你多次采買，而有些，比如奶酪，作為一個中國式的家庭主婦，你根本不會去理睬。這有些類似設計師所處的行業對零部件模型庫的需求：航空企業的產品研發人員，很難會去關注造船業的相關專用零部件。超市中的食材是否過期、是否需要更新品目，超市管理員會去保障食材的“有效性”，主婦的冰箱(PDM)僅僅是用來存放主婦當前涉及到的產品，而一旦買回到冰箱，過期后只能扔掉。所以只有常去超市，才可能買回新鮮精美的食材，用于烹飪。因此，主婦不僅需要冰箱，同時還需要產品豐富而精美的超市，產品研發人員不僅需要PDM，也需要完備的零部件模型庫(圖1)。
圖1 PDM與外部模型庫
因此，為產品的研發人員配置獨互于PDM系統的零部件數據資源庫已成為國外，特別是歐美發達國家裝備制造業企業的自然選擇，并逐漸被國內各行業所接受。
一、LinkAble 3D Lib主要技術特點
根植于具有2O年發展歷程的PARTsolutions，L1nkAble3D Lib．“三維零部件數據資源管理系統”擁有優勢的技術背景，被認為是全球最完善的零部件數據資源解決方案，其主要技術特點包括以下幾個方面。
1、為產品研發人員提供龐大的零部件數據資源
系統可為使用者提供數以千方計的零部件模型，主要包括公共標準件和供應商產品模型兩部分。
標準件部分涉及IS0國際標準、EN歐標、ANSI美標、DIN德標、JIS日標和GB國標等十多個國家和標準化組織發布的產品標準，以GB國標為例，囊括400多項現行國家標準，l500多個參數化驅動三維模型，分為緊固件、軸承和彈簧等15個小類。
供應商序列包含超過500家國內外零部件供應商的產品模型，系統內全部數據資源均由相應廠商核準并授權發布，且處于實時更新狀態，數據的精細度、準確性以及有效性能夠得以保障。產品數據的類別涉及緊固件、電氣、自動化、管路、型材、氣動、液壓、操作和工裝等眾多門類，可滿足機電產品設計者日常所需(圖2)。
圖2 軟件應用界面
同時，可根據需要將企業標準件、通用件和特定供應商產品數據，以相應格式納入到系統進行管理，從而形成囊括公共數據與自有數據的企業級零部件數據資源中心。
2、復合搜索帶來的友好應用界面與模型拓撲分類體系
配置零部件模型庫的主要目的之一就是為產品研發人員提供一個快速重用模型數據的空間，從而提升設計效率，因此，如何從浩如煙海(目前的模型庫規格數量在千萬規格級)的數據資源中幫助使用者快速準確找到所需模型，是此類軟件系統必須考慮的問題之一。
復合搜索，是指包含傳統文本搜索在內的，綜合利用多種搜索要素發起的，針對零部件模型數據的搜索方式。傳統的文本搜索，僅可將諸如標準代碼、規格、名稱等作為搜索項進行索引，而復合搜索，可以模型相關的任何片段信息作為搜索項，并綜合利用多種搜索手段，諸如色彩搜索、跨語種文本搜索、2D草圖搜索、3D相似性搜索，甚至是出現在其最新版本中的“云搜索”等。
于此同時，零部件模型的分類方式和存放布局一直眾口難調，LinkAble 3D Lib．兼顧原始路徑與自定義分類法相結合的方式應對這一難題。模型數據的存儲路徑的基礎上，可以通過“分類與聚類”工具欄實現二次分類，從而生成模型數據的相對路徑，為貫徹企業的物料自定義分類提供了可能，同時為了尊重使用者的個人喜好，特別增加了“收藏夾” 和“歷史記錄” 功能。
3、多CAD系統的原始格式數據接口
模型數據資源庫所轄零部件數據的格式轉換能力及版本適應性關系到其生命力的延續和應用的普遍性。LinkAble3D Lib．可提供的商品化三維／二維CAD、PDM接口覆蓋當前主流的全部軟件產品，且提供的是1 00％原始格式數據轉換，這里提到的原始(Native)格式數據接口是指與CAD系統完全相同的數據格式，相對于中性(Neutra）交換格式，如STEP、IGES等，具備明顯的數據質量優勢。舉例來看，原始格式的數據導出并打開在目標CAD系統后，模型數據的草圖、特征、色彩、裝配關系、約束、螺紋和文字屬性等相關幾何與非幾何信息都得以100％保留，與本地實際建模后的效果沒有任何區別，換句話說，如果企業存在多種三維、二維、電氣和機械CAD系統的話，那么其零部件數據資源庫應能兼顧多種原始格式，方可具備可用性，從而最大限度地優化模型庫的日常運維和升級工作。
4、與物料管理系統的有效接駁
在三維上線設計的背景下，物料代碼作為模型數據的唯身份標識就需要與模型庫內的零部件進行一一對應，做到一物一號，這是數據的源頭，對這個源頭的有效管控，將大大有利于后續諸流程的規范化。
同時，零部件物料代碼的申請應以幾何模型為基礎發起申請，而不是“憑空”填表單發起申請，以幾何模型為綱的物料申請流程不僅可以遏制“ 物多號”的大面積泛濫，更可以引導產品研發人員，使用現有零部件去開發新產品， “重用”二字帶來的可靠性、批量化、時效性的優化方能得以顯現。此外，通過對企業物料編碼體系的融合，以及對使用者權限的劃分更可實現對產品研發環節的零部件數據許用權限的細分，從而進一步應對產品系列化、模塊化的快速提升和發展。
二、LinkAble 3D Lib的使用價值
一項調查顯示，依據行業和管理流程的不同，研發人員60％至70％的時間被用于查找資料和三維構型。
LinkAble 3D Lib．為CAD及至PLM系統的一線運用人員提供了廣泛的零部件數據選型空間，其所包括的公共標準件和供應商產品以及后續加載的企業標準件、通用件和借用件模型數據可將產品研發人員從日常的建模工作中解放出來，使其將更多精力和時間投入到具體的研發而不是建模工作中。
使用者基于LinkAble 3D Lib．系統，可通過模型各類文本信息，如標準代號、產品名稱、物料信息，以及幾何信息，如相似模型等快速篩選所需模型數據，并導入系統內進行裝配，從而一定程度上減輕CAD使用者的建模壓力，提高設計效率， “不再看著樣本建模” ，是LinkAble 3D Lib．對產品研發人員的最直接使用價值之一。
LinkAble 3D Lib．系統內所包含的模型數據從數量上講，標準件+供應商+企業數據資源，遠遠超過CAD系統自帶的標準件庫，從質量上說，經過數據所有者審核并授權發布的模型數據，比企業自建模型更加準確，數據即時更新模塊可最大程度保證數據的有效性，從效果上看，包含ERP屬性字段的零部件模型數據隨調用進入PLM系統后，其唯一性和完整性得以保障，且全部開放數據均得到企業標準化等相關部門的前置審批，同時以模型數據為基礎發起物料創建及許用申請，使得歷史數據和近似物料一目了然，最大程度上避免重復申請，從功能上談，針對多CAD設計平臺配置統一的零部件數據資源中心，提高數據的一致性和同步性。企業級零部件數據資源庫可提高模型數據和成型功能模塊的重用和借用比例，提升產品的模塊化和標準化水平(圖3)。
圖3 與PDM的關系
零部件數據資源管理可為物料審批、模型許用、權限劃分和數據管控提供系統間集成平臺，避免物料代碼的重復簽審和規范外申請，同時提高企業標準的有效利用率，優化ERP數據的標準化水平。同時搭建囊括標準原文、三維模型、物料信息的企業標準件、通用件數據資源庫，盤活存量數據資源，為企業積攢更多數據“家底”，體現標準化工作內容和效果，助力“標準信息化，信息標準化”。同時為物資管理部門提高由研發到采買再到制造全流程數據的管理效能和數據有效性，避免脫節和反復(圖4)。
圖4 模型庫對于企業各部門存在廣泛的壓用價值
LinkAble 3D Lib．提供的PURCHENGINEER “采購一工程”模塊可將供應商篩選、優選產品序列等貫徹于信息化系統。
同時為多CAD應用環境配置統一的零部件數據資源管理系統，做到統一維護、統一更新，從而改善數據的一致性和質量效能(圖5和圖6)。
圖5 受控于零部件模型庫新增零部件數量增速放緩
圖6 隨著CAD系統的增加模型庫的運維工作量
實現ERP／PDM系統集成，自源頭避免“一物多號”和“重復件”現象。
規避CAD／PDM選型風險，后續添置或改用新的設計平臺可繼續沿用現有模型數據資源庫，而無需重新搭建，各接口可隨CAD／PDM系統版本一并升級。
反向規范ERP物料數據，以標準件為例，來自LinkAble3D Lib．的模型數據，均按照標準原又的標記示例給出規范寫法，標準號、年代號和量綱等信息完整準確。
1、“一物多號”與“重復件”引發企業成本壓力
無論PLM系統中還是以實物的形式存在“ 物多號”和“重復件”都會引發企業不同程度的成本壓力。廣義的零部件成本概念中，零部件成本的概念并不拘泥于“螺釘”本身，而是包含物流、倉儲、資金、管理效能與信息系統維護等因素的寬泛概念。在這個廣義概念下，零部件本身的成本相對于其廣義成本而言無異于冰山一角，以一個位于ERP系統中的零部件物料代碼為例，其引發的廣義成本常常在萬元人民幣數量級，因此任由“ 物多號”，無論其直接成本和由此關聯的企業信息化運行效率，其影響都是不容忽視的。而主動和前置化的管控，是自源頭杜絕上述現象的有效方法之一。
2、成功的企業擁有更少種類的零部件
調查顯示，同行業生產類似產品的不同企業，ERP系統存量物料代碼，最大相差78％，由此引申出的概念是“成功的企業擁有更少種類的零部件”。
3、提高零部件重用比例
隨著社會分工的不斷細化，以及產品定制化的深入發展，成熟零部件的引入，更多“自行設計制造”轉變為“協作式開發與采購”，在產品研發環節中得到廣泛采用。眾所周知，通用件、采購件在產品中比例的提高，其在各萬面表現出的益處是有目共睹的，時間成本、可靠性、風險性和通用性得以趨利避害，社會化大協作日益成為主流。
在這樣的背景下，企業不僅需要為產品研發人員提供龐大的傳統資料庫，更需要將這個資料庫與信息化系統實現“接入”，與此同時，海量零部件數據資源的引入也為信息化、標準化和物流管理等相關部門帶來新的挑戰，因此需要在引入三維零部件數據時，引入前置化的審批和管控流程。具體地，將零部件數據資源與企業現有ERP／PDM物料管理系統實現關聯，繼而對LinkAble 3D Lib．零部件數據進行許用審批，從而實現零部件數據資源從選型、申請、審批，再到調用和管理的全流程(圖7)。
圖7 與PDM、CAD和ERP實現集成
三、結語
目前，LinkAble 3D Lib．已廣泛應用于國外航天、防務、汽車、工程機械、軌道交通、專用設備及能源領域。需要指出的是，零部件數據資源庫與PDM系統不是誰取代誰的關系，新系統的引入只會進一步豐富PLM的運行框架，并為PDM和CAD系統提供良好的資源支持和數據保障。除此之外，考慮到研發平臺的建設應適當考慮前瞻性，并應全局著眼，認識到零部件數據資源厙不是單純的模型庫，而是一個解決方案，要實現與PLM的緊密協同。
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本文標題：實現PLM協同工作的三維零部件數據資源平臺解決方案
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