2012產(chǎn)品創(chuàng)新數(shù)字化峰會有獎?wù)魑幕馃徇M(jìn)行中……
三維零部件模型庫，又稱零部件數(shù)據(jù)資源庫或零部件數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，是針對ERP/PDM應(yīng)用環(huán)境下進(jìn)行系統(tǒng)集成，并針對各類計算機(jī)輔助設(shè)計（CAD）使用者開發(fā)的模型數(shù)據(jù)資源庫。其基本功能是為制造業(yè)產(chǎn)品研發(fā)人員提供豐富、準(zhǔn)確和一致的機(jī)電產(chǎn)品零部件模型數(shù)據(jù)，同時要求模型庫與現(xiàn)有的ERP/PLM系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)交互，從而將許用權(quán)限，數(shù)據(jù)統(tǒng)計，物料管理，標(biāo)準(zhǔn)化管理和庫存管理等功能納入其中，從而實現(xiàn)與企業(yè)整個信息化系統(tǒng)的整合。
國內(nèi)外發(fā)展溯源
經(jīng)過20年的蓬勃發(fā)展，國內(nèi)外大多數(shù)規(guī)模以上制造業(yè)企業(yè)已經(jīng)建立起包括ERP/PLM/CAD在內(nèi)的信息化系統(tǒng)支撐，特別是經(jīng)過長時間的應(yīng)用和優(yōu)化后，由“三駕馬車”引領(lǐng)的制造業(yè)信息化環(huán)境中也逐步顯露出一些亟待解決的共性問題，其中之一就是零部件模型數(shù)據(jù)的配置和使用。
為了應(yīng)對這一問題，不少國內(nèi)外企業(yè)通常在PDM系統(tǒng)下創(chuàng)建模型庫或標(biāo)準(zhǔn)件庫，初步解決了三維零部件數(shù)據(jù)資源的整合問題。但隨著一段時間的應(yīng)用后逐步暴露出的一些問題，開始困擾研發(fā)和相關(guān)的管理部門，比如，模型庫的準(zhǔn)確性，唯一性，以及數(shù)據(jù)的更新，查重，以及多CAD系統(tǒng)的格式轉(zhuǎn)換和物料屬性對照等問題逐步顯現(xiàn)。
此后，一種獨立的零部件數(shù)據(jù)資源庫軟件解決方案得以出現(xiàn)，該系統(tǒng)一般可獨立于當(dāng)前的信息化諸系統(tǒng)運行，其數(shù)據(jù)格式多為指定的CAD格式或中間交換格式，并輔以文本搜索等相應(yīng)的基本功能。
該類型解決方案的關(guān)鍵技術(shù)主要體現(xiàn)在，數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，三維可視化技術(shù)，全文檢索等，就其技術(shù)特性本身而言并不復(fù)雜，但其廣義功能得到了越來越多的認(rèn)可和應(yīng)用，可以認(rèn)為是制造業(yè)其實普遍完成第一輪ERP/PLM部署后的共性問題的解決方案之一。
主要解決的問題
1)為CAD系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)資源
所謂庫，即以取用為目的，事先要根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)研，針對需求進(jìn)行準(zhǔn)備。用于產(chǎn)品研發(fā)環(huán)節(jié)及零配件庫存管理領(lǐng)域的三維CAD零部件模型庫，首選需要為其使用者配置豐富而準(zhǔn)確的零部件數(shù)據(jù)，這里已不是一般的標(biāo)準(zhǔn)件庫可以滿足，要求不僅包括普通的螺釘，更要囊括零部件供應(yīng)商的產(chǎn)品數(shù)據(jù)及其企業(yè)的自有零部件數(shù)據(jù)資源，如企業(yè)通用件等。
這樣眾多使用者即可通過獨立卻關(guān)聯(lián)于PDM系統(tǒng)的模型庫系統(tǒng)查詢和調(diào)用所需零部件，從而實現(xiàn)模型數(shù)據(jù)的統(tǒng)一配置和統(tǒng)一管理。此外，建立零部件數(shù)據(jù)的更新機(jī)制，也是保證模型數(shù)據(jù)長期可靠有效的保證。
2)標(biāo)準(zhǔn)化與物流管理的前置審批
以往的圖紙簽審，隨著信息化手段的不斷更新已顯得越來越out，對于模型數(shù)據(jù)的前置審批勢在必行。包羅萬象，動輒數(shù)以百萬計的規(guī)格型號，勢必導(dǎo)致零部件選型的隨意性和多元化，將標(biāo)準(zhǔn)化與物流管理部門的原有審批環(huán)節(jié)融入系統(tǒng)，且提升為前置審批，利用諸如“許用權(quán)限”對庫內(nèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行甄別，從而引導(dǎo)研發(fā)人員使用“有限”的零部件數(shù)據(jù)進(jìn)行后續(xù)產(chǎn)品開發(fā)。因此，實現(xiàn)對模型庫的前置與可控管理。
3)模型幾何與非幾何屬性的多系統(tǒng)存儲與對照
單純的三維模型，只具有其本身表征的“幾何概念”，不具備任何“實際屬性”，所謂“實際屬性”，即包括了模型數(shù)據(jù)的物料代碼、材質(zhì)、類別、工藝處理、供應(yīng)商代碼等非幾何屬性，是表征該零部件不可或缺的物料屬性。因此，完整的零部件模型庫，其模型數(shù)據(jù)不僅應(yīng)包括完整、準(zhǔn)確的尺寸，更應(yīng)該可掛載相應(yīng)的物料屬性，而企業(yè)內(nèi)部物料信息多保存于ERP系統(tǒng)，因此模型庫與ERP系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互業(yè)已成為必須。
4)成熟零部件的重復(fù)使用
眾所周知，新產(chǎn)品研發(fā)中如果能盡可能應(yīng)用原有產(chǎn)品的成熟功能模塊，其時效性和可靠性都將大幅改善，從而有效降低成本，因此確立企業(yè)級產(chǎn)品研發(fā)零部件數(shù)據(jù)平臺有助于幫助“激活歷史數(shù)據(jù)”，更好的利用以往型號中的成熟零部件和模塊。而企業(yè)通用件的不斷沉淀，將加速形成企業(yè)數(shù)據(jù)資源的積累和更新。通過一系列功能，模型庫有必要實現(xiàn)成熟零部件的沉淀機(jī)制，從而引導(dǎo)設(shè)計者利用那些以往被證明了的功能模塊，達(dá)到“又好又快”的綜合目的。
5)零部件數(shù)據(jù)的快速檢索
零部件數(shù)據(jù)模型庫需要輕量化的檢索功能，幫助使用者快速、準(zhǔn)確的找到所需數(shù)據(jù)，這也是此類軟件系統(tǒng)的生命力所在。目前除了傳統(tǒng)的文本搜索，如以模型關(guān)鍵字、規(guī)格型號進(jìn)行搜索以外，還出現(xiàn)了以幾何相似性搜索技術(shù)為核心的三維搜索技術(shù)，該技術(shù)是目前該領(lǐng)域的最新進(jìn)展。
解決方案的主要功能特性
以目前比較有代表性的產(chǎn)品為例，其主要功能特性如下：
1)龐大的公共模型庫
公共模型庫，指由軟件最終用戶以外的提供者提供零部件模型數(shù)據(jù)資源，通常包括各類標(biāo)準(zhǔn)件序列及廠商產(chǎn)品數(shù)據(jù)。
2)可視化、參數(shù)化三維軟件框架
零部件模型庫需要提供可視化的動態(tài)三維引擎進(jìn)行模型數(shù)據(jù)的展示，同時產(chǎn)品型號內(nèi)的參數(shù)化處理也可以為使用者提供更多便利。
3)CAD/PDM數(shù)據(jù)集成接口
零部件模型庫的搭建，其數(shù)據(jù)格式一般有三種方式：
方式Ⅰ——依賴于一種指定格式創(chuàng)建，如某種CAD原始格式
方式Ⅱ——使用IGES，STEP等中間通用交換格式創(chuàng)建。
方式Ⅲ——不依賴于特定CAD系統(tǒng)格式創(chuàng)建，通過接口，實現(xiàn)格式轉(zhuǎn)換。
其優(yōu)缺點對比可參考下表：
表1 優(yōu)缺點對比表
4)ERP物料屬性集成
單純的幾何模型無法表征尺寸之外的任何信息，如公差、貨期、價格、物料代碼、材質(zhì)、表面處理等，因此模型庫需要將幾何模型與來自于ERP系統(tǒng)的物料屬性進(jìn)行對接，從而實現(xiàn)物料信息與幾何模型的“馱載”，繼而實現(xiàn)“一物一碼”的絕對對應(yīng)關(guān)系，自源頭避免諸如“一物多碼”，“一碼多物”現(xiàn)象的快速蔓延。
5)以“幾何相似性搜索”技術(shù)為核心的公共分類與自定義類別體系
所謂“幾何相似性搜索”技術(shù)，即為以某一幾何模型為搜索項，輔以傳統(tǒng)的文本信息進(jìn)行相似性檢索的新技術(shù)，目前該技術(shù)已獲得歐洲專利認(rèn)可得以在全球推廣。相較于以往的全文檢索，“幾何相似性搜索”技術(shù)是一項顛覆性革新，其數(shù)據(jù)來源可以是草繪、三維實體，也可以來自3D掃描儀的原始數(shù)據(jù)。通過這一技術(shù)，將快速準(zhǔn)確的幫助使用者和管理者找到指定搜索域內(nèi)的相似件和重復(fù)件。
系統(tǒng)應(yīng)用價值
三維零部件模型庫，應(yīng)用于整個PLM環(huán)節(jié)，與ERP系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
首先，搭建完成的模型庫，可以為研發(fā)人員提供豐富的零部件選型空間，將研發(fā)人員從繁瑣的日常建模工作中解放出來，更加關(guān)注產(chǎn)品的創(chuàng)新。同時，多部門，多地域的研發(fā)人員可經(jīng)由統(tǒng)一維護(hù)和更新的模型庫調(diào)用三維模型進(jìn)行后續(xù)產(chǎn)品開發(fā)，數(shù)據(jù)的一致性和準(zhǔn)確性得到最大程度的保障。
其次，可實現(xiàn)與多CAD平臺的數(shù)據(jù)交互，模型庫系統(tǒng)統(tǒng)一維護(hù)，統(tǒng)一更新，可供多CAD平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)用，最大程度提高系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。
再次，實現(xiàn)與ERP系統(tǒng)接駁后，做到了“一物一碼”的對應(yīng)關(guān)系，將標(biāo)準(zhǔn)化審批和物流管理進(jìn)行前置整合。
最后，由于引入“幾何相似性搜索”技術(shù)，重復(fù)件、相似性管理更加精益化。
綜上所述，三維零部件模型庫的引入為企業(yè)的產(chǎn)品研發(fā)和零配件管理提供了專有平臺，該平臺在實現(xiàn)與PLM/ERP系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)后，融入企業(yè)信息化系統(tǒng)，將企業(yè)的零部件數(shù)據(jù)進(jìn)行一站式管理，并嵌入到企業(yè)原有的管理流程當(dāng)中去，通過諸如“幾何相似性”搜索等關(guān)鍵技術(shù)，可實現(xiàn)研發(fā)、管理和物流資源的有效整合，繼而將企業(yè)零部件數(shù)據(jù)資源的管理提升到一個新的層次。
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本文標(biāo)題：后PLM/ERP時代基于三維零部件模型庫的幾何相似性搜索技術(shù)
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