在工業生產實踐中，如何有效的管理大量的工程圖紙，并提高其重復利用的效率成了非常棘手的問題。 PDM(Product Data Management，產品數據管理)，作為對企業設計過程管理，已經在國外一些著名企業中得到廣泛的應用，但是在國內，部分企業的PDM在應用中困難重重，周期長，數據采集和處理難，缺乏準確性，PDM實施成功率低成了普遍現象，這樣的企業在我國為數不少，大多是一些中小型企業，它們把CAD僅僅作為繪圖工具來使用，經過多年的積累，存在大量無序的電子文檔，企業一方面需要把這些寶貴的信息整理成可查閱的電子資料庫，而另一方面實施PDM等管理軟件又存在高成本、高風險等問題。而且企業往往需要進行大量的改造，投入很多的人力，這不是所有中小企業都可以承受的，但是他們又迫切的想擺脫手工編制BOM（Bill Of Material，物料清單）的繁瑣。因此，這些企業急需一種簡單易用的“圖紙BOM管理系統”。它不需要PDM、PLM中過于約束的功能、繁瑣的流程管理，只需要實現零件圖紙的查看、產品結構的管理、BOM數據的提取和輸出等基本功能。因此，本文提出了一種簡潔、高效的圖紙BOM管理的方法，從邏輯上對圖紙進行劃分，以某一產品（或產品的某一部件）的所有圖紙（一套圖紙）為對象，幫助設計者管理和維護該套圖紙，并且方便輸出各種形式的BOM數據報表。
1 圖紙BOM管理系統的設計
1.1 系統的總體架構
1.1.1 系統需要具備的功能
利用計算機來輔助企業生產管理，首先要使計算機能夠獲取產品的構成及相關的物料，為了便于計算機識別，必須把用圖示表達的產品結構轉化成某種數據格式，這種以數據格式來描述產品結構的文件就是物料清單，即是BOM。在設計過程中，BOM的數據來源主要是整套產品設計圖紙中的標題欄和明細表中的信息。標題欄主要記錄了該零件或是部件的名稱、圖號等信息；明細表則記錄了部件或子部件所引用的零件的名稱和數量等信息。故圖紙中的標題欄和明細表不僅反映了該零件（或部件）的物料信息，還反映了零件之間的結構層次關系。在國內一些中小型制造企業中，設計圖紙的無序化、BOM報表的手工編制和人工管理嚴重的阻礙了知識的共享和重用，工作人員大量的時間和精力都花在了重復的勞動上，制約了企業的發展，降低了企業的市場競爭力，故對于這些企業來說，如何有效的管理設計圖紙和BOM數據是其企業信息化的關鍵一步。
對于上面所描述情況，這些企業需要一種圖紙BOM管理系統，來規范的管理他們的圖紙和BOM數據，該系統必須具備如下4個功能：
1)實現圖紙的批量管理、快速查看和查找；
2)能夠從圖紙中提取所需的BOM信息；
3)直觀的生成產品結構，并且實現對產品結構的管理；
4)生成多種形式的BOM報表。
最后，考慮到設計人員習慣于CAD繪圖環境并且要對圖紙進行快速查看，故該系統集成于CAD環境中。
1.1.2 系統的架構設計
為了實現對圖紙數據的統一管理和存取，系統的底層采用數據庫支持，數據庫是現在應用非常廣的數據管理技術，常用的數據模型有如下3種：
1)層次模型(Hierarchical Model)，使用樹形結構來表示數據以及數據之間的聯系；
2)網狀模型(Network Model)，使用網狀結構表示數據以及數據之間的聯系；
3)關系模型(Relational Model)，是一種理論最成熟，應用最廣泛的數據模型。在關系模型中，數據存放在一種稱為二維表的邏輯單元中，整個數據庫又是由若干個相互關聯的二維表組成的。
與層次模型和網狀模型相比，關系模型結構簡單，采用了人們習慣的表達形式，易于掌握。它以關系理論作為指導，可以通過集合運算、謂詞演算來表示查詢。因此，本文的數據庫設計采用了關系模型。
整個系統的架構如圖1所示。
圖1 圖紙BOM管理系統的架構
系統分為3個層次：底層數據、中間處理和CAD平臺。底層數據中，“工程圖紙”是原始數據，圖紙中標題欄和明細表信息被提取到“圖紙數據庫”中，這些數據是生成BOM報表的基礎。然而，對于用戶來說，數據庫中的數據是與他們的操作直接相關的“原始數據”，數據庫中的圖紙數據和“工程圖紙”中的圖紙文件有一一對應的關系，這個是為了方便用戶對圖紙進行查找和查看；“中間處理”主要是對數據庫中的數據再次抽取的過程，提取用戶需要的數據并且進行相關的解析，為最終的輸出做準備；“CAD平臺”則是用戶直接操作的環境，主要是實現數據的圖形化或是視圖化的過程。這樣的層次結構使得圖紙數據和管理程序相對獨立，降低了整個系統的維護成本，同時，在保證數據完整性的前提下，管理程序以后的擴展也非常方便。
1.2 關鍵技術和算法實現
由1.1節可以得知，系統的主要功能是圖紙數據的提取和數據的導出，圖紙數據庫是整個數據流的樞紐，所以圖紙數據庫的設計、圖紙數據的提取和數據的導出是整個系統的關鍵，其中，數據的導出主要包括產品結構的生成和BOM報表的輸出。
1.2.1 圖紙數據庫的設計
圖紙數據庫是整個系統數據的樞紐，是用戶操作的直接數據來源，故數據庫的設計對整個系統非常的關鍵。
由圖1可以看出，圖紙數據庫中首先必須包含如下數據：
1)數據庫數據和圖紙的映射關系；
2)圖紙之間的結構關系；
3)圖紙的BOM數據。
數據庫數據是整個系統的基礎，但是如何有效的組織數據則直接影響到系統的檢索性能，故需要對原始圖紙數據進行合理的分類。在數據庫中主要采用如圖2所示的幾個表來存儲圖紙的主要信息。
圖2中，“圖紙定義文件表”、“定義文件和字段值映射關系表”和“字段屬性表”包括了整個圖紙的標題欄和明細表的定義屬性，包括各個屬性代表的名稱和在圖紙上的偏移坐標，這些定義信息是識別圖紙的基礎。工程上圖紙的管理通常是通過產品來劃分的，在這里系統以“項目”的概念來分別管理不同的產品的圖紙。“圖紙信息表”中主要是標題欄的信息，它和“明細表信息”表中的明細表信息是“圖紙關系表”的數據來源，這3個表最終匯總成了“產品結構信息”表。對于一個項目來說，主要的信息有：項目ID、圖紙ID、明細表信息ID、定義文件ID和字段屬性ID，在數據庫中對這些信息進行合理劃分，分別存放在不同的表中，用各自的ID做索引值，來進行數據檢索。這樣的信息組織減少了數據冗余，提高了應用程序的查詢效率，同時，數據的層次結構簡潔清晰，方便用戶的管理和維護。
圖2 圖紙數據庫設計圖
基于設計環境的圖紙BOM管理系統（二）
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本文標題：基于設計環境的圖紙BOM管理系統（一）
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