基于AutoCAD開發平臺的CAE/BOM/CAD集成系統的探討

陳友福

CHEN You-fu

（江西應用技術職業學院，贛州 341000）

0 引言

信息技術迅速發展，科技技術日新月異，一些新的產品開發、生產及管理等技術層出不窮。作為工程技術、設計技術、開發和生產新產品重要手段的CAE(Computer Aided Engineering)、CAD(Computer Aided Design)和BOM(Bill of Material)，對增強產品性能、降低產品成本、提高產品質量等起到了重大作用。但是，現階段產品生產過程中的CAE、CAD和BOM，只是在各自的功能過程階段起到作用，彼此孤立，無法實現彼此信息的無隙共享，成為進一步提高工作效率的“瓶頸”。

為了搶占信息化的先機，許多大型的軟件開發商都開發了或正在開發集成CAE、BOM和CAD功能的大型設計軟件。但由于價格、資金或者企業規模等諸多因素，大部分中小型企業都對大型設計軟件望而卻步，而僅僅使用CAD系統進行產品的繪圖而已。

我們若以AutoCAD2008系統為開發平臺，通過二次開發來實現CAE、CAD和BOM的集成。這樣不但可以保留原CAD系統，還可通過很少的投入就實現CAE、CAD和BOM集成。既可滿足中小企業的信息化需求，節省中小企業投資費用；也可利用此集成系統進而改善企業的生產狀況，提升產品的競爭力和企業的經濟效益。

1 集成系統的開發原則

對于集成系統的開發，其主要是在AutoCAD2008設計軟件的基礎上，利用ObjectARX2010開發工具，使用Visual C++6.0程序語言，對AutoCAD2008設計軟件進行二次開發來實現集成系統的獨特功能。因此，在集成系統的總體設計中，應該遵循工程性、繼承性、標準性和構件性原則。

1.1 工程性原則

首先對企業所要解決的問題進行針對性的詳細分析，并加以確切描述，確定軟件技術目標和功能目標，編寫軟件功能說明書、確認測試計劃和數據信息說明書等。然后根據功能說明書的要求，構造軟件系統的體系，編寫軟件設計和詳細步驟說明書、數據庫或數據結構設計說明書，實現測試計劃，從而確保二次開發軟件的針對性、有效性和延伸性。

1.2 繼承性原則

二次開發是在原有軟件基礎上根據實際需要而進行有針對性的再次開發，對支撐軟件有很強的依賴性和繼承性。這點與一般從底層做起的軟件設計不同，開發后的系統在圖形界面和操作風格應與原軟件保持一致，新加入的部分在功能、數據等方面應與原系統實現無縫結合，從而保持系統的一致性和延續性。

1.3 標準性原則

標準化是開發任何軟件的基礎。首先，在開發過程中要遵循CAD技術的基礎標準；其次，產品設計過程有著嚴格的國家標準規定， CAD系統的運行過程是對具體產品設計過程的模擬，也要遵循相應的國家標準規定。

1.4 構件性原則

在軟件的構造中應遵循構件性的原則，將整個系統分解成若干個子系統(或模塊)即構件，定義構件的接口關系，使系統的構件既相對獨立又緊密聯系，方便系統的維護和擴展。

2 系統功能模塊結構的分析

集成系統功能主要應包括以下幾點：

1）數據庫內容查看與編輯。包括數據內容的查看、添加、修改、刪除等功能。2）常規設計能自動進行常規計算。3）優化計算能自動進行優化計算方法的選擇，并進行優化計算。4）在AutoCAD2008中能自動繪制所設計產品的圖紙。5）圖紙技術要求的自動標注。6）圖層、圖框、明細的自動生成與填寫。7）產品部件BOM和圖目的自動匯總、瀏覽和輸出。

在系統功能分析的基礎上，可得到如圖1所示的系統功能模塊圖。CAE子系統包括優化計算模塊、常規計算模塊。CAD子系統包括圖框生成模塊、圖層生成模塊、明細填寫模塊、自動繪圖模塊、技術標注模塊。BOM子系統包括圖目匯總模塊和BOM匯總模塊。它們之間可以相互通信和同時使用，也可以單獨使用某一個模塊（即構件）或某一個子系統。

圖1 系統功能模塊結構

3 集成系統的數據流程分析

分析系統功能模塊，可得出集成系統的各功能模塊所處理的數據流程（如圖2所示）。

4 功能模塊和CAD結合方式分析

圖2 集成系統數據流程圖

集成系統是在AutoCAD2008的基礎上產生CAD子系統，通過前推來產生CAE子系統，后延產生BOM子系統，因此必須考慮二次開發功能模塊與AutoCAD2008的結合方式。目前，結合方式主要有三種：

1）主動式。AutoCAD2008將二次開發功能模塊所需的信息直接寫入二次開發功能模塊的數據庫中。

采用主動式，AutoCAD2008系統與二次開發功能模塊中信息的同步性較好；但在安全性方面存在一定問題，如出現寫數據沖突，即AutoCAD2008系統寫數據到二次開發功能模塊的同時，二次開發功能模塊也在往里寫數據。

2）中間式。AutoCAD2008將二次開發功能模塊所需的信息生成中間文件或中間數據表，二次開發功能模塊直接讀取中間文件或中間數據表中的信息，并寫入自己的數據庫中。

采用中間式，AutoCAD2008系統和二次開發功能模塊相對獨立，接口不涉及雙方內部的結構，而且接口的責任也很明確，數據的安全性也得到了保證。

3）被動式。二次開發功能模塊從AutoCAD2008系統中讀取所需的數據，將其寫入二次開發功能模塊的數據庫中。

采用被動式，AutoCAD2008系統與二次開發功能模塊的同步性做得比較好，安全性方面也比主動式要強，并且具有較高的數據獨立性，同時簡化編程人員及用戶的數據管理。

5 BOM子系統數據獲得方式的分析

BOM數據的來源是一個主要問題，目前，重點從以下的幾種途徑來考慮：

1）把DWG格式文件轉換為DXF格式文件或者IGES格式文件，再提取明細表信息。

2）將圖紙明細表做成一個帶有屬性的模塊，然后利用CAD軟件提供的二次開發接口，將其中的信息存儲在外部文件或數據庫中，再進行BOM表的生成。

3）用Activcx Automation技術實現CAD與Excel之間的信息通訊，將明細表的數據提取到Excel中，然后利用其強大的功能來實現BOM表的生成。

4）從AutoCAD2008圖形數據庫對象中直接提取有關明細表的信息。

5）利用AutoCAD2008提供的數據庫接口，來實現對圖紙明細表中數據的自動提取，并保存在事先指定的數據庫中。

結合企業的生產實際和程序開發的難度及對數據一致性的要求，集成系統應采用以下的方式：通過對AutoCAD2008進行二次開發，在填寫明細欄和標題欄時，直接將數據做兩次處理，一是顯示在圖紙相應的位置上，二是將相關內容存儲到外部數據庫中。這樣，既保證了數據的一致性和有效性，又降低了系統的開發難度；同時，二次開發模塊與AutoCAD2008系統是采用中間式結合方式，也便于對數據的處理和后續軟件開發對數據的獲取。

6 系統的集成

集成是指將以某一個特定功能系統(如CAD系統)為核心的各單元系統(如CAM、 CAE 、CAPP、BOM等)通過網絡和信息集成技術實現系統間信息的無縫聯結、交換和共享，進而與底層自動化系統溝通，實現系統的一體化，使整個系統的各個組成模塊有機結合并使其總體效能達到最佳。

集成系統主要是對產品開發過程中的CAE、BOM和CAD進行集成，一則可以提高企業產品設計過程中信息共享的程度，二則為企業集成打下一定的基礎。

對系統進行集成，主要應考慮數據庫結構設計、記錄集處理、數據庫對象的處理等具體的數據結構和模塊之間數據的具體傳輸方式等。

7 CAD／CAE集成系統的實現

CAD／CAE集成系統基于關鍵參數庫、知識約束庫、函數約束庫和CAD／CAE參數接口，通過關鍵數據庫，實現有限元模型和三維實體模型的轉換。通過CAD／CAE參數化零件庫、函數約束庫、知識約束庫、關鍵參數庫和CAD／CAE參數接口的開發，實現了三維實體模型和有限元模型的參數化，最終達到驅動參數化模型的功能，如圖3所示。

圖3 CAD／CAE集成系統的實現圖形

8 集成系統性能測試的分析

對于集成系統的性能測試，測試模型的建立至關重要，性能測試模型要以實際生產環境為標準搭建，只有模型符合實際的生產環境，性能測試的結果才能真實有效的反映將來上線的生產環境的實際性能情況。一個標準的性能調優過程是：

1）確定基準環境、基準負載和基準性能指標。

2）調整系統運行環境和實現方法，執行測試。

3）記錄測試結果、進行分析

集成系統是通過對AutoCAD2008繪圖軟件進行二次開發而實現的，也屬于一般軟件的范疇，因此，也必須遵循一般軟件的測試原理和測試步驟。首先應進行模塊測試，發現缺陷，性能調優，確保每個模塊作為一個單元能正常運行；然后進行子系統測試，在這里要著重測試模塊的接口；接下來就是系統測試，把經過測試的子系統裝配成一個完整的系統來測試。

9 結論

以CAD為平臺的CAE、CAD和BOM的集成，既可以為企業節省辦公成本、消除企業信息化的孤立，在很大程度上更可以提高產品的競爭力及企業的知名度。

[1]吳亞南.開關外殼注塑模具CAD/CAE/CAM一體化的應用研究[D].大連交通大學,2005(3).

[2]陳世東,武一南,黃有群.面向AutoCAD的BOM表的自動生成及產品結構管理[J].沈陽工業大學學報,2001,23(6).

[3]黃繼明.關于CAE/CAD/BOM集成關鍵技術的研究[D].華北電力大學,2006(6).

[4]任繼文.BOM表與明細表雙向信息傳遞的實現[J].現代制造工程,2002(6).