基于AutoCAD开发平台的CAE/BOM/CAD集成系统的探讨

2010-08-23陈友福

制造业自动化 2010年12期

陈友福

CHEN You-fu

（江西应用技术职业学院，赣州 341000）

0 引言

信息技术迅速发展，科技技术日新月异，一些新的产品开发、生产及管理等技术层出不穷。作为工程技术、设计技术、开发和生产新产品重要手段的CAE(Computer Aided Engineering)、CAD(Computer Aided Design)和BOM(Bill of Material)，对增强产品性能、降低产品成本、提高产品质量等起到了重大作用。但是，现阶段产品生产过程中的CAE、CAD和BOM，只是在各自的功能过程阶段起到作用，彼此孤立，无法实现彼此信息的无隙共享，成为进一步提高工作效率的“瓶颈”。

为了抢占信息化的先机，许多大型的软件开发商都开发了或正在开发集成CAE、BOM和CAD功能的大型设计软件。但由于价格、资金或者企业规模等诸多因素，大部分中小型企业都对大型设计软件望而却步，而仅仅使用CAD系统进行产品的绘图而已。

我们若以AutoCAD2008系统为开发平台，通过二次开发来实现CAE、CAD和BOM的集成。这样不但可以保留原CAD系统，还可通过很少的投入就实现CAE、CAD和BOM集成。既可满足中小企业的信息化需求，节省中小企业投资费用；也可利用此集成系统进而改善企业的生产状况，提升产品的竞争力和企业的经济效益。

1 集成系统的开发原则

对于集成系统的开发，其主要是在AutoCAD2008设计软件的基础上，利用ObjectARX2010开发工具，使用Visual C++6.0程序语言，对AutoCAD2008设计软件进行二次开发来实现集成系统的独特功能。因此，在集成系统的总体设计中，应该遵循工程性、继承性、标准性和构件性原则。

1.1 工程性原则

首先对企业所要解决的问题进行针对性的详细分析，并加以确切描述，确定软件技术目标和功能目标，编写软件功能说明书、确认测试计划和数据信息说明书等。然后根据功能说明书的要求，构造软件系统的体系，编写软件设计和详细步骤说明书、数据库或数据结构设计说明书，实现测试计划，从而确保二次开发软件的针对性、有效性和延伸性。

1.2 继承性原则

二次开发是在原有软件基础上根据实际需要而进行有针对性的再次开发，对支撑软件有很强的依赖性和继承性。这点与一般从底层做起的软件设计不同，开发后的系统在图形界面和操作风格应与原软件保持一致，新加入的部分在功能、数据等方面应与原系统实现无缝结合，从而保持系统的一致性和延续性。

1.3 标准性原则

标准化是开发任何软件的基础。首先，在开发过程中要遵循CAD技术的基础标准；其次，产品设计过程有着严格的国家标准规定， CAD系统的运行过程是对具体产品设计过程的模拟，也要遵循相应的国家标准规定。

1.4 构件性原则

在软件的构造中应遵循构件性的原则，将整个系统分解成若干个子系统(或模块)即构件，定义构件的接口关系，使系统的构件既相对独立又紧密联系，方便系统的维护和扩展。

2 系统功能模块结构的分析

集成系统功能主要应包括以下几点：

1）数据库内容查看与编辑。包括数据内容的查看、添加、修改、删除等功能。2）常规设计能自动进行常规计算。3）优化计算能自动进行优化计算方法的选择，并进行优化计算。4）在AutoCAD2008中能自动绘制所设计产品的图纸。5）图纸技术要求的自动标注。6）图层、图框、明细的自动生成与填写。7）产品部件BOM和图目的自动汇总、浏览和输出。

在系统功能分析的基础上，可得到如图1所示的系统功能模块图。CAE子系统包括优化计算模块、常规计算模块。CAD子系统包括图框生成模块、图层生成模块、明细填写模块、自动绘图模块、技术标注模块。BOM子系统包括图目汇总模块和BOM汇总模块。它们之间可以相互通信和同时使用，也可以单独使用某一个模块（即构件）或某一个子系统。

图1 系统功能模块结构

3 集成系统的数据流程分析

分析系统功能模块，可得出集成系统的各功能模块所处理的数据流程（如图2所示）。

4 功能模块和CAD结合方式分析

图2 集成系统数据流程图

集成系统是在AutoCAD2008的基础上产生CAD子系统，通过前推来产生CAE子系统，后延产生BOM子系统，因此必须考虑二次开发功能模块与AutoCAD2008的结合方式。目前，结合方式主要有三种：

1）主动式。AutoCAD2008将二次开发功能模块所需的信息直接写入二次开发功能模块的数据库中。

采用主动式，AutoCAD2008系统与二次开发功能模块中信息的同步性较好；但在安全性方面存在一定问题，如出现写数据冲突，即AutoCAD2008系统写数据到二次开发功能模块的同时，二次开发功能模块也在往里写数据。

2）中间式。AutoCAD2008将二次开发功能模块所需的信息生成中间文件或中间数据表，二次开发功能模块直接读取中间文件或中间数据表中的信息，并写入自己的数据库中。

采用中间式，AutoCAD2008系统和二次开发功能模块相对独立，接口不涉及双方内部的结构，而且接口的责任也很明确，数据的安全性也得到了保证。

3）被动式。二次开发功能模块从AutoCAD2008系统中读取所需的数据，将其写入二次开发功能模块的数据库中。

采用被动式，AutoCAD2008系统与二次开发功能模块的同步性做得比较好，安全性方面也比主动式要强，并且具有较高的数据独立性，同时简化编程人员及用户的数据管理。

5 BOM子系统数据获得方式的分析

BOM数据的来源是一个主要问题，目前，重点从以下的几种途径来考虑：

1）把DWG格式文件转换为DXF格式文件或者IGES格式文件，再提取明细表信息。

2）将图纸明细表做成一个带有属性的模块，然后利用CAD软件提供的二次开发接口，将其中的信息存储在外部文件或数据库中，再进行BOM表的生成。

3）用Activcx Automation技术实现CAD与Excel之间的信息通讯，将明细表的数据提取到Excel中，然后利用其强大的功能来实现BOM表的生成。

4）从AutoCAD2008图形数据库对象中直接提取有关明细表的信息。

5）利用AutoCAD2008提供的数据库接口，来实现对图纸明细表中数据的自动提取，并保存在事先指定的数据库中。

结合企业的生产实际和程序开发的难度及对数据一致性的要求，集成系统应采用以下的方式：通过对AutoCAD2008进行二次开发，在填写明细栏和标题栏时，直接将数据做两次处理，一是显示在图纸相应的位置上，二是将相关内容存储到外部数据库中。这样，既保证了数据的一致性和有效性，又降低了系统的开发难度；同时，二次开发模块与AutoCAD2008系统是采用中间式结合方式，也便于对数据的处理和后续软件开发对数据的获取。

6 系统的集成

集成是指将以某一个特定功能系统(如CAD系统)为核心的各单元系统(如CAM、 CAE 、CAPP、BOM等)通过网络和信息集成技术实现系统间信息的无缝联结、交换和共享，进而与底层自动化系统沟通，实现系统的一体化，使整个系统的各个组成模块有机结合并使其总体效能达到最佳。

集成系统主要是对产品开发过程中的CAE、BOM和CAD进行集成，一则可以提高企业产品设计过程中信息共享的程度，二则为企业集成打下一定的基础。

对系统进行集成，主要应考虑数据库结构设计、记录集处理、数据库对象的处理等具体的数据结构和模块之间数据的具体传输方式等。

7 CAD／CAE集成系统的实现

CAD／CAE集成系统基于关键参数库、知识约束库、函数约束库和CAD／CAE参数接口，通过关键数据库，实现有限元模型和三维实体模型的转换。通过CAD／CAE参数化零件库、函数约束库、知识约束库、关键参数库和CAD／CAE参数接口的开发，实现了三维实体模型和有限元模型的参数化，最终达到驱动参数化模型的功能，如图3所示。

图3 CAD／CAE集成系统的实现图形

8 集成系统性能测试的分析

对于集成系统的性能测试，测试模型的建立至关重要，性能测试模型要以实际生产环境为标准搭建，只有模型符合实际的生产环境，性能测试的结果才能真实有效的反映将来上线的生产环境的实际性能情况。一个标准的性能调优过程是：

1）确定基准环境、基准负载和基准性能指标。

2）调整系统运行环境和实现方法，执行测试。

3）记录测试结果、进行分析

集成系统是通过对AutoCAD2008绘图软件进行二次开发而实现的，也属于一般软件的范畴，因此，也必须遵循一般软件的测试原理和测试步骤。首先应进行模块测试，发现缺陷，性能调优，确保每个模块作为一个单元能正常运行；然后进行子系统测试，在这里要着重测试模块的接口；接下来就是系统测试，把经过测试的子系统装配成一个完整的系统来测试。