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[摘 要]为了更好适应产品复杂程度不断提升的背景，设计一种性能更强的基于三维的标准件库管理系统为必要，以适应管理难度增大的现实情况。基于此，本文提出一种基于三维的标准件库管理系统的设计方案，并对其应用效果展开分析，证实该系统在提升机械产品研发设计效率方面发挥着支持性作用。
[关键词]三维;标准件库;管理系统
[中图分类号]TP391.72 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2020）09–0–03
[Abstract]In order to better adapt to the background of increasing product complexity， it is necessary to design a more powerful three-dimensional standard parts library management system to adapt to the reality of increasing management difficulty. Based on this， this paper proposes a design scheme for a three-dimensional standard parts library management system， and analyzes its application effects， confirming that the system plays a supporting role in improving the efficiency of mechanical product development and design.
[Keywords]three-dimensional;standard parts library;management system
在當前的生产实践中，多数企业构建起了标准件库，对标准件展开统一性管理。随着科学技术水平的不断提升，基于三维的标准件库管理系统得到深入开发与广泛应用，例如CATIA、 PARTsolultion、3Dsource、TraceParts等等。在产品复杂程度不断提升的背景下，基于三维的标准件库管理难度随之增大，基于三维的标准件库开发设计一种性能更加强大的管理系统具有极高的现实价值。
1 三维的标准件库管理方案的设计
1.1 流程设计
三维标准件库的构建与管理主要可以细化为四个阶段，即：三维标准件构建与管理标准化规范的制定;落实三维标准件的构建;审查三维标准件模型并入库;对三维标准件库展开管理以及应用[1]。
三维标准件库的构建与管理流程主要如下：设定标准化规范;在Pro/E中搭建三维基础模型;设置基础模型属性，创建特征间关系、更改规格尺寸名称、设置挠性以及模型属性;定义族表参数，创建实例模型;标准件正确性审查（反复修改直至通过）;标准件入库，移入Intralink数据库，Pro/E中引用标准件。其中，在Intralink数据库中，还需要纳入管理标准件库的相关数据信息，管理标准件库的构建主要流程为：配置标准件库以及角色、人员权限;定义标准件生命周期;定义标准件模型属性;创建标准件库文件夹。
1.2 规范设计
1.2.1 建模方式以及原则
利用“基础模型+族表实例模型”的方式构建起三维标准件模型。其中，在基础模型的构建过程中，主要依托各类标准的要求利用特征造型基础完成。同时，对于同一基础模型，参考规格尺寸、工艺要求的差异性，结合族表工具的应用，完成实例模型的驱动生成。在实际的机械产品研发设计中，三维标准件仅仅参与虚拟装配示意环节，而并不真正应用于生产加工环节中。同时，螺纹、小倒角等三维标准件细节区域的特征明显程度并不能够对整体质量计算的结果产生负面影响，所以，在构建三维标准件的过程中，要尽可能降低尺寸与特征的设置，并以此为基础完成模型的清晰表达。
1.2.2 模型文件命名规定
一般来说，不同零部件的标准对模型文件的命名有着相对严格的要求，同时，在Pro/E和Intralink中，也对文件的实际命名做出了大量的限制。基于这样的情况，必须要对模型文件命名做出统一性、规范性的规定，防止命名混乱等问题的发生。针对标准件的基础模型，统一使用“标准代号+型式+材料+拓展名”的形式进行文件命名;针对标准件的实例模型，统一使用“基础模型名称+规格”的形式进行文件命名。
2 基于三维的标准件库管理系统的设计与实现
2.1 基于三维的标准件库管理系统的设计
2.1.1 模型库划分方式的定义
在进行模型库的初步划分过程中，可以细化出的主要类别如下所示：
（1）企业标准件类别。其中涵盖着已经上升为产品标准的零部件，或是冠以相关企业标准代码的零部件。
（2）企业通用件类别。其中涵盖着虽然在当前并没有上升为产品标准，但是已经在企业内部广泛性使用的非标零部件;在不同类型或是规格的机械产品中可以灵活应用（通用），且具有通用编号的元器件、整件等等。对于通用件来说，其能够视为标准件的初级形式，因此在机械产品的研发设计过程中，可以将通用件视为标准件应用。
（3）行业标准件以及通用件类别。其中涵盖着符合行业标准的零部件，或是具有行业特色的零部件。以铁路行业为例来说，行业标准件与通用件为铁路通用锁具等等。
（4）产品功能模块类别。其中涵盖着企业频繁使用的自制零部件，或是反复应用的外协加工零部件，一些具备特定功能的零部件模组也包含在这一类别的范围内。
（5）工装设备的相关数据类别。在实际的工装设备数据库中，不需要为物料申请物料号，存储区域也不是ERP，而是简单的存储模型应用，并在展开工装设计过程中，直接展开相应数据信息的调用处理[2]。基于此，相关人员在利用CAD展开工装设计工作中，可以直接完成三维标准件库中模型数据信息的调用与提取。 在构建基于三维的标准件库模型库的过程中，将上述五种模型类别均纳入其中，为相关人员落实机械产品设计与研发提供大量的模型数据参考。依托对该模型库的长时间使用与模型信息积累，能够达到大范围拓展企业的机械产品设计资源的效果，为企业技术储备搭建基础性平台，推动零部件选型基本流程不断优化升级。在零部件以及功能模块中重用比例增高的条件下，研发设计出的机械产品可靠性能呈现出提升的趋势，相应研发设计周期缩减，以此达到减少机械产品研发设计可变成本的效果。
2.1.2 供应链数据资源库的搭建
在研发机械产品的过程中，需要大量产品三维模型的支持，這些模型数据普遍来源于供应商。此时，通过利用基于三维的标准件库，能够达到整合产品模型数据的效果。将机械产品设定为牵引，并以标准格式对零部件展开三维建模，由这些三维模型构建起模型数据库，为相关技术人员选型工作的展开提供支持[3]。为了实现上述目标，在本次三维的标准件库管理系统的设计中，主要在三维标准件库系统中开设了供应商产品模型资源管理单元。
该供应商产品模型资源管理单元依托首字母完成供应商的划分与排列，并由此形成26个文件夹，分别对应A-Z这26个字母;在这些供应商文件夹内，涵盖着不同的分类代码，在分类页面的支持下，能够完成某一类别、支持某一型号机械的供应商查询。在三维标准件默认浏览页面中，主要根据标准序列以及供应商名录为用于提供查询服务。另外，加载分类页面的方式使得利用分类页面浏览供应商的信息成为现实。
2.1.3 标准件分类及物料属性的定义
利用系统分析方法完成对标准件的分析工作，并参考相关标准与手册中的信息，完成标准件的精准分类处理，为后续标准件的应用以及管理工作的顺利展开提供基础条件支持。依托标准件物料填写属性的定义，结合多种物料的分类，完成对不同物料属性的定义，并确定出必填字段以及选填字段。
2.1.4 新增标准件审核流程的设定
在实施对标准件的审核以及确认处理中，为了进一步增强物料采购的适用程度，不仅要依托传统的审核节点完成相应审核以及确认工作，还应当加设一定的标准件物料的会签节点（由物资部门完成）。在此过程中，标准件物料归口由企业的同一部门进行统一性管理，降低“一物多号”问题的发生概率，精准定位、明确显示相应物料的主管部门，促使物料的申请以及修改流程实现优化缩短，以此达到提高工作效率的目标。
2.2 基于三维的标准件库管理系统的开发与实现
2.2.1 标准件库管理软件的引入或开发
依托三维标准件库系统的引入或是开发，实现对标准件库的管理，以此规避模型质量下降、完整性偏低等问题的发生。同时，还可以达到减少实际模型建立工作量的效果。对于标准件库管理软件来说，其中需要涵盖着厂商产品数据，且能够将企业标准件信息数据纳入其中，落实集成统一的管理[4]。
2.2.2 与现有三维设计软件以及PDM数据接口的开发
出于对进一步提升标准件研发设计速率的考量，需要开发出与现有三维设计软件以及PDM数据接口，促使ERP系统中所保存的物料信息可以与模型数据实现一一对应，使得模型几何与非几何信息的无缝对接成为现实。在逐步调动模型数据的条件下，驮载物料属性的几何信息会随之被转入CAD/PDM环境中，并流转于整个PLM系统内部。在此基础上，还需要对现阶段存在的零部件物料信息实施二次筛选处理，对其中所包含的重复性数据以及无效数据实施全面剔除操作，切实实现“一物一码”。结合基于系统的前置审批、ERP与PDM集成接口的应用，达到标准化“靠前”管理的目标。在这样的条件下，物料的签审工作在相应机械产品的开发前展开，以此达到大幅降低返工、退回问题发生概率的效果。
3 基于三维的标准件库管理系统的应用实践
3.1 应用背景
在某机械产品的研发过程中，出于对研发效率的考量，引入了全三维数字化研制模式。而设计三维标准件是该机械产品数字化设计过程中最为重要的环节，依托基于三维的标准件管理系统的创建，能够达到促进机械产品研发设计效率大幅提升的效果。基于这样的情况，展开了基于三维的标准件库管理系统的设计与应用。
3.2 应用过程
依托标准件代号、形式以及材料构建起标准件三维模型的基础模型，多种规格尺寸、工艺要求、颜色的实力模型主要由基础模型在参数驱动的支持下生成。在此过程中，驱动实例模型的参数使用族表完成创建以及管理。
在创建好模型之后，落实对该模型正确性的审查工作，并经过反复修改、最终通过审核后，利用人工操作的形式将相应模型上传至Intralink平台对应的文件夹中，实现对相应机械产品模型的保存与归档。
3.3 应用结果
在测试阶段，构建起企业标准三维标准件模型，包括台阶形导管连接件、O型橡胶密封圈等等，对这些模型展开反复审查与修改，在通过审查后转移至Intralink库内;在此过程中，若是发现一些问题，则需要实施持续性改进优化;对基于三维的标准件库管理系统进行持续6个月的应用，并陆续对垫圈、螺母、螺栓等多种基础模型、实力模型落实审查、修改、入库操作;在此基础上，搭建起更为完善的基于Pro/E和Intralink的三维标准件库管理系统，为提高产品设计效率的实现奠定更好基础，并有效缩短机械产品的研制周期。
4 结束语
综上所述，在完成流程设计与规范设计的基础上，通过模型库划分方式的定义、供应链数据资源库的搭建、标准件分类及物料属性的定义、新增标准件审核流程的设定，实现了基于三维的标准件库管理系统的搭建。应用结果表明，通过应用该系统，达到了提升机械产品研发设计效率、降低研发成本与周期的效果。
参考文献
[1] 闫大伟，潘康华，陈杰，等.基于三维的标准件库管理方法研究[J].机电产品开发与创新，2019，32（4）：10-11.
[2] 孟立勇，程冠艳，王岭.机床夹具三维标准件库的创建及管理应用[J].智能制造，2016（1）：38-40.
[3] 陈仁越，刘岭，周培，等.航天结构标准件三维模型的构建与管理[J].航天工业管理，2016（1）：32-34.
[4] 宫潘威. 基于CREO的三维模型及数据文档集成共享管理系统设计与开发[D].合肥工业大学，2017.
[5] 吴义忠，徐华，王启富. 基于组件的三维参数化标准件库系统研究与开发[J]. 机械科学与技术，2004，23（1）：123-126.
[关键词]三维;标准件库;管理系统
[中图分类号]TP391.72 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2020）09–0–03
[Abstract]In order to better adapt to the background of increasing product complexity， it is necessary to design a more powerful three-dimensional standard parts library management system to adapt to the reality of increasing management difficulty. Based on this， this paper proposes a design scheme for a three-dimensional standard parts library management system， and analyzes its application effects， confirming that the system plays a supporting role in improving the efficiency of mechanical product development and design.
[Keywords]three-dimensional;standard parts library;management system
在當前的生产实践中，多数企业构建起了标准件库，对标准件展开统一性管理。随着科学技术水平的不断提升，基于三维的标准件库管理系统得到深入开发与广泛应用，例如CATIA、 PARTsolultion、3Dsource、TraceParts等等。在产品复杂程度不断提升的背景下，基于三维的标准件库管理难度随之增大，基于三维的标准件库开发设计一种性能更加强大的管理系统具有极高的现实价值。
1 三维的标准件库管理方案的设计
1.1 流程设计
三维标准件库的构建与管理主要可以细化为四个阶段，即：三维标准件构建与管理标准化规范的制定;落实三维标准件的构建;审查三维标准件模型并入库;对三维标准件库展开管理以及应用[1]。
三维标准件库的构建与管理流程主要如下：设定标准化规范;在Pro/E中搭建三维基础模型;设置基础模型属性，创建特征间关系、更改规格尺寸名称、设置挠性以及模型属性;定义族表参数，创建实例模型;标准件正确性审查（反复修改直至通过）;标准件入库，移入Intralink数据库，Pro/E中引用标准件。其中，在Intralink数据库中，还需要纳入管理标准件库的相关数据信息，管理标准件库的构建主要流程为：配置标准件库以及角色、人员权限;定义标准件生命周期;定义标准件模型属性;创建标准件库文件夹。
1.2 规范设计
1.2.1 建模方式以及原则
利用“基础模型+族表实例模型”的方式构建起三维标准件模型。其中，在基础模型的构建过程中，主要依托各类标准的要求利用特征造型基础完成。同时，对于同一基础模型，参考规格尺寸、工艺要求的差异性，结合族表工具的应用，完成实例模型的驱动生成。在实际的机械产品研发设计中，三维标准件仅仅参与虚拟装配示意环节，而并不真正应用于生产加工环节中。同时，螺纹、小倒角等三维标准件细节区域的特征明显程度并不能够对整体质量计算的结果产生负面影响，所以，在构建三维标准件的过程中，要尽可能降低尺寸与特征的设置，并以此为基础完成模型的清晰表达。
1.2.2 模型文件命名规定
一般来说，不同零部件的标准对模型文件的命名有着相对严格的要求，同时，在Pro/E和Intralink中，也对文件的实际命名做出了大量的限制。基于这样的情况，必须要对模型文件命名做出统一性、规范性的规定，防止命名混乱等问题的发生。针对标准件的基础模型，统一使用“标准代号+型式+材料+拓展名”的形式进行文件命名;针对标准件的实例模型，统一使用“基础模型名称+规格”的形式进行文件命名。
2 基于三维的标准件库管理系统的设计与实现
2.1 基于三维的标准件库管理系统的设计
2.1.1 模型库划分方式的定义
在进行模型库的初步划分过程中，可以细化出的主要类别如下所示：
（1）企业标准件类别。其中涵盖着已经上升为产品标准的零部件，或是冠以相关企业标准代码的零部件。
（2）企业通用件类别。其中涵盖着虽然在当前并没有上升为产品标准，但是已经在企业内部广泛性使用的非标零部件;在不同类型或是规格的机械产品中可以灵活应用（通用），且具有通用编号的元器件、整件等等。对于通用件来说，其能够视为标准件的初级形式，因此在机械产品的研发设计过程中，可以将通用件视为标准件应用。
（3）行业标准件以及通用件类别。其中涵盖着符合行业标准的零部件，或是具有行业特色的零部件。以铁路行业为例来说，行业标准件与通用件为铁路通用锁具等等。
（4）产品功能模块类别。其中涵盖着企业频繁使用的自制零部件，或是反复应用的外协加工零部件，一些具备特定功能的零部件模组也包含在这一类别的范围内。
（5）工装设备的相关数据类别。在实际的工装设备数据库中，不需要为物料申请物料号，存储区域也不是ERP，而是简单的存储模型应用，并在展开工装设计过程中，直接展开相应数据信息的调用处理[2]。基于此，相关人员在利用CAD展开工装设计工作中，可以直接完成三维标准件库中模型数据信息的调用与提取。 在构建基于三维的标准件库模型库的过程中，将上述五种模型类别均纳入其中，为相关人员落实机械产品设计与研发提供大量的模型数据参考。依托对该模型库的长时间使用与模型信息积累，能够达到大范围拓展企业的机械产品设计资源的效果，为企业技术储备搭建基础性平台，推动零部件选型基本流程不断优化升级。在零部件以及功能模块中重用比例增高的条件下，研发设计出的机械产品可靠性能呈现出提升的趋势，相应研发设计周期缩减，以此达到减少机械产品研发设计可变成本的效果。
2.1.2 供应链数据资源库的搭建
在研发机械产品的过程中，需要大量产品三维模型的支持，這些模型数据普遍来源于供应商。此时，通过利用基于三维的标准件库，能够达到整合产品模型数据的效果。将机械产品设定为牵引，并以标准格式对零部件展开三维建模，由这些三维模型构建起模型数据库，为相关技术人员选型工作的展开提供支持[3]。为了实现上述目标，在本次三维的标准件库管理系统的设计中，主要在三维标准件库系统中开设了供应商产品模型资源管理单元。
该供应商产品模型资源管理单元依托首字母完成供应商的划分与排列，并由此形成26个文件夹，分别对应A-Z这26个字母;在这些供应商文件夹内，涵盖着不同的分类代码，在分类页面的支持下，能够完成某一类别、支持某一型号机械的供应商查询。在三维标准件默认浏览页面中，主要根据标准序列以及供应商名录为用于提供查询服务。另外，加载分类页面的方式使得利用分类页面浏览供应商的信息成为现实。
2.1.3 标准件分类及物料属性的定义
利用系统分析方法完成对标准件的分析工作，并参考相关标准与手册中的信息，完成标准件的精准分类处理，为后续标准件的应用以及管理工作的顺利展开提供基础条件支持。依托标准件物料填写属性的定义，结合多种物料的分类，完成对不同物料属性的定义，并确定出必填字段以及选填字段。
2.1.4 新增标准件审核流程的设定
在实施对标准件的审核以及确认处理中，为了进一步增强物料采购的适用程度，不仅要依托传统的审核节点完成相应审核以及确认工作，还应当加设一定的标准件物料的会签节点（由物资部门完成）。在此过程中，标准件物料归口由企业的同一部门进行统一性管理，降低“一物多号”问题的发生概率，精准定位、明确显示相应物料的主管部门，促使物料的申请以及修改流程实现优化缩短，以此达到提高工作效率的目标。
2.2 基于三维的标准件库管理系统的开发与实现
2.2.1 标准件库管理软件的引入或开发
依托三维标准件库系统的引入或是开发，实现对标准件库的管理，以此规避模型质量下降、完整性偏低等问题的发生。同时，还可以达到减少实际模型建立工作量的效果。对于标准件库管理软件来说，其中需要涵盖着厂商产品数据，且能够将企业标准件信息数据纳入其中，落实集成统一的管理[4]。
2.2.2 与现有三维设计软件以及PDM数据接口的开发
出于对进一步提升标准件研发设计速率的考量，需要开发出与现有三维设计软件以及PDM数据接口，促使ERP系统中所保存的物料信息可以与模型数据实现一一对应，使得模型几何与非几何信息的无缝对接成为现实。在逐步调动模型数据的条件下，驮载物料属性的几何信息会随之被转入CAD/PDM环境中，并流转于整个PLM系统内部。在此基础上，还需要对现阶段存在的零部件物料信息实施二次筛选处理，对其中所包含的重复性数据以及无效数据实施全面剔除操作，切实实现“一物一码”。结合基于系统的前置审批、ERP与PDM集成接口的应用，达到标准化“靠前”管理的目标。在这样的条件下，物料的签审工作在相应机械产品的开发前展开，以此达到大幅降低返工、退回问题发生概率的效果。
3 基于三维的标准件库管理系统的应用实践
3.1 应用背景
在某机械产品的研发过程中，出于对研发效率的考量，引入了全三维数字化研制模式。而设计三维标准件是该机械产品数字化设计过程中最为重要的环节，依托基于三维的标准件管理系统的创建，能够达到促进机械产品研发设计效率大幅提升的效果。基于这样的情况，展开了基于三维的标准件库管理系统的设计与应用。
3.2 应用过程
依托标准件代号、形式以及材料构建起标准件三维模型的基础模型，多种规格尺寸、工艺要求、颜色的实力模型主要由基础模型在参数驱动的支持下生成。在此过程中，驱动实例模型的参数使用族表完成创建以及管理。
在创建好模型之后，落实对该模型正确性的审查工作，并经过反复修改、最终通过审核后，利用人工操作的形式将相应模型上传至Intralink平台对应的文件夹中，实现对相应机械产品模型的保存与归档。
3.3 应用结果
在测试阶段，构建起企业标准三维标准件模型，包括台阶形导管连接件、O型橡胶密封圈等等，对这些模型展开反复审查与修改，在通过审查后转移至Intralink库内;在此过程中，若是发现一些问题，则需要实施持续性改进优化;对基于三维的标准件库管理系统进行持续6个月的应用，并陆续对垫圈、螺母、螺栓等多种基础模型、实力模型落实审查、修改、入库操作;在此基础上，搭建起更为完善的基于Pro/E和Intralink的三维标准件库管理系统，为提高产品设计效率的实现奠定更好基础，并有效缩短机械产品的研制周期。
4 结束语
综上所述，在完成流程设计与规范设计的基础上，通过模型库划分方式的定义、供应链数据资源库的搭建、标准件分类及物料属性的定义、新增标准件审核流程的设定，实现了基于三维的标准件库管理系统的搭建。应用结果表明，通过应用该系统，达到了提升机械产品研发设计效率、降低研发成本与周期的效果。
参考文献
[1] 闫大伟，潘康华，陈杰，等.基于三维的标准件库管理方法研究[J].机电产品开发与创新，2019，32（4）：10-11.
[2] 孟立勇，程冠艳，王岭.机床夹具三维标准件库的创建及管理应用[J].智能制造，2016（1）：38-40.
[3] 陈仁越，刘岭，周培，等.航天结构标准件三维模型的构建与管理[J].航天工业管理，2016（1）：32-34.
[4] 宫潘威. 基于CREO的三维模型及数据文档集成共享管理系统设计与开发[D].合肥工业大学，2017.
[5] 吴义忠，徐华，王启富. 基于组件的三维参数化标准件库系统研究与开发[J]. 机械科学与技术，2004，23（1）：123-126.