工程设计图纸管理方法综述

摘要：图纸管理是工程设计中重要问题。本文综述了工程设计图纸管理方法的发展历史、方法分类以及研究方向，最后还提出了未来的研究方向。

关键词：图纸管理；计算机辅助设计；产品数据管理

中图分类号：U215.11 文献标识码：A文章编号：1007-9599(2012)05-0000-02

一、前言

图纸管理是工程设计中必须解决的问题之一，一般可分为静态管理和动态管理[1]。静态图纸管理偏重于静态图纸文件的管理，并提供对图纸的查询、检索及浏览。而动态图纸管理则面向设计和生产的全过程，支持产品协同设计，并具备高效的项目管理、人员管理、图纸版本管理、图纸批注，同时还保持数据的安全性、一致性和共享性等。

二、工程设计图纸管理的方法分类

工程设计图纸管理方法发展至今，主要可以分为以下三大类：手工管理的方法，计算机辅助管理的方法、基于产品数据管理技术的方法[2,3]。

（一）手工管理方法

在计算机技术普及之前，工程设计以手工绘图为主，图纸管理的任务是以人工的方式收集整理大量的纸质图纸，建立专门的档案室。大量的纸质图纸给图纸管理带来了众多的难题，例如难于检索和查阅、存储空间大、搬运困难等，而且纸质的图纸易受水灾、火灾等意外的破坏。

手工管理方法的缺点是，效率低，容易出错，安全性低。

（二）计算机辅助管理方法

由于计算机的诞生，工程设计以及设计图纸的管理发生了巨大的变化。首先是计算机辅助设计(CAD，Computer Aided Design)、 计算机辅助制造(CAM，computer Aided Manufacturing)等技术的诞生，提高了工程设计中绘图的效率，工程设计的产品也由传统的纸质图纸转变为计算机存储的二进制文件的形式，克服了传统的手工管理工程图纸所导致的效率低下，容易出错、安全性低等多方面的缺点。

可见，计算机辅助图纸管理方法具有高度自动化，检索速度快，规范性强等特点。

（三）产品数据管理（Product Data Management, PDM）技术

产品数据管理（Product Data Management）是一门用来管理所有与产品相关信息和所有与产品相关过程的技术，这些相关的信息包括零件信息、配置、文档、CAD文件、结构、权限信息等。自上上世纪80年代以来，PDM技术经历了三个发展阶段：早期配合CAD工具的PDM系统、专业PDM系统和标准化的PDM。

1.早期配合CAD工具的PDM系统

上世纪80年代初，CAD在企业的广泛应用，工程师们在享受CAD带来的极大便利的同时，也面临了一个苦恼，他们每天都不得不将大量的时间浪费在查找设计所需信息上，因此，人们迫切需要一种对于电子数据的存储和获取的新方法。针对业界的这种需求，各大CAD生产商根据自己的CAD软件产品纷纷推出了第一代PDM产品，这就是早期的配合CAD工具的PDM产品，它们在一定程度上缓解了“信息孤岛”问题。早期PDM产品的主要目的是解决大量电子数据的存储和管理问题，但普遍存在系统功能较弱、集成能力和开放程度较低等问题。

2.专业PDM系统

随着CAD技术的深入广泛应用，早期的PDM产品远远不能满足人们的需求。在新的需求推动下，第二代PDM产品诞生了。第二代PDM产品通过不断地扩展早期的PDM产品，推出了众多新功能，例如对产品生命周期内各种形式的产品数据的管理能力、对产品结构与配置的管理、对电子数据的和更改的控制以及基于成组技术的零件分类管理与查询等。此外，第二代PDM系统还提高了软件的集成能力和开放程度，在商业上也获得了很大的成功。从此，PDM开始成为一个产业，许多专业开发、销售和实施PDM的公司逐渐出现，典型的代表有生产Metaphase的SDRC公司和推出iMAN的UGS公司。

3.标准化的PDM

1997年2月，OMG组织公布了PDM领域的第一个国际标准PDMEnabler标准草案，标志着PDM技术在标准化方面迈出了崭新的一步。PDMEnabler标准草案由IBM、SDRC、PTC等PDM领域的主导厂商参与制订，对PDM的系统功能、PDM的逻辑模型和多个PDM系统间的互操作制定了标准，为新一代标准化PDM产品的发展奠定了基础。

三、工程设计图纸管理的研究方向

目前，工程设计图纸管理的研究的已诞生了大量的成果，例如分布式管理技术、基于MAS的PDM系统设计、基于web的PDM系统设计等。

（一）分布式图纸管理技术

分布式图纸管理技术以分布式计算技术为基础，研究和设计基于分布式网络的、能高效共享和管理的图纸管理系统。

（二）基于MAS的PDM系统设计

基于MAS的PDM系统从PDM软件系统的安全性和可靠性出发，研究基于MAS(Multi-Agent System)的企业产品数据管理中的智能监控，目的是通过开发知识模块实验对软件和数据的监控，以从根本上防止监控系统中出现的隐患[3]。

（三）基于web的PDM系统

在互联网技术高度发达的今天，基于web 平台及Java 语言开发结构灵活、用户界面友好的PDM 系统已成为一种趋势。基于Web 的产品数据管理系统[4]可实现全球化信息查询、浏览、创建与更新，并将成为虚拟企业、跨国公司的信息管理提供强有力的技术支持。

四、未来的研究方向

未来的研究中，研究者可以考虑的研究方向主要是以智能化、网络化为主。

（一）智能化

人工神经网络、机器学习、统计学习等人工智能技术的发展大大推动了信息技术领域的发展，它们与工程设计图纸管理技术的结合必将为图纸管理技术带来新的发展。利用人工智能的方法可以基于图纸的内容建立智能模型，即创建智能(agent)。借助于智能，可以对工程进行计算实验(computing experiment)，从而可以通过计算机仿真的方式预测和推断图纸的有效性、正确性等。基于这样的技术，还可以有效地对工程设计的图纸进行评估，减少安全事故，预防灾害的发生。

（二）网络化

在网络迅猛发展的信息时代，计算机网络的作用将越来越重要，企业对计算机网络的应用将越来越广泛。特别是近年来兴起的云计算技术，从根本上改变了人们对计算理念的理解。在这种形势之下，工程设计图纸管理也要紧跟时代的步伐，与时俱进，与当前的先进技术紧密结合。

工程设计图纸管理的网络化主要包括工程设计图纸设计、存储的网络协同化，图纸信息的共享化。由于智能化对工程设计图纸管理提出了计算实验的要求，在面临庞大的工程系统的计算实验时，工程设计图纸管理系统必须具有云计算的能力，以将大量的计算由云架构中的共享服务器完成，同时将大量的图纸保存于云计算架构的数据中心，这样就可以实验图纸管理的高效化。可见，智能化、网络化、高效化是相互关联的。

五、总结

本文综述了工程设计图纸管理方法的发展历史、方法分类以及研究方向，最后还提出了未来的研究方向。

参考文献

[1]童秉枢等.产品数据管理(PDM)技术.北京:清华大学出版社,2000

[2]童秉枢.现代以D技术.北京:清华大学出版社,2000

[3]徐斌,孙济洲,冯志勇.产品数据管理概述.计算机应用研究，2000，02:1-3

[4]朱赛娟等.基于MAS的产品数据管理智能监控.机械制造，2001, 39(447): 7-9

[5]李原,李建军,杨海成.web技术与产品数据管理研究.制造业自动化,2003,22(3):34-37