2011产品创新数字化峰会征文：基于Pro/E和Teamcenter的三维协同设计平台

1 前言

    近年来，由于受人民币升值、原材料成本上涨、劳动力成本提高等因素的影响，我国制造业的利润空间逐渐被压缩，而国际金融危机的肆虐更使我国制造企业雪上加霜；另一方面，随着产品个性化、竞争白热化、市场国际化，也对企业产品的研发能力、创新能力提出新的挑战。传统的二维设计已经不能满足现代化设计的要求，很多企业开始推行三维设计。在推行三维设计的同时，各企业还相继引入产品全生命周期管理PLM（Product Lifecycle Management）平台，Teamcenter是该平台的代表性软件之一。基于Pro/E和Teamcenter三维协同设计平台为企业提供了跨越整个产品研发过程协同管理能力、可优化企业的产品研发业务，降低产品的综合成本，提高产品质量，缩短新产品投入和产出时间，从而提高企业的核心竞争力。

2 Pro/E和Teamcenter环境下的三维协同设计平台

    三维协同设计平台从大的方面来讲可以分为硬件和软件两个部分。硬件方面要求配备配置较高的服务器和工作站，近年来，计算机技术日新月异，且性价比越来越高，所以硬件方面的要求很容易满足。软件方面包括CAD软件和PLM软件。CAD软件我们选用了PTC公司的Pro/E4.0，PLM软件选用了西门子公司的Teamcenter2007。Pro/E是目前机械设计CAD主流软件之一，其功能十分强大。Teamcenter是主流的PLM软件，在航空，汽车等行业有着广泛的应用。

    2.1 软件方面的相关配置

    搭建一个协同设计平台，涉及到团队协作。为了数据的统一性。需要对软件进行相关的设置。

    2.1.1 建立统一的Pro/E模板

    根据公司实际情况，模板主要分为两大类：自制件、采购件。自制件和采购件里又分为零件和组件模板。零件模板里又细分为一般实体模板，钣金模板。设计人员在新建零部件时可以选择对应的模板文件，如图1所示。模板文件里设置了相应的参数，如零件编码。名称，材料名称等。

    图1 选择模板

    2.1.2 使用统一的配置文件

    为了统一建模规范，以及出工程图符合国标要求，对配置文件(config.pro和drawing.dtl),进行了适应国标和公司要求的修改。设计人员的Pro/E都使用这两个配置文件。

    2.1.3 建立Pro/E模型库

    为了提高零件重用率，减轻设计人员的建模工作量。我们建立了标准件（螺栓，螺母等）库，一般采购件（液压泵，马达等）库，自制件库。为保证模型库数据的准确性，数据由专人维护。设计人员在设计零部件时，如果要参考或借用已有零部件，可以通过Pro/E与Teamcenter的集成接口，利用相应的搜索功能，定位自己需要的零部件，打开查看或下载到本地。

    2.1.4 制定Pro/E建模，出工程图规范

    为提高设计人员的工作效率，工程图符合国家，企业标准。对建模和工程图对做了相应的规范。其中一部分规范已经体现在模板文件和配置文件上。

    2.2 三维协同设计

    有了上面所述的准备工作，就可以开始三维协同设计的工作了。所谓协同设计，就是将一个产品设计的任务，以功能部件为单位进行分解，交由各相关设计人员去完成设计任务。项目组的设计人员可以同时进行工作。三维协同设计的一般流程是：项目负责人用Pro/E里的布局或骨架模块，建立产品的总体布局或骨架。将产品适当地划分为几个部件，考虑各部件间的连接装配关系，确定一些关键参数或尺寸。对各部件发布几何，发布几何中包含该部件的一些重要参数，如安装面，总长总高总宽等。做好发布几何后，通过TC邮件提醒项目组成员接收邮件，完成设计任务。项目组成员收到邮件后，通过Pro/E接口查看自己负责部件的信息，并完成零部件的设计。

    下面将对协同设计的主要环节加以描述。

    2.2.1 建立产品总体装配及导入Teamcenter

    项目负责人将总体装配、总体骨架、总体布局和大部件空装配（以及必要的大部件装配骨架）建立完成后，通过Pro/E接口将其保存到Teamcenter，以便在Teamcenter系统中发布总体装配并将设计任务下发到项目组成员。

    图2 保存总体装配到Teamcenter

    2.2.2 在Teamcenter中下发任务

    项目负责人将总体装配保存到Teamcenter系统以后，需要对产品结构下的各个组件进行所有权转移并将设计任务下发给项目组相关人员。对象的所有权是Teamcenter系统用于管理权限的主要手段之一，对象的所有者具有对象在提交流程审批之前的修改权限。项目负责人通过将子组件对象的所有权更改为对应的项目组设计人员，以使相关的设计人员获得对象的修改权限进行下一步的设计工作。转移所有权后，将设计任务通过邮件的方式下发给部件设计师，在主题中简单描述设计任务。

    图3 更改部件的所有权

    图4 通过Teamcenter下发任务

    2.2.3 零部件设计

    部件负责人在收到任务后，在Pro/E中通过集成接口登录Teamcenter，打开所负责的部件，如果总体装配骨架中有该部件的发布几何，则还需要打开总体装配骨架，保存到本地目录，之后再进行部件详细设计。设计人员在设计过程中，可能要调用标准件、采购件。或借用已有的零组件。通过Pro/E与Teamcenter集成接口可以很方便地完成这些操作。接口中提供了简单搜索和高级搜索功能。如果知道所要查看的零部件编码，直接输入其编码搜索就可以。如果只知道名称或规格等信息，就需要使用高级搜索功能如图6所示，通过不同条件组合可以缩小搜索范围，在较短时间内查找出设计人员想查询的物料。设计完成后再通过Pro/E接口上传到Teamcenter中。Pro/E数据在Teamcenter中的结构如图7所示。从图中可以看出其数据重要由可视化jt文件，可视化pdf文件，Pro/E三维模型prt文件，Pro/E工程图drw文件。用户可以在Teamcenter的查看器中查看可视化数据。在电子审核过程中，审核人员可以不必安装Pro/E软件，直接在流程中查看JT、PDF文件，并进行圈阅、测量等。

    图5 通过Pro/E接口打开部件

    图6 接口中使用高级搜索功能

    图7 零件数据模型

    图8 在Teamcenter中查看可视化数据

3 结论

    该三维协同设计平台已试运行一年，公司先后有三个项目是基于此平台设计完成的。从使用情况来看，该平台能提高团队协同设计的效率，提高产品设计质量，加快产品研发速度。长远来看，该平台将是公司产品研发，管理的一次质的飞跃，在提升公司产品研发，管理水平的同时，也有助于提升公司的核心竞争力。