本文探討研究了國(guó)際PLIB標(biāo)準(zhǔn)化相關(guān)內(nèi)容。

　　1 概述

　　零件庫(kù)(PLIB)標(biāo)準(zhǔn)是面向多平臺(tái)信息共享和交換的國(guó)際先進(jìn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，它強(qiáng)調(diào)零件庫(kù)結(jié)構(gòu)信息的中性表示、交換和共享。零件庫(kù)是產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中的知識(shí)積累，GB/T 17645提供的方法學(xué)為企業(yè)有效應(yīng)用提供了有力的幫助。目前，它已成為建立、表達(dá)、維護(hù)零件庫(kù)，在多個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)中共享統(tǒng)一零件庫(kù)的一個(gè)重要技術(shù)基礎(chǔ)。國(guó)外一些機(jī)構(gòu)和軟件廠商早已開(kāi)始了相關(guān)技術(shù)的研究和產(chǎn)品轉(zhuǎn)化工作，國(guó)內(nèi)PLIB研究與應(yīng)用目前主要集中在科研院校中，并且往往是側(cè)重就某一方而內(nèi)容來(lái)進(jìn)行研究或驗(yàn)證，而對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)整體技術(shù)內(nèi)容和發(fā)展應(yīng)用缺乏梳理與思考。

　　2 零件庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)

　　2.1 零件庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)的體系結(jié)構(gòu)及現(xiàn)狀

　　零件庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)起源于德國(guó)的DIN4000標(biāo)準(zhǔn)，借鑒DIN 4000標(biāo)準(zhǔn)制定的ISO零件庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)采用與STEP相同的體系結(jié)構(gòu)，由概念層、邏輯層和物理層三個(gè)層次構(gòu)成，如圖1所示。在最上層概念層定義了零件庫(kù)的框架結(jié)構(gòu)和允許零件庫(kù)交換和更新的機(jī)制;邏輯層用EXPRESS語(yǔ)言描述零件庫(kù)信息模型以及所需的資源構(gòu)件;在最下層物理層規(guī)定了零件庫(kù)信息模型的實(shí)現(xiàn)方式，包括STEP中性文件形式等。

圖1.零件庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)的體系結(jié)構(gòu)

　　零件庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)是系列標(biāo)準(zhǔn)，按功能分為七大類(lèi)：概念描述、邏輯資源、實(shí)現(xiàn)資源、描述方法、一致性測(cè)試、視圖交換協(xié)議、標(biāo)準(zhǔn)化的相關(guān)環(huán)境。迄今，ISO/TC184/SC4/WG2已制定十余項(xiàng)零件庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)：

　　—Part 1 綜述與基木原理;

　　—Part 20 邏輯資源：通用資源;

　　—Part 24 邏輯資源：供應(yīng)商庫(kù)邏輯模型;

　　—Part 25 邏輯資源：帶聚合值和顯式內(nèi)容的供應(yīng)商庫(kù)邏輯模型;

　　—Part 26 邏輯資源：供應(yīng)商標(biāo)識(shí);

　　—Part 31 實(shí)現(xiàn)資源：圖形編程接;

　　—Part 42 描述方法學(xué)：構(gòu)造零件族的方法學(xué);

　　—Part 101視圖交換協(xié)議：由參數(shù)程序確定的幾何視圖交換協(xié)議;

　　—Part 102視圖交換協(xié)議：由ISO 10303一致性規(guī)范確定的幾何視圖交換協(xié)議;

　　—Part 501 參考字典：測(cè)量?jī)x器的參考字典;

　　—Part 511 參考字典：通用緊固件參考字典。

　　2.2 零件庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)與STEP的關(guān)系

　　零件庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)和STEP標(biāo)準(zhǔn)具有非常密切的關(guān)系。零件庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)正是源于歐洲和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織對(duì)IS010303 STEP標(biāo)準(zhǔn)的不同認(rèn)識(shí)。歐洲認(rèn)為：零件和產(chǎn)品(指整機(jī)產(chǎn)品)對(duì)CAD來(lái)說(shuō)，存在有不同的特性。因此，對(duì)產(chǎn)品模型進(jìn)行描述的EXPRESS對(duì)零件來(lái)說(shuō)應(yīng)作相應(yīng)擴(kuò)充，但I(xiàn)SO當(dāng)時(shí)未予接受。其時(shí)，歐洲自行開(kāi)發(fā)了EXPRESS擴(kuò)充版。實(shí)踐證明，EXPRESS擴(kuò)充是必要的。

　　盡管產(chǎn)品和零件面臨著共同的問(wèn)題，例如如何建立信息模型，如何交換這些模型實(shí)例，如何定義共享集成的數(shù)據(jù)庫(kù)等，零件庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)與STEP標(biāo)準(zhǔn)之間仍然存在下述不同之處：

　　(1)信息來(lái)源不同。企業(yè)產(chǎn)品信息大多來(lái)源于企業(yè)，零件信息則大多來(lái)源于零件供應(yīng)商。

　　(2)信息大小和描述方式不同。企業(yè)的零件數(shù)是產(chǎn)品數(shù)的幾百甚至幾千倍，因此零件信息組織方式不同于產(chǎn)品。STEP是對(duì)產(chǎn)品的精確實(shí)例和屬性的值進(jìn)行建模和交換，即對(duì)單個(gè)產(chǎn)品實(shí)例進(jìn)行描述和交換，但其高層次的語(yǔ)義描述能力較弱;PLIB能對(duì)零件庫(kù)中多個(gè)具有相同特性的零部件類(lèi)(或產(chǎn)品類(lèi))進(jìn)行隱式描述，并對(duì)屬性類(lèi)型進(jìn)行建模和交換，能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的多視圖、多級(jí)表達(dá)。所以，描述單個(gè)產(chǎn)品的實(shí)例和描述零件族(類(lèi))的要求是不一樣的。

　　(3)信息獲取方式不同。設(shè)計(jì)人員獲取產(chǎn)品信息前，已明確他所要的產(chǎn)品是什么，而零件庫(kù)中的零件則不依賴(lài)于具體產(chǎn)品，獨(dú)立于產(chǎn)品而存在，所以查詢(xún)零件時(shí)，往往只知道一些功能和性能方面的線索。

　　當(dāng)然，零件庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)與STEP標(biāo)準(zhǔn)同為ISO/TC184/SC4工業(yè)數(shù)據(jù)分技術(shù)委員會(huì)制定的關(guān)于產(chǎn)品數(shù)據(jù)技術(shù)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，他們具有下述共同點(diǎn)：

　　(l)使用EXPRESS中性描述語(yǔ)言(ISO 10303-11)，從面向?qū)ο蟮姆椒ǔ霭l(fā)，分別對(duì)產(chǎn)品信息模型和零件庫(kù)信息模型進(jìn)行描述。

　　(2)具體實(shí)現(xiàn)方式都采用STEP中性的物理文件格式(ISO 10303-21)。

　　(3)具有相同的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)訪問(wèn)接口SDAI(IS010303-22)。

　　2.3 零件庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)關(guān)鍵技術(shù)的簡(jiǎn)單介紹

　　(1)零件庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)的交換文檔

　　零件庫(kù)的交換文檔是采用純正文編碼的順序文件。交換文檔結(jié)構(gòu)包括兩部分：頭段和一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)段。頭段提供與交換文檔結(jié)構(gòu)自身相關(guān)的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)段提供要被傳送的數(shù)據(jù)。

　　(2) 供應(yīng)商的標(biāo)識(shí)

　　零件庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了零件庫(kù)供應(yīng)商數(shù)據(jù)元的組成，它包括國(guó)際代碼指示符(ICD)，組織機(jī)構(gòu)標(biāo)識(shí)(0I)，組織機(jī)構(gòu)下屬部門(mén)標(biāo)識(shí)(OPI)和OPI源指示符(OPIS)。其中ICD和OI屬于供應(yīng)商標(biāo)識(shí)中的必需項(xiàng)，OPI和OPIS是可選項(xiàng)。

　　我國(guó)信息供應(yīng)商及其產(chǎn)品的標(biāo)識(shí)代碼結(jié)構(gòu)也由4部分組成：第1部分為我國(guó)供應(yīng)商標(biāo)識(shí)模式的國(guó)際代碼指示符(即ICD碼);第2部分為提供該產(chǎn)品的供應(yīng)商的組織機(jī)構(gòu)代碼;第3部分為該產(chǎn)品的分類(lèi)代碼;第4部分為能唯一區(qū)分具體單個(gè)產(chǎn)品的國(guó)家物品識(shí)別號(hào)，各部分之間用分隔鈞“/”隔開(kāi)。

　　(3)構(gòu)造零件族的方法

　　零件族層次結(jié)構(gòu)是一個(gè)具有單一繼承關(guān)系的樹(shù)狀結(jié)構(gòu)，它分為上層和下層兩部分。上層是對(duì)零件族的技術(shù)分類(lèi)，用于定義零件通用族。下層是將零件通用族拆分成各子族，以獲得零件簡(jiǎn)單族。

　　3 零件庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用現(xiàn)狀分析

　　3.1 國(guó)外應(yīng)用現(xiàn)狀

　　國(guó)外由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展和CAD技術(shù)的廣泛應(yīng)用，對(duì)零件庫(kù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)的應(yīng)用研究一直給予了充分的重視。

　　主要研究方面包括：

　　(1)零件庫(kù)數(shù)據(jù)字典的XML表達(dá)方法研究

　　目前，最新的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)是ISO 10303-28、ISO 10303-25和ISO/CD 13584-32。上述標(biāo)準(zhǔn)為用XML對(duì)EXPRESS描述模式進(jìn)行分析和相互轉(zhuǎn)化提供了基礎(chǔ)支持。Part 28技術(shù)規(guī)范中規(guī)定了使用XML描述EXPRESS模式和數(shù)據(jù)的實(shí)現(xiàn)方法，即指定了EXPRESS語(yǔ)言和XML描述語(yǔ)法之間的映射。Part 25是關(guān)于EXPRESS到OMG的XML元數(shù)據(jù)交換綁定的實(shí)現(xiàn)方法，提供了將EXPRESS映射成統(tǒng)一建模語(yǔ)言UML物理模型的機(jī)制，進(jìn)而可以自接實(shí)現(xiàn)EXPRESS向XML的映射。Part 32規(guī)定了用XML描述的數(shù)據(jù)字典模式。

　　(2)零件庫(kù)本體論理論的應(yīng)用研究

　　零件庫(kù)本體論的應(yīng)用在兩個(gè)方而：一是支持用戶(hù)接口對(duì)知識(shí)檢索和共享;一是實(shí)現(xiàn)異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)的自動(dòng)集成。對(duì)于后者，法國(guó)人Guy Pierra將PLIB描述為本體化的信息模型，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建本體化數(shù)據(jù)庫(kù)(OBDB)模型，該模型可以解決數(shù)據(jù)集成中的關(guān)鍵問(wèn)題：

　　——數(shù)據(jù)庫(kù)集成中概念的統(tǒng)一定義和交互(引用);

　　——異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)集成中的沖突問(wèn)題，包括命名沖突、值域沖突、語(yǔ)義沖突以及表達(dá)沖突。

　　(3)零件庫(kù)應(yīng)用技術(shù)的研究

　　隨著現(xiàn)代化全球生產(chǎn)模式的普及，零件庫(kù)技術(shù)在國(guó)際上得到廣泛的推廣應(yīng)用。例如Maxin I/T公司開(kāi)發(fā)了零件庫(kù)系統(tǒng)Oblisk，設(shè)計(jì)人員能夠從Oblick中下載自己需要的零件。Matti Hannus公司開(kāi)發(fā)完成的建筑產(chǎn)品庫(kù)原型系統(tǒng)RIVET，其Genius系統(tǒng)內(nèi)包括一個(gè)三維標(biāo)準(zhǔn)零件庫(kù)，系統(tǒng)可支持ANSI，DIN，ISO，JIS等標(biāo)準(zhǔn);CAdis a.s.系統(tǒng)包含一個(gè)含有軸、法蘭、箱體等十一類(lèi)零件的參數(shù)化零件庫(kù)，這此零件庫(kù)都可以以三維模式或二維模式應(yīng)用，它們符合ISO，DIN，ANSI，BS，JIS，NF和CSN等標(biāo)準(zhǔn); PartSpec是一個(gè)基于AutoCAD、包含來(lái)自零部件制造商的數(shù)據(jù)和圖形的數(shù)據(jù)庫(kù)，其中包含500 000個(gè)DWG格式的圖形，它們可以直接插入AutoCAD系統(tǒng)使用。另外，日本COMNES公司開(kāi)發(fā)了基于零件庫(kù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)零件庫(kù)管理原型系統(tǒng)CoolStaple，CoolStaple提供了基于對(duì)象、特性和知識(shí)的搜索機(jī)制，并能夠集成到不同的CAD系統(tǒng)、供應(yīng)商系統(tǒng)和設(shè)計(jì)系統(tǒng)中。

　　3.2 國(guó)內(nèi)應(yīng)用現(xiàn)狀

　　我國(guó)零件庫(kù)的理論研究、系統(tǒng)開(kāi)發(fā)以及標(biāo)準(zhǔn)制定等工作已經(jīng)取得了一定的成績(jī)，例如中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化研究院制定了零件庫(kù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的第511部分。但在應(yīng)用上人體還停留在基于原有CAD系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)的階段。網(wǎng)絡(luò)化零件庫(kù)還處于應(yīng)用初級(jí)階段，例如現(xiàn)有的Web零件庫(kù)的數(shù)量不多，并且內(nèi)容、結(jié)構(gòu)和功能同國(guó)外著名的零件庫(kù)相比都相去甚遠(yuǎn)，僅有的初始化信息主要是網(wǎng)站管理人員收集的“行業(yè)動(dòng)態(tài)”和一此供求信息。而在按照零件庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)建立零件庫(kù)方面還基本上處于理論起步階段。

　　雖然CAD技術(shù)及相關(guān)的CAE技術(shù)日前已經(jīng)在我國(guó)企業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用，各種各樣的CAD軟件以及基于這此軟件的數(shù)據(jù)庫(kù)被應(yīng)用到實(shí)際的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)中去(這此軟件包括AUTOCAD，MSC·CATIA，UG，SOLIDWORK,PRO/E等)，但是，因?yàn)闆](méi)有建立通用的標(biāo)準(zhǔn)件零件庫(kù)，約45%的設(shè)計(jì)人員在工作中遇到了由于零件庫(kù)描述格式不同而使得產(chǎn)品開(kāi)發(fā)研制周期增加的問(wèn)題，79%的設(shè)計(jì)人員遇到了由于零件庫(kù)描述格式不同導(dǎo)致在已有軟件平臺(tái)下不能使用共享資源庫(kù)的問(wèn)題，還有約30%的設(shè)計(jì)人員遇到了由于軟件平臺(tái)不同而不能打開(kāi)模型文件的問(wèn)題。

　　此外，絕人多數(shù)科研人員都不了解零件庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)及其相關(guān)應(yīng)用，其中多達(dá)85%的科研人員沒(méi)有聽(tīng)說(shuō)過(guò)PLIB及其相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，10%的科研人員聽(tīng)說(shuō)過(guò)PLIB，僅有5%的科研人員對(duì)PLIB有一定了解。

　　4 對(duì)策研究

　　隨著信息化技術(shù)的普及，為了實(shí)現(xiàn)以信息技術(shù)帶動(dòng)傳統(tǒng)工業(yè)的發(fā)展，降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，提升企業(yè)的創(chuàng)新能力和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，在研究和利用零件庫(kù)國(guó)際先進(jìn)技術(shù)的過(guò)程中，建議側(cè)重下述幾面的工作：

　　(1)加強(qiáng)零件庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)的研究及推廣應(yīng)用

　　目前，零件庫(kù)的應(yīng)用在我國(guó)還沒(méi)有全面的推廣，進(jìn)行研究的機(jī)構(gòu)很少，科研人員對(duì)零件庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)知度不高，這此都影響了零件庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)的推廣應(yīng)用。加強(qiáng)對(duì)零件庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)的研究不僅有助于推廣應(yīng)用，提高企業(yè)對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)識(shí)，而且可以通過(guò)研究，提供一套實(shí)用的基于零件庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)的利于企業(yè)應(yīng)用的技術(shù)。

　　(2)制定相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

　　零件庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)的研究不應(yīng)只局限于對(duì)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的簡(jiǎn)單轉(zhuǎn)化，而應(yīng)該在標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上制定一系列的適合于我國(guó)企業(yè)應(yīng)用的規(guī)范。同時(shí)，在實(shí)施方而，也應(yīng)建立和完善標(biāo)準(zhǔn)化文檔和圖檔管理體系;確定標(biāo)準(zhǔn)件及通用件選用范圍;通過(guò)零部件分類(lèi)方法簡(jiǎn)化標(biāo)準(zhǔn)件及通用件品種規(guī)格;建立企業(yè)信息編碼體系;確定標(biāo)準(zhǔn)選用范圍等等。

　　(3)逐步開(kāi)發(fā)基于零件庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)發(fā)工具

　　通過(guò)相關(guān)工具和系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，利用零件庫(kù)技術(shù)把企業(yè)各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用所生成的產(chǎn)品數(shù)據(jù)集成到一個(gè)公共數(shù)據(jù)庫(kù)上，使多年積累的產(chǎn)品和經(jīng)營(yíng)方面的數(shù)據(jù)繼續(xù)給企業(yè)帶來(lái)效益。各部門(mén)的不同應(yīng)用程序都可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)接口來(lái)存取這此數(shù)據(jù)。在此基礎(chǔ)上逐步建立起企業(yè)級(jí)的知識(shí)庫(kù)，彌補(bǔ)PDM等系統(tǒng)在多平臺(tái)零件級(jí)知識(shí)管理方而的欠缺，建立起真正共享的知識(shí)平臺(tái)，這也是多點(diǎn)、多平臺(tái)協(xié)作產(chǎn)品開(kāi)發(fā)模式的必然選擇。