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NX重用库帮助客户有效管理和应用企业知识

发布日期:2020/07/30

1 NX重用库概述

企业产品研发人员在进行新产品的研制时,通常会利用已有的大量历史数据,例如:会直接基于已有的某产品型号数据,通过局部修改(部分零部件的替换,或部分零件的修改等)来完成新型号的设计;会直接选用标准件数据(包括国标件和企标件等);会直接基于已有的典型形状,在新产品的零件设计中进行模型的快速创建等。企业的大量历史数据是企业的知识资产,其有效的重用既提高产品研制的效率,又可极大地降低成本。

为了便于管理企业大量的可重用数据,在西门子数字化工业软件的NX软件系统中提供了NX重用库的功能。NX重用库能将各种标准件库、用户自定义特征库、符号库等无缝的集成在NX界面中,具有很好的开放性和可维护性,方便用户使用和维护, *终形成企业的各种重用库。

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图1  NX重用库帮助客户有效管理和应用企业知识

NX重用库支持的对象包括:

  • 行业标准部件和部件族

  • 通过PTS(Product Template Studio)定义的典型产品模板部件

  • 管线设计布置组件

  • 用户定义特征

  • 规律曲线、典型形状和轮廓

  • 2D 截面

  • 制图定制符号

  • … …

重用库的使用:在产品设计中需要应用重用库中的对象时,可通过拖拽的方式即可实现,如下图所示,在重用库中选取所需的对象(例如螺钉),将其拖拽到NX软件的图形区,此时系统会自动弹出针对该系列螺钉的对话框,只要选取需要的规格参数,系统就能创建出所需要的对象。

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图2  NX重用库的应用

针对典型结构,可以采用PTS(Product Template Studio)产品模板工作室来包装出一特定的界面,从而实现典型结构的快速重用。下图是一典型的夹具结构,只要在其界面中给定零件的参数,就能得到需要的对象。

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图3  NX重用库中产品模板的应用

NX重用库为客户的所有可重用的设计数据提供了 组织管理和应用机制,其特点是:

  • 与基于NX产品研发环境完全集成,并在NX产品研发环境环境中应用

  • 可以与Teamcenter的分类库集成,实现在协同管理环境中知识管理和重

  • 实现重用库资源的简单获取

  • 实现可重用数据的自动选取,拖放,一步定位

NX重用库应用对客户的收益:

  • 简化了重用库的内容组织和管理

  • 促进了公共部件的重用

  • 帮助企业获取设计知识


2 NX重用库的管理和配置

NX重用库既可在本机环境(Native)模式下,也可在受控管理环境下(集成在Teamcenter环境)进行可重用数据的组织管理和重用,这两种模式的原理都一样,区别在于本机环境模式下,可重用数据在软件后台是按照计算机系统的文件目录进行组织,而在受控管理环境下,可重用数据是在数据库中按照数据库的文件夹进行组织。下面以本机环境为实例,介绍NX重用库的配置和管理。

重用库在本机环境(Native)模式下的数据组织是按目录层次结构进行管理的,因而在进行重用库的构建时,首先需要根据企业的特点和需求定义重用库结构,以下是一典型的重用库结构:

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图4  NX重用库的典型结构

该典型重用库结构在操作系统的文件夹中反映如下图。

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图5  NX重用库的典型结构

注意:在重用库中,没有目录层次的限制,可根据需要添加更多的目录或更多的层次。

确定好重用库结构,并在操作系统下创建了相应的目录结构且完成可重用模型数据的准备后,需要在NX软件的用户缺省设置中进行NX重用库的相关定义,实现重用库与NX的集成,具体步骤如下:

  • 启动NX

  • 在NX系统中选取菜单文件 -> 实用工具 -> 用户默认设置,进入用户默认设置对话框。

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图6 进入用户默认设置对话框

  • 在用户默认设置对话框的基本环境重用库条目下,进行重用库的设置,例如:

  • 选取常规(General)页面,设置标准件、产品模板、规律曲线、形状和轮廓等重用库的目录路径

GB StandardParts|$UGII_BASE_DIR/localization/$UGII_COUNTRY/GB Standard Parts

QB Standard Parts|$UGII_BASE_DIR/SIEMENS_ENV/ENV/ReuseLibrary/StandardParts/QB

PTS|$UGII_BASE_DIR/SIEMENS_ENV/ENV/ReuseLibrary/PTS

Law Shape Profile Curves |$UGII_BASE_DIR/SIEMENS_ENV/ENV/ReuseLibrary/Law_Shape_Profile_Curves

如下图:

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图7 标准件、产品模板等库的设置

  • 选取UDF库页面,设置用户自定义特征UDF库的目录路径

UDF|$UGII_BASE_DIR/SIEMENS_ENV/ENV/ReuseLibrary/UDF

如下图。

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图8 用户自定义特征库设置

  • 选取符号库页面,设置符号库的目录路径

Symbols|$UGII_BASE_DIR/SIEMENS_ENV/ENV/ReuseLibrary/Symbols

如下图。

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图9 用户自定义符号库设置

  • 选取2D截面库页面,设置2D截面库的目录路径

Section|$UGII_BASE_DIR/SIEMENS_ENV/ENV/ReuseLibrary/2D_Sections

如下图。

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图10 2D截面库设置

  • 完成各种库的设置后,在用户默认设置对话框中,选取确定,完成NX缺省启动文件中重用库的设置
  • 重新启动NX软件后,即可在NX的重用库导航器上看到相关重用库内容并进行应用,如下图。

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图11 NX重用库设置结果


3 NX重用库中产品模板的定义

产品模板库是NX重用库的重要组成部分。产品模板的引入是由于参数化模型重用的挑战而导致的。从 *初使用CAD工具进行产品设计到现在,CAD的发展和应用已经过去了几十年。在利用CAD工具及进行产品设计的应用中,所有的CAD用户都被告知:结构组织良好的参数化模型更容易被重用,因为数字的更改能驱动模型变更以便后续的设计可以使用。可是,实际上,大量使用三维参数化设计CAD工具的公司发现要重用设计模型并不是看起来那么容易。通常来讲,重用的障碍并不是技术原因——强大的参数化建模技术允许用户用一个参数化模型就能创建出大量类似的模型或者“产品族”。重用参数化模型真正的挑战在于大量的社会因素。

随着参数化模型变得越来越复杂,原始模型的创建者嵌入了大量的设计知识到模型中,这些知识可能以一种数学关系来驱动模型特征,或者以外部数据源来驱动模型几何结构变化,或者基于某一控制开关来显示或者隐藏某些特征。嵌入各种工程经验和设计知识到模型中并不是一个坏的事情,但对于除了设计者外的其他人来讲,某些事情就变得非常困难:比如模型中那些选项是可用的?嵌入的数学关系是如何呈现在模型中的?如何进行参数的交互以便获得有效的结果?

现在一旦需要重用原始模型,CAD用户需要花大量的时间和精力去理解别人如何创建模型,找到正确的方法以便和这些模型进行交互。在某些情况下,依照过去的经验,可能要花数小时或更多地时间去解析复杂的模型。此时,设计师通常就会转向于重新创建模型,而不是重用已经存在的模型,这就阻止了知识和经验的重用和传递。

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图12 参数化模型重用的障碍

为了应对模型重用的挑战,西门子数字化工业软件在其NX软件中提供了产品模板工作室(Product Template Studio—PTS)工具,允许模型的创建者快速方便地定义一个用户界面(不需要具有任何编程语言知识),以方便后续重用参数化模型。在该用户界面中显示要求给定的输入参数和一些有用的选项,或者有助于模型重用的一些辅助设置,当然这些输入和输出可以非常容易识别。

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图13 产品模板使设计重用更简单

产品模板是NX模型数据的文档化表示,这些NX模型数据是其原始创建者希望被其他人员重用的数据,可以是:

  • CAD对象,例如特征,表达式和组件
  • 运动分析对象,例如运动副,连杆和分析结果
  • 有限元对象,例如载荷,约束和分析结果
  • 二维工程图纸

为了实现这些数据的重用,需要利用产品模板工作室的创建应用模块来定义产品模板。一旦完成了产品模板的定义,其他人员就可以用它来完成自己的设计。产品模板可用于新设计,或者是设计中的某个逻辑成分。下列两个NX模块提供了创建和使用产品模板的环境:

  • NX30472  NX Product Template Studio Author (PTS模板创建)

PTS模板创建模块允许用户添加任何用户定制的用户界面到任何参数化模型中,该定制的用户界面将参数化的模型直观地描述和打包,以便于今后设计重用。模板可以被用来进行模块化地设计,也可以将一个复杂的装配分成可管理地多个模块,然后又能按照需要被重新组合成复杂的产品。PTS采用KF(知识熔接)技术去创建和存储用户界面,但用户并不要求具有KF的知识背景,因为整个创建模板的过程都是无代码编写的过程。

产品模板创建的过程非常简单,其界面如下图,只需要将要控制的对象从PTS导航器1加入到产品模板工作室2之中,并进行相应的设置,即可得到3所示的产品模板对话框。

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图14 产品模板工作室

  • NX30474 NX ProductTemplate Studio Consumer (PTS模板应用)

PTS模板应用模块允许NX的用户去显示和使用由PTS模板创建模块创建的用户对话框。(该模块也允许在NX重用库中调用由PTS模板创建模块创建的用户定制对话框)。

通过上述步骤定义的产品模板可放置到NX重用库进行 管理和应用。在应用时,可直接在经过包装的界面中输入需要的数据,就可实现产品模板的重用,得到新的设计。

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图15 产品模板的重用

PTS产品模板的优势:

  • 没有PTS之前:
  • 理解一个复杂模型非常困难
  • 花大量的时间去理解模型
  • 分离的模型描述文档是笨拙的,阅读过程是枯燥无味的
  • 没有描述文档,模型几乎不可用
  • 模型之间的交互比模型的可视化更难
  • 创建定制的用户界面需要深度的编程知识

  • 采用PTS后:
  • 简单的用户界面使得 *重要的输入清楚、明白
  • 内部模型的复杂性隐藏在一个简单的用户界面后面
  • 嵌入式用户界面简洁、一致
  • 简单的用户界面给出扼要地说明,大大加速了模型地使用
  • 嵌入式用户界面使得“扔掉”文档成为可能
  • 在模型之间的交互能够被可视化地预览和映射对应
  • 用户界面的创建并不需要任何编程语言知识


4 NX重用库应用案例

Elin Electronics公司利用知识重用在其模具研制部分获得了巨大的收益。

Elin Electronics公司是位于印度新德里的一家超过2000名员工的公司,主要为消费电子、家用电器、汽车客户提供零部件的制造。

Elin Electronics公司的业务挑战主要是:

  • 缩短设计和制造周期
  • 增加数据重用
  • 实现设计过程的标准化
  • 工程制图和物料清单的自动化生成。

正如其主管 GauravSethia所说:“我们采用CAD的驱动因素是促进公司知识资产的重用。随着公司业务的快速增长,已有的零部件分类已经不能满足当前的大量复杂需求。设计人员针对每一项目都必须创建模具的图纸,导致公司数据库中具有大量重复零件,使得运营维护成本非常高。因此,我们需要寻求一种经济高效的方法来处理重复设计、重复制图的问题。NX重用库正是我们所需要。”

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图16 NX重用库在Elin Electronics公司的应用

Elin Electronics公司成功的关键:

  • 利用NX重用库进行零部件的自动分类和模架的自动生成
  • 利用制图模板实现工程制图标题栏的自动生成
  • 在装配图纸中自动关联物料清单

Elin Electronics公司采用NX后的收益:

  • 缩短了20%的设计时间
  • 砍掉了5%的标准分类零件
  • 从根本上消除了劳动密集的数据输入和错误
  • 大大地提供了生产效率。