1. 前言
    　我所经过多年的I-DEAS应用、推广和软件升级，设计人员已经能够运用I-DEAS进行机械产品的设计、分析和加工，实现了设计手段的现代化。然而，先进的MCAD工具，不仅意味着先进的三维造型结构设计方法，也带来了结构总体设计的新思路、新要求 ,我们也遇到了新的问题，旧的产品开发和数据管理组织方式不能满足信息电子化、市场竞争日益激烈的趋势。在新的设计环境下，如何将新的设计手段与我所产品设计、开发过程相结合，如何组织管理电子化的产品信息，进行并行工程设计。本文主要根据某型号的构建过程和经验讨论如何在I-DEAS基础之上，应用TDM技术，在结构总体设计阶段建立并行工程基础。

   　 TDM是Team Data Manager的缩写，意思是团队数据管理。该软件帮助设计人员用一种可控的并行工作方式灵活地管理和共享数据。TDM实际上是集成的数据管理系统，它通过保持所有零件、装配件、二维图纸、工程分析、仿真和NC数据之间的并行相关性，透明地分布到工作组中，被每一组员共享，提供了并行工程的基础。它意味着设计者可以提供早期的设计模型交给组内其他成员，后者即可开始进行审核、仿真、绘图、加工等工作。在其他人工作的同时，设计者能并行地继续修改设计。一旦修改后的设计归入共享库中，所有相关的应用都将更新，以反映设计的新状态。这样可以尽早发现设计环节中的问题，尽早解决问题，避免资金、人员和时间的浪费。

    　组建该系统，需要两方面的工作。一方面，结构总体设计，即结构总师对要设计的产品结构的总体构思，产品的系统组成，有几个整件、部件、零件组成，它们是如何组装的，技术难点如何解决，关键部件是哪些，等等。另一方面，计算机数据的组织管理，是我们面临的问题之一。结合并行工程的需要，充分运用TDM软件，在总体设计阶段，考虑整个课题数据的组织管理，是可行的解决方法。在结构总体设计阶段，要考虑产品设计过程的并行性、设计过程中计算机数据的组织管理，分配人员和资源，确定数据访问规则等，保证“合适的人在合适的时间，能操作合适的数据”。

    　2. 创建TDM
    　2.1. 明确组成
    　总体设计思路，一般存在于个人的头脑中，需要把它们以具体的形式表达出来，便于计算机能以某种方式接受。例如，填写产品组成表，其形式类似一个简略的明细表，如表1所示。这一步骤的目的是直观地反映产品结构，准备下几步的工作。

    　2.2. 术语和定义
    　Project—项目，是为一群人的在同一设计上共享信息提供便利的；
    　Model file—模型文件，即数据文件，是被创造和设计的主体；
    　Bin—保管箱，是设计者放置模型文件的地方，就像桌子的抽屉；
    　Catalog—标准件库，是标准部件和特征的总汇；
    　Library—库，放置共享的数据的地方；
    　Manager—项目的管理者，是项目的结构总师和TDM的管理者；
    　Designer—设计者，是项目中的组员，是模型文件的详细设计者；
    　Check in—入库，就是向Bin提交数据文件，有4种方式；
    　Check out—出库，就是从Bin获取数据文件，有3种方式。
    　2.3. 创建Project
    　创建Project就是合理地划分、构建Project和配置Library、Catalog。

    　TDM是项目级的数据管理工具，它所有的功能都是针对项目而言的。大多数I-DEAS数据是与项目关联的，尽管可以在项目间共享，但必然属于其中一个，也只能属于其中一个。对任一个I-DEAS用户来说，无论做设计、分析、加工都必须选择一个项目才能展开工作。因此，Project的创建，是I-DEAS工作的第一步。共享库、标准件类库是与项目相关的数据集合。

    　Library用来存放共享信息数据。它可包含数据文件在项目整个过程的各个版本；通过Check out和Check in，Manager和Designer、Designer和Designer之间可以实现数据共享和交流，并保持关联。

    　Catalog是用来存放标准数据，如所标件、紧固件、接插件等；设计人员可以提取其中的内容，但不能修改它，它具有参数化、系列化特征。在I-DEAS中，它主要是作为数据共享、数据交换的桥梁，还可利用它们组织管理数据，应与项目同时建立。

    　创建Project需要综合考虑组员的数量、产品的复杂程度和软硬件平台的能力，其中组员的数量是比较重要的因素，如果组员数量过多，因为会对共享数据访问冲突、会造成数据读取缓慢、系统响应慢等不利影响。

   　 2.4. 构建框架
    　根据某项目的需求和当前软硬件环境，我们构件了一种简洁、有效的结构数据管理的主体框架，见图1  。

   　 对应于结构数据管理主体框架的角色框架见图2  ：

    　在项目（Project）的整个框架中，我们根据实际情况和具体需求，划分了三个主层面、两个主流程。
    　三个主层面是：
    　第一层是顶层。该层放置顶层的结构总体方案（系统级），包含了总体结构布局、总装配ASS及总装配的对外接口（针对安装平台）、子装配ass及子装配的对外接口（针对该项目的组员Designer）等；顶层由Manager完成设计和进行控制；顶层的结构总体方案放置于Manager的Bin中，而不放入Library，也就是只有Manager对它拥有所有权限，对Designer不开放，只是将结构总体方案下一级的子装配放入Library，在某一阶段对Designer开放。

    　第二层是共享层。该层放置项目共享的数据文件和标准件。数据文件包括了Manager对Designer的设计输入提交（子装配），也包括了Designer对Manager的详细方案提交（子装配），由Library进行管理。根据某项目涉及到的部门，我们划分了3个Library（库）：DEP2—部2、DEP5—5部、DEP8—8部，他们是同级并行关系，对TDM组中所有的Designer开放，创建它们是为了更方便、更清晰的进行数据管理。标准件包括结构使用的标准部件、特征（比如：紧固件…）和项目使用的公用件（比如：某类插座的某型号…）；结构使用的标准部件、特征有参数化、系列化的特点，通常由Catalog进行管理，由标准化部门创建和维护；某项目使用的公用件要求参数固化的，因此选择了由Library进行管理，通常由Manager创建和维护，Manager对它拥有控制权，Designer只能够从该Library中Copy（拷贝）或Reference（参考），其中Reference（参考）可以保持与Library的关联。

    　第三层是设计层，所有的Designer在该层进行详细设计。

    　第一流程是指顶层与共享层之间数据交流。该流程包括两个方向相反的子流程。第一个子流程实现总装配ASS和总任务的分解和指定，就是Manager将总装配ASS分解为子装配设计任务，并Check-in（入库）（根据任务承担设计者所在部门，放入不同的DEP2、DEP5、DEP8）中，同时通过对子装配数据文件的描述和发出E-mail邮件，完成任务的指定。第二个子流程完成详细设计的子装配ass的获取和更新，就是Manager收到Designer的Check-in信息通知（E-mail邮件）后，把Designer提交的子装配ass从Library中Check-out并更新Manager的Bin。

    　第二流程是共享层与设计层之间数据交流。该流程包括两个方向相反的子流程。第一个子流程实现子装配ass数据和设计任务的获取，就是Designer根据子装配数据文件的描述和收到的E-mail邮件，从Library中Check-out数据文件和获取任务，并与Manager的总装配ASS建立关联。第二个子流程完成详细设计的子装配ass数据的提交，就是Designer详细设计过程中或最终版本的子装配的Check-in。

    　第一流程和第二流程中的两个子流程是交叉进行的，必须要有Check-in（入库），才会有Check-out（出库）。

    　在第三层之间，Designer之间还可以有类似第一流程和第二流程性质的流程，来完成子装配ass之间的接口设计、子装配ass下的子装配ass的详细设计。

   　 2.5. 定义组成
    　定义产品组成，指的是将产品组成反映到I-DEAS中，以便后续设计工作的开始。这是在I-DEAS的装配工具—Master Assembly中完成的。这一阶段首先要明确各零件、部件、整件在I-DEAS中的命名原则，保证产品系统命名的一致性，有助于信息交流。然后，才根据产品组成表和命名原则，定义一个装配树—Assembly Hierarchy。总装配对应产品，子装配对应各个整件、部件。所有这些都会在结构设计规范中明确。

  　  2.6. 定义名单
    　在项目的整个设计过程中，数据文件和设计任务的提交、指定和获取，I-DEAS会根据Email地址向相关组员发出信息通知，因此，需要定义组员的名单和信息。这需要定义三个内容：登录名（Login Name）、用户名（User Name）和Email地址（Mail Address）。登录名就是UNIX账号名；用户名可有可无，可以是对用户的详细描述。

    　2.7. 划分职能
    　职能，就是个人在设计过程中所扮演的角色。职能划分的目的是定义TDM组中个人的作用、类别，以便赋予他们相应的权限。在某项目中，我们定义了5种角色：Manager（结构总师）、Designer（设计者）、Reviewer（审核）、Approver (批准)、World（未知人员），其中World主要是指非设计组人员、外部的未知人员，必须控制其访问权限。见表2。

    　虽然，我们定义了5种角色，但是在该项目中Manager 、Reviewer 、Approver都暂时由结构总师担任，World暂时空缺。

    　2.8. 定义状态
    　设计状态，可理解为设计流程，主要是实现产品设计、修改、生产等过程的控制与跟踪，也就是确定设计过程要经历几个阶段、各阶段的作用等。从现阶段我们课题的实际情况来看，设计流程比较复杂，有论证、方案、工程研制、设计定型、试生产和生产定型阶段等，各阶段还可再细分。结构设计如果按照上述阶段在I-DEAS中细分设计流程，没有太大实际意义，而I-DEAS的功能基本局限于机械结构，管理自己无法控制的数据也毫无意义，因此，初步将结构设计流程定义为5个基本阶段：初始方案、详细设计、审核、生产、设计定型。在某项目中，我们暂时只设置前3个基本阶段：初始方案（initial）、详细设计（design）、审核（review）。

    　阶段的控制权属于Manager，由他去确定和推动。

    　2.9. 定义规则
    　并行工程强调过程协调控制，基于工作组成员角色和设计状态，使用TDM可以控制对数据的访问权限。

    　I-DEAS提供了五种权限：R—Read（读）、C—Copy（拷贝）、W—Write（写）、D—Delete（删除）和A—Approve（认可）。通过这几种权限的组合，我们可以保证“合适的人在合适的时间，能操作合适的数据”。Manager根据阶段实际情况适时赋予Designer相应的权限。

    　某项目的数据存取规则见表3。

    　3. 某型号的主流程
    　TDM适用于所有的结构设计，特别对于集成度高、快速插把、接口关系复杂、重量和尺寸要求苛刻的型号，TDM更显示其顶层设计、并行工作、适时控制的优势。

   　 某型号的主要流程：

    　3.1. 定义组成
    　定义组成就是明确各零件、部件、整件在I-DEAS中的命名原则，保证产品系统命名的一致性。

    　某型号中，先定义一个总装配ASS—POD，然后再定义其下面的划分好单元，对每个单元再划分好组成整件，整件的命名采用整件的代号Axx（比如，A01、A02…），该代号所代表的是整件的装配，它下面的整件、部件、零件采用在Axx后面加的整件、部件、零件名称，比如，整件A10的盒体零件命名为A10-box，整件A10的某整件或部件命名为A10-ass-，。同时，还要将整件、部件和零件的BM号加入在对整件、部件和零件的对应的描述中。

    　3.2. 指标分配和接口定义
    　根据总技术指标和结构总体方案，完成结构顶层初步方案，即完成指标（重量、尺寸等）分配和接口定义，见图3  。

    　3.3. 设计过程
    　将结构顶层的各个单元入库，由单元设计者出库获取数据并细化，然后再入库；分机设计者出库获取数据，进行详细设计，在详细设计过程中，详细设计方案反复提交、更新，以及时更新顶层，同时保证最新的顶层数据与大系统链接。

  　  详细设计完成后（比如，见图4  ），分机设计者提交数据，Manager收回权限。

    　在整个设计过程中，Manager针对该型号的进程，确定和推动状态，赋予设计者权限。

    　4. 结束语
    　通过I-DEAS的TDM软件，从产品、课题出发，建立相应I-DEAS项目，组织工作组，确定成员的权限，分配资源，来协调产品开发人员的工作，建立并行工程基础，使得在结构总体设计阶段能够考虑后续过程的各种问题，从而使问题尽早能被解决，提高产品设计质量，缩短设计周期，增强企业的竞争力。然而，TDM软件局限于机械产品、结构设计及其相关过程，要在PIM的基础上才能实现产品设计全生命周期的并行过程。(E-works)