本文探討研究了國際PLIB標準化相關內容。

　　1 概述

　　零件庫(PLIB)標準是面向多平臺信息共享和交換的國際先進技術標準，它強調零件庫結構信息的中性表示、交換和共享。零件庫是產品設計過程中的知識積累，GB/T 17645提供的方法學為企業有效應用提供了有力的幫助。目前，它已成為建立、表達、維護零件庫，在多個應用系統中共享統一零件庫的一個重要技術基礎。國外一些機構和軟件廠商早已開始了相關技術的研究和產品轉化工作，國內PLIB研究與應用目前主要集中在科研院校中，并且往往是側重就某一方而內容來進行研究或驗證，而對該標準整體技術內容和發展應用缺乏梳理與思考。

　　2 零件庫標準

　　2.1 零件庫標準的體系結構及現狀

　　零件庫標準起源于德國的DIN4000標準，借鑒DIN 4000標準制定的ISO零件庫標準采用與STEP相同的體系結構，由概念層、邏輯層和物理層三個層次構成，如圖1所示。在最上層概念層定義了零件庫的框架結構和允許零件庫交換和更新的機制;邏輯層用EXPRESS語言描述零件庫信息模型以及所需的資源構件;在最下層物理層規定了零件庫信息模型的實現方式，包括STEP中性文件形式等。

圖1.零件庫標準的體系結構

　　零件庫標準是系列標準，按功能分為七大類：概念描述、邏輯資源、實現資源、描述方法、一致性測試、視圖交換協議、標準化的相關環境。迄今，ISO/TC184/SC4/WG2已制定十余項零件庫標準：

　　—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：供應商庫邏輯模型;

　　—Part 25 邏輯資源：帶聚合值和顯式內容的供應商庫邏輯模型;

　　—Part 26 邏輯資源：供應商標識;

　　—Part 31 實現資源：圖形編程接;

　　—Part 42 描述方法學：構造零件族的方法學;

　　—Part 101視圖交換協議：由參數程序確定的幾何視圖交換協議;

　　—Part 102視圖交換協議：由ISO 10303一致性規范確定的幾何視圖交換協議;

　　—Part 501 參考字典：測量儀器的參考字典;

　　—Part 511 參考字典：通用緊固件參考字典。

　　2.2 零件庫標準與STEP的關系

　　零件庫標準和STEP標準具有非常密切的關系。零件庫標準正是源于歐洲和國際標準化組織對IS010303 STEP標準的不同認識。歐洲認為：零件和產品(指整機產品)對CAD來說，存在有不同的特性。因此，對產品模型進行描述的EXPRESS對零件來說應作相應擴充，但ISO當時未予接受。其時，歐洲自行開發了EXPRESS擴充版。實踐證明，EXPRESS擴充是必要的。

　　盡管產品和零件面臨著共同的問題，例如如何建立信息模型，如何交換這些模型實例，如何定義共享集成的數據庫等，零件庫標準與STEP標準之間仍然存在下述不同之處：

　　(1)信息來源不同。企業產品信息大多來源于企業，零件信息則大多來源于零件供應商。

　　(2)信息大小和描述方式不同。企業的零件數是產品數的幾百甚至幾千倍，因此零件信息組織方式不同于產品。STEP是對產品的精確實例和屬性的值進行建模和交換，即對單個產品實例進行描述和交換，但其高層次的語義描述能力較弱;PLIB能對零件庫中多個具有相同特性的零部件類(或產品類)進行隱式描述，并對屬性類型進行建模和交換，能實現產品的多視圖、多級表達。所以，描述單個產品的實例和描述零件族(類)的要求是不一樣的。

　　(3)信息獲取方式不同。設計人員獲取產品信息前，已明確他所要的產品是什么，而零件庫中的零件則不依賴于具體產品，獨立于產品而存在，所以查詢零件時，往往只知道一些功能和性能方面的線索。

　　當然，零件庫標準與STEP標準同為ISO/TC184/SC4工業數據分技術委員會制定的關于產品數據技術的國際標準，他們具有下述共同點：

　　(l)使用EXPRESS中性描述語言(ISO 10303-11)，從面向對象的方法出發，分別對產品信息模型和零件庫信息模型進行描述。

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

　　(3)具有相同的標準數據訪問接口SDAI(IS010303-22)。

　　2.3 零件庫標準關鍵技術的簡單介紹

　　(1)零件庫標準的交換文檔

　　零件庫的交換文檔是采用純正文編碼的順序文件。交換文檔結構包括兩部分：頭段和一個或多個數據段。頭段提供與交換文檔結構自身相關的數據，數據段提供要被傳送的數據。

　　(2) 供應商的標識

　　零件庫標準規定了零件庫供應商數據元的組成，它包括國際代碼指示符(ICD)，組織機構標識(0I)，組織機構下屬部門標識(OPI)和OPI源指示符(OPIS)。其中ICD和OI屬于供應商標識中的必需項，OPI和OPIS是可選項。

　　我國信息供應商及其產品的標識代碼結構也由4部分組成：第1部分為我國供應商標識模式的國際代碼指示符(即ICD碼);第2部分為提供該產品的供應商的組織機構代碼;第3部分為該產品的分類代碼;第4部分為能唯一區分具體單個產品的國家物品識別號，各部分之間用分隔鈞“/”隔開。

　　(3)構造零件族的方法

　　零件族層次結構是一個具有單一繼承關系的樹狀結構，它分為上層和下層兩部分。上層是對零件族的技術分類，用于定義零件通用族。下層是將零件通用族拆分成各子族，以獲得零件簡單族。

　　3 零件庫標準應用現狀分析

　　3.1 國外應用現狀

　　國外由于計算機技術的迅猛發展和CAD技術的廣泛應用，對零件庫相關標準化技術的應用研究一直給予了充分的重視。

　　主要研究方面包括：

　　(1)零件庫數據字典的XML表達方法研究

　　目前，最新的相關標準是ISO 10303-28、ISO 10303-25和ISO/CD 13584-32。上述標準為用XML對EXPRESS描述模式進行分析和相互轉化提供了基礎支持。Part 28技術規范中規定了使用XML描述EXPRESS模式和數據的實現方法，即指定了EXPRESS語言和XML描述語法之間的映射。Part 25是關于EXPRESS到OMG的XML元數據交換綁定的實現方法，提供了將EXPRESS映射成統一建模語言UML物理模型的機制，進而可以自接實現EXPRESS向XML的映射。Part 32規定了用XML描述的數據字典模式。

　　(2)零件庫本體論理論的應用研究

　　零件庫本體論的應用在兩個方而：一是支持用戶接口對知識檢索和共享;一是實現異構數據庫的自動集成。對于后者，法國人Guy Pierra將PLIB描述為本體化的信息模型，并在此基礎上構建本體化數據庫(OBDB)模型，該模型可以解決數據集成中的關鍵問題：

　　——數據庫集成中概念的統一定義和交互(引用);

　　——異構數據庫集成中的沖突問題，包括命名沖突、值域沖突、語義沖突以及表達沖突。

　　(3)零件庫應用技術的研究

　　隨著現代化全球生產模式的普及，零件庫技術在國際上得到廣泛的推廣應用。例如Maxin I/T公司開發了零件庫系統Oblisk，設計人員能夠從Oblick中下載自己需要的零件。Matti Hannus公司開發完成的建筑產品庫原型系統RIVET，其Genius系統內包括一個三維標準零件庫，系統可支持ANSI，DIN，ISO，JIS等標準;CAdis a.s.系統包含一個含有軸、法蘭、箱體等十一類零件的參數化零件庫，這此零件庫都可以以三維模式或二維模式應用，它們符合ISO，DIN，ANSI，BS，JIS，NF和CSN等標準; PartSpec是一個基于AutoCAD、包含來自零部件制造商的數據和圖形的數據庫，其中包含500 000個DWG格式的圖形，它們可以直接插入AutoCAD系統使用。另外，日本COMNES公司開發了基于零件庫國際標準的標準零件庫管理原型系統CoolStaple，CoolStaple提供了基于對象、特性和知識的搜索機制，并能夠集成到不同的CAD系統、供應商系統和設計系統中。

　　3.2 國內應用現狀

　　我國零件庫的理論研究、系統開發以及標準制定等工作已經取得了一定的成績，例如中國標準化研究院制定了零件庫國際標準的第511部分。但在應用上人體還停留在基于原有CAD系統開發、應用標準件庫的階段。網絡化零件庫還處于應用初級階段，例如現有的Web零件庫的數量不多，并且內容、結構和功能同國外著名的零件庫相比都相去甚遠，僅有的初始化信息主要是網站管理人員收集的“行業動態”和一此供求信息。而在按照零件庫標準建立零件庫方面還基本上處于理論起步階段。

　　雖然CAD技術及相關的CAE技術日前已經在我國企業中得到廣泛的應用，各種各樣的CAD軟件以及基于這此軟件的數據庫被應用到實際的產品設計和生產中去(這此軟件包括AUTOCAD，MSC·CATIA，UG，SOLIDWORK,PRO/E等)，但是，因為沒有建立通用的標準件零件庫，約45%的設計人員在工作中遇到了由于零件庫描述格式不同而使得產品開發研制周期增加的問題，79%的設計人員遇到了由于零件庫描述格式不同導致在已有軟件平臺下不能使用共享資源庫的問題，還有約30%的設計人員遇到了由于軟件平臺不同而不能打開模型文件的問題。

　　此外，絕人多數科研人員都不了解零件庫標準及其相關應用，其中多達85%的科研人員沒有聽說過PLIB及其相關標準，10%的科研人員聽說過PLIB，僅有5%的科研人員對PLIB有一定了解。

　　4 對策研究

　　隨著信息化技術的普及，為了實現以信息技術帶動傳統工業的發展，降低企業的生產成本，提升企業的創新能力和國際競爭力，在研究和利用零件庫國際先進技術的過程中，建議側重下述幾面的工作：

　　(1)加強零件庫標準的研究及推廣應用

　　目前，零件庫的應用在我國還沒有全面的推廣，進行研究的機構很少，科研人員對零件庫標準的認知度不高，這此都影響了零件庫標準的推廣應用。加強對零件庫標準的研究不僅有助于推廣應用，提高企業對該標準的認識，而且可以通過研究，提供一套實用的基于零件庫標準的利于企業應用的技術。

　　(2)制定相關的標準規范

　　零件庫標準的研究不應只局限于對國際標準的簡單轉化，而應該在標準的基礎上制定一系列的適合于我國企業應用的規范。同時，在實施方而，也應建立和完善標準化文檔和圖檔管理體系;確定標準件及通用件選用范圍;通過零部件分類方法簡化標準件及通用件品種規格;建立企業信息編碼體系;確定標準選用范圍等等。

　　(3)逐步開發基于零件庫標準的開發工具

　　通過相關工具和系統的開發，利用零件庫技術把企業各個領域的應用所生成的產品數據集成到一個公共數據庫上，使多年積累的產品和經營方面的數據繼續給企業帶來效益。各部門的不同應用程序都可以通過標準接口來存取這此數據。在此基礎上逐步建立起企業級的知識庫，彌補PDM等系統在多平臺零件級知識管理方而的欠缺，建立起真正共享的知識平臺，這也是多點、多平臺協作產品開發模式的必然選擇。