基于數據庫與模型庫的家電包裝設計平臺

■ 文/彭輝國，羅恒

（1.珠海普樂美廚衛有限公司；2.珠海格力電器股份有限公司）

0 引 言

家電包裝最重要的功能就是保護產品在運輸中不易破損。傳統上，設計師通常憑借以往設計經驗，在三維軟件和二維軟件中設計包裝件，但存在包裝設計周期長、效率較低、已完成的包裝項目信息無統一管理，且設計經驗無法以一個有效的形式保存引用。目前行業內沒有一個較為實用、適用于家電包裝的一個設計工具，也沒有一個成熟的平臺進行二次開發。因此，有必要以包裝設計業務為基礎搭建包裝計算機輔助設計系統，縮短設計周期，提高設計效率，固化設計流程，實現信息集成管理。一個全面的設計平臺應該是包含科學計算、三維處理、數據統計、分析處理、人工智能等多項功能的綜合體系，但鑒于行業內沒有可通用、針對性強的包裝智能系統可以使用，因而需要開發能實現包裝行業經驗固話、包裝設計流程標準化、設計資料集成共享等功能的全生命周期的包裝設計平臺作為包裝設計的信息化管理平臺。

1 系統功能需求

通過對企業包裝設計業務流程的整理，對軟件開發需求的分析，我們認為，一個全生命周期的包裝智能設計系統，可以涵蓋包裝設計師所采用的包裝六步法，將設計流程固化，在系統中以引導的方式對設計師的操作進行規范指導；將包裝各種物料信息作為數據保存在系統中，并實時更新以實現物料查重替換；將項目文檔、報告、經驗相互關聯以實現資料共享；集成CAD設計軟件，定制化開發設計軟件，實現設計提效。

1.1 用戶及權限管理

包裝設計平臺采用基于不同角色所屬不同組織配置創建項目權限。按管理者、項目經理、工程師、項目相關人員等不同角色開通相應的查閱、修改、刪除等不同權限。支持管理者自定義權限設置。

1.2 通用件管理

包裝設計平臺可對所有的包裝通用件進行集中管理。首先，建立相應數據庫對包裝通用件的基本信息（物料編碼、物料名稱、常規屬性等）進行管理；然后將數據模型及屬性存放于Windchill系統中，可實時篩選同步系統的包裝物料信息、狀態，包裝平臺實現對物料數據的快速檢索、調用、對比。另外，根據關鍵屬性，可以定制化配置平臺同步的物料信息。

通過該模塊可以對包裝物料進行分類管理，并根據分類參數對物料進行快速檢索；可以獲取新建物料信息并匹配系統物料進行查重校驗，從而實現對包裝件的重復利用。

1.3 項目庫管理

平臺創建項目同時匹配該項目類型的標準文件。平臺中引用的各類模板、規范性文檔及相關的配置文件均存儲于平臺庫中，由對應管理權限的人員進行管理。模板及文檔可由管理人員適時更新，并記錄歷史版本。設計時獲取設計信息更新數據模板內容，以實現項目資料的實時輸出，完成項目方案的評審。

1.4 項目數據管理

平臺會對項目設計過程中所引用的標準、產生的數據、關聯的配置、輸入輸出的參數等進行關聯項目存儲，通過項目關鍵信息實現項目過程文件、標準文件、實施方案的檢索查詢，參數便設計過程相關數據的回顧及追蹤。項目完成后，項目數據在平臺歸檔對不能進行修改。

在三維設計軟件中，要對設計方案模板、設計參數、項目信息進行關聯存儲，通過軟件的信息匹配實現包裝方案的自動設計，并可對生成的相關參數或結果進行對比與更新。

1.5 系統平臺部署管理

包裝設計平臺部署分為Web及Creo客戶端兩部分。“項目創建及方案選擇”“裝柜模擬計算”“設計數據共享及管理”三個場景模塊在Web端實現及部署，“詳細設計”和“設計變更及批改驗證”兩個模塊在Creo端部署，平臺可保證各模塊間數據的共享和流通。

2 平臺設計

平臺設計就是根據平臺功能需求的分析結果，為實現上述功能點，如何展開數據庫和模型庫兩個重點板塊的搭建工作。通過數據庫和模型庫的互聯共享，建立一個全流程的包裝設計平臺。

2.1 平臺總體架構

本平臺主要有由裝快速配置、零部件優選、包裝快速設計、自動設計輸出和數據輸入/輸出五大功能模塊組成。平臺總體架構如圖1所示。

圖1 平臺總圖架構

2.1.1 信息層

信息層是平臺架構中最基礎的部分，用來管理平臺的最原始的數據信息。該層直接訪問數據庫和模型庫，對數據進行增、刪、改、查等操作，包括包裝模型信息管理、包裝物料信息管理、設計規則信息管理、包裝圖文信息管理、包裝資料信息管理五個信息管理庫。

2.1.2 應用層

應用層是平臺架構中最核心的部分，位于數據層和表示層之間，起到承上啟下的作用。應用層主要是設計環節的展開，以及實現數據的讀取和輸出。該包裝設計平臺的應用層主要包括：項目信息管理、產品點檢管理、方案設計管理、圖文輸出管理、資料歸檔管理和物料庫管理六個業務流程。

2.1.3 表示層

表示層位于最上層，直接面對使用人員，提供一種人機交互式的界面展示，引導用戶進行相應的操作。按用戶的不同操作錄入不同的數據，在Web端和Creo端的兩端同步實施更新。通過該平臺最終實現：需求網頁化、方案智能化、資料標準化、程序自動化、物料通用化和集成系統六大功能。

2.2 系統詳細設計

2.2.1 產品三維模型檢查模塊

根據不同的產品部門、類型及機型名稱匹配相應的三維模型結構規范檢查集，工程師針對檢查集中的檢查條目對產品三維模型進行逐條檢查，并將檢查結果及更改建議等信息填至對應檢查項的屬性中。

完成檢查后，系統根據檢查結果篩選出未通過的檢查內容，并生成多種格式的檢查報告供用戶選擇，檢查報告存儲于項目數據庫中，支持工程師將檢查報告保存至其他路徑，如圖2所示。

圖2 產品三維模型檢查模塊

2.2.2 方案設計模塊

該模塊在包裝物料通用庫和方案模板庫的支持下開展設計工作。工程師把標準三維設計方案數據，以及通用包裝物料數據存儲于項目數據庫。在開展新產品三維模型的包裝方案設計時，系統可自動調用庫里的選定方案完成自動設計。待系統完成初步的三維模型方案裝配后，輸出方案基本信息并進行方案評審。確定整體設計方案后，進行包裝詳細結構及腔體自動化設計，以及印刷素材和包裝箱版面的自動化設計。最終實施系統同步對設計方案進行整體驗證，查看產品與包裝方案是否產生干涉，間隙能否滿足設計要求。如圖3所示。

圖3 方案設計模塊

當工程師完成包裝方案三維模型建模后，需要創建三維模型對應的二維工程圖。此時，系統支持自動生成圖框、自動生成三視圖、自動標注；技術要求內容可調用數據庫里對應的物料的圖文技術要求；物料欄信息與三維模型信息可同步更新，保證信息一致。最終工程師可輸出多種格式的工程圖。如圖4所示。

圖4 方案設計模塊

2.2.3 物料庫模塊

物料庫模塊數據存放于Windchill系統。當平臺完成最終包裝方案三維設計后，該系統會把需要申請物料編碼的包裝物料信息從Creo端輸入到Web端。Web端的物料庫會自動進行數據對比，與庫里物料屬性一致，則直接借用重用的物料。其與庫里物料屬性都不同，則需要工程師來作判斷，是否采用相似的物料。如圖5所示。

圖5 物料庫模塊

2.2.4 設計變更模塊

當產品零部件有更變時，工程師可在Web端輸入零部件編碼，系統會從數據庫里調取出相關使用的產品型號及編碼并輸入Creo端，軟件會從模型庫里導出對應的產品模型并自動進行零部件匹配，最終輸出檢查的結果。如圖6所示。

圖6 設計變更模塊

3 結 語

目前包裝設計自動化已成為家電行業的迫切需求，隨著包裝行業的日益發展，定制化、多樣化、網絡化的產品對包裝設計的要求也會越來越高。快速設計、操作便捷和方案可靠成為家電行業包裝工程師的心聲。本文通過對包裝計算機輔助設計系統的闡述，介紹了一種可行性強、操作性高的新系統平臺，最終達成產品包裝印刷需求網頁化、產品包裝設計方案智能化、產品包裝印刷資料自動化、產品包裝檢查程序自動化和產品包裝印刷物料通用化，并且實現設計平臺與PLM等系統集成。該系統的成果開發和應用，對家電包裝行業有著巨大的參考價值，為實現工業互聯網化提供了一個案例參考；運用計算機技術，在一定程度上提高了包裝設計的效率。