1 引言

    生物的基因保存了最能適應(yīng)環(huán)境的生命信息。它通過成千上萬年的、無數(shù)代的優(yōu)勝劣汰的自然選擇，才得以獲得各種與環(huán)境相適應(yīng)的特征，并通過基因的形式保存下來。而機(jī)械產(chǎn)品信息中的大量精華以往由于沒有行之有效的方法給予保存，結(jié)果不斷地被重復(fù)制造出來，又不斷地被丟棄。人們在進(jìn)行著大量相同內(nèi)容的重復(fù)設(shè)計，不僅浪費了寶貴的人力資源，也浪費了寶貴的物力資源。產(chǎn)品信息標(biāo)準(zhǔn)化是一項保存和充分利用產(chǎn)品信息精華的最有效的方法。

    各種生物基因的形成是自然界的自發(fā)的行為，是一個復(fù)雜而漫長的過程。而各種產(chǎn)品信息基因的形成則是人類的自覺行為，需要多方面協(xié)作，進(jìn)行艱苦而堅持不懈的工作。本文在產(chǎn)品信息基因模型的基礎(chǔ)上，將產(chǎn)品信息標(biāo)準(zhǔn)化作為一項系統(tǒng)工程進(jìn)行了研究。

2 產(chǎn)品伯息標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)工程的主要原則

    產(chǎn)品信息標(biāo)準(zhǔn)化是一門系統(tǒng)工程，涉及多種學(xué)科，如機(jī)械、計算機(jī)、電子、管理等，也涉及到多種產(chǎn)業(yè)部門，如通用機(jī)械、紡織機(jī)械、造船、航空航天、石油機(jī)械、儀器儀表、電子機(jī)械等等。實踐還證明，產(chǎn)品信息標(biāo)準(zhǔn)化絕不是一個單純的技術(shù)問題，而如同先進(jìn)制造系統(tǒng)一樣，是一技術(shù)、組織和管理的綜合間題，如圖1所示。

圖1 產(chǎn)品信息標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)工程的框架

    產(chǎn)品信息標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)工程的主要原則有：

    (1)第一把手原則 產(chǎn)品信息標(biāo)準(zhǔn)化的開展首先需要領(lǐng)導(dǎo)特別是第一把手的強(qiáng)有力的支持。產(chǎn)品信息標(biāo)準(zhǔn)化決不能滿足于小打小鬧，必須對企業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行重組，必須將產(chǎn)品設(shè)計、工藝、制造和銷售維護(hù)等人員組織在一起共同進(jìn)行產(chǎn)品信息標(biāo)準(zhǔn)化的工作。只有企業(yè)最高領(lǐng)導(dǎo)才能組織各方面力量，整理出企業(yè)的典型產(chǎn)品和零部件、功能模塊及功能特征等產(chǎn)品信息基因。因此要求企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)有遠(yuǎn)大的抱負(fù)、能著眼于企業(yè)長遠(yuǎn)利益。

    (2)標(biāo)準(zhǔn)化先于計算機(jī)化原則 要求把產(chǎn)品信息標(biāo)準(zhǔn)化作為企業(yè)計算機(jī)化的基礎(chǔ)和前提，將產(chǎn)品信息標(biāo)準(zhǔn)化作為企業(yè)先進(jìn)制造工程的一個重要組成部分，標(biāo)準(zhǔn)化部門將參與企業(yè)信息管理現(xiàn)代化的決策。產(chǎn)品信息標(biāo)準(zhǔn)化的結(jié)果將為CAD、CAPP、CAM等系統(tǒng)提供配套的基因庫，先進(jìn)的計算機(jī)軟件只有配上實用的產(chǎn)品信息基因庫(數(shù)據(jù)庫、知識庫)才能發(fā)揮出其巨大的作用�，F(xiàn)在的大容量的計算機(jī)存儲技術(shù)的發(fā)展已為產(chǎn)品信息基因庫的建立提供了較好的條件。產(chǎn)品信息標(biāo)準(zhǔn)化的重要性將不會亞于其它的CAD等技術(shù)。它也將是一門新興的信息產(chǎn)業(yè)。CAD等計算機(jī)技術(shù)與產(chǎn)品信息標(biāo)準(zhǔn)化相結(jié)合才能如虎添翼，離開產(chǎn)品信息標(biāo)準(zhǔn)化，CAD等計算機(jī)技術(shù)只能是一些繪圖工具而已。

    (3)直接利益原則 當(dāng)人們的工作與直接利益聯(lián)系起來時，可以提高工作的效率。因此，將產(chǎn)品的變型設(shè)計任務(wù)交由銷售部門去承擔(dān)，而產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計交由新，產(chǎn)品研究部門承擔(dān)。設(shè)計與銷售直接掛鉤，設(shè)計人員直接參加銷售，一方面可以使設(shè)計人員得到用戶的第一手的資料，另一方面可以使設(shè)計人員更注重產(chǎn)品信息標(biāo)準(zhǔn)化，因而由此而得到的產(chǎn)品在交貨期、質(zhì)量和成本上都有很強(qiáng)的競爭力。

    (4)整體優(yōu)化原則 在產(chǎn)品設(shè)計時以在新產(chǎn)品中合理利用過去產(chǎn)品圖紙的比率作為重要的考核指標(biāo)，而不是以新出圖紙多少作為考核設(shè)計人員的指標(biāo)；不僅注重新產(chǎn)品的開發(fā)，也注重現(xiàn)有產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化以降低成本，提高產(chǎn)品的競爭力。

    (5)面向過程原則 產(chǎn)品信息基因包括功能可實現(xiàn)，性、可制造性、可維護(hù)性等特性，因此產(chǎn)品信息基因的提取需設(shè)計、制造、銷售等人員組成的多功能項目組協(xié)同工作。

    (6)全球戰(zhàn)略原則 先進(jìn)制造系統(tǒng)的特點是全球制造業(yè)的集成化，產(chǎn)品信息標(biāo)準(zhǔn)化也必須面向全球集成戰(zhàn)略。正在實施中的信息高速公路將為產(chǎn)品信息標(biāo)準(zhǔn)化的全球戰(zhàn)略提供極大的方便。產(chǎn)品信息標(biāo)準(zhǔn)化所面向的產(chǎn)品品種越多、范圍越大，其效益也越大，當(dāng)然難度將大幅度增加。

    (7)柔性和魯棒(robust)性原則 產(chǎn)品信息標(biāo)準(zhǔn)化在時間域中是一個動態(tài)過程，隨著時間的變化，產(chǎn)品信息基因逐漸增多并不斷更新；在空間域中是一個分布化工作過程，不同的地區(qū)和企業(yè)進(jìn)行著不同內(nèi)容或相似內(nèi)容的產(chǎn)品信息標(biāo)準(zhǔn)化工作。這種情況下無法進(jìn)行集中控制，因為集中控制的難度很大，而這又不是少數(shù)人所干得了的。因此，產(chǎn)品信息標(biāo)準(zhǔn)化需要強(qiáng)調(diào)柔性和魯棒性，以免出現(xiàn)“一統(tǒng)就死，一放就亂”的情況。Internet或未來的信息高速公路將為產(chǎn)品信息標(biāo)準(zhǔn)化的分布化工作提供有利條件。產(chǎn)品信息基因的計算機(jī)存儲和管理技術(shù)將為產(chǎn)品信息標(biāo)準(zhǔn)化的動態(tài)進(jìn)程創(chuàng)造最佳環(huán)境。

3 產(chǎn)品信息標(biāo)準(zhǔn)化的基本內(nèi)容

    產(chǎn)品信息標(biāo)準(zhǔn)化是CAD、CAPP、CAM等系統(tǒng)相結(jié)合的重要工作。通過與CAD、CAPP、CAM等系統(tǒng)配套提供產(chǎn)品信息基因模型庫，使CAD、CAPP、CAM等系統(tǒng)能充分利用以往的設(shè)計信息，通過對以往產(chǎn)品信息的少量修改，迅速推出新的產(chǎn)品。生物基因遺傳的生命信息是經(jīng)過自然選擇過的，所產(chǎn)生的生物個體一般對自然環(huán)境有很好的適應(yīng)性；產(chǎn)品基因所傳遞的產(chǎn)品信息則是在實踐應(yīng)用的基礎(chǔ)上經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化而得到的，由此所獲得的產(chǎn)品無論在質(zhì)量和成本上都有良好的市場競爭力。當(dāng)前的產(chǎn)品市場的特點是國際性和多變性。由此帶來的結(jié)果是產(chǎn)品生命周期大大縮短，產(chǎn)品品種大大增加。企業(yè)為了生存，需要提高新產(chǎn)品的開發(fā)能力。傳統(tǒng)的制造系統(tǒng)只是對大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，并且往往是在較小的范圍內(nèi)進(jìn)行產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化。而在先進(jìn)制造系統(tǒng)中，為了滿足不斷增長的新產(chǎn)品開發(fā)要求，為了提高不同企業(yè)的協(xié)同開發(fā)和生產(chǎn)能力，其產(chǎn)品信息標(biāo)準(zhǔn)化的內(nèi)容和深度以及實施范圍都有很大的變化。

    產(chǎn)品信息標(biāo)準(zhǔn)化的主要內(nèi)容是從現(xiàn)有的產(chǎn)品信息中提取產(chǎn)品信息基因。在此基礎(chǔ)上建立產(chǎn)品信息基因庫并進(jìn)行產(chǎn)品信息基因的編碼。產(chǎn)品信息標(biāo)準(zhǔn)化由于所面對的產(chǎn)品基因不同，可以分為五個方面：

    (1)典型零件的標(biāo)準(zhǔn)化 通常情況下，可以將零部件按其特性分成A、B、C三類(圖2)。C類零部件是標(biāo)準(zhǔn)件，其數(shù)量約占產(chǎn)品零部件部數(shù)的30%，成本的5%。B類零部件為相似件，可以用參數(shù)化設(shè)計的方法從原先已有的零部件中派生出來，因而設(shè)計開發(fā)的工作量比較小，加工方面的標(biāo)準(zhǔn)化程度也比較高。B類零部件一般占產(chǎn)品零部件總數(shù)的60%，成本的25%。A類零部件是與用戶需求有關(guān)的特殊零部件，必須根據(jù)用戶的需求進(jìn)行設(shè)計、開發(fā)和加工。A類零部件的數(shù)量很少(10%)，但因其十分復(fù)雜，故所占成本比例較高(70%)。

    根據(jù)關(guān)于產(chǎn)品基因的定義，典型零件包括標(biāo)準(zhǔn)件和相似件。典型零件的標(biāo)準(zhǔn)化主要是對相似件的標(biāo)準(zhǔn)化和對專用件的相似化。其目標(biāo)是將B類零件盡可能地變?yōu)镃類零件，而將A類零件盡可能地變?yōu)锽類零件。

圖2 典型零件標(biāo)準(zhǔn)化的ABC分析

    (2)零件功能特征的標(biāo)準(zhǔn)化 主要是將常用的零件功能特征進(jìn)行分類整理及標(biāo)準(zhǔn)化，建立相應(yīng)的圖庫，用于支持交互式CAD系統(tǒng)。不同種類的產(chǎn)品中A類零件的功能特征有較大不同，因此宜根據(jù)產(chǎn)品大類分別建立自己的專用功能特征庫。同時對各類產(chǎn)品中的B和C類零件則建立通用的零件特征庫。如圖3所示。

圖3 零件特征庫與產(chǎn)品的關(guān)系

    (3)典型產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化 典型產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化包括模塊化和系列化�？捎糜诋a(chǎn)品的變型設(shè)計和參數(shù)化設(shè)計。在CAD系統(tǒng)中，用戶根據(jù)需要，只要輸人一些參數(shù)即可獲得所需的產(chǎn)品的完整信息。

    (4)功能模塊的標(biāo)準(zhǔn)化 有一些功能模塊具有很高的標(biāo)準(zhǔn)化水平如齒輪減速箱，更多的功能模塊只有一些示意圖，給出其基本原理。隨著計算機(jī)應(yīng)用水平的提高，應(yīng)將更多的功能模塊進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化和系列化，利用計算機(jī)進(jìn)行變型設(shè)計和參數(shù)化設(shè)計。如某系列工業(yè)汽輪機(jī)采用了積木塊設(shè)計原理，可以按用戶要求通過標(biāo)準(zhǔn)化功能模塊的組合，以較快的速度得到新產(chǎn)品的概念設(shè)計模型，并給出產(chǎn)品報價。

    (5)工藝標(biāo)準(zhǔn)化工藝標(biāo)準(zhǔn)化 包括工藝文件、工序、工時定額、數(shù)控程序及工夾量具等的標(biāo)準(zhǔn)化。典型零件和功能特征的標(biāo)準(zhǔn)化工作的好壞直接關(guān)系到工藝標(biāo)準(zhǔn)化的水平和難易程度。

    產(chǎn)品信息標(biāo)準(zhǔn)化的最后結(jié)果將是大量的不同層次和結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品信息基因。傳統(tǒng)的方法是將各種標(biāo)準(zhǔn)化文件，以書面的形式表示產(chǎn)品信息基因。當(dāng)產(chǎn)品信息基因數(shù)量很多時，在使用上將有許多不便之處，并會嚴(yán)重影響推廣和使用�？尚械姆椒ㄊ菍�產(chǎn)品信息基因存儲在數(shù)據(jù)庫中，以大容量光盤作為存儲介質(zhì)，并建立一個數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊，使產(chǎn)品信息基因容易地被各種不同類型的CAD系統(tǒng)所調(diào)用。

4 產(chǎn)品伯息標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)工程中的觀念的變化

    產(chǎn)品信息標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)工程中觀念的變化可以用表1的形式表示。

表1 產(chǎn)品信息標(biāo)準(zhǔn)化中觀念的變化

5 結(jié)束語

    產(chǎn)品信息標(biāo)準(zhǔn)化是一個系統(tǒng)工程，需要企業(yè)第一把手親自抓，需要企業(yè)各個部門的通力配合。產(chǎn)品信息標(biāo)準(zhǔn)化的主要內(nèi)容是產(chǎn)品信息基因的提取，包括典型零件、功能特征、典型產(chǎn)品、功能模塊和標(biāo)準(zhǔn)化工藝信息的提取。產(chǎn)品信息標(biāo)準(zhǔn)化是一個動態(tài)過程和分布化過程，計算機(jī)數(shù)據(jù)庫技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為產(chǎn)品信息基因的提取、集中、存儲和維護(hù)提供有利條件。產(chǎn)品信息標(biāo)準(zhǔn)化涉及許多觀念上的變化。

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