隨著市場競爭的日趨激烈及市場環(huán)境的不斷變化，各行各業(yè)都在擴(kuò)大客戶定制產(chǎn)品的范圍，通過差異化提高產(chǎn)品的競爭力。采用面向市場的大規(guī)模定制性業(yè)務(wù)模式，已成為現(xiàn)代企業(yè)訂單模式的主流。

    這種生產(chǎn)模式給設(shè)計部門帶來了更大的挑戰(zhàn)。如何在現(xiàn)有定型產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，根據(jù)客戶需求，完成定制部分的變形設(shè)計，做到快速響應(yīng)?如何對定制部分的變形設(shè)計進(jìn)行管理，保證技術(shù)管理的規(guī)范化？如何生成包括變形設(shè)計的完整定單BOM?設(shè)計工具多種多樣，二維、三維設(shè)計軟件并存，如何突破工具軟件的限制，更好地適應(yīng)大規(guī)模定制性業(yè)務(wù)?這些都是大家亟待解決的司題。

    目前普遍使用的三維設(shè)計軟件都是參數(shù)化的，如Pro/ENGINEER、SolidWorks等，三維軟件的參數(shù)化是基于零件之間的相互參照而進(jìn)行變化。本文所述的中集華駿PLM參數(shù)化設(shè)計系統(tǒng)，是以PLM為平臺，以PLM的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)建立起來的參數(shù)化設(shè)計系統(tǒng)，與三維軟件的參數(shù)化有著本質(zhì)的區(qū)別。該系統(tǒng)以模塊化和參數(shù)化為思路，以參數(shù)傳遞和參數(shù)變化來驅(qū)動物料的生成，實現(xiàn)以銷售訂單為驅(qū)動，根據(jù)訂單參數(shù)進(jìn)行公式計算完成訂單的技術(shù)設(shè)計，生成完整的訂單BOM。    雖然PDM/PLM有配置管理的功能，但是只能根據(jù)配置變量確定各總成是否被選擇以及選擇后的數(shù)量，不能進(jìn)行程序運(yùn)算。所以，配置管理只適合于客戶定制較少的行業(yè)（如轎車等），而專用車行業(yè)屬于典型的大規(guī)模定制性業(yè)務(wù)，沒有過配置管理的成功應(yīng)用。

一、PLM參數(shù)化設(shè)計系統(tǒng)的原理

    PLM參數(shù)化設(shè)計系統(tǒng)分為參數(shù)化零件、參數(shù)化總成和參數(shù)化模板三個層次。系統(tǒng)各層級之間的關(guān)系，如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)各層級之間的關(guān)系

    1.自定義的變量和公式

    允許使用者自定義變量和公式是本參數(shù)化系統(tǒng)的特點。使用者可以根據(jù)產(chǎn)品特點，對不同類別的產(chǎn)品定義不同的變量和公式，以滿足大規(guī)模定制性業(yè)務(wù)極為復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理需求。本系統(tǒng)中的變量，包括定單參數(shù)、模板變量和總成變量，共三種變量。變量類型可以為整數(shù)型、實數(shù)型和字符串型等不同的數(shù)據(jù)類型。本系統(tǒng)中的公式是指由許多行代碼組成的程序段。公式具有算術(shù)運(yùn)算、關(guān)系運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、函數(shù)調(diào)用和循環(huán)控制等功能，可以完成復(fù)雜的計算。系統(tǒng)在變量定義和公式定義時，均采用了直觀的表格化的方式，并以總成為單位，分段定義公式，既方便用戶使用，又降低了對用戶程序編制水平的要求，為系統(tǒng)的推廣應(yīng)用提供了保障。

    2.參數(shù)化零件

    PLM中零件一般都具有代號、名稱和材料等屬性，對于一個零件，這些屬性值都是固定的。而在本參數(shù)化系統(tǒng)中，零件除具有固定屬性外，還具有參數(shù)化屬性。其中，零件的參數(shù)化屬性值是可變的，屬性的值變化后，系統(tǒng)就生成一個原零件的實例，該實例的固定屬性與原零件保持一致。零件有多個參數(shù)化屬性，這些屬性值的組合，對應(yīng)一個唯一的實例。

    如圖2所示，系統(tǒng)為零件定義了名稱、工藝路線等固定屬性，還定義了零件的5個參數(shù)化屬性，分別為材料種類C、規(guī)格D、材質(zhì)M、下料長L、下料寬W和有效質(zhì)量（有效質(zhì)量根據(jù)以上5個參數(shù)化屬性自動計算）。當(dāng)零件的這5個參數(shù)化屬性變化后，就會生成一系列的實例。圖3所示列出了零件SGH-5770001-E的4個實例。

圖2 零件的固定屬性和參數(shù)化屬性

    零件的參數(shù)化屬性有固定的變量代號，如，下料長對應(yīng)的變量是L，L的值是通過其所屬總成的公式計算來確定的（如圖6中的“式，下料長公式”項）。

    3.參數(shù)化總成

    總成一般由子總成和零件構(gòu)成，在PLM中也顯示為樹狀的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，普通的總成其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)是固定的。

圖3 參數(shù)化零件的實例

    在本參數(shù)化系統(tǒng)中，定義有一類特殊的總成，即參數(shù)化總成。它具有總成變量、零件計算公式和可變的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，能夠由總成變量和總成計算公式驅(qū)動導(dǎo)致其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)變化和零件屬性值變化，生成總成實例和零件實例。

    (1)總成變量用于接收產(chǎn)品模板輸入的值，起著參數(shù)化總成與產(chǎn)品模板之、司交換數(shù)據(jù)的功能。零件計算公式包含各零件的材料公式、尺寸公式和數(shù)量公式等，它根據(jù)總成變量的值對零件的參數(shù)化屬性進(jìn)行運(yùn)算，計算出該總成的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和零件的參數(shù)化屬性值。

    (2)參數(shù)化總成的實例是由總成變量控制的。這些總成變量取不同的值時，就產(chǎn)生一系列實例。這些總成變量值的組合，對應(yīng)一個唯一的總成實例。

    圖4所示是一個參數(shù)化總成（專用車的一個車廂總成），該總成定義了內(nèi)控長和主廂高等總成變量。圖5列出了這些總成變量的名稱、代號和取值類型等。圖6是總成的計算公式。當(dāng)總成的內(nèi)控長、主廂高等總成變量取不同的值時，就會計算生成一系列的實例，圖7是參數(shù)化總成的實例。

圖4 參數(shù)化總成（車廂總成）

圖5 參數(shù)化總成的總成變量

圖6 參數(shù)化總成的計算公式

圖7 參數(shù)化總成的實例

    4.參數(shù)化模板

    在本參數(shù)化系統(tǒng)中，定義有一種參數(shù)化的產(chǎn)品模板。它包含所有可選的普通總成和參數(shù)化總成，具有訂單參數(shù)、模板變量、總成選擇公式和總成計算公式等。

    (1)訂單參數(shù)用于接收銷售系統(tǒng)傳來的數(shù)據(jù)。訂單參數(shù)不足以支持公式計算時，可以定義模板變量。訂單參數(shù)和模板變量都可以參與模板中的公式計算，可以與總成變量相互交換數(shù)據(jù)。

    (2)在參數(shù)化模板中，每一個參數(shù)化總成都有對應(yīng)的總成選擇公式和總成計算公式，在這些公式中，訂單參數(shù)和模板變量、總成變量都可以使用。總成選擇公式用來決定各參數(shù)化總成的數(shù)量（若數(shù)量的計算結(jié)果為0，則不被選擇）。在總成計算公式中，確定該參數(shù)化總成的所有總成變量的值。

    車型模板的公式定義頁面如圖8所示，在該頁面上可以定義各總成的選擇公式和各總成的計算公式。點擊圖8上方的單元格后，可以在下方的公式編輯區(qū)域輸入多行的公式。

圖8 車型模板的公式定義頁面

二、參數(shù)化設(shè)計系統(tǒng)的訂單設(shè)計過程

    在訂單設(shè)計時，首先選用“產(chǎn)品模板”將銷售訂單數(shù)據(jù)傳給訂單參數(shù)，然后完善模板變量。點擊計算按紐后，系統(tǒng)開始依次執(zhí)行總成選擇公式和總成計算公式，計算各總成變量值。參數(shù)化總成根據(jù)總成變量的值，計算其零件的尺寸和重量，并生成實例。最終完成訂單全部總成和全部零件的計算，確定訂單的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。具體的訂單設(shè)計過程如圖9所示。

圖9 訂單設(shè)計過程

三、系統(tǒng)應(yīng)用示例

    該系統(tǒng)已在中集華駿的罐式車、自卸車和半掛車上全面應(yīng)用，效果十分顯著。圖10所示為粉罐半掛車使用參數(shù)化系統(tǒng)的計算點示意圖。

圖10 粉罐半掛車使用參數(shù)化系統(tǒng)的計算點示意圖

    圖11所示是訂單設(shè)計頁面，用于讀取訂單參數(shù)和確定模板變量的值。上半部分是讀取的訂單參數(shù)，它來源于銷售訂單，其值是不可修改的。下半部分是設(shè)計時需要確定的模板變量。各模板變量的值確定后即可點擊“計算BOM”，讓系統(tǒng)開始計算。

圖11 訂單設(shè)計頁面

    圖12所示是訂單計算完成后，系統(tǒng)生成的技術(shù)規(guī)范確認(rèn)書，用于下發(fā)指導(dǎo)生產(chǎn)。

圖12 系統(tǒng)生成的技術(shù)規(guī)范確認(rèn)書

    將計算后的訂單導(dǎo)入ERP系統(tǒng)，就是完整的訂單BOM。如圖13所示。

圖13 自動生成的訂單BOM

四、結(jié)語

    基于大規(guī)模定制性業(yè)務(wù)的中集華駿PLM參數(shù)化設(shè)計系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用是PLM行業(yè)的一個突破，它完全替代了PLM原有的配置變量管理、產(chǎn)品管理和訂單BOM等功能，將靜態(tài)的零件數(shù)據(jù)變成了根據(jù)訂單不同而適時變化的動態(tài)數(shù)據(jù)。更重要的是，通過用戶自定義變量和計算程序，實現(xiàn)參數(shù)值自頂向下的依次傳遞，并將用戶分段編制的程序進(jìn)行組合、編譯，實現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)算，將PLM由一個管理系統(tǒng)變成了一個設(shè)計系統(tǒng)，真正滿足了大規(guī)模定制性業(yè)務(wù)的需要。

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本文標(biāo)題：基于大規(guī)模定制性業(yè)務(wù)的PLM參數(shù)化設(shè)計系統(tǒng)研究

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