1 引言

    隨著計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，計算機的應(yīng)用變的越來越重要了，現(xiàn)在PDM的運用也越來越被各個企業(yè)所重視，PDM的實施對于企業(yè)提高工作效率有著不可忽視的作用。裝載機作為重要的機械之一，在各個工作領(lǐng)域有著不可替代的作用，這就對裝載機生產(chǎn)行業(yè)提出了更高的要求，不僅要提高自身的生產(chǎn)效率，也要保證生產(chǎn)的質(zhì)量，PDM的介入正好替企業(yè)解決了很多難題。產(chǎn)品配置作為PDM中的重要組成部分之一，目前也成為研究的熱點，本文就PDM中的產(chǎn)品配置作了一些研究。在PDM配置系統(tǒng)中，裝載機設(shè)計的過程被分解為兩個過程，產(chǎn)品族的設(shè)計和裝載機配置過程。產(chǎn)品族的設(shè)計是通過需求分析、構(gòu)建產(chǎn)品平臺和零部件建模過程，完成產(chǎn)品族模型的建立。設(shè)計是一個通用的產(chǎn)品族結(jié)構(gòu)，代表基本功能相似的不同產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的集合。通用產(chǎn)品族結(jié)構(gòu)的描述是通過通用零部件實現(xiàn)的。通用零部件是指可替換的元件集合。為獲得用戶要求的多樣性，企業(yè)以通用框架為基礎(chǔ)，加入各種實現(xiàn)不同功能的零部件，構(gòu)成通用的產(chǎn)品族結(jié)構(gòu)。因此，設(shè)計一個產(chǎn)品族可以看成是一個產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型中捕捉和建立各種變型的過程。產(chǎn)品配置設(shè)計是在產(chǎn)品族設(shè)計的通用產(chǎn)品族模型上，按客戶的需求進行的快速變型設(shè)計。要求準(zhǔn)確理解客戶需求，生成滿足客戶需求的產(chǎn)品變型的完整描述。在給定一組客戶需求和一個產(chǎn)品描述后，產(chǎn)品配置設(shè)計可以在通用的產(chǎn)品族結(jié)構(gòu)描述的各個變型產(chǎn)品中找到一個有效的和完全定制的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。產(chǎn)品配置設(shè)計是一種特定的設(shè)計活動，具有兩個關(guān)鍵特性：

    (1)被配置的產(chǎn)品由完備定義的元件類的既定集合的實例裝配而成。

    (2)元件以預(yù)定的方式相互作用。

    圖1 產(chǎn)品配置基本原理

    產(chǎn)品族是通過產(chǎn)品設(shè)計系統(tǒng)首先產(chǎn)生的，配置規(guī)則和配置器是由設(shè)計部門來制定和維護，配置規(guī)則決定了選擇產(chǎn)品族中元件的約束和條件。配置器給出了實現(xiàn)配置過程的交互界面。通過配置器，可產(chǎn)生和客戶需求相關(guān)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)BOM。

2 配置過程

    對于不同用途和不同型號的裝載機系列產(chǎn)品的生產(chǎn)模式經(jīng)常面臨的是基于產(chǎn)品族動態(tài)產(chǎn)品模型的變型產(chǎn)品，對于隨時到來的客戶定貨要求，首先應(yīng)對其進行規(guī)范化描述，并將其定位在合適的客戶群之內(nèi)，然后利用相應(yīng)產(chǎn)品族的動態(tài)產(chǎn)品模型，進行配置或變型設(shè)計，其過程如圖2�？蛻粜枨蟮腝FD[Quality(質(zhì)量)、Function(功能)與Development(發(fā)展)]轉(zhuǎn)換：在產(chǎn)品族QFD的基礎(chǔ)上，確定對應(yīng)具體客戶需求的產(chǎn)品工程特制產(chǎn)品，并提供報價。如果客戶滿意，產(chǎn)品配置系統(tǒng)可以生成可供制造的產(chǎn)品模型；否則產(chǎn)品配置系統(tǒng)向設(shè)計人員提供員接近客戶需求的實例，使定制設(shè)計有較高的起點，縮短工作時間。變型設(shè)計的結(jié)果應(yīng)該及時反饋回產(chǎn)品族模型，以便以后提供給客戶該變型配置。

    圖2 配置過程

3 配置方式的分類

    產(chǎn)品配置的方式主要分三種：

    (1)變量配置

    當(dāng)某個裝載機機械形成系列產(chǎn)品時，在不同型號的產(chǎn)品中存在著許多具有相同用途、相同名稱但不同規(guī)格和不同型號的零部件。這些零部件的某些屬性具有多個可選的屬性值，以適應(yīng)不同型號的產(chǎn)品。例如圖3，同樣是工作裝置，它的舉升重量可以有多個可選值，可以把這些屬性作為變量，根據(jù)這些變量的取值決定哪個型號的零部件入選具體的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。用這種配置方法進行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)配置稱為變量配置。

    (2)有效性配置

    有時在完整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中，某一部件由于某種理由可能使用了一個零件的多個版本。此時要配置具體產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，需要按照有效性規(guī)則進行配置，確定哪一個零件版本在哪一層產(chǎn)品結(jié)構(gòu)能夠入選。常用的有效性規(guī)則：結(jié)構(gòu)有效性、時間有效性、結(jié)構(gòu)有效性是指零部件在某個具體的裝配關(guān)系中的數(shù)量。當(dāng)配置裝載機時，有些部件可選可不選，通過設(shè)置結(jié)構(gòu)有效性的規(guī)則，反映這種配置意向。時間有效性是用零部件各版本的有效時間段來確定哪個版本的零件入選。零部件各版本的有效時間段之間應(yīng)緊密銜接，不應(yīng)出現(xiàn)空白區(qū)間。在進行配置時，可以把這些配置規(guī)則經(jīng)過邏輯組合而使用，從而得到同一產(chǎn)品的不同配置。

    (3)發(fā)放狀態(tài)配置

    在裝載機產(chǎn)品族的設(shè)計過程中，如圖3，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上各個節(jié)點可以看成是一個虛擬的類節(jié)點，包含多個零部件實例，而各個零部件實例可能存在各種不同的狀態(tài)，如設(shè)計中的“工作狀態(tài)“，完成設(shè)計后的“設(shè)計完成”。有的零部件實例已經(jīng)通過了制造發(fā)放，不僅通過了結(jié)構(gòu)合理性的審批，而且其工藝合理性和制造合理性也已經(jīng)通過了各級審批，標(biāo)志為“制造完成”狀態(tài)。在“設(shè)計完成”和“制造完成”兩種狀態(tài)之間，還可以具有多種中間狀態(tài)，比如在某中間狀態(tài)下的BOM可用于采購部門進行原材料的訂購，又或在某中間狀態(tài)下的BOM可用于進行工藝裝備的設(shè)計參照等等。不同的用戶可以指定不同的發(fā)放的狀態(tài)，生成自己所需要的BOM視圖。

    圖3 面向裝載機配置的產(chǎn)品族結(jié)構(gòu)模型

4 基于規(guī)則的配置方式研究

    裝載機配置的問題劃分為產(chǎn)品族結(jié)構(gòu)的構(gòu)建和產(chǎn)品配置兩部分。本文將分產(chǎn)品族結(jié)構(gòu)模型和產(chǎn)品配置兩部分來討論基于規(guī)則配置方式。為了使得產(chǎn)品族具有可配置性。必須構(gòu)建一個可以支持配置的產(chǎn)品族結(jié)構(gòu)。本文提出如圖3的產(chǎn)品族結(jié)構(gòu)模型。

    結(jié)構(gòu)描述

    整個單一產(chǎn)品族結(jié)構(gòu)是由三類虛擬節(jié)點構(gòu)成，虛擬節(jié)點可以看成是零部件的類對象。虛擬節(jié)點分一下幾種類型：

    專用部件虛節(jié)點：圖上表示為圓形ZB節(jié)點。表示該節(jié)點是一個部件類，其下包含部件的實例。一般用來表示包含一個實例的節(jié)點，如果子節(jié)點有替換節(jié)點存在則可包含多個部件實例，則需要用可替換虛節(jié)點表示。

    專用零件虛節(jié)點：圖上表示為圓形ZL節(jié)點。表示該節(jié)點是一個零件類，其下包含零件的實例。一般用來表示包含一個實例的節(jié)點，如果子節(jié)點有替換節(jié)點存在則可包含多個零件實例，則需要用可替換虛節(jié)點表示。

    通用零部件可選虛節(jié)點：圖上表示為圓形TX節(jié)點。表示該節(jié)點下面包含多個的通用的虛節(jié)點。在不同類型結(jié)構(gòu)用途的裝載機有著一些通用的零部件，加入通用部件虛節(jié)點，可以大大提高配置的效率。

    通過以上的產(chǎn)品族結(jié)構(gòu)模型，構(gòu)建了一個產(chǎn)品配置的模型基礎(chǔ)。產(chǎn)品配置可以通過規(guī)則來決定結(jié)構(gòu)模型中不確定節(jié)點被選擇的條件。條件和產(chǎn)品變量結(jié)合后，通過用戶界面實現(xiàn)對產(chǎn)品族的選擇配置過程。

5 BOM的多視圖

    在企業(yè)中，對于同一個產(chǎn)品，不同的部門關(guān)心的產(chǎn)品信息并不相同，PDM應(yīng)該能提供滿足不同部門相應(yīng)的產(chǎn)品信息。產(chǎn)品BOM信息在其生命周期的不同階段有不同內(nèi)容，形成了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的多種視圖。設(shè)計階段的產(chǎn)品BOM關(guān)心每一個零部件的具體裝配結(jié)構(gòu)，將每一個部件細分到零件一級，其組織方法按產(chǎn)品設(shè)計的層次來進行，采購上的BOM僅僅關(guān)心以總成狀態(tài)供貨的非標(biāo)準(zhǔn)件，零部件之間沒有層次關(guān)系，物流上的BOM關(guān)心零部件的投料方式，其組織形式按不同制造場地的投裝單元來組織，其層次結(jié)構(gòu)可能與設(shè)計BOM不同，而且包含了過程件的信息，而此信息在設(shè)計中是沒有的。再次，不同的BOM對于設(shè)計變更的變化是不一樣的，往往設(shè)計BOM已按設(shè)計生效點進行切換而物流BOM卻不能切換，物流切換是和供貨、庫存量相關(guān)的。但不管怎么說，PDM維護的是企業(yè)的單一數(shù)據(jù)源，必須保證數(shù)據(jù)的一致性。

    如圖4，就是針對設(shè)計部門，計劃部門，制造部門具體對應(yīng)相應(yīng)的視圖。不同視圖對于企業(yè)各個部門的工作效率，部門之間的協(xié)同工作都有著積極的作用。而且不同的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)視圖直接的反映了產(chǎn)品在其生命周期內(nèi)不同階段的定義信息，在進行產(chǎn)品配置時，PDM記錄下各個部件的配置層次信息和它們之間的聯(lián)系。所以可以從任何一個產(chǎn)品結(jié)構(gòu)視圖查詢到產(chǎn)品的完整結(jié)構(gòu)，從而訪問產(chǎn)品所有的數(shù)據(jù)。

    圖4 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)多視圖

6 結(jié)論

    在面向裝載機的PDM的系統(tǒng)實施中，如何能高效的正確的配置產(chǎn)品族的結(jié)構(gòu)模型，對于PDM實施具有至關(guān)重要的作用，本文從需求分析到如何進行裝載機的配置以及最后生成產(chǎn)品結(jié)構(gòu)多視圖作了大致的研究。產(chǎn)品配置是實現(xiàn)企業(yè)內(nèi)研發(fā)部門與管理部門的信息共享的橋梁，是實現(xiàn)敏捷制造的基礎(chǔ)，是盟主企業(yè)與各盟友企業(yè)信息溝通的源頭，產(chǎn)品配置決定了PDM成功實施的關(guān)鍵。本文結(jié)合了裝載機的知識和PDM中產(chǎn)品配置的理論，針對產(chǎn)品配置作了一些分析，并且在實踐中也得到了有效的運用。

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本文標(biāo)題：裝載機的PDM系統(tǒng)的配置研究

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