PDM產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理中的產(chǎn)品配置設(shè)計過程管理
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一、產(chǎn)品配置設(shè)計的內(nèi)容
產(chǎn)品配置是
PDM的核心功能之一，它是根據(jù)預(yù)定義的零部件集合以及它們之間的相互約束關(guān)系，通過合理的組合,形成滿足客戶個性化要求的產(chǎn)品設(shè)計過程。產(chǎn)品配置的前提和基礎(chǔ)是一組已經(jīng)建立的、模塊化的零部件集合。產(chǎn)品配置設(shè)計的目的是根據(jù)客戶的需求，最終確定出該定制產(chǎn)品的物料清單BOM (Bill of Material）。為了使產(chǎn)品配置設(shè)計能更快速、有效、準確和動態(tài)地適應(yīng)產(chǎn)品模型的演化，需要研究產(chǎn)品的配置設(shè)計過程，并對其進行管理。產(chǎn)品配置設(shè)計管理包括：
（1）建立和維護產(chǎn)品的模塊化。可配置的產(chǎn)品首先必須是模塊化的產(chǎn)品，模塊化的產(chǎn)品平臺是產(chǎn)品配置的前提條件。對于模塊化的產(chǎn)品，在已有功能擴展或增添新功能時，要盡量使模塊之間的接口標準化，最好使模塊的接口保持不變；對新增的模塊，則應(yīng)盡可能的使接口簡單、規(guī)范。
（2）建立和維護產(chǎn)品的配置模型。產(chǎn)品配置模型是產(chǎn)品配置的模板，用客戶的需求信息對產(chǎn)品配置模型實例化就是客戶化的定制產(chǎn)品。因此在產(chǎn)品平臺的基礎(chǔ)上，可以創(chuàng)建不同產(chǎn)品族的產(chǎn)品配置模型。另外，當(dāng)由于技術(shù)進步或?qū)Ξa(chǎn)品進行功能擴展或改進時，需要對產(chǎn)品的配置模型進行維護。
（3）建立和維護產(chǎn)品的配置規(guī)則。產(chǎn)品配置規(guī)則是產(chǎn)品對象的知識表示，表達了在實例化產(chǎn)品模型時的約束條件。產(chǎn)品配置規(guī)則的表示應(yīng)簡潔、易于維護，并便于保證規(guī)則的一致性。
（4）建立和維護產(chǎn)品物料清單（BOM）的一致性。在生產(chǎn)制造中，企業(yè)隨時需要獲得最新的產(chǎn)品信息，即各類材料清單、設(shè)計工藝、
生產(chǎn)計劃、物資供應(yīng)等，不同部門對物料清單的要求不一致，但相互之間還必須保持一定的統(tǒng)一性。因此，在產(chǎn)品配置系統(tǒng)中最好能同時提供自動生成各類物料清單的工具。
（5）建立和維護產(chǎn)品的歷史記錄－版本管理。在設(shè)計制造和維修過程中，產(chǎn)品經(jīng)常會發(fā)生各式各樣的更改，產(chǎn)品配置系統(tǒng)不僅要保存當(dāng)前的有效數(shù)據(jù)，還要將產(chǎn)品演變的整個歷程記錄在案。因此，在產(chǎn)品配置管理中，要完整的保存產(chǎn)品數(shù)據(jù)的全部版本，同時還要建立一套完整的有效性規(guī)則。保證在任何時候、任何人得到的都是正確的版本。
（6）配置產(chǎn)品的成本和報價管理。產(chǎn)品配置的一個重要功能是在應(yīng)標時，給產(chǎn)品的合理報價提供科學(xué)的依據(jù)。這需要根據(jù)市場和加工能力的變化，長期動態(tài)地維護配置產(chǎn)品中的各個組成零部件的成本。
（7）產(chǎn)品配置設(shè)計過程管理。產(chǎn)品配置設(shè)計過程和傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計過程有所不同，作為一種常規(guī)的設(shè)計方法而非創(chuàng)新設(shè)計，產(chǎn)品配置設(shè)計不存在概念設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計等過程。對它的研究主要集中在產(chǎn)品配置的
流程管理，以及配置中需要新設(shè)計的零部件的詳細設(shè)計過程管理，這包括對產(chǎn)品配置設(shè)計過程進行建模、以及對設(shè)計項目和任務(wù)進行合理的分解、執(zhí)行和提交等進行管理。這是本文研究的主要內(nèi)容，也是產(chǎn)品配置設(shè)計管理的核心。
二、產(chǎn)品配置設(shè)計的工作流程
產(chǎn)品配置產(chǎn)品的工作流程說明了一個定制產(chǎn)品從需求到出廠，在企業(yè)所要流經(jīng)的環(huán)節(jié)。首先是客戶需求的獲取，這主要從
銷售人員和客戶簽訂產(chǎn)品定單時的技術(shù)要求中獲得（也可進一步的交互，以得到能滿足配置要求的需求信息）。根據(jù)客戶對產(chǎn)品要求的客戶化程度（定制程度），產(chǎn)品配置可以在兩個不同的部門進行，如圖1所示：
（1）如果客戶所需求的是企業(yè)生產(chǎn)的標準產(chǎn)品，則銷售人員可直接確定產(chǎn)品的型號，進而依據(jù)產(chǎn)品的標準配置確定該產(chǎn)品的物料清單并通知生產(chǎn)，或者在已(續(xù)致信網(wǎng)上一頁內(nèi)容)有庫存的情況下，直接發(fā)貨。
（2）如果客戶所需求的是非標準產(chǎn)品，產(chǎn)品配置則需要由設(shè)計人員來完成。 設(shè)計人員根據(jù)配置模型和客戶需求配置客戶化的產(chǎn)品，生成產(chǎn)品的物料清單。在非標產(chǎn)品的配置中，有時不能借用先前的零部件，可能需要進行新的設(shè)計（一般是參數(shù)化設(shè)計）。由于絕大多數(shù)的定制產(chǎn)品屬于這種非標準產(chǎn)品的配置，其設(shè)計過程是產(chǎn)品配置設(shè)計過程管理的主要部分。
三、產(chǎn)品配置設(shè)計過程
由于產(chǎn)品配置設(shè)計涉及到大量的數(shù)據(jù)及其信息集成，因此一般都把產(chǎn)品配置作為PDM 的一部分。如果把產(chǎn)品的配置設(shè)計過程(本文主要針對非標準產(chǎn)品的配置，即圖1中的“設(shè)計人員配置”) 從開始到完成作為一個項目進行管理，可通過項目和任務(wù)的層層分解，清晰、靈活地表達產(chǎn)品的配置設(shè)計過程。
3.1 設(shè)計活動的分解
在設(shè)計過程模型DP中，設(shè)計活動A的分解結(jié)構(gòu)SD直接影響著設(shè)計活動的完成和提交方式。由于每個設(shè)計活動實際上都是在執(zhí)行一個項目或任務(wù)，因此設(shè)計活動和實際的項目或任務(wù)存在著一一對應(yīng)的關(guān)系，所以可以借用項目的分解方式對設(shè)計活動進行分解。與項目的分解類似，設(shè)計活動分解結(jié)構(gòu)可以表示為SD＝{| ai∈A , i=1, 2, ┄, n }，具體有以下三種：
（1）與結(jié)構(gòu)。每一活動結(jié)點（即項目或任務(wù)）被劃分為若干個子活動結(jié)點，每一子活動結(jié)點都更詳細地定義了其父結(jié)點的一個活動子集。完成父活動結(jié)點的前提是所有子活動結(jié)點都必須完成，如圖2a所示。即在分解結(jié)構(gòu)SD中，各Ai之間是“與”的關(guān)系。
（2）或結(jié)構(gòu)。和與結(jié)構(gòu)不同的是，只需有一個子活動結(jié)點完成就可保證其父活動結(jié)點任務(wù)的完成。如圖2b所示。各Ai之間是“或”的關(guān)系。
（3）混合結(jié)構(gòu)。混合結(jié)構(gòu)樹中同時具有與結(jié)構(gòu)和或結(jié)構(gòu)的一種層次結(jié)構(gòu)，最簡單的一種混合結(jié)構(gòu)可以用與或樹(AND/OR)表示，如圖2c所示。各Ai之間是“與”或者“或”的關(guān)系。
在上面的三種結(jié)構(gòu)中，與結(jié)構(gòu)是最適合一般設(shè)計過程的結(jié)構(gòu)。例如，一個零件圖的設(shè)計任務(wù)可能包括設(shè)計、校對、工藝化、審核、批準等子任務(wù)，只有當(dāng)這些子任務(wù)全部完成以后，該零件的設(shè)計任務(wù)才能完成。
3.2 設(shè)計活動分解層次和模板
在產(chǎn)品配置設(shè)計中，可以采用模板的方式來表示活動的分解。也就是說，可以根據(jù)企業(yè)的不同情況，柔性地定義該企業(yè)的設(shè)計活動分解結(jié)構(gòu)。通過與PDM相結(jié)合，一個完整的產(chǎn)品項目可以按三個層次、兩個模板來進行分解。
3.2.1 設(shè)計活動分解的三個層次
一個產(chǎn)品配置設(shè)計項目的設(shè)計活動，從總體上，可以按三個層次進行分解，如圖3所示。第一層次是主設(shè)計活動的分解。包括在配置設(shè)計結(jié)果中，對那些不能配置到的、需要新設(shè)計的實例單元建立設(shè)計子項目。這個層次上的分解實際上對應(yīng)的是項目級的分解，是產(chǎn)品的設(shè)計項目P分解成各子項目pi，pi再進一步的分解成更低一層的子項目的過程，其中每個子項目都對應(yīng)著一個零件或部件的設(shè)計活動。也就是說，一個零部件的設(shè)計活動對應(yīng)著一個子項目的完成，可以稱為子項目活動，或零部件設(shè)計活動；第二個層次的分解是子項目活動pi到文檔活動Ti的分解，這是一個1:N的對應(yīng)關(guān)系。如果采用如上所述的與結(jié)構(gòu)分解，則只有在各文檔活動Ti都完成提交后，才能說子項目活動pi完成。這個分解過程可以根據(jù)不同企業(yè)的實際情況，利用文檔模板來柔性地定義。這里，活動Ti實際上是為了完成某一個文檔的設(shè)計而進行的活動，可以稱為文檔任務(wù)或文檔活動；第三個層次的分解是文檔活動Ti到子任務(wù)活動ti的分解，這也是一個1:N的對應(yīng)關(guān)系，說明了要完成一個文檔設(shè)計，需要經(jīng)歷的流程，可根據(jù)不同企業(yè)的實際，用流程模板定義。
3.2.2 設(shè)計活動分解的兩個模板
在上面第二層和第三層分解中，要用到文檔模板和流程模板，這兩個模板要在設(shè)計活動分解前根據(jù)企業(yè)的實際情況進行定義。文檔模板定義了一個企業(yè)在零部件設(shè)計時需要輸出的文檔類型和數(shù)量。例如，企業(yè)可能要求在進行任何一個部件圖的設(shè)計時，都要同時輸出一個部件組裝圖Ti1（如AUTOCAD類型圖檔）和一個組裝工藝或說明書Ti2（如WORD文檔）兩個文檔，這時就可以把這個分解定義成一個文檔模板DMi。這樣，以后的任何部件圖設(shè)計項目活動pi，系統(tǒng)都會自動地按照選定的模板DMi，把pi分解成兩個文檔活動Ti1 和Ti2，如圖4a所示。
流程模板是針對文檔活動Ti而言的，它定義了要完成某一類文檔所要經(jīng)歷的流程ti。例如，企業(yè)可能有如下定義，對部件組裝圖的設(shè)計要經(jīng)過經(jīng)歷設(shè)計、校對、審核、批準的流程，則可以建立流程模板SMi，這樣以后任何組裝圖的設(shè)計活動Ti都要經(jīng)歷以上的這幾個步驟ti。如圖4b所示。
文檔模板和流程模板是柔性的，企業(yè)可以根據(jù)自己的要求定義。一旦選定了模板的類型，系統(tǒng)就會在以后的活動分解中自動按所選模板進行。任何對模板的修改或者對模板的更換，都只會對以后的分解活動產(chǎn)生影響。
3.3 設(shè)計活動的提交
設(shè)計活動的提交是設(shè)計活動結(jié)束的一種說明和確認，其提交的形式與設(shè)計活動的分解結(jié)構(gòu)緊密相關(guān)。如果設(shè)計活動A采用與結(jié)構(gòu)進行分解，則A的提交必須在所有的子活動Ai都成功提交后才能進行。在圖4的分解中，設(shè)計活動為部件圖設(shè)計，按兩個模板分解后，共有4+2+1＝7個活動要完成才能提交。這是一個層層提交的過程，較低一層的活動向它們的父活動提交。只有當(dāng)所有的設(shè)計活動都成功提交后，這個配置產(chǎn)品的設(shè)計過程DP才算結(jié)束。新設(shè)計的零部件和已有的零部件共同組成產(chǎn)品的配置設(shè)計結(jié)果，從而完成一個定制產(chǎn)品的配置設(shè)計過程。
四、結(jié)論
產(chǎn)品配置是PDM的核心技術(shù)之一，對設(shè)計過程進行管理則是其不可或缺的組成部分。產(chǎn)品配置設(shè)計管理是一個復(fù)雜的設(shè)計管理問題，除產(chǎn)品配置設(shè)計過程管理外，還有其他很多問題需要解決。例如配置模型的長期管理和演化問題、產(chǎn)品交付客戶后由于產(chǎn)品升級或維護而引起的產(chǎn)品再配置管理問題等,都是需要研究解決的問題。