基于PDM的發(fā)動(dòng)機(jī)連桿產(chǎn)品配置管理研究
摘要：為滿(mǎn)足因中國(guó)汽車(chē)工業(yè)的快速發(fā)展對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)連桿生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)品配置管理提出的新要求，以中國(guó)某連桿生產(chǎn)龍頭企業(yè)為研究對(duì)象，對(duì)其產(chǎn)品的配置管理現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題進(jìn)行了分析，論述了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)管理、BOM 管理、版本管理、全局產(chǎn)品信息模型等關(guān)鍵技術(shù)，并設(shè)計(jì)了產(chǎn)品配置流程圖，提出了產(chǎn)品配置管理的具體實(shí)現(xiàn)方法。
關(guān)鍵詞：產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理;產(chǎn)品配置;發(fā)動(dòng)機(jī)連桿產(chǎn)品
發(fā)動(dòng)機(jī)連桿是連接活塞銷(xiāo)和曲軸的重要部件，它把活塞的往復(fù)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)車(chē)輪滾滾向前。近年來(lái)，隨著我國(guó)汽車(chē)工業(yè)的快速發(fā)展，發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品的升級(jí)更新越來(lái)越快，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)連桿生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)品配置管理也提出了新的要求。產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(PDM)是一門(mén)管理所有與產(chǎn)品相關(guān)的信息和所有與產(chǎn)品相關(guān)的過(guò)程的技術(shù)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)在制造業(yè)各工程領(lǐng)域中廣泛深入的應(yīng)用和不斷發(fā)展，實(shí)施PDM 已成為制造企業(yè)信息管理的需要，更是企業(yè)贏得未來(lái)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的戰(zhàn)略需要。
產(chǎn)品配置管理(PCM)是PDM 系統(tǒng)的重要功能。產(chǎn)品配置管理是隨著產(chǎn)品的系列化和客戶(hù)化生產(chǎn)而出現(xiàn)的，它能使企業(yè)的各個(gè)部門(mén)在產(chǎn)品的整個(gè)生命周期內(nèi)共享統(tǒng)一的產(chǎn)品配置，并且對(duì)應(yīng)不同階段的產(chǎn)品定義，生成相應(yīng)的產(chǎn)品視圖，如設(shè)計(jì)視圖、裝配視圖和工藝視圖等等。本文將以國(guó)內(nèi)某發(fā)動(dòng)機(jī)連桿產(chǎn)品生產(chǎn)龍頭企業(yè)為研究對(duì)象，對(duì)其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)管理、BOM 管理、版本管理、全局產(chǎn)品信息模型等技術(shù)進(jìn)行分析研究，以提升PDM系統(tǒng)的實(shí)用性，為解決發(fā)動(dòng)機(jī)連桿企業(yè)對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)進(jìn)行信息化管理時(shí)存在的問(wèn)題提供支持。
1、發(fā)動(dòng)機(jī)連桿配置管理現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題
1.1 連桿產(chǎn)品配置管理現(xiàn)狀筆者通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)某發(fā)動(dòng)機(jī)連桿生產(chǎn)龍頭企業(yè)的調(diào)研發(fā)現(xiàn)，該企業(yè)連桿產(chǎn)品的BOM 主要采用CAD格式進(jìn)行管理，BOM 的管理難度和工作量較大，而且由于汽車(chē)產(chǎn)品的復(fù)雜性，產(chǎn)品的型號(hào)管理、配置管理、版本管理等比較復(fù)雜。通過(guò)手工配置的方式進(jìn)行產(chǎn)品配置管理，配置的準(zhǔn)確性、實(shí)時(shí)性無(wú)法得到保障，產(chǎn)品配置的數(shù)據(jù)也沒(méi)有得到有效的重用。
1.2 連桿產(chǎn)品配置管理存在的問(wèn)題根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)連桿產(chǎn)品的現(xiàn)狀，可以發(fā)現(xiàn)目前作為PDM 核心的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與配置管理還存在如下一些主要問(wèn)題：
a.連桿產(chǎn)品研發(fā)的主要任務(wù)是設(shè)計(jì)為微車(chē)、轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)配套的連桿組件，并編制連桿組件的生產(chǎn)工藝，且產(chǎn)品的品種很多，這需要企業(yè)各類(lèi)人員花大量時(shí)間查閱資料。
b.設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、采購(gòu)等不同部門(mén)有不同形式的BOM表，當(dāng)設(shè)計(jì)和制造、采購(gòu)供應(yīng)的材料清單不一致時(shí)，就會(huì)造成返工和浪費(fèi)。
C.因市場(chǎng)及客戶(hù)的突發(fā)需求、性能改進(jìn)、設(shè)計(jì)存在差錯(cuò)、降低成本等原因，經(jīng)常需要對(duì)零部件進(jìn)行變更，這就會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與配置信息不準(zhǔn)確，會(huì)直接影響采購(gòu)、制造和裝配等部門(mén)，造成不該有的損失，因此需要建立產(chǎn)品資料的版本管理和有效性原則來(lái)解決上述問(wèn)題。
d.市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇必將促使企業(yè)對(duì)顧客需求做出快速響應(yīng)，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與配置管理在此將起主要作用，如提供產(chǎn)品快速配置功能，使其能根據(jù)市場(chǎng)的變化快速配置出新產(chǎn)品，或者為不同的用戶(hù)定制個(gè)性化產(chǎn)品，而實(shí)現(xiàn)這一功能需建立與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)相聯(lián)系的規(guī)則庫(kù)或決策表，如何有效而全面地建立和定義產(chǎn)品結(jié)構(gòu)之間的約束條件以及決策信息是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與配置管理需要解決的問(wèn)題。
2、基于PDM 的發(fā)動(dòng)機(jī)連桿產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和配置管理關(guān)鍵技術(shù)
在考慮實(shí)現(xiàn)面向企業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和配置管理理念時(shí)，所需要涉及的技術(shù)因素較多，現(xiàn)對(duì)下述幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行論述。
2.1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)管理產(chǎn)品配置管理是通過(guò)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)對(duì)產(chǎn)品對(duì)象及其相互之間的聯(lián)系進(jìn)行維護(hù)和管理，因此產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)是產(chǎn)品配置管理的基礎(chǔ)。產(chǎn)品零件結(jié)構(gòu)樹(shù)是由產(chǎn)品裝配系統(tǒng)圖、產(chǎn)品零部件明細(xì)表(包括通用件、標(biāo)準(zhǔn)件、自制件、原材料)等內(nèi)容組成。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)以樹(shù)狀方式描述，樹(shù)中的節(jié)點(diǎn)表示母件。這種樹(shù)狀結(jié)構(gòu)反映了產(chǎn)品、零部件之間的層次關(guān)系。有了結(jié)構(gòu)樹(shù)，管理者即可分層展開(kāi)，走不同的分支，直觀地找到自己所要的數(shù)據(jù)，而不用考慮其物理位置。
2.2 B0M 管理物料清單是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的報(bào)表格式。對(duì)每項(xiàng)“單層結(jié)構(gòu)”的BOM 只需建立一次，就可以在所有借用這個(gè)單層結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品上得到共享，由用戶(hù)選擇相應(yīng)的參數(shù)來(lái)生成最后的BOM 表。對(duì)“單層結(jié)構(gòu)”的BOM的錄入采用如下數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，直接存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中。
其中表存放零件的基本描述信息，表2存放對(duì)應(yīng)該節(jié)點(diǎn)的具體圖紙的詳細(xì)BOM 信息，而且Mcode零件編碼和圖紙編號(hào)必須采用相同的編碼規(guī)則，即某一零件的編號(hào)與圖紙的編號(hào)必須是相同的，這樣零件之間的關(guān)系才能體現(xiàn)出來(lái)。這樣對(duì)于文檔結(jié)構(gòu)樹(shù)來(lái)說(shuō)，用戶(hù)需要樹(shù)中任意點(diǎn)的BOM信息時(shí)，都可以直接在展開(kāi)的該節(jié)點(diǎn)的頁(yè)面中匯總該節(jié)點(diǎn)及其以下所有孩子、子孫節(jié)點(diǎn)的BOM信息。
2.3 版本管理在PDM系統(tǒng)中版本的出現(xiàn)和對(duì)版本的管理一直是其一項(xiàng)重要的功能，版本管理主要包括文檔版本管理、零部件結(jié)構(gòu)明細(xì)表的版本管理，以及對(duì)產(chǎn)品零部件設(shè)計(jì)文件的版本管理。在連桿設(shè)計(jì)中，因?yàn)楦牧慵a(chǎn)生了多個(gè)版本，所以企業(yè)對(duì)版本管理的要求越來(lái)越高。版本管理確保生產(chǎn)制造使用正確的文件、保證所有過(guò)程的可追溯性、促進(jìn)ISO9000系統(tǒng)維護(hù)不同介質(zhì)數(shù)據(jù)的一致性。版本管理生命周期的每一個(gè)階段，均形成一個(gè)過(guò)程版本，可歸納為工作版本與發(fā)布版本。工作版本是指設(shè)計(jì)階段還未被審批通過(guò)的設(shè)計(jì)對(duì)象的版本，其一般形式為1.1，1.2，??工作版本一般不直接顯示到真正的藍(lán)圖上，其最大的作用在于設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)過(guò)程中，經(jīng)過(guò)幾次方案修改后，最終確定采用上一次的方案時(shí)，就可以找到上次的圖紙繼續(xù)設(shè)計(jì)。發(fā)布版本是指審批通過(guò)后的文件版本，如果其工作版本為1.2時(shí)被提交審批并通過(guò)，則其發(fā)布版本為1.0，以后在每一次更改通過(guò)后，將形成新版本2.0，3.0，4.0，??如圖所示。
2.4 全局產(chǎn)品信息模型在構(gòu)造零部件基本信息資源時(shí)，重點(diǎn)考慮研究并建立全局產(chǎn)品信息的模型，包含所有已定義視圖中的構(gòu)件及其聯(lián)系。全局產(chǎn)品信息模型是成功實(shí)施PDM系統(tǒng)的一個(gè)重要前提條件，也是構(gòu)建復(fù)雜的虛擬產(chǎn)品模型的基礎(chǔ)。有了虛擬產(chǎn)品模型以后，就可以在產(chǎn)品的整個(gè)生命周期中對(duì)種類(lèi)各異的信息及其之間動(dòng)態(tài)變化的聯(lián)系進(jìn)行有效的管理。
2.5 面向?qū)ο蠹夹g(shù)的應(yīng)用及信息模型的.標(biāo)準(zhǔn)化面向?qū)ο蠹夹g(shù)的應(yīng)用，增強(qiáng)了系統(tǒng)的開(kāi)放性：PDM系統(tǒng)信息模型的標(biāo)準(zhǔn)化，為不同系統(tǒng)之間信息交換帶來(lái)方便，如STEP標(biāo)準(zhǔn)�；赟TEP標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)整個(gè)企業(yè)的通用產(chǎn)品模型仍有相當(dāng)?shù)碾y度，而且STEP標(biāo)準(zhǔn)覆蓋的內(nèi)容與PDM 覆蓋的內(nèi)容仍有較大的區(qū)別，還不能作為建立全局企業(yè)信息模型的標(biāo)準(zhǔn)。
2.6 過(guò)程管理與配置管理功能的強(qiáng)化為了適應(yīng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造過(guò)程中復(fù)雜過(guò)程變化的需要，各廠商競(jìng)相開(kāi)發(fā)出獨(dú)立的工作流程管理模塊，且功能不斷變強(qiáng)，以滿(mǎn)足工程更改、并行化設(shè)計(jì)所必需的過(guò)程管理的需要。以配置管理為核心，將數(shù)據(jù)管理、工作流程管理與變更控制集于一體，形成了更為強(qiáng)大的PDM 系統(tǒng)。
3、產(chǎn)品配置管理
所謂配置，按照ISO 1007對(duì)配置管理的基本定義，是指“對(duì)被描述在技術(shù)文檔中的或者體現(xiàn)在產(chǎn)品實(shí)際使用過(guò)程中的產(chǎn)品功能特性和物理特性所進(jìn)行的表示”。這是從產(chǎn)品特性的角度對(duì)產(chǎn)品配置進(jìn)行的定義。配置過(guò)程也可以被看成是一個(gè)選擇一組構(gòu)件并維護(hù)其關(guān)系，以形成一個(gè)設(shè)計(jì)解決方案來(lái)解決客戶(hù)需求的過(guò)程。產(chǎn)品配置，可以理解為一個(gè)根據(jù)預(yù)定義的部件集和部件之間的相互約束關(guān)系，按照某種確定的配置規(guī)則，使產(chǎn)品及其零部件的屬性逐步滿(mǎn)足用戶(hù)的需求，通過(guò)二者匹配問(wèn)題的求解，最終組合形成客戶(hù)需求的產(chǎn)品。產(chǎn)品配置規(guī)則是在進(jìn)行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)配置時(shí)選擇零部件的準(zhǔn)則，產(chǎn)品配置規(guī)則一般分為3種：變量配置、有效性配置、發(fā)放狀態(tài)配置。產(chǎn)品配置的作用就是根據(jù)客戶(hù)定制產(chǎn)品的要求，通過(guò)對(duì)產(chǎn)品族通用模型的功能、性能、結(jié)構(gòu)構(gòu)型以及零部件進(jìn)行選配，以及對(duì)局部零件功能和結(jié)構(gòu)、尺寸的相應(yīng)變化來(lái)快速設(shè)計(jì)出滿(mǎn)足客戶(hù)需求的定制產(chǎn)品。在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)模型和零部件庫(kù)建立的基礎(chǔ)上，提出了基于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)模型的發(fā)動(dòng)機(jī)連桿產(chǎn)品配置模型。
在產(chǎn)品配置系統(tǒng)中建立了一個(gè)配置規(guī)則庫(kù)，存放了一系列的配置規(guī)則，這樣就可以針對(duì)客戶(hù)需求選擇不同的配置規(guī)則和配置條件，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品配置。
在零部件庫(kù)的支持下可以基于通用產(chǎn)品結(jié)構(gòu)模型，根據(jù)不同的配置條件和客戶(hù)的需求選用零部件，配置出滿(mǎn)足具體需求的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。
有2種實(shí)現(xiàn)配置的方法：(1)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)連桿產(chǎn)品進(jìn)行功能分解，將其分解成可以實(shí)現(xiàn)某個(gè)具體功能的系統(tǒng)或機(jī)構(gòu)，然后基于用戶(hù)需求，選擇不同的配置規(guī)則;(2)可以在配置規(guī)則庫(kù)中存放的一系列配置規(guī)則中進(jìn)行查找，搜索零部件庫(kù)，選取需要的零部件。如果成功，則存儲(chǔ)該零部件并生成新的BOM，否則就需要重新設(shè)計(jì)零部件。具體的配置過(guò)程如圖3所示。
實(shí)現(xiàn)連桿產(chǎn)品配置的關(guān)鍵是零部件庫(kù)和配置規(guī)則庫(kù)的建立，它需要把客戶(hù)的需求轉(zhuǎn)變?yōu)榕渲靡?guī)則，配置規(guī)則需要在具體配置過(guò)程中不斷完善。這種產(chǎn)品配置方法也適用于其他機(jī)械產(chǎn)品的數(shù)據(jù)管理和配置管理。
4、結(jié)束語(yǔ)
本文結(jié)合目前發(fā)動(dòng)機(jī)連桿產(chǎn)品的發(fā)展需要，論述了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和配置管理的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，認(rèn)為應(yīng)該以產(chǎn)品、零部件等資源為基礎(chǔ)，充分考慮各部門(mén)的信息需求，有效管理產(chǎn)品資料及其相互關(guān)系，為不同形式的BOM 提供一致的信息。對(duì)產(chǎn)品配置實(shí)施版本管理與有效性原則，保證產(chǎn)品配置版本的正確以及配置信息的準(zhǔn)確性。在此基礎(chǔ)上，重新構(gòu)建以產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與配置為核心的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理體系結(jié)構(gòu)，并研究產(chǎn)品結(jié)構(gòu)之間的約束和配置規(guī)則等相關(guān)算法，建立與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)相聯(lián)系的規(guī)則庫(kù)或決策表，實(shí)現(xiàn)個(gè)性的產(chǎn)品變型配置，滿(mǎn)足并快速響應(yīng)顧客的特殊需求：通過(guò)上述技術(shù) 路，建立 動(dòng)機(jī)連桿產(chǎn)品配置管理系統(tǒng)，對(duì)有效解決前文提到的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)企業(yè)間的合作，加速產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)進(jìn)程，提高企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力，起到了良好的作用。
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