面向制造业的产品配置器与PDM集成设计

申请免费试用、咨询电话：400-8352-114

产品配置器是借助计算机应用技术完成产品配置任务的计算机系统，它将产品配置建模和配置问题求解相结合，基于产品配置模型和用户的定制要求完成变型配置，产品配置器是制造企业实现MC(Mass Customization，大批量定制)不可缺少的工具。　　

产品配置器独立应用时，不仅要实现配置建模和配置求解等核心功能，还要考虑零部件标准化、信息化，甚至企业资源管理和计算机辅助设计(CAX)应用集成等功能，而这些功能都已被PDM(Product Data Management，产品数据管理)系统实现。此外，由于产品配置在制造企业中的重要地位，目前已经成为PDM系统研发过程中必须考虑的内容。因此，产品配置器和PDM系统的集成具有较大的实用价值，能够避免企业人力、财力资源的浪费和信息资源的冗余。

本文针对产品配置器与PDM集成的传统模式耦合问题进行研究，给出了一种松散耦合的集成设计方法。

1 PDM中的产品配置功能

PDM是产品数据管理的简称，是一种对产品全生命周期数据和过程进行有效管理的方法和技术，它的目标是为各种计算机应用系统提供一个集成平台，对数据进行管理，对过程进行协调。

第一代基于图书档案管理的PDM主要专注于设计阶段工程信息的管理，还未出现产品结构和产品配置管理等模块；第二代面向过程的PDM后，产品结构和产品配置管理才出现在系统中，并逐渐成为PDM的主要功能。

大批量生产方式时，产品的生产目标是低成本、高质量、标准化．在卖方主控的市场环境下，客户很难参与产品的设计过程，产品的生命周期较长。因此，产品配置管理主要满足企业内部信息化管理的要求，统一管理产品生命周期内全部数据的有效性，维护各部门BOM(物料清单)更改的一致性。它采用基于版本配置产品结构的方法，首先依据版本管理建立产品族，然后通过选择产品族中各零部件的不同版本配置不同的产品结构，完成设计任务。

随着全球市场格局的变化，用户对产品设计的需求越来越大，因此产品配置仅关注企业内部已经不能满足发展的需要，来自用户的个性化需求也要加人到产品结构设计中。于是，产品配置管理又产生了新的功能，即基于客户的定制要求确定产品物料清单，这恰是面向MC生产方式产品配置的研究内容。

这两种配置功能都是将产品模型中不确定的零部件配置为确定的零部件，区别在于前者是基于版本进行产品配置，后者是基于客户定制要求进行产品配置。在PDM系统相关研究和应用中，有的将两者划分开，有的将两者统一称为产品配置管理。本文主要研究基于客户定制的产品配置器与PDM系统的集成，为方便，本文将基于客户定制的产品配置器简称产品配置器。

2　产品配置器的功能模块设计

产品配置的主要任务是预先将领域知识转化为产品配置模型，并且可以将模型配置成满足用户定制要求的变型产品。因此，首先要设计产品配置器的工作原理。图1为参考文献《产品配置器的工作机理研究》给出的产品配置器工作原理设计图。

图1 产品配置器的工作原理设计

Fig.1 Work principium diagram of product configuration manager

企业首先要准备好产品配置建模所需的领域知识，包括涉及的所有组件和所有约束关系，产品配置器按图1顺序依次进行后继活动。由图1可见：步骤(1)～(3)负责将领域知识转换为指定形式的产品配置模型；步骤(4)～(6)是对产品配置模型的应用，负责接收用户定制要求和配置求解，求解失败时给出必要的解释；步骤(7)负责将求解成功的配置结果注册为产品结构的形式，并持久化保存。产品配置器完成上述工作后，注册获得的变型产品可能还需要提交给设计部门进一步设计，也可直接交给制造部门组装生产。

根据上述工作原理，产品配置器从客户应用角度可以被划分为建模器、配置器和注册器3个功能模块，分别完成产品配置的建模、配置和注册任务，维护的业务对象分别是广义产品(即产品配置模型)、变型规范和变型产品。图2给出了产品配置器面向客户应用的功能模块设计，实际应用中，产品配置器多数在PDM／erp系统的支持下完成。

图2 产品配置器的功能模块设计

Fig.2 Function module design diagram of product configuration manager

建模器是为制造业领域专家提供的建模工具，领域专家根据企业能生产的产品系列建立广义产品结构，设计配置逻辑，确定定制界面。广义产品是一组功能和特征相近的产品集合，广义产品结构通常采用GBOM的形式描述，结构中的不确定信息一般用配置参数表示，领域专家基于配置参数和产品规范建立该广义产品结构内部零部件间的约束关系，从而决定了广义产品的配置逻辑。领域专家还需要确定配置器界面的式样，包括设置哪些参数是用户可输入的，如何向用户描述这些参数，以及些参数是以何顺序显示给用户等。

配置器是为客户／销售工程师提供的配置工具，主要提供用户数据的采集、推理求解和保存配置解3项功能。配置器根据产品配置模型动态构造一组定制贞面，定制页面上的定制接口即模型中可以由用户赋值的配置参数，用户基于定制页面提交定制要求，每提交一次就触发一次配置推理计算。全部提交后，如果用户的定制要求与约束关系不矛盾，系统则给出配置解。配置解可能有多个，用户可以选择其中一个或几个以文档的形式持久化保存，称为变型规范，如果用户的输入与约束关系矛盾，系统则给出必要的解释。

注册器是为设计工程师提供的注册工具，负责将配置解中的广义零部件注册为标准零部件。变型规范形式的配置解虽然能明确广义产品结构中不确定的结构和属性信息，但还没有为其中的广义零部件指定能够取代的标准零部件，因此，无法提供一个真正意义上的产品结构。注册器基于设计工程师输入的注册信息对配置解中广义零部件自下而上逐层注册，广义零部件被逐个替换为标准零部件，配置解从文档形式转换为产品结构形式，成为变型产品。变形产品可以直接交付给企业的设计/制造等后续环节。