1 引言
隨著計算機技術和網絡的發展，計算機的應用變的越來越重要了，現在PDM的運用也越來越被各個企業所重視，PDM的實施對于企業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，在各個工作領域有著不可替代的作用，這就對裝載機生產行業提出了更高的要求，不僅要提高自身的生產效率，也要保證生產的質量，PDM的介入正好替企業解決了很多難題。產品配置作為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中的產品配置作了一些研究。在PDM配置系統中，裝載機設計的過程被分解為兩個過程，產品族的設計和裝載機配置過程。產品族的設計是通過需求分析、構建產品平臺和零部件建模過程，完成產品族模型的建立。設計是一個通用的產品族結構，代表基本功能相似的不同產品結構的集合。通用產品族結構的描述是通過通用零部件實現的。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，企業以通用框架為基礎，加入各種實現不同功能的零部件，構成通用的產品族結構。因此，設計一個產品族可以看成是一個產品數據模型中捕捉和建立各種變型的過程。產品配置設計是在產品族設計的通用產品族模型上，按客戶的需求進行的快速變型設計。要求準確理解客戶需求，生成滿足客戶需求的產品變型的完整描述。在給定一組客戶需求和一個產品描述后，產品配置設計可以在通用的產品族結構描述的各個變型產品中找到一個有效的和完全定制的產品結構。產品配置設計是一種特定的設計活動，具有兩個關鍵特性：
(1)被配置的產品由完備定義的元件類的既定集合的實例裝配而成。
(2)元件以預定的方式相互作用。
圖1 產品配置基本原理
產品族是通過產品設計系統首先產生的，配置規則和配置器是由設計部門來制定和維護，配置規則決定了選擇產品族中元件的約束和條件。配置器給出了實現配置過程的交互界面。通過配置器，可產生和客戶需求相關的產品結構BOM。
2 配置過程
對于不同用途和不同型號的裝載機系列產品的生產模式經常面臨的是基于產品族動態產品模型的變型產品，對于隨時到來的客戶定貨要求，首先應對其進行規范化描述，并將其定位在合適的客戶群之內，然后利用相應產品族的動態產品模型，進行配置或變型設計，其過程如圖2�？蛻粜枨蟮腝FD[Quality(質量)、Function(功能)與Development(發展)]轉換：在產品族QFD的基礎上，確定對應具體客戶需求的產品工程特制產品，并提供報價。如果客戶滿意，產品配置系統可以生成可供制造的產品模型；否則產品配置系統向設計人員提供員接近客戶需求的實例，使定制設計有較高的起點，縮短工作時間。變型設計的結果應該及時反饋回產品族模型，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
產品配置的方式主要分三種：
(1)變量配置
當某個裝載機機械形成系列產品時，在不同型號的產品中存在著許多具有相同用途、相同名稱但不同規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，以適應不同型號的產品。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，根據這些變量的取值決定哪個型號的零部件入選具體的產品結構。用這種配置方法進行產品結構配置稱為變量配置。
(2)有效性配置
有時在完整產品結構中，某一部件由于某種理由可能使用了一個零件的多個版本。此時要配置具體產品結構，需要按照有效性規則進行配置，確定哪一個零件版本在哪一層產品結構能夠入選。常用的有效性規則：結構有效性、時間有效性、結構有效性是指零部件在某個具體的裝配關系中的數量。當配置裝載機時，有些部件可選可不選，通過設置結構有效性的規則，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緊密銜接，不應出現空白區間。在進行配置時，可以把這些配置規則經過邏輯組合而使用，從而得到同一產品的不同配置。
(3)發放狀態配置
在裝載機產品族的設計過程中，如圖3，產品結構上各個節點可以看成是一個虛擬的類節點，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，如設計中的“工作狀態“，完成設計后的“設計完成”。有的零部件實例已經通過了制造發放，不僅通過了結構合理性的審批，而且其工藝合理性和制造合理性也已經通過了各級審批，標志為“制造完成”狀態。在“設計完成”和“制造完成”兩種狀態之間，還可以具有多種中間狀態，比如在某中間狀態下的BOM可用于采購部門進行原材料的訂購，又或在某中間狀態下的BOM可用于進行工藝裝備的設計參照等等。不同的用戶可以指定不同的發放的狀態，生成自己所需要的BOM視圖。
圖3 面向裝載機配置的產品族結構模型
4 基于規則的配置方式研究
裝載機配置的問題劃分為產品族結構的構建和產品配置兩部分。本文將分產品族結構模型和產品配置兩部分來討論基于規則配置方式。為了使得產品族具有可配置性。必須構建一個可以支持配置的產品族結構。本文提出如圖3的產品族結構模型。
結構描述
整個單一產品族結構是由三類虛擬節點構成，虛擬節點可以看成是零部件的類對象。虛擬節點分一下幾種類型：
專用部件虛節點：圖上表示為圓形ZB節點。表示該節點是一個部件類，其下包含部件的實例。一般用來表示包含一個實例的節點，如果子節點有替換節點存在則可包含多個部件實例，則需要用可替換虛節點表示。
專用零件虛節點：圖上表示為圓形ZL節點。表示該節點是一個零件類，其下包含零件的實例。一般用來表示包含一個實例的節點，如果子節點有替換節點存在則可包含多個零件實例，則需要用可替換虛節點表示。
通用零部件可選虛節點：圖上表示為圓形TX節點。表示該節點下面包含多個的通用的虛節點。在不同類型結構用途的裝載機有著一些通用的零部件，加入通用部件虛節點，可以大大提高配置的效率。
通過以上的產品族結構模型，構建了一個產品配置的模型基礎。產品配置可以通過規則來決定結構模型中不確定節點被選擇的條件。條件和產品變量結合后，通過用戶界面實現對產品族的選擇配置過程。
5 BOM的多視圖
在企業中，對于同一個產品，不同的部門關心的產品信息并不相同，PDM應該能提供滿足不同部門相應的產品信息。產品BOM信息在其生命周期的不同階段有不同內容，形成了產品結構的多種視圖。設計階段的產品BOM關心每一個零部件的具體裝配結構，將每一個部件細分到零件一級，其組織方法按產品設計的層次來進行，采購上的BOM僅僅關心以總成狀態供貨的非標準件，零部件之間沒有層次關系，物流上的BOM關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，其層次結構可能與設計BOM不同，而且包含了過程件的信息，而此信息在設計中是沒有的。再次，不同的BOM對于設計變更的變化是不一樣的，往往設計BOM已按設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、庫存量相關的。但不管怎么說，PDM維護的是企業的單一數據源，必須保證數據的一致性。
如圖4，就是針對設計部門，計劃部門，制造部門具體對應相應的視圖。不同視圖對于企業各個部門的工作效率，部門之間的協同工作都有著積極的作用。而且不同的產品結構視圖直接的反映了產品在其生命周期內不同階段的定義信息，在進行產品配置時，PDM記錄下各個部件的配置層次信息和它們之間的聯系。所以可以從任何一個產品結構視圖查詢到產品的完整結構，從而訪問產品所有的數據。
圖4 產品結構多視圖
6 結論
在面向裝載機的PDM的系統實施中，如何能高效的正確的配置產品族的結構模型，對于PDM實施具有至關重要的作用，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品結構多視圖作了大致的研究。產品配置是實現企業內研發部門與管理部門的信息共享的橋梁，是實現敏捷制造的基礎，是盟主企業與各盟友企業信息溝通的源頭，產品配置決定了PDM成功實施的關鍵。本文結合了裝載機的知識和PDM中產品配置的理論，針對產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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本文標題：裝載機的PDM系統的配置研究
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