基于PLM的新產(chǎn)品配置管理的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

1 前言

我國是世界制造中心，但我國企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計創(chuàng)新能力普遍不足。PLM(產(chǎn)品全生命周期管理)在產(chǎn)品的設(shè)計管理中起著越來越重要的作用，基于PLM的方式對新產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計管理，已經(jīng)成為很多企業(yè)取得成功的關(guān)鍵。筆者對于基于PLM的新產(chǎn)品配置管理進(jìn)行了研究，希望對提高我國企業(yè)新產(chǎn)品設(shè)計能力有一定參考價值。

2 PLM的內(nèi)涵

PLM的內(nèi)涵為是以產(chǎn)品為核心，從市場的角度以整個生命周期內(nèi)產(chǎn)品數(shù)據(jù)集成為基礎(chǔ)，研究和管理產(chǎn)品整個生命周期中(從概念設(shè)計和定義到制造、服務(wù)和報廢)與產(chǎn)品相關(guān)的數(shù)據(jù)和過程，旨在縮短產(chǎn)品上市時間、降低費(fèi)用，盡量滿足用戶的個性化需求。新產(chǎn)品的配置管理是產(chǎn)品整個生命周期的開始，利用PLM對產(chǎn)品進(jìn)行配置管理，可以使企業(yè)建立起具有動態(tài)性和可重構(gòu)性特點(diǎn)的產(chǎn)品配置管理系統(tǒng)。

3 產(chǎn)品配置管理內(nèi)涵

產(chǎn)品配置管理是對產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、配置信息及物料清單進(jìn)行管理。它把定義產(chǎn)品的全部數(shù)據(jù)與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)建立聯(lián)系，使用戶能夠很方便地知道各種因素對于產(chǎn)品設(shè)計的影響。

4 基于PLM的產(chǎn)品配置管理的實(shí)現(xiàn)

筆者基于事物特性表的產(chǎn)品族模型，對產(chǎn)品配置管理系統(tǒng)進(jìn)行了構(gòu)建，具體過程如下。

4.1 問題的描述

產(chǎn)品配置問題可以四元組描述如：CP=。其中PSM為可配置的產(chǎn)品族結(jié)構(gòu)模型;Requ為用戶需求描述;C為一組作用在PSM上的約束集;Param是一組配置人口參數(shù)。產(chǎn)品配置問題描述如下：CP為配置問題，以產(chǎn)品族模型PSM為基礎(chǔ)，通過用戶需求Requ初始化產(chǎn)品族配置設(shè)計人口參數(shù)Param，以配置約束集C和Param為依據(jù)進(jìn)行推理，得到滿足用戶需求Requ的產(chǎn)品。

4.2 配置變量與配置規(guī)則

4.2.1 配置變量

筆者采用事物特性表的產(chǎn)品族模型，配置變量可以直接到產(chǎn)品族及零部件族的事物特性表中提取，在變量提取的過程中相當(dāng)于建立了配置變量取值與事物特性表中記錄的對應(yīng)關(guān)系，從某種意義上來說配置參數(shù)是特性參數(shù)的子集，如圖1所示。

4.2.2 配置規(guī)則

(1)配置規(guī)則約束分類一般來說，產(chǎn)品配置規(guī)則約束可分為三類，上下級之間的約束;同級之間的約束;跨部件族的約束，即分屬不同部件族的子部件之間的約束。

(2)配置規(guī)制轉(zhuǎn)換由于配置規(guī)則約束具有可傳遞性，可將同級部件和跨部件族約束轉(zhuǎn)化為相對簡單的上下級之間的約束，這種約束的轉(zhuǎn)化工作一般在產(chǎn)品設(shè)計階段進(jìn)行。

(3)配置規(guī)則的形式化描述事物特性表描述了所有的零部件族特性參數(shù)和產(chǎn)品及其零部件變異體，連接枝簡化了約束并給定了約束傳遞的路徑，因此支持參數(shù)化可配置設(shè)計的產(chǎn)品族模型的最后一個任務(wù)就是建立配置參數(shù)之間的約束規(guī)則，一般約束規(guī)則如下。

首先以并;表示零部件族的特性參數(shù)，P表示零部件所有配置變量所組成的向量，則以P=(x1，x2，……，x4)的一個取值對應(yīng)零部件族的一個變異體。

其次Pi表示零部件的一個向量取值，零部件向量取值的集合為Part，則Part=xPi↑0≤i≤k，ky其中k為向量所有取值的個數(shù)，其中向量取值與零部件族的變異體之間為一一對應(yīng)的關(guān)系。

設(shè)Part1表示父部件，P1為其配置參數(shù)所組成的向量;Part2表示子部件，P2為其配置參數(shù)所組成的向量。

設(shè)置規(guī)則為：①如果P1對應(yīng)一個P2，表示上下之間是一對一的約束關(guān)系;②如果P1對應(yīng)多個P2，表示上下級之問是一對多的約束關(guān)系;③如果多個P1對應(yīng)多個P2，表示上下之間多對一的約束關(guān)系。

4.3 產(chǎn)品配置推理過程

一般的產(chǎn)品配置推理過程是將PLM系統(tǒng)根據(jù)用戶提出需求初始化產(chǎn)品的各項(xiàng)參數(shù);然后PLM系統(tǒng)以“產(chǎn)品族”概念為基礎(chǔ)，依據(jù)上一步得到的產(chǎn)品各項(xiàng)參數(shù)，進(jìn)行配置設(shè)計;最后根據(jù)配置設(shè)計的結(jié)果，通過推理搜索等方式得到用戶滿意的產(chǎn)品。

筆者采用深度遞歸推理的算法，最后以一個BOM鏈表(物料清單，它記錄了所有滿足用戶需求的配置結(jié)果)的形式作為系統(tǒng)輸出。PLM系統(tǒng)的輸出(配置結(jié)果)一般以直接從事物特性表中得到結(jié)果的參數(shù)向量的形式來表示。參數(shù)向量的內(nèi)容一般包含了成本、制造時間、用戶個性化參數(shù)等特性參數(shù)。同時，用戶還可以對產(chǎn)品的特性參數(shù)進(jìn)行個性化配置，例如顏色、形狀、外形等，PLM系統(tǒng)可根據(jù)客戶的個性化配置為客戶提供滿足客戶個性化需求的產(chǎn)品。

5 結(jié)論

PLM(產(chǎn)品全生命周期管理)在產(chǎn)品的設(shè)計管理中起著越來越重要的作用，很多企業(yè)都已經(jīng)開始采用PLM對新產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計管理，并取得了很多成功經(jīng)驗(yàn)。筆者首先對PLM的內(nèi)涵和產(chǎn)品配置管理內(nèi)涵進(jìn)行了深入的分析，然后基于PLM相關(guān)理論對新產(chǎn)品配置管理的相關(guān)過程進(jìn)行了分析，該研究對于提高我國企業(yè)新產(chǎn)品設(shè)計能力具有非常重要的意義。