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        PLM系統中基于分類和屬性管理的柔性編碼系統的研究與實現

        來源: 時間:2020-09-30 15:35:37 瀏覽次數:

            產品數據管理是管理所有與產品相關的信息和過程的技術。通過提供電子倉庫與文檔管理、產品結構與配置管理、過程/工作流管理、系統集成等功能,PLM將CAD、CAPP、CAE、CAM、CAQ等應用工具有機地集成在一起,構建合理、有序的信息流,成為幫助企業、工程師和其他相關人員管理數據并支持數字化產品開發的有力工具。


            企業要實施信息化,無論是CAD、CAPP、PLM、ERP還是其他信息系統,首當其沖的問題就是如何進行信息分類編碼。就企業而言,產品編碼必須能夠反映產品的結構信息或特征信息。這樣,設計人員和管理人員就能夠非常直觀地從編碼上獲得產品的結構信息、特征信息以及其他隱含的信息,方便的進行產品查詢和相似性設計,大大加快產品開發的速度,從而進一步降低了產品開發的成本。


        1 編碼系統的研究


            1.1 目前編碼系統存在的問題


            目前的編碼系統往往剛性有余而柔性不足,即編碼規則的建立由系統開發人員來完成的,而不是由用戶通過系統提供的工具去進行建立,這本身就給系統的維護帶來的很大的困難,隨著企業的發展,這種矛盾會越來越突出。


            編碼生成的復雜性,即編碼系統生成事物編碼的時候往往需要由用戶手工來完成,在這種情況下,用戶必須熟記編碼規則中的各種定義,且需要對零部件的各種分類屬性信息非常了解,才能完成對此零部件的編碼生成工作。這種手工生成編碼的方式一方面效率較低,而且勢必導致了生成錯誤編碼的可能,另外當零部件的分類屬性信息發生改變的時,也難快速的反應到編碼中去,由此造成了編碼與零部件信息不一致情況的時有發生。


            由于歷史的原因,各個企業的編碼規則千差外別,而PLM系統實施的基礎性工作是零部件的分類編碼,如果僅僅以一套或幾套編碼規則進行推廣,是不能夠完全適應企業具體需求的,因此有不少PLM產品(如Iman)就不包含編碼系統,它們通過用戶手工錄入或者進行二次開發將已有的編碼系統嵌入到PLM系統,但這就使得PLM的二次開發時間過長,不利于它的推廣。而另外一部分PLM產品(如Winchill)的作法是盡量的簡化編碼規則,對于編碼往往只使用流水碼,雖然在一定企業內實施有效,但也丟失了編碼的一部分作用。


            1.2 PLM中柔性編碼系統的要求


            根據上面的分析,得出一套良好的編碼系統應該滿足如下的要求:


            (1)支持柔性的編碼規則定義可以提供給用戶自定義編碼規則的工具,制定出符合企業實際情況的編碼規則,從而使編碼系統的實施周期大大縮短。


            (2)支持不同種類型碼段的定義支持如分類碼段、屬性特征碼段、流水碼段、視圖碼段等的定義。


            (3)集成性編碼系統能夠與PLM、ERP、CAPP等系統進行良好的集成,并能夠為其中的事物定義編碼。


            (4)生成編碼的簡易性在編碼的生成過程當中,用戶不需要記憶大量的編碼規則信息和事物信息,系統采用自動或半自動的生成編碼,以加快編碼的生成,并由此降低誤碼率。


            (5)兼容各種標準能通過編碼系統建立符合國際或國家標準的各種編碼規則。


        2 基于類型和屬性的柔性編碼系統的設計與實現


            2.1 系統的設計原理


            根據上面的討論,設計出基于PLM的柔性的編碼系統,如圖1,該編碼系統支持四種類型的碼段的建立,分別是分類碼段、屬性碼段、流水碼段、符號碼段。用戶可以根據具體需求靈活的使用各種類型的碼段來組建編碼規則,其中對于類型碼段和屬性碼段,它們不是孤立的,而是需要分別與PLM系統中的類型庫和屬性庫中的分類和屬性信息建立關聯。流水碼段中可以自由定義流水碼的起始值以及步長。符號碼段中可以定義一些特殊符號,它只是一種輔助的碼段,可以使生成的編碼更加直觀、有意義。


        圖1 系統原理

            類型庫和屬性庫保存著PLM中事物分類及擴展屬性信息,主要用來定義和記錄企業中事物各種分類方式及其擴展屬性。類型庫和屬性庫之間存在關聯關系,用來保證不同的類型關聯到不同的屬性信息,由此將來創建某一事物時,因為其所屬類型不同,所以就能夠具有不同的擴展屬性,同時因為事物(這里主要指零部件)與屬性庫的關聯關系,還可以單獨的為每一個零部件的擴展屬性進行定義,從而方便了對零部件的管理。


            正是由于碼段與類型和屬性庫的對應關系,使零部件的自動編碼成為了可能。例如,當創建編碼規則的某一分類碼段,首先定義碼段的基本信息(如名稱、描述信息、碼段長度等),由于創建的是分類碼段,所以在進一步定義碼段信息的時候需要在類型庫中選擇它對應的某一分類方式,然后該碼段根據選中的分類方式下面的子類型進行編碼節點的創建(編碼節點與碼段是多對一的關系),其中需要建立編碼節點與子類型的一一對應關系,并由用戶賦予相應的碼值。通過圖2來進一步說明這種關系,圖中創建的碼段選所對應分類方式是“按制造特性分類”,它根據“按制造特性分類”下面的五個子類型來創建了自身的五個編碼節點,并由用戶分別為它們進行的碼值的定義,并保持著子類型與編碼節點之間的對應關系,將來用包含該碼段的編碼規則生成某一零件編碼時,如果它“按制造特性分類”屬于“自制件”,那么由于子類型“自制件”對應的編碼節點中的碼值是“1”,所以零部件Pa通過該碼段生成的編碼也就為“1”,選擇編碼規則后,整個編碼生成的過程是由編碼生成器在后臺自動完成的。對于屬性碼段建立,其過程與分類碼段類似,只是屬性碼段有時對應的信息,可能不需要預先定義碼值,將來要生成編碼時,事物的該屬性值在一定的約束下就作為碼值出現。如將某一尺寸作為碼值。



        圖2 分類碼段設計原理


            編碼的生成過程如圖3所示,由用戶選擇某一零部件,然后再給其指定編碼規則,則編碼生成器提取零部件中信息與對比編碼規則中包含的編碼信息,從而自動的生成零部件的編碼。



        圖3 編碼生成過程


            這個過程用戶只需要選擇要生成編碼的零部件以及所要使用的編碼規則即可,編碼的生成工作全部由編碼生成器來完成。


            2.2 系統建模



        圖4 系統模型


            通過對系統的原理分析,建立了系統靜態類圖,見圖4。規則類型類用來對管理編碼規則類型,編碼規則、碼段、編碼節點之間依次是一對多得聚合關系,即編碼規則可以由一個或多個碼段組成,而碼段又由一個或多個編碼節點組成。前面提到的四種類型的碼段就在碼段類中進行創建。


            碼段和編碼節點類與類型和屬性類建立底層的關聯關系,控制類用來進行編碼的檢測、回收等工作。Identification類是起到關聯類及代碼生成器的作用。零部件與某一編碼規則建立關聯后,可以通過該編碼規則為該零部件進行編碼的生成。


        3 工程應用


            PLM系統,具有開放、集成、標準的體系結構,實現了過程管理、數據對象生命周期管理、產品結構與配置、文檔管理、電子倉庫管理等基本功能。


            本編碼系統采用的是柔性編碼系統,因此在實施該編碼管理系統時,開發人員不需要進行任何二次的開發工作,具體由企業用戶根據自身的情況定制編碼規則。而事物編碼生成的過程更加的便利,用戶只需選擇事物對應的編碼規則,可以一次性自動生成該事物編碼,本系統在某兵器研究所的實施過程當中,針對實際情況,參考具體的需求,進行了系統的二次開發,提供給用戶兩種編碼方式一種是前面提到的自動生成,另外也提供給相應權限的用戶在小范圍內進行手工干預編碼的功能。最終以自動生成編碼為主,手工干預為輔。


        4 小結


            編碼系統的穩定高效的運行一方面需要系統本身完備性、魯棒性。另外一方面作為系統的使用者也應該根據行業內既定的標準及企業實際情況去進行零部件的分類工作,并在此基礎上進行編碼規則的建立。正是基于這種考慮作者在PLM系統中開發了一套柔性的編碼系統,該系統充分考慮了用戶的需求,支持多種碼段的建立,并且能夠自動的生成包含分類屬性信息的編碼。事實證明一套好的編碼系統的建立不僅有利于PLM系統的實施,而且對實現企業內部零部件及其它事物標準化、規范化的管理,實現大規模定制下的配置管理,都有良好的輔助作用,同時編碼系統的成功實施,既是企業標準化、規范化管理的標志,同時會給企業帶來很多無形的效益。PLM作為面向數字化產品開發的底層數據平臺,支持產品開發不同階段的數據和過程管理,如何保證統一零部件在不同階段的不同編碼,同時又保證它們之間的關聯,另外對于其他對象如文檔、項目等編碼問題,都將是下一步的研究方向。

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