發動機產品快速配置技術PDM解決方案

當前產品愈來愈複雜，交貨期愈來愈短，質量愈來愈高，時間與質量成為企業競爭的關鍵因素。這就要求企業能對市場需求做出快速響應，實現快速設 計。 21世紀是資訊的時代，把日益增長的產品資料資訊透過PDM軟體合理的 管理起來，為實現發動機產品快速配置設計提供良好的資料管理方法，而合理 的產品平臺技術、模組化技術和 KBE的配置技術為實現快速配囂提供了技術 條件，把三者有機的結合起來，則會大大地加快了產品的配置速度並提高產品配置的質量，從而降低了企業的成本。

 

2．1相關概念

1．產品配置設計

配置設計 (Configuration Design)：是在一系列已設計的零部件中尋找、組合出滿足一定要求、符合一定約束的產品的設計方法和過程。配置設計作為一種設計方法，透過合理組織已有的設計成果，根據客戶需求選擇零部件迅速組成新產品，已經成為實現大規模定製生產的核心方法。

 

2．模組

模組：一組具有同～功能和接合要素 (指聯接部位的形狀、尺寸、聯接件間的配合或齧合等)，但效能、規格或結構不同卻能互換的單元。

 

3．模組化設計

模組化設計：在對產品進行市場預測、功能分析的基礎上，劃分並設計出 一系列通用的功能模組；根據使用者的要求，對這些模組進行選擇和組合，就可 以構成不同功能、或功能相同但效能不同、規格不同的產品。

 

4．產品平臺

產品平臺 (product platform)是由一組產品共享的一組子系統(如零部件、模組)、介面和製造過程，利用它能夠高效地創造和產生一系列派生產品。產品平臺構成了能夠有效設計和製造一系列產品的通用結構。

 

5．基於PDM的產品平臺的定義¨”

基於 PDM的產品平臺定義：在先進的管理理念和資訊科技支撐下，由一組經過精心策劃和開發後得到的包含了一個“通用結構”的企業相似產品定義資源的有機結構，從中可以快速、有效地派生出系列新產品。

 

6．產品族

產品族是指一組能滿足市場一系列需要的共享某些公共特徵、元件或者子系統的相關產品。

 

7．產品結構

產品結構：相互關聯的一組零件按照特定的裝配關係組裝起來即構 成部件，一系列的零件和部件有機的裝配在一起則構成產品。將產品按照部件進行分解，部件再進一步分解成子部件和零件，直到零件為止，由此形成的分層樹狀結構，稱為產品結構 (樹)。在產品結構樹中根節點代表產品(或部件)，枝節點和葉節點分別表示部件(或子部件)、零件。

 

8．配置規則

配置規則：配置規則由規則庫來管理，產品模型中的所有節點 (元件)之間的關係透過規則的約束而形成具體的產品。我們把這些約束通稱為規則。配置規則約束產品模型各零部件之間的關係，透過限制產品配置過程中 功能模組／功能選項、零部件的選擇和組合來確保產品配置的j．F確性。配置規則的定義實際上是對產品資訊／知識的獲取、加工和抽象。

 

9．基於產品平臺的快速配置

基於產品平臺的快速配置是指根據使用者需求，選擇符合要求的產品平臺，在該平臺上利用知識庫中的規則根據配置模組的引數配置其他的模組，從而快速的提交客戶所需要的產品的一種方法。

 

2．2基於 的產品快速配置原理

基於 PDM的發動機產品快速配置原理是：輸入使用者需求引數，使用者需求 引數包括產品平臺引數和配置模組引數，根據產品平臺引數選擇相應的平臺， 在該產品平臺上根據配置模組的引數，呼叫知識庫裡建立的規則，從 PDM的 資料庫中快速的選擇、建立、修改使之與配置引數相符的模組，把相應的模組結構例項化到產品結構樹上，相應的把與模組相關的所有資訊 (包括設計資訊、 工藝資訊、裝配資訊等 )都連結到新產品中，使企業原有的知識和經驗獲得了高效的重用。因此，模組化技術、產品平臺技術、KBE的配置技術是基於PDM 的發動機產品快速配置的三大基礎技術。

 

2．2．1模組化技術

隨著現代科技的迅猛發展，模組化己成為工程產品的主要發展趨勢之一模組化設計透過產品結構、設計過程的重組，以大規模生產的成本實現了使用者化產品的批次化生產及大規模生產條件下的個性化，使產品在品種與成本、效能之間找到最佳平衡點。

 

模組化設計在設計思想上是對傳統設計的一種創新，早期模組化設計多采用手工操作管理，缺乏現代化的設計和管理手段，不能充分發揮模組化設計的 優越性 。隨著計算機應用技術向各行各業的滲透及以計算機輔助設計為主體的現代設計技術的發展，模組化設計從設計手段上已有極大的不同，形成了以計算機為工具、以模組化設計為目標的各種學科交叉融合的新型技術領域。如計算機輔助模組化設計、模糊模組化設計、智慧模組化設計、最佳化模組化設計 等等，這些手段反過來又促進了模組化設計思想的發展。而今，採用 PDM產品 資料管理軟體，把模組的設計知識和數掘資訊透過計算機管理起來，又發展成了資訊化模組，使得模組化設計更加符合現今產品的設計發展方向，為產品的快速配置設計提供了良好的設計基礎。

 

模組化技術是實現產品快速配置設計的使能技術，要想快速的配置出使用者所需要的產品，模組化技術則是其必不可少的關鍵技術之一，透過不同模組的 組合和匹配可以產生大量的變型產品 (模組化產品結構如圖2-1所示)，這種不 同的組合體使模組化產品模型具有獨特的功能、結構和效能特點和層次。因此，模組化產品是一種重要的柔性策略形式，即柔性的產品設計使企業可以透過組合現有模組或新模組，以快速、低成本地生產能夠適應市場和技術變化的產品。

 

圖 2-1模組化產品結構

 

滿足產品快速配置設計的系統及模組化技術應具有如下特點：

1) 基於模組化產品設計過程中，設計模型可根據使用者需求進行快速響應，以 最短時間向使用者提交質量、成本具有競爭力的產品 ；

 

2) 企業根據市場變化和技術發展，透過 PDM軟體可以靈活的更換系統中的模組庫和相關的知識庫，就可以適用於不同物件的設計，既可以針對企業定 制，同時也利於原系統的更新完善，使企業能夠及時的重組改造：

 

3) 可以減輕產品設計、製造及裝配專業技術人員的勞動強度；

 

4) 模組介面是標準化的，能與具有相同功能或效能的模組進行互換；

 

5) 模組可以獨立的組織生產、儲備和進行效能、功能、質量的考核、測試及 檢驗。

 

2．2．2基於PDM的產品平臺技術

面對需求千變萬化，充滿各種機遇的市場，如果企業沒有明確的產品開發的整體性長遠目標，缺乏堅固的產品平臺支援，那麼，各個新產品開發就會失去明確的方向，總是被機會牽著鼻子走，出現 “熊瞎子掰苞米”的情況，四面出擊，一無所獲。同時，產品平臺開發本身是一項複雜的系統工程，投資大、風險高、週期長、影響面廣的活動，需要一個與技術和市場相匹配的平臺開發戰略來指導開發活動和協調各方面的關係。從全域性最佳化的角度出發，以求得最大的整體效益為戰略目標進行企業聯合來共同開發和生產定製產品，是大批次定製產品丌發模式發展的必然趨勢。其中，合理構建企業的公共產品平臺，是實現產品快速配置重要的一環。

 

開發公共產品平臺的目的和核心思想就是利用一組產品之間功能與物理 結構的相似性和通用性，透過基本元件和生產過程的最大標準化集合來獲得產品的最大集合，為企業系列產品提供可用於設計、開發和生產多重產品的一個公共基礎，使得在提供產品多樣性的同時，減少設計、生產的成本成時間。

 

如果將產品平臺置於一個動態發展演化過程中，它將隨著先進管理理論和資訊科技的發展、市場和客戶需求的變化以及企業產品體系的完善而不豐富、完善。當開發新產品時，相應的新產品資料和開發過程以及它們與歷史產品的關聯等 創新知識就自然的融入到產品平臺中，基於 PDM的產品平臺優勢在於它整合 了設計所需的各方面的經驗知識以支援產品創新，僅僅重用並不能充分體現這種優勢，創新源於對知識的應用。

 

基於 PDM的產品平臺的特點：

1) 產品平臺滿足顧客群體內顧客個體需求中相同部分 (共性需求)組合和 不同部分 (個性需求)組合，是最大限度地包容目標細分市場顧客群體需求的基型。它可以是最終產品，也可能只是眾多最終產品產生的基 礎：

 

2) 產品平臺應能夠在清晰、系統、形式化地描述顧客群體需求 (包括系統化理解顧客群體的顯在需求與潛在需求)的基礎上支援產品的重大創 新和改進型創新；

 

3) 產品平臺可以透過最少的物種組合來配黃出滿足大多數顧客群體基 本需求和較少數顧客或顧客群體特殊需求的多樣化、定製化產品；

 

4) 產品平臺凝聚了企業在目標細分市場的核心技術能力；

 

5) 產品平臺能儲存和管理組成該平臺的各個模組的在各個階段所產生的各種資訊，包括產品平臺的幾何資訊 (如2D、3D模型等)和非幾何資訊(如電子手冊、設計文件、產品平臺屬性、NC程式碼等)，其 中產品平臺屬性又包括平臺的引數資訊等等；

 

6) 產品平臺應蘊涵豐富的配置設計知識 (如產品設計規範、領域知識和配製規則等)和設計物件關係(如產品結構關係、引用關係和效能關 系等 )。

 

2．2．3基於KBE的配置技術

據統計，我國製造業中 70％以上的零部件設計工作是在原有設計基礎上進行的，只有大約30％是全新的設計，而企業在長期設計生產實踐中積累許多結構形式相對固定的專業零件，如果能對這些零件進行處理，對其進行標準化、系列化、科學化管理，並能對設計知識進行歸納、整理和重用，建立企業的標準件庫和典型件庫，就能提高相似零件或變形零件的設計效率和設計知識的重用度，從而大大縮短產品開發的週期，保證產品開發的質量。而基於知識工程 (Knowledge   Based   Engineering，KBE)最核心的功能就在於實現知識重用。因此，把產品配置設計與知識工程技術相結合，將可以避免大量的重複開發工作，從而提高產品開發的效率、節約開發成本。

 

 

2．3基於PDM的產品快速配置流程

產品平臺、模組庫和配置規則庫建立之後，就可以根據輸入的客戶要求進行客戶化產品配置。根據產品平臺引數，呼叫知識庫中的平臺規則首先可以確定產品平臺，然後根據配置模組的引數，利用知識庫中建立的模組配罨規則快速的生成滿足客戶需求的發動機的明細表。其配置設計流程如圖 2．3所示。具 體說明如下：

 

1．使用者需求獲取。使用者需求是使用者對產品的功能、效能和價格等方面提出的要求，是產品設計的原始資訊，透過質量功能配置(QFD)轉化 成產品平臺引數和模組配置引數。

 

2．查詢產品庫。根據使用者需求引數查詢產品庫，如果有滿足使用者需求參 數的產品則輸出該產品的配置結果 ——BOM表，產品配置設計結束。

 

3．基於產品平臺的產品快速配置。如果沒有滿足使用者需求引數的產品，則在產品庫中新增新的產品，根據平臺引數選擇該產品的配置平臺， 如果有滿足使用者需求的產品平臺，在該平臺上根據配置模組引數在模組庫中查詢與配置模組引數相符的模組，找到所有與使用者需求相符的模組，則產品配置設計結束。如果模組庫中沒有與之相符的模組，則根據模組配置引數重新配置模組，或者在模組庫找到一個與該需求相似的模組進行修改，並把該模組新增到模組庫中，擴充模組庫。如果沒有滿足需求的產品平臺，則選擇一個與使用者相似的產品平臺進行修 改或燻新規劃產品平臺，把新生成的產品平臺新增到產品平臺庫中。

 

在產品平臺上配置產品應遵循以下原則：

1) 根據配置模組引數查詢模組庫，如果模組庫中有滿足需求的模 塊，則在該產品平臺上新增此模組。

 

2) 如果模組庫中沒有滿足需求的模組，並且只需透過修改某些已 有的模組就能滿足需求，則進行模組修改。然後把修改後的新模組新增到產品平臺上，並把新模組存入模組庫中。

 

3) 如果模組庫中沒有滿足需求的模組，而且不能透過修改已有的 模組得到滿足使用者需求的模組，則需重新配置模組。然後把重新配置的模組新增到產品平臺上，並把新模組存入模組庫中。

 

4．配置方案評價。透過在產品平臺上配置新產品，該產品是否滿足使用者需求和是否具有較高的技術經濟效能還需要進行評價。

 

5．輸出產品配置方案。新配置的產品透過評價以後，則可以列印輸出各 種 BOM檢視為其他部門所需。

 

6．產品儲存。新配置的產品需要儲存到產品庫中。在日後的產品配置設計中，如果有使用者需求和該產品的需求一致，則可以直接呼叫該產品。

 

圖 2-2基於PDM的發動機產品快速配置流程

 

2．4基於PDM的發動機產品快速配置的技術體系

要實現產品的快速配置，必須綜合各種方法和技術，使之互相耿長補短， 從而獲取最大的經濟效益。基於 PDM的發動機產品快速配置技術是多種現代 配置設計方法綜合的產物，其技術體系如圖 2 - 4所示，總體上可分為支撐環境，單元技術和應用技術三個層次。

 

圖 2-4基於PDM的發動機快速配置系統技術體系

 

◆支撐環境：是實現基於PDM的發動機產品快速配置的基礎和平臺，包括計 算機軟硬體系統和網路通訊裝置等。

 

◆單元技術：是實現基於PDM的發動機產品快速配黃的基礎技術，包括模組化技術、產品平臺技術、KBE技術、CAD技術和資料庫技術等。

 

◆應用技術：包括可拓聚類分析的發動機產品模組劃分技術、發動機產品平 臺規劃技術、發動機產品結構與配置管理技術、發動機明細表快速生成技術等，這些技術是本課題的研究重點。

 

1) 可拓聚類分析的產品模組劃分技術、發動機產品平臺規劃技術：研究適合於發動機產品的模組劃分技術、產品平臺規劃技術，為快速配置發動機產品奠定基礎。本部分內容將在第三章進行詳細 論述。

 

2) 發動機產品結構與配置管理技術、發動機明細表快速生成技術：在分析傳統發動機產品管理和配置的基礎上，研究發動機產品的產品結構模型和配置模型，並給出發動機明細表快速生成的技術，以上這些技術大大加快了發動機的產品配置。

 

2．5 總 結

本章介紹了基於 PDM的發動機產品快速配置的技術：模組化技術、產品平臺技術、KBE技術，綜合利用這三個技術，在PDM的平臺上規劃了發動機產品的配置流程，並構建了基於PDM的發動機產品的快速配置技術體系，指 明瞭課題研究的重點內容。 本文章來 清軟英泰 自御雲軟體，更多詳細資訊請點選： ，或在百度搜尋清軟英泰