（机械制造及其自动化专业论文）制冷成套工程参数化设计系统的开发.pdf

大连理工大学硕士学位论文 摘要 制冷成套企业缺乏大型成套工程设计和管理的经验和手段，随着工程量的增长，设 计及管理上的问题逐渐突显并愈加突出，原有的靠人工加经验的设计管理方法和模式已 经跟不上如今量大、复杂的工程管理要求；导致公司制冷成套工程设计管理混乱，已经 严重地制约了制冷成套工程项目的开展，必须加以解决。因此，亟需建立一个完善的制 冷成套工程设计系统，提高制冷成套产品设计的效率和制冷成套企业的利润率。 通过分析目前制冷成套工程设计的现状和发展趋势，对参数化设计和b o m 管理的 理论进行了研究。分析了参数化设计的主要思想及主要方法，指出了参数化设计方法在 制冷成套工程中的应用及其作用；阐述了b o m 管理的内容、作用及其与c a d 系统的 集成方法，并分析了制冷成套工程中b o m 的生成方法及b o m 管理的实现方法。构建 了制冷成套工程参数化设计的系统模型，分析了制冷成套工程参数化设计系统开发的过 程，探讨了系统的体系结构和功能模块，并对系统结构中的管道及管道设备入库管理、 管道及管道设备布置、b o m 表的生成与管理、数据库管理以及系统的辅助工具等进行 了重点的分析和设计。 利用c a d 二次开发技术，应用a u t o c a dv b a 二次开发语言和数据库等技术针对 制冷成套企业开发了原型系统。运行结果表明，系统能够提高制冷成套工程的设计效率， 方便制冷成套工程的管理，具有较好的实用性。 关键词：参数化设计；b o m 管理；制冷成套工程：制冷产品设计 王彦军：制冷成套工程参数化设计系统的开发 d e v e l o p m e n to f r e f r i g e r a t i o ne n g i n e e r i n gp a r a m e t r i cd e s i g n s y s t e m a b s t r a c t t h el a c ko fe x p e r i e n c ea n dm e t h o dt ol a r g es c a l ee n g i n e e r i n gd e s i g na n dm a n a g e m e n t ，a s f f e l la st h ei n c r e a s eo f t h ee n g i n e e r i n gq u a n t i t y , m a k et h ep r o b l e mi nd e s i g na n dm a n a g e m e n t m o r eo u t s t a n d i n g t h em a n a g e m e n tm o d eb a s e do nw o r k e r s e x p e r i e n c e s ，w h i c hn o to n l y l e a d st oam a s si nm a n a g e m e n tb u tr e s t r i 吐st h ed e v e l o p m e n to fw h o l es e te n g i n e e r i n gd e s i g n n o w , e a r ln o tm e e tt h en e e d s o ft h ee v e nm o r ec o m p l e xm q u i r e m e m si n e n g i n e e r i n g m a n a g e m e n t s oi t i s e x i g e n tt oe s t a b l i s hac o n s u m m a t ed e s i g ns y s t e mo fr e f r i g e r a t i o n e n g i n e e r i n gt oi m p r o v et h ee f f i c i e n c yo f t h ed e s i g na n dt h ep r o f i to f t h ee n t e r p r i s e t h i st h e s i sa n a l y z e st h ep r e s e n ts t a t u sa n dt r e n d s o fr e f r i g e r a t i o ne n g i n e e r i n g ，a n d s t u d i e st h ep a r a m e n cd e s i g na n db o m t h r o u g ht h er e s e a r c h , t h i st h e s i sa n a l y s e st h em a i n i d e aa n dm e t h o dp a r a m e t r i cd e s i g n ，a n ds t u d i e st h ea p p l i c a t i o na n df u n c t i o no fp a r a m e t r i c d e s i g ni nr e f r i g e r a t i o ne n g i n e e r i n g ，a n de x p o u n d st h ec o n t e n ta n df u n c t i o no fb o ma n dt h e m e t h o dt oi n t e g r a t ew i t hc a d s y s t e m ，a n da n a l y z e st h eb u i l d i n gm e t h o da n dm a n a g e m e n to f b o mi n r e f r i g e r a t i o ne n g i n e e r i n g t h i st h e s i sf o r m st h es y s t e mm o d e lo ft h ep a r a m e m c d e s i g ns y s t e m ，a n da n a l y z e st h ea r c h i t e c m r ea n df u n c t i o nm o d u l eo f t l l es y s t e m a n d 1 e n t h e s y s t e me m p h a s i so nt h ea n a l y s i sa n dd e s i g no ft h es t o r em a n a g e m e n tf o rp i p ea n de q u i p m e n t , t h ed e p l o y m e n to fp i p es y s t e m ，t h eb u i l d i n ga n dm a n a g e m e n to fb o ma n dt h ed a t a b a s e m a n a g e m e n t 1 1 1t h ee n d ，t h i st h e s i sd e v e l o p st h es y s t e mp r o t o t y p eb ya d o p t i n gf l k r t h e rd e v e l o p m e n t t e c h n o l o g ya n dd a t a b a s eu s i n ga u t o c a dv b a , a n dt h ep r a c t i c a lt e s ts h o w st h a tt h es y s t e m c a nm a k et h em a n a g e m e mo ft h ee n g i n e e r i n gc o n v e n i e n t ，a n di m p r o v et h ed e s i g ne f f i c i e n c y o f r e f r i g e r a t i o ne n g i n e e r i n g k e yw o r d s ：p a r a m e t r i cd e s i g n ；b o m ；r e f r i g e r a t i o ne q u i p m e n t ；r e f r i g e r a t i o np r o d u c t d e s i g n 独创性说明 作者郑重声明：本硕学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得大连理 工大学或者其他单位的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志 对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：望查墅日期：矽生二竺 大连理工大学硕士研究生学位论文 大连理工大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解“大连理工大学硕士、博士学位论文版权使用 规定”，同意大连理工大学保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子 版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连理工大学可以将本学位论文的全部或部分内 容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论 文。 作者签名：2 力墨 导师签名： 大连理工大学硕士学位论文 1 绪论 1 1 课题的提出 1 1 1 企业面临的挑战 经济全球化和信息技术的迅猛发展使得企业市场竞争进一步加剧，世界市场从传统 的相对稳定的市场转变为动态多变的市场。个性化的消费环境，使得越来越多的消费者 以完全不同的形式决定自身的消费，这就需要企业提供满足其特定目的、特定环境和特 定时间的产品。新技术、新概念、新发明和新产品的比例呈指数增加。成本和质量虽然 仍是竞争的重要因素，但以时间为基准的竞争将是未来市场竞争的一个突出特点。产品 生命周期进一步缩短，多品种小批量生产比例逐步增大，同行业之间、跨行业之间的竞 争同益激烈。在这种环境中，制造企业面临着更多的挑战。概括起来说，现代制造企业 所处的竞争环境表现为【l - - 4 j ： 动态多变的市场； 竞争的全球化； 产品价格由市场决定； 一产品生命周期缩短； 交货期已经成为竞争的第一要素； 一多品种小批量个性化定制生产模式； _ 以知识为基础的新产品竞争； 由于现代制造业面临着这样的竞争环境，使得企业必须加速新产品开发进程，加速 对客户订单的响应；并且随着科技的快速发展，产品所蕴含的知识技术含量越来越高， 产品设计、生产过程中所产生的信息量和信息类型也日益增多。这样，新产品开发活动 和对客户订单的响应过程所耗用的时间也在不断增长。另一方面，以信息技术为支撑的 计算机辅助设计( c a d ) 、计算机辅助制造( c a m ) 、计算机辅助工艺规划( c a p p ) 、计 算机辅助工程( c a e ) * 口n 造资源规划( m r pt i ) 等各种计算机辅助( c a x ) 技术自七十年 代以来在产品设计和制造过程中得到广泛的应用【”。然而，由于传统c a x 系统的技术 的局限性，在企业应用中并没有获得人们所期望的效果【8 】【9 】。在此背景之下，世界各国 纷纷采取对策，从各种不同的角度研究和探索新的生产模式来替代传统的大批量生产模 式，以适应新的市场和社会的需求，并提出了各种现代制造系统的新哲理和新模式1 1 0 12 】。 如计算机集成制造( c i m ) 哲理、并行工程( c e ) 、敏捷制造( a g i l em a n u f a c t u r i n g ) 的战略、精益生产( l e a np r o d u c t i o n ，l p ) 的模式、虚拟制造( v m ) 、大规模定制生 王彦军：制冷成套工程参数化设计系统的开发 产( m a s sc u s t o m i z a t i o n ，m c ) 模式等【1 4 1 。虽然这些新哲理研究问题的角度和内容有 所差异，但其根本原则和目标都是研究如何实现敏捷生产的方法和技术，以便达到快速 响应市场的目的【m 17 1 。 1 1 2 企业设计中的问题 由于制冷成套企业缺乏大型成套工程管理的经验和手段，随着工程量的增长，管理 上的问题逐渐突显并愈加突出，原有的一些行之有效的靠人工加经验的管理办法和模式 已经跟不上如今量大、复杂的工程管理要求。导致的直接结果是：公司成套工程管理混 乱，已经严重地制约了成套工程项目的开展，必须加以解决。 目前的主要问题表现在： 在制冷成套工程的设计时，设计人员根据用户的原始数据，通过查曲线和 图表，主要靠手工计算进行产品设计。手工设计需要较长的时间，精确度 受到影响，不利于产品的敏捷开发； 技术方案由设计部门出，营销时，当遇到客户提出的产品选型要求时，营 销人员只能通过各种通讯手段向设计人员咨询，这样使得营销人员给客户 反馈的时间过长。另外，频繁的选型咨询，给设计人员造成许多额外的工 作； 制冷成套工程中的管道系统布局自动化程度低； 图文档管理不善，流程不通畅，内部共享欠佳； 缺乏创新知识管理，企业创新能力弱： 知识积累差，不利经验重用，不利于设计人员培养； 不能共享c a d 明细，其他部门的b o m 要靠手工重复输入； 设计、财务、物价、销售、设备安装等相关部门不能实现材料、价格数据 共享，造成设计人员对价格因素考虑不足： 1 1 3 课题的研究目标 为了解决上述种种问题，本文针对冰山集团大连冷冻机股份有限公司的实际情况， 研究并开发了制冷成套工程参数化设计系统。系统可以实现制冷成套工程中管道及管件 的参数化设计及入库管理、管道及管件的布置、明细表( b o m ) 的自动生成及管理以及 其他辅助功能，能够缩短制冷成套工程的设计周期，降低制冷成套工程的成本，提高制 冷成套企业的利润率。 大连理工大学硕士学位论文 1 2 相关研究现状 1 2 1c a d 技术的应用现状 c a d ( c o m p e e r a i d e dd e s i g n ，计算机辅助设计) 技术是随着计算机外围设备及其 软件的发展而形成的一门高新技术f 1 8 】。随着计算机软硬件技术的发展，在计算机屏幕上 绘图变为可行，c a d 技术开始迅速发展。c a d 技术以二维绘图为主要目标的阶段一直 持续到7 0 年代末期，以后的c a d 技术作为一个分支而相对独立、平稳地发展【l 。 c a d 技术的重大进展是参数化实体造型方法。该方法具有以下特点：基于特征、 全尺寸约束、全数据相关、尺寸驱动设计修改1 2 “。8 0 年代中期，p t c 公司推出了最早 的参数化软件p r o e n g i n e e r 。进入9 0 年代，参数化技术变得比较成熟起来，充分体现出 其在许多通用件、零部件设计上的简单易行的优势。因而参数化技术的应用主导了c a d 发展史上的第三次技术革命【l 。 参数化技术的成功应用，使它在9 0 年代前后几乎成为c a d 业界的标准。接着，一 种以参数化技术为蓝本，比参数化技术更先进的实体造型技术即变量化技术发展起来 【2 l j 。变量化造型的技术特点是保留了参数化技术基于特征、全数据相关、尺寸驱动设计 修改的优点，但在约束定义方面做了根本性改变。它的指导思想是：设计者可以采用先 形状后尺寸的设计方式，允许采用不完全尺寸约束，只给出必要的设计条件，这种情况 下仍能保证设计的正确性及效率性，因为系统分担了很多繁杂的工作。它的成功应用， 为c a d 技术的发展提供了更大的空间和机遇。率先使用变量化技术的软件是s d r c 公 司推出的i - d e a sm a s t e rs e r i e s 软件【2 。 从c a d 技术的发展历程可以看出，c a d 技术一直处于不断的发展和探索之中。没 有那种技术是常青树，正是这种此消彼长的互动和交替，造就了今天c a d 技术的兴 旺与繁荣，促进了工业的高速发展。 随着c a d 技术的不断研究、开发与广泛应用，现代工业对c a d 技术提出越来越高 的要求，c a d 从本身技术的发展来看，其发展趋势是参数化、智能化、网络化、集成 化和标准化1 2 3 1 。具体表现为： 参数化 设计参数化一直是c a d 系统所追求的目标，它能极大地提高机械设计效率。通过 尺寸驱动既能为用户提供设计对象直观、准确的反馈，又能随时对设计对象加以修改。 在先进的c a d 软件中，设计过程中所涉及至的所有参数都可以当作变量，可以建立相 互间的约束和关系式，增加程序逻辑。这些变量间的关系可以跨越c a d 软件的不同模 块，从而实现设计数据的全相关。参数化是实现机械设计自动化的前提和基础1 2 4 】。 王彦军：制冷成套工程参数化设计系统的开发 智能化 c a d 技术作为一种设计工具，其核心目标在于能够帮助工程技术人员设计出更好、 更具市场竞争力的产品。我们希望c a d 系统在控制产品的设计过程、应用工程设计知 识、实现优化设计和智能设计等的同时，也需具有丰富的图形处理功能，实现产品的“结 构描述”与“图形描述”之间的转换。因此，在以几何模型为主的现代通用c a d 技术 的基础上，发展面向设计过程的智能c a d 技术是一种必然的趋势。将人工智能引入c a d 系统，使其具有专家的经验和知识，具有学习、推理、联想和判断的能力，以及智能化 的视觉、听觉、语言的处理能力，从而达到设计自动化的目的。 网络化 从工作站和高性能微机问世以后，大多数用户采用工作站和微机系统来代替集中式 c a d 系统，形成网络化的系统。对于产品设计而言，通过网络化的手段可以帮助设计 师及其企业改造传统的设计流程，创造种顺应人性而又充满魅力的设计环境，以便于 设计师能在其中形象化地表现、高效率地研究、发展和交流设计思想，更多的设计人员 可以在同一平台下，通过网络针对一项设计任务进行实时的双向交互通信与合作。同时， 在基于网络协同完成设计任务的同时，与制造、商务等的全面融合更带来了技术和应用 两个领域革命性的进步。随着w e b 技术的不断渗透，支持w e b 协同设计方案的c a d 软件已经出现并趋于成熟。借助于互联网的跨地域、跨时空的沟通特性和近乎无限的接 入能力，c a d 软件的团队协作可以直接利用互联网进行。 集成化 c a d 稳健地向简化和自动化的方向发展，这使该技术可以适合机械设计以外的众 多应用。另外，对于某一个应用c a d 技术的单位来讲，随着c a d 技术及相关技术的发 展成熟，需要从整体的角度来考虑这项技术的发展。从制造业的信息化角度来看，c a d 的广义概念包括c a d c a e c 舢洲c a p p 伊d m 但r p 技术的集合，利用基于网络的c a x 集成技术，可以实现真正的全数字化设计与制造。 标准化 随着c a d 系统的集成化和网络化，制定各种产品设计、评测和数据交换标准势在 必行。国际标准化组织已经颁布了新的产品数据转换标准s t e p 。建立符合s t e p 标准 的全局产品数据模型是企业未来发展的需要。 1 2 2 参数化设计的理论及研究现状 ( 1 ) 参数化设计的方法 大连理工大学硕士学位论文 参数化( p a r a m e t r i c ) 设计是c a d 技术在实际应用中提出的课题，是c a d 技术的 一个重要分支，其理论基础是变量几何，所以又称变量化设计，也可简单地理解为尺寸 驱动。它可使c a d 系统不仅具有交互式绘图功能，还具有自动绘图功能。利用参数化 设计手段开发的专用产品设计系统，可使设计人员从大量繁重而琐碎的绘图工作中解脱 出来，从而大大提高设计速度，并减少信息的存储量。 参数化设计就是将图形的尺寸与一定的设计条件( 或约束条件) 相关联，即将图形 看成是“设计条件”的函数，当设计条件发生变化时，图形尺寸便会随之得到相应的更 新。这种方法适于设计系列化的零部件，尤其是标准件的设计。参数化设计的基本任务 就是完成将原始图形中的形式参数用符合设计图形的具体结构参数数值来代替，其具体 结构参数的数值又与具体产品有关。在设计中产品的结构形式是确定的，它需要根据某 些具体的条件和具体的参数来决定产品某一结构形式下的结构参数，从而设计出不同规 格的产品。其本质是对统一结构的产品通过修改尺寸来生成新规格的产品，利用计算机 来进行参数化c a d 设计，只需在计算机上输入机械零件的几个关键参数，就会准确地、 自动地生成工程图样。 参数化设计的基本过程是：创建原始图形；确定绘图参数；利用专业知识确定原始 图形参数与具体结构参数之间的关系；产生设计图纸与相关文档。其整个过程需要数据 库及数据库管理系统对各种数据、图形进行存储及管理。 化) 参数化设计系统研究的国内外现状 由于上述应用背景，国内外对参数化设计作了大量的研究。 国外对参数化技术研究较早，取得成果也比较丰富。在变量驱动技术的研究方面， 美国麻省理工学院d c g r o s s a r d 教授提出了变量几何概念，g o s s a r d 教授引入相对位置 操作显示表示平面之间的尺寸约束，并由相对位置操作与混合c s g b r e d s 表示一起组成 几何约束模型，最后通过对位置操作和布尔运算实现尺寸驱动。这对当时的c v 和 a p p l i c o n 两家c a d 系统都有影响，但影响不大。美国s d r c 公司新近推出叫做v o x ( 变 量几何技术) 的新型核心技术，其最大好处在于，对基于构造过程的参数化方法进行改 进，使原有的参数化基于特征的实体模型在可编辑性方面得到了极大的改善和提高。v g x 功能扩展了检验产品的约束推理能力，构图器在已有几何体的某作图面上构图时，自动 推断画出的线与已有几何体的相对位置关系，检测并动态地以预增亮方式显示出所有可 能产生的约束，这项新技术可能成为今后参数化设计发展的新方向【2 5 】。 在几何约束的研究方面，d i x o n 教授则采用结合面表示形状特征之间的定位约束关 系，通过在其父特征结合面上建立子特征的相对坐标系支持变动设计【2 6 j 。s u z u k i 用一 阶谓词表示产品模型，用规则来表示二维尺寸约束，用约束传播a t m s 等技术进行模型 王彦军：制冷成套工程参数化设计系统的开发 参数化。r o l l e r 等的二维参数化设计中，几何约束是通过在绘图命令中引入约束信息来 取得的。j o h n 实现了一个基于约束的三维模型编辑器【2 7 1 1 2 8 1 。h i l l y a r dl i g h t 等把尺寸 和公差视为特征点间约束【2 9 】【3 0 。 在尺寸驱动技术的研究方面，r 0 1 e rd s c h o n e kfa n dv e r r o u s t 提出了基于尺寸 参数的参数化设计系统，他们称其为尺寸驱动c a d 系统。该系统根据c a d 系统中一个或 多个关键尺寸的变化而调整几何模型。该系统在具有相同结构而尺寸不同的一类零件设 计中的应用可以获得很好的经济效益。而且，在设计制造一再设计一再制造的循环中， 使设计的更新可以快速方便的解决。r o l l e rd ，k o n d ok ，w a t s o ns 先后提出了作图 规则匹配法、几何作图局部求解法等参数化设计算法【3 i 】吲【3 3 1 。 m a v a r o m i h a l e s ma n dw e s t o n w 在电机制造系统中应用了参数化方法绘制草图聊1 。 国内对参数化技术的研究起步较迟。但由于近二十年来，我国的国民经济获得了顺 利、快速的增长，c a d 技术得到很大的发展，而作为c a d 技术的重要内容的参数化技术 也得到了深入的研究，各种关于参数化设计的理论与方法不断被提出【3 “。 在几何约束方面，李海峰等提出了用辅助线实现参数化绘图【3 6 1 ；刘升明、李建军、 肖祥芷针对冲压产品提出了参数化建模系统p i g m ( p a r a m e t r i c i n t e r a c t i v e g e o m e t r i cm o d e l l e rs y s t e m ) ，该系统应用基于几何约束的代数方法和基于图形数据的 尺寸方法，通过代数方法处理由草图生成正规图的复杂约束情况，通过尺寸驱动法对数 据库进行操作，该系统对于几何模型的建立提出了非常有意义的算法，并得到了一定的 应用。 在特征的研究方面，高曙明等提出一种面向特征造型的参数化设计方法，对三维几 何约束在初始设计阶段采用高层表示，并基于面向特征造型的高层几何约束模型与约束 传播实现尺寸驱动几何，从而能够有效地支持特征设计、初始设计【3 7 1 在变量驱动技术的研究方面，沈剑等提出一种基于变分几何的参数化设计绘图方 法，根据对实际工程图纸的分析，将图纸信息分解为结构图元与轮廓两大部分，并对传 统变分几何的设计方法作了大量的改进，提高了设计绘图效率p8 j ； 在尺寸驱动的研究方面，陈兴、李德群、郑文生等人建立了采用尺寸叠加算法为基 础，建立图形结点与尺寸参数关系的参数化图形库开发工具，并在注射模c a d 中得到 应用； 在人工智能参数化的研究领域，高曙明、陈正鸣、彭群生开发了一个基于几何推理 的参数化设计系统p a d s ( p a r a m e t r i cd e s i g ns y s t e m ) ；林峰等提出基于图形数据的图 形参数化方法【3 9 ；张林煊等提出一种基于积木式拼接思想的零件图参数化设计方法【4 0 。 大连理工大学硕士学位论文 1 2 3b o m 的研究现状 物料表或物料清单( b i l lo fm a t e r i a l ，b o m ) 是一个用来定义、记录与储存最终产 品组成项目、成分、数量及结构的清单或窗体。物料表中定义最终产品与其组成结构的 从属关系，最终产品可能是成品或者是半成品、而组成结构指的是半成品或零件【4 i 】。 物料表的内容包含： ( 1 ) 父项( p a r e n t ) 和子项( c h i l d ) 的物料号码及其从属关系： ( 2 ) 产品组装时所需的子项数量( q u a n t i t y ) ； ( 3 ) 子项生效日期及失效日期； ( 4 ) 各零件的库存、单价及生产制造、组装程序等资料。 由于b o m 在企业的生产、采购、设计、销售等各方面发挥着巨大的作用，国内外对 b o m 及b o m 管理进行了深入的研究。 h a s t i n g s y e h 认为在计算机化生产和存货控管系统中，生产数据库最重要的两个 资料是物料表( b o m ) 和途程( r o u t i n g ) ，但是目前的系统大多把b o m 并b 途程分离成两个子 系统，然后在某种程度上再互相参考使用。将物料表( b o m ) 和途程( r o u t i n g ) 整合起 来，称之为制造作业物料表( b o mo fm a n u f a c t u r e ，b o m f r ) 。b o m f r 反应制造流程的生产 观点强调应用于制造中：也非常适合用于生产控制、物料流动控制及成本估算。制造作 业物料表具备以下三个特色：( i ) 一个产品有一个或多个操作：( 2 ) 一个操件需要大量 的物料；( 3 ) 在相对应b o m 中，物料具体指定一个操作。这个操作包括下一阶层的组成 项目，如果个物料是一个中间产品，则它将拥有自己的b o m f r 。 在顾客为导向的生产环境下，产品的种类繁多，如何去整合这些产品资料是一个大 问题。于是k a ia o l s e n p e rs a t r e 开发了通用物料表( g e n e r i cb o m ) 系统，定义了 一个标准化的模型来描述最终产品及所有的差异变量，解决因为产品的变异，而造成的 资料重复问题。利用关系型数据库发展b o m 系统。此系统可用来定义、描述最终产品、 次总成以及其组成零组件之产品结构相关信息，以提供产品设计、流程规划及生产制造 等系统所需要的信息。 c h a n ge ta 1 提出三层m b o m 规划方法来解决e - b o m 和m _ b o m 不一致的问题，三层 m _ b o i v l 规划方法的第一层是最初的m b o m 结构建制：第二层是改善m _ b o m 结构；第三层 是调整mb o m 结构。 w a c k e r m i l l e r 认为在装配式生产( c o n f i g u r a t i o nt oo r d e r ，c t o ) 环境中，规划 物料表( p l a n n i n gb i l l so fm a t e r i a l ) 的使用是必须的，目的在于简化复杂的产品结 构及解决产品多样化的问题，于是作者提出规划物料表方法论，通过规划物料表方法论 设计新产品，以提升产品的品质。提出了一个产品资料整合模型用于安排生产信息，来 王彦军：制冷成套工程参数化设计系统的开发 有效地规划和控制顾客订单。产品数据模型系描述b o m 和途程两个生产数据结构，然后 提供生产规划和控制系统的信息需求，产品资料整合模型的扩展将促进对个别的顾客订 单作有效控制。 1 3 课题意义 制冷成套企业的非标产品多、型号复杂，而且，成套工程更偏重于工程项目的实施， 因此需要用现代项目管理的理念来管理成套系列产品的研发、销售与安装等过程。 制冷成套工程牵涉到销售、技术、采购、生产、财务、仓储、发货、安装等部门， 在程序上环环相扣、错综复杂。多年来，公司一直以管理产品的办法来管理制冷成套工 程。当工程量小时，还可以勉强应付，但面对如今每年一百余个工程时，就显得手忙脚 乱、力不从心，各项工作无法正常开展。突出表现为：方案经不起推敲；图纸错误多； 技术先进程度低；成本预算随意性大，少报、漏报现象严重；生产准备周期长；安装现 场无法控制；物质浪费严重；成本高；利润低；部门之间推委扯皮现象严重；工期长并 迟迟得不到验收；工程质量得不到保证；货款不能及时收回；信誉下降等。这种情况的 存在，已经严重影响了制冷成套工程的有效运转，制约了它的进一步发展。 当前，迫切需要开发出一套技术上先进、实际操作上可行、功能完备、贯穿全过程 的制冷成套工程设计软件系统，对制冷成套工程进行全方位监控，理顺各方面的关系， 必将带来显著的经济效益，促进制冷成套工程进一步做大做强，健康、迅速地向前发展。 1 4 本文的研究背景和主要内容 在企业委托项目“冰山集团制冷成套工程c a d 辅助设计项目”的支持下，本文以 制冷成套工程的参数化设计研究为核心，并结合企业生产准备和设计活动现状，探讨利 用企业现有资源( 网络资源，设计资源，计算机资源等) ，结合企业制冷成套设计流程 重组过程，基于参数化设计先进理念研究适合企业本身的制冷成套工程轴测图辅助设计 系统，从而达到对基于参数化设计理论的制冷成套工程轴测图辅助设计系统进行理论和 应用的验证目的。本文研究的主要内容包括： ( 1 ) 分析参数化设计的概念和体系结构，探讨了参数化设计在制冷成套工程中的应 用和主要作用； ( 2 ) 提出基于参数化设计理论的制冷成套工程设计概念；分析参数化设计的各种方 法，分析参数化设计系统中的参数化设计方法应用，研究制冷成套工程参数化 设计系统中b o m 的生成与管理： ( 3 ) 探讨了制冷成套工程参数化设计系统的体系结构，对体系结构中的管道和管件 入库、管道系统布置以及b o m 管理等关键技术进行了重点的分析，并完成各 大连理工大学硕士学位论文 功能模块及数据接口的设计； ( 4 ) 利用当前流行的面向对象技术，结合企业设计实例，开发了制冷成套工程的参 数化设计系统，并在企业中得以应用验证。 本文共分六部分，组织结构安排如图1 i 所示： 第一章绪论 问题粤出 j l 7 第= 章制冷成套工程参数化设计关键技术 基本理论制冷成套工程中参数化设计应用 理论分析 第三章制冷成套工程参数化设计系统分析 总统框架功能分析设计 是p d m 、c a p p ，e r p 等系统中重要的基础输入数据和集成关键之一； 使设计部门的设计产品信息系列化、标准化、通用化； 协助质量监控部门进行加工过程的跟踪； 是生产管理部门编制生产计划的依据； 大连理工大学硕士学位论文 可以作为销售部门产品报价的参考； 是采购部门进行采购和外协的依据； 是供应部门进行配套和领料的依据； 作为计算机识别物料的基础依据； 帮助决策部门进行成本的核算； 进行物料追溯。 2 4 2b o m 的内容 通常来说，b o m 在各个部门有不同的视图，反映在结构上可能有不同的结构构成， 但是一般情况下，b o m 都有一下几部分组成1 4 9 j ： 1 ) 物料项：是b o m 所描述的物料项，从装配关系上讲就是零组件中的父件。 2 ) 子物料项：是指在形成主物料项所表达的物体形态之前的前驱物体形态，从装 配关系上来讲就是零组件中的子件。 3 ) b o m 属性：包括所描述的物体形态转变中的转变条件和控制，可能包括设计属 性、装配属性、工艺属性、制造属性、成本属性、计划属性等。对于设计属性包括了设 计的零组件的明细表和图纸等方面的信息：对装配属性来说就是装配的数量关系、材料 和工装夹具等。对于工艺属性和制造属性都是在工艺编制完成后加上去的相关的信息， 比如工时定额、工装夹具设备、材料定额、加工路线修正、工艺分配任务等。可能在实 际的情况下，可以根据具体的要求，可以对物料的属性进行裁减，从而在各个视图和系 统中集中反映该应用所关注的某种属性，而对于其他的属性进行弱化。b o m 的一个重 要的性质就是可递归性，b o m 表达的是一个物体形态的转变，即其前驱物体形态根据 什么条件在何种控制的作用下完成何种转变。若考虑其前驱物体形态，并将其连接起来， 就构成了一个产品结构的所有的物体形态转变的结构视图，如图2 3 所示是一个典型的 b o m 的结构，可以看到b o m 树状的结构下的相关的信息，对于实际在各个部门应用 的b o m 的具体结构可能还会有不同的地方，比如在制造部门对于b o m 的信息可能就 加入和制造信息联系紧密的信息。 王彦军：制冷成套工程参数化设计系统的开发 图2 3 个典型的b o m 的结构 f i g 2 , 3at y p i c a js t r u c t u r eo f b o m 从b o m 的组织形式和格式来看，常见的b o m 展开主要有三种类型。 单层b o m 表示的是产品或者特定零部件下面的子部件和零件的种类和数量。 它仅仅显示主物料项和其子物料项之间的单级关系。单级b o m 可以提供装配 和生产的基本信息。 多层b o m ：表示的是最终产品或者特定部件和作为其构成要素的所有部件之间 的关系。多层b o m 详细显示了最终产品或特定部件的零部件组成。制作新的 产品b o m ，或者对零部件进行修改的时候经常采用多层b o m 。因为从多层 b o m 中很容易发现b o m 中错误的逻辑结构。例如部件a 中含有子部件b ，子 部件b 中又含有予部件c ，而子部件c 中又含有部件a ，显然这种产品结构关 系在设计、装配和逻辑上都是错误的，使用多层b o m 表示有助与发现这样的 错误。 复合b o m ：将最终产品中所包含的所有子零部件分别汇总表示，这样的形 大连理工大学硕士学位论文 式在航空、船舶和汽车工业中出现，由于产品的结构十分复杂，也常将特定部 件作为表述对象。因为在复合b o m 中显示了最终制造产品分别需要那些零部 件以及需要多少，因此它可以帮助办理采购和制定生产计划等。 2 4 3c a d 与b o m 管理系统的信息交互 ( 1 ) c a d 与b o m 管理系统信息交互的特点 随着c a d 与信息管理系统的发展，企业对新产品的开发模式已经发生了重大的变 化，由原来的仅仅依靠设计部门来完成产品的设计转变为由整个企业共同协调来完成产 品的设计，这就要求与产品相关的信息在整个企业内部能够快速地被传递和交互。而 c a d 软件与信息管理系统是两个相互独立的信息平台，要实现它们之间的信息交互， 就必须解决异构平台下信息交互的问题。因此，c a d 与b o m 管理系统信息集成的关键 就是如何实现异构平台下的信息交互。在实际的操作中，c a d 与b o m 管理系统之间的 信息交互是通过数据库来间接完成的，这就使c a d 与b o m 管理系统之间的信息交互 转换成了c a d 、数据库和b o m 管理系统三者之间的信息交互 5 0 1 。 ( 2 ) c a d 与b o m 管理系统信息交互的内容 根据企业的实际情况以及c a d 与b o m 管理系统的不同，它们之间交互的信息也 不一样，但总地说来，c a d 与b o m 管理系统之间交互的内容主要有以下几个方面。 产品属性信息。属性信息包括基本属性信患和设计属性信息两个方面，基本属 性信息是指零部件的件号、版本、中文名称、零部件数量等，这些信息大部分是可以从 c a d 中直接获取；设计属性信息包括设计者、校对人、设计日期、生效日期等，这些 信息大部分是通过设计者手工录