（机械制造及其自动化专业论文）面向大批量定制的产品数据管理方法研究及其应用.pdf

浙江理丁= 大学硕士学位论文 摘要 在市场需求的拉动和信息技术的推动下，制造业的发展模式发生了革命性的变化。 大批量定制( m c ) 生产模式已经成为2 l 世纪的主流生产模式。产品数据管理( p d m ) 技术 是支持m c 的关键技术之一。研究支持m c 的产品数据管理方法将是企业信息化的研究热 点，对m c 的应用研究具有非常重要的现实意义。 论文结合国家自然科学基金项目( 5 0 8 0 5 1 3 3 ) 、浙江省制造业信息化优先主题重点项 目( 2 0 0 8 c 11 0 0 6 ) 及青年乘用车p d m 项目，以m c 的基本原理为指导，对面向m c 的产 品数据管理方法进行了较为系统和深入的研究。论文主要研究内容如下： 第一章为绪论。本章主要阐述了课题背景、大批量定制及p d m 的国内外研究现状， 并阐述了m c 与p d m 之间的关系。详细介绍了课题来源及论文的主要研究内容。 第二章为基于p d m 系统的支持m c 的知识管理方法。重点研究了知识管理的关键技 术原理，包括零部件分类、零部件主模型、元数据管理、分类管理和图文档管理等。依托 项目，阐述了知识管理在汽车企业的实际应用，运用j a v a 实现了数据的批量导入导出。 第三章为面向m c 的快速响应设计。本章主要研究了支持m c 的快速响应设计原理及 相关技术。快速响应设计的相关技术包括面向m c 的编码系统、产品模块化技术、零部件 几何形状分析、零部件参数分析。运用j a v a 语言开发了基于t e a m c e n t e r 系统的零部件编 码系统。依托项目，详细阐述了基于x m l 语言实现农业机械产品的关键零部件及企业标 准件的快速响应设计过程。 第四章为面向m c 的工作流管理。本章主要研究了面向m c 的工作流管理理论和技术。 依托青年p d m 项目，介绍了工作流管理中的零部件版本管理及组织与权限管理，构建了 青年汽车整车开发业务流程，建立了数据审批模型和设计变更模型。根据企业实际需求， 运用j a v a 语言开发了基于t e a m c e n t e r 系统变更通知单的自动导出模块。 第五章为面向m c 的产品结构配置与b o m 管理。本章研究了面向m c 的产品结构配 置原理及企业b o m 管理方法。支持m c 的产品结构配置分三部分内容：基于模块化的可 配置的产品主结构、产品配置方法和产品数据信息模型。根据企业实际情况，阐述了产品 结构配置技术和b o m 管理方法在青年乘用车集团的应用。 第六章为总结与展望。对论文的研究工作进行了总结与展望。 关键字：大批量定制；p d m ；知识管理；快速响应设计；工作流管理；产品结构配置；b o m 浙江理工大学硕士学位论文 r e s e a r c h & a p p l i c a t i o no nm e t h o d so fp r o d u c td a t am a n a g e m e n tf o rm a s s c u s t o m i z a t i o n a b s i r a c t w i t ht h ep u l l i n go fm a r k e td e m a n da n dt h ep u s ho fi n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y ，p r o d u c t i o n m e t h o d sh a v et h er e v o l u t i o n a r yc h a n g ei nm a n u f a c t u r i n g m a s sc u s t o m i z a t i o n ( m c ) h a sb e c o m e am a i n s t r e a mp r o d u c t i o nm o d eo ft h e2 1s tc e n t u r y p r o d u c td a t am a n a g e m e n t ( p d m ) t e c h n o l o g y i so n eo ft h ek e yt e c h n o l o g yf o rm c r e s e a r c h & a p p l i c a t i o no nm e t h o d so fp r o d u c td a t a m a n a g e m e n tf o rm a s sc u s t o m i z a t i o nh a sb e e no n eo ft h ef r o n t i e rd i r e c t i o n si n e n t e r p r i s e i n f o r m a t i o n i z a t i o na n dh a sv e r yi m p o r t a n tm e a n i n g c o m b i n e dw i t ht h er e s e a r c ho fn a t i o n a ln a t u r a ls c i e n c ef o u n d a t i o no fc h i n a ( n o ： 5 0 8 0 513 3 ) ，m a n u f a c t u r i n gi n f o r m a t i o np r i o r i t yt h e m e sk e y p r o j e c to fz h e j i a n gp r o v i n c e 科o ： 2 0 0 8 c110 0 6 ) a n dp d mp r o j e c to fy o u n g m a na u t o m o b i l e g r o u pc o ，l t d ，r e s e a r c h & a p p l i c a t i o no nm e t h o d so fp r o d u c td a t am a n a g e m e n tf o rm a s sc u s t o m i z a t i o ni ss t u d i e db a s e d o nt h eb a s i cp r i n c i p l eo fm c t h e p a p e r sm a i nc o n t e n t sa le a sf o l l o w s ： c h a p t e ro n ee l a b o r a t e s t h e b a c k g r o u n d ，t h ep r e s e n ts i t u a t i o no fs t u d yo nm a s s c u s t o m i z a t i o na n dt h ep d m ，a n dt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nm ca n dp d m t h i s c h a p t e ri n t r o d u c e s t h es o u r c eo ft h es u b j e c ta n dt h em a i nr e s e a r c hc o n t e n t so f p a p e r s c h a p t e rt w oi n t r o d u c e st h em e t h o d so fk n o w l e d g em a n a g e m e n tf o rm a s sc u s t o m i z a t i o n b a s e do np d ms y s t e m i tf o c u s e do nt h ek e yt e c h n o l o g yp r i n c i p l eo fk n o w l e d g em a n a g e m e n t ， i n c l u d i n gp a r t sc l a s s i f i c a t i o n ，m a s t e rp a r tm o d e l ，m e t a d a t am a n a g e m e n t ，c l a s s i f i c a t i o n m a n a g e m e n ta n dd o c u m e n tm a n a g e m e n t c o m b i n e dw i t ht h ef o u n d a t i o n ，t h i sc h a p t e re x p a n d s t h ep r a c t i c a la p p l i c a t i o no fk n o w l e d g em a n a g e m e n ti nt h ee n t e r p r i s ea n dr e a l i z a t i o no fd a t a s i n p u ta n do u t p u tb yj a v a c h a p t e rt h r e ei n t r o d u c e st h er a p i dr e s p o n s ed e s i g nf o rm c p r i n c i p l e sa n dt h e k e y t e c h n o l o g i e so ft h er a p i dr e s p o n s ed e s i g na r ep r e s e n t e d t h ek e yt e c h n o l o g i e so ft h er a p i d r e s p o n s ed e s i g ni n c l u d ec o d i n gs y s t e mf o rm c ，m o d u l a rt e c h n o l o g y ，c o m p o n e n t sg e o m e t r y a n a l y s i s ，a n dp a r a m e t e ra n a l y s i so fp a r t s c o m b i n e dw i t ht h ef o u n d a t i o n ，t h i sc h a p t e re x p o u n d s i l 浙江理工大学硕士学位论文 t h ep r o c e s so ft h er a p i dr e s p o n s ed e s i g no nk e yp a r t sa n dt h es t a n d a r dp a r t so fa g r i c u l t u r a l m a c h i n e r yp r o d u c t sb a s e do nx m l ，a n dr e a l i z a t i o no ft h ec o d es y s t e mo fp a r t sb a s e do n t e a m c e n t e ra n dj a v a c h a p t e rf o u ri n t r o d u c e st h ew o r k f l o wm a n a g e m e n tf o rm c t h e o r ya n dt h et e c h n o l o g i e so f w o r k f l o wm a n a g e m e n tf o rm ca lep r e s e n t e d c o m b i n e dw i t ht h ef o u n d a t i o na n dt h ea c t u a ld a t a i n e n t e r p r i s e ，t h i sc h a p t e re x p o u n d st h ev e r s i o nm a n a g e m e n to fp a r t sa n do r g a n i z a t i o na n d a u t h o r i t ym a n a g e m e n to fw o r k f l o wm a n a g e m e n t b u s i n e s sp r o c e s so fd e v e l o p m e n to f y o u n g m a na u t o m o b i l ei sc o n s t r u c t e d t h ed a t aa p p r o v a lm o d e la n dt h ed e s i g nc h a n g em o d e l a l ee s t a b l i s h e d u s i n gj a v a l a n g u a g e ，t h ea u t o m a t i ce x p o r tm o d u l eo fn o t i c eo fd e s i g nc h a n g e b a s e do nt e a m c e n t e ri sd e v e l o p e d c h a p t e rf i v ei n t r o d u c e st h ep r o d u c ts t r u c t u r ea n dc o n f i g u r a t i o na n db o m m a n a g e m e n tf o r m c p r i n c i p l e so ft h ep r o d u c ts t r u c t u r ea n dc o n f i g u r a t i o nf o rm c ，a n dam e t h o do fb o m m a n a g e m e n tf o rm ca l ep r e s e n t e d p r o d u c t ss t r u c t u r ea n dc o n f i g u r a t i o nf o rm ci n c l u d e st h e m a i np r o d u c ts t r u c t u r e ，w h i c hi sm o d u l a ra n dc o r f f i g u r a b l e ，m e t h o d so fp r o d u c tc o n f i g u r a t i o n a n dp r o d u c td a t am o d e l c o m b i n e dw i t ht h ea c t u a ld a t ai ne n t e r p r i s e ，t h i sc h a p t e re x p a n d st h e p r a c t i c a la p p l i c a t i o no ft e c h n o l o g yo fp r o d u c t ss t r u c t u r ea n dc o n f i g u r a t i o na n dm e t h o d so fb o m m a n a g e m e n ti nt h ey o u n g m a na u t o m o b i l eg r o u pc o ，l t d c h a p t e rs i xi n t r o d u c e st h es u m m a r ya n dp r o s p e c to fw h o l ep a p e r k e yw o r d ：m a s sc u s t o m i z a t i o n ；p d m ；k n o w l e d g em a n a g e m e n t ；r a p i dr e s p o n s ed e s i g n ； w o r k f l o wm a n a g e m e n t ；p r o d u c ts t r u c t u r ea n dc o n f i g u r a t i o n ；b o m i i i 浙江理工大学硕士学位论文 1 1 课题背景 第一章绪论 1 1 1 制造业的发展与变迁 制造业是一个通过制造过程提供和满足人们对工业品和生活消费品需求的行业。它涵 盖了国民经济行业中的3 1 个行业。它是我国国民经济的支柱产业。在市场需求的拉动和 技术进步的推动下，制造业生产模式经历了三个阶段的发展和变迁，分别是【l 】： ( 1 ) 手工作坊生产模式：工业革命以前，制造业的主要形式是手工的单件生产方式， 这种生产模式的特点是规模小，参与人员少，从产品设计、制造、检验等环节都是个人完 成。这种制造模式机动灵活，可以完全根据客户的要求定制，但生产效率极低，对作业人 员的作业水平要求非常高，很难满足大批量生产的需要。 ( 2 ) 大批量生产模式：随着蒸汽机的发明，使机械化生产得以诞生和发展，制造业 的生产模式也发生了根本的变化，大批量生产模式开始逐步占据主导地位。这种生产模式 的特点是，规模大，参与人员多，专业化分工明显，采用标准的制造过程和标准化的零部 件，进行高效率的自动化生产，在机械和电气技术的支持下，劳动生产效率得到极大的提 升，产品数量上得到了增加，质量上也得到了改进，同时降低了对工人作业水平的要求。 但这种生产模式不够灵活，难以满足客户的个性化要求。 ( 3 ) 大批量定制生产模式：进入2 0 世纪，随着制造业竞争的的全球化和客户需求的 个性化，多样化对制造业生产的产品提出了更高的要求，产品生产朝多品种、小批量，短 生产周期方向演变，制造企业的生产模式开始逐步向“大批量定制 的方向发展。这种制 造模式的特点是：根据客户的需求利用模块化技术设计和制造产品，生产线具有一定的柔 性，可以适应多个不同的产品在同一生产线制造，设备的自动化程度提高，借助信息技术 进行管理。近些年国外先后提出的计算机集成制造、精益生产和敏捷制造等就是这种先进 生产模式的典型代表。 1 1 2 现代制造企业信息化的发展和方向 在全球信息化和经济全球化的共同推动下，企业正在广泛而深入地采用信息化技术进 行产品设计制造及管理。现代企业面临全球化的市场竞争，对制造企业提出了更高的要求： 更多的产品变化，更短的交货期，更低的产品成本和更高的产品质量。只有利用信息化技 术才能适应这种变化，才能解决制造企业的核心问题，即企业的自主创新能力。企业信息 化是指企业将现代信息技术与管理技术、研发技术和制造技术相结合，应用到企业产品生 浙江理工大学硕士学位论文 命周期全过程和企业经营管理各环节，以提升企业的经济效益和竞争力为目标的动态发展 过程【2 1 。随着企业在工业生产中采用先进的设计与制造手段，特别是现代信息技术的应用， 大大提高了企业的核心竞争力。现代信息技术的核心是计算机技术、微电子技术和网络信 息技术。从技术手段来说制造业信息化就是企业对现代信息技术的广泛应用。当然，信息 技术只是实现企业信息化的手段之一，它必须与先进的管理技术、开发设计技术和先进制 造技术相结合，在先进制造模式的哲理下，比如大批量定制理论的指导下，发挥信息化带 动工业化的作用。 现代信息技术的驱动与全球化市场的拉动，改变了现代企业设计、生产与管理的模式， 也改变了市场竞争环境，它使得以“客户为中心”、为客户提供“个性化服务”以及虚拟 企业动态联盟成为可能。大批量定制生产己成为新的生产模式和竞争模式。企业通过应用 产品生命周期管理p l m ( 包括c a d c a e c a m c a p p p d m ) 等先进设计和制造技术，将 极大地提升产品的设计与研发能力、产品的工艺装配与制造能力、产品的数据流管理与业 务流管理能力；通过应用o a 、e r p 等现代信息化管理工具，将极大地提升企业资源优化 配置和成本控制管理能力；通过采用s c m 等信息化物流管理平台，将极大地提升企业与 产业链上下游的协同能力；通过c r m 等信息化服务网络，将极大提升企业与用户的互动 服务能力【3 】。在经过了“甩图板”、“上三维、“并行设计”“协同设计、“集成制 造”等一系列信息化浪潮后，国内企业在生产、研发中广泛使用了c a d 、c a e 、c a m 、 以及e r p 、p d m 等技术，有效地带动了制造业的发展。由此可见，信息化技术是企业全 方位提升核心竞争力的必由之路；同时也是实现跨越式发展一个不可或缺重要支撑平台。 中国制造业经过5 0 余年发展，已经成为国民经济的重要组成部分。制造业工增加值 占g d p 三分之一以上，总体规模居世界第二位。但中国制造业的技术水平与发达国家相 比仍存在阶段性差距。中国目前大部分制造企业正处于大批量生产模式向大批量定制生产 模式过渡的阶段，西方主流先进制造企业则已经进入到了大批量定制生产模式的时代。企 业信息化技术是推动大批量定制发展的关键技术因素之一。其中企业信息化的典型代表， 即p d m ( 产品数据管理) 作为大批量定制的关键技术之一，它可以有效、实时、完整地控 制从产品规划到产品报废处理的整个产品生命周期中的各种复杂的数字化信息。为了实现 大批量定制，以p d m 系统为代表的企业信息化将是发展的重点。越来越多的企业已经认 识到实施p d m 系统的重要性，所以怎样以大批量定制的理论来指导企业信息化，实施产 品的全生命周期的数据和过程管理( p d m ) 就显的尤为重要了。研究支持大批量定制的产 品数据管理方法将是企业信息化的研究热点。 2 浙江理工大学硕士学位论文 1 2 国内外研究现状 1 2 1 大批量定制的研究现状 大批量定制概念的提出可以追溯到1 9 7 0 年，a l v i nt o f f i e r 在其( ( f u t u r es h o c k ) ) 一书中 阐述了一种新的理想的制造模式的设想【4 】。他认为客户对产品以及服务的个性化要求越来 越高，在信息技术的推动下，可以采用一种类似于大批量生产的时间和成本又可以满足客 户个性化需求的生产方式。1 9 8 7 年，达维斯( s t a nd a v i s ) 在( ( f u t u r ep e r f e c t ) ) 一书中将这 种制造模式称为大批量定制( m a s sc u s t o m i z a t i o n ，m c ) ，并提出新技术包括计算机技术、 通信技术、工业机器人、柔性制造技术等的广泛应用，使得大批量定制成为可能f 5 1 。1 9 9 3 年，b 约瑟夫派恩( b j o s e p hp i n ei i ) 把大批量定制定义为一种以大规模生产的效率和 速度来设计和生产定制产品的生产模式，同时指出大批量生产方式已不能适应美国制造业 的发展，而应该采用大批量定制生产方式来满足同益细分的，个性化的市场环境【6 】【7 1 。文 献【8 】提出了实现大批量定制需要遵循的三项原则：定制产品的模块化、制造过程的模块化 和供销网络的模块化。浙江大学、清华大学、大连理工大学及华中科技大学等科研院所在 国家基金项目的资助下，对大批量定制的理论和技术应用进行了相关研究。我国学者祁国 宁教授、顾新建教授等，把大批量定制定义为是一种集企业、客户、供应商和环境等于一 体，在系统思想指导下，用整体优化的观点，充分利用企业已有的各种资源，在标准化技 术、现代设计方法学、信息技术和先进制造技术等地支持下，根据客户的个性化需求，以 大批量生产的低成本、高质量和高效率提供定制产品和服务的生产方式【9 】【10 1 。 1 2 2p d m 的研究现状及发展趋势 随着信息技术的飞速发展和日趋成熟，现代制造企业在产品设计、制造方面越来越多 的使用了c a d 、c a e 、c a t 、c a m 、c a p p 、e d a 等技术信息系统，以及在企业信息管理 方面使用了以e r p 、s c m 、c r m 、o a 为代表的管理信息系统。这些应用系统的的广泛应 用使企业普遍提高了效率、获得了效益。随着应用的深入，以及需求的延伸，各系统自成 体系，彼此之间缺少有效的信息共享及业务流程割裂，形成了所谓的“信息孤岛 问题。 这也日益成为制约企业信息化的重要瓶颈。2 0 世纪8 0 年代提出的计算机集成制造( c i m ) 哲理强调信息系统集成的思想。按照c i m 哲理，必须将上述信息化孤岛连接成一个信息池 ( i n f o r m a t i o np 0 0 1 ) ，以便对整个产品形成过程中的信息产生和分配进行控制【1 1 】。p d m 系 统就是在这种背景下产生的。p d m 系统也由最初的图文档管理发展成为企业信息的一种集 成框架。它可以把由c a d 、c a e 、c a p p 、c a m 等在产品研发过程中产生的所有数据联系 整合起来，实施产品协同开发和并行工程。 3 浙江理工大学硕士学位论文 1 9 9 5 年，c i m d a t a 总裁e dm i l l e r 对p d m 的定义是：p d m 是用来管理所有与产品相 关信息和所有相关过程的技术【1 2 】。与产品相关的所有信息包括：零部件信息、产品结构、 结构配置、文件、c a d 文档、扫描图像、审批信息等；与产品相关的所有过程，包括( 生 命周期、工作流程、审批发放、工程更改等) 的定义与监控【l3 1 。p d m 系统的基本功能包 括：图文档管理、分类及检索功能、工作流和过程管理、项目管理、产品结构配置管理、 版本管理以及应用封装与集成。 通过数十年的发展，p d m 技术已经取得了长足的进步，据美国c i m d a t a 公司调查，全 球p d m 软件和服务市场年增长率以3 0 的速度递增，稳占信息技术应用领域的“头把交 椅，【1 4 】。在国内外的航空、航天、机械、电子、汽车等领域获得了较为广泛的应用。p d m 系统从解决图档管理问题，即单功能级p d m 系统开始，然后逐渐深化p d m 系统的其他功 能，如更改管理、配置管理和开发设计过程管理，即与c a d 紧密集成的p d m 系统，要想 对整个企业的产品数据和开发设计过程进行全面的管理，就必须发展企业级的p d m 系统， 随着对企业间协同产品开发的需求越来越迫切，当前，对企业间p d m 系统也做了很多研 究，并在一些企业得到了实蹦”j 。p d m 系统的涵盖范围从产品开发、设计拓展到采购、 生产、售后服务等业务流程并向全生命周期管理( p l m ) 方向发展。同时在p d m 应用过 程中更强调协同工作管理和企业应用集成，更注重对企业工程资源库的构建和应用。p l m 将是p d m 的发展趋势。 目前，国外已有比较典型的p d m 软件，如西门子公司的t e a m c e n t e r 、i b m 公司的 s m a r t t e a m 、p t c 公司的w i n d c h i l l 、m a t r i x o n e 公司的e m a t r i x 、s a p 公司的m y s a p 等。 它们基本上代表了现今p d m 技术的最高水平。我国p d m 软件技术起步较晚，但发展迅速， 比如清华英泰的t i p l m 、爱克斯特软件公司的x t p d m 3 5 、华中软件公司的i n t e p d m 等。 1 2 3 面向大批量定制的产品数据管理系统 在先进生产模式支持下，p d m 系统能够得到更加有效的应用。大批量定制是一种能够 充分利用和发挥p d m 系统各种功能的先进生产方式。反过来，p d m 系统也是支持企业实 现大批量定制最关键的技术之一【1 5 1 。p d m 系统作为大批量定制的使能工具，覆盖了面向 大批量定制的开发设计技术、管理技术和制造技术，具体包括产品开发设计、采购、制定 生产计划、工艺过程规划、加工装配、销售及服务。图1 1 描述了面向大批量定制的产品 数据管理系统原理。 4 浙江理工人学硕士学位论文 图1 1 面向大批最定制的产品数据管理系统原理 1 3 课题来源及论文的主要研究内容 1 3 1 课题来源 论文研究内容主要依托于国家自然科学基金项目( 5 0 8 0 5 1 3 3 ) 、青年乘用车p d m 一 期项目，以及浙江省制造业信息化优先主题重点项目：农业机械产品数字化设计与制造集 成平台开发与应用( 2 0 0 8 c 11 0 0 6 ) 。 1 3 1 1 青年乘用车p i ) m 项目 中国青年汽车集团下设商用车集团、乘用车集团和汽车部件集团三大子集团，是一家 生产、销售n e o p l a n 客车、m a n 重型卡车、莲花轿车及汽车零部件的综合性汽车工业 集团。青年汽车轿车产品与英国莲花合作。2 0 0 6 年1 1 月1 8 同，在北京国际车展上青年汽 车集团隆重引进莲花科技并联合成立研发中心，推出第一款产品为轿跑车，后续4 年内在 莲花的技术平台上共规划了8 款车型，排量从1 6 至3 o 升，产品涵盖了家轿、轿跑、s u v 、 m p v 等系列车型。该八款车包括0 0 7 系列、0 0 8 系列、0 0 9 系列。国际品牌、先进技术， 加上完善的销售网络，市场前景非常看好。 面对2 l 世纪广阔的市场，青年汽车高层制定了宏伟的新青年汽车发展战略。为了实 现公司宏远的发展战略，提升公司的核心竞争力，公司从很早开始就致力于梳理公司的关 键的流程，建立公司的i t 支撑体系。但是随着青年汽车的不断壮大以及企业的急剧扩张， 对于青年汽车来说，现有的信息化建设步伐远远不能满足企业高速的发展需要，青年汽车 浙江理：r 大学硕士学位论文 已”认识到了信息化建设对于企业管理变革的重要性。图1 2 描述了青年乘用车p d m 一期 一0 一 1 ：j 咏及青年乘用车拟通过协同知识管理p d m 平台优先改善乘用车关键业务愿景。 协嗣细识管理p 棚乎台支棒研究院构建自主自立豹研发体系 图1 2 青年乘用车p 删项目目标 1 3 i 2 浙江省制造业信息化优先主题重点项目：农业机械产品数字化设计与制造集成平台 开发与应用 该项目致力于为中机南方机械股份有限公司搭建农业机械产品数字化设计与制造集 成平台，实现以“甩图纸”为标志的企业数字化设计、制造的一体化，构建基于事物特性 表的农业机械产品专用设计系统。图1 3 描述了该项目的研究内容及农业机械产品专用设 计系统的功能结构树。 农韭 机辕 产墨 专用 设计 蓑统 产矗设诗麓鹂魏嚣 f 曩 基予产品蓑e 零謦捧 重撰 产墨罡量变鐾设计过 蠢 图1 3 中机南方p d m 项目研究内容及农业机械产品专用设计系统的功能结构树 1 3 2 论文的主要研究内容 企业信息化的关键目的主要是和企业战略相匹配以及解决当前企业面临的实际问题， 大批量定制( m c ) 既是一种战略又是一套解决实际问题的方法学，企业信息化是实现m c 的必要手段，因此p d m 与大批量定制有着十分密切的关系，论文主要依托国家自然科学 6 一一一一一一一一一一一一一一一一一 浙江理l ：人学硕： ：学位论文 祭食项f 1 ( 5 0 8 0 5 1 3 3 ) 、青年乘用牟p d m 项目及中机南方p d m 项目的部分内容，结合企业 。f j _ 的普遍问题，以青年乘用车整车开发业务流程为主线，主要在以下几个方面展开 j ，研究，图1 d 描述了论文的研究内容及系统框架，论文内容将按照系统框架图进行阐述 并撰；。 图l - 4 论文的研究内容及系统框架图 ( 1 ) 面向大批量定制的知识管理 针对知识管理现状，提出了以p d m 系统为平台的支持大批量定制的知识管理方法。 结合大批量定制的开发设计技术与p d m 技术较深入的研究了面向大批量定制的知识管理 方法。知识管理的关键技术原理包括零部件分类、零部件主模型、元数据管理、分类管理 和图文档管理等。根据企业具体实际，运用知识管理的关键技术原理，以p d m 系统为知 识管理平台搭建了企业知识库。企业知识库是知识管理的核心，包括企业零件知识库、企 业材料知识库、标准法规库及项目文档知识库等。运用j a v a 实现了数据的批量导入导出。 ( 2 ) 面向大批量定制的快速响应设计 针对制造企业在开发设计过程中存在的问题，提出了一种面向大批量定制的产品快速 响应设计方法。结合大批量定制的开发设计技术与p d m 技术较深入的研究了面向大批量 定制的快速响应设计原理及相关技术。快速响应设计的相关技术包括面向大批量定制的编 码系统、产品模块化技术、零部件几何形状分析、零部件参数分析。运用j a v a 语言开发 了基于t e a m c e n t e r 系统的零部件编码系统，基于x m l 语言实现了农业机械产品的关键零 部件及企业标准件的快速响应设计。 ( 3 ) 面向人批量定制的工作流管理 7 闺_目 浙江理工大学硕士学位论文 以大批量定制的基本原理为指导，结合大批量定制的管理技术与p d m 技术较深入的 研究了面向大批量定制的工作流管理方法。依托青年p d m 项目，研究了工作流管理中的 零部件版本管理及组织与权限管理，构建了青年乘用车整车开发业务流程，结合企业实际 情况，基于p d m 系统建立了数据审批模型和设计变更模型。数据审批流程分为数据发布 流程和技术文档发布流程。设计变更流程分为设计变更申请流程和设计变更评审流程。最 后根据企业实际需求，运用j a v a 语言开发实现了设计变更申请和设计变更评审通知单的 自动导出。 ( 4 ) 面向大批量定制的产品结构配置及b o m 管理。 结合大批量定制的开发设计技术及产品模块化技术较深入的研究了面向大批量定制 的产品结构配置和b o m 管理方法。支持大批量定制的产品结构配置分三部分内容：基于 模块化的可配置的产品主结构、产品配置方法和产品数据信息模型。根据青年乘用车集团 实际情况，建立了基于模块化的可配置的产品主结构和产品数据信息模型，实现了基于 p d m 系统的企业b o m 管理。提出了基于p d m 系统的产品配置方法，即基于版本规则的 产品配置方法和基于变量的产品配置方法。对“单一配置”、“配置b o m ”两种管理方 式进行了比较。运用j a v a 语言开发实现了e b o m 表单的自动导出。 图1 5 描述了论文的篇章结构： 图1 5 论文的篇章结构 1 4 本章小结 1 ) 以制造业的发展与变迁和现代制造企业信息化的发展与方向两个方面阐述了课题背 景。 8 浙江理工大学硕士学位论文 2 ) 介绍了大批量定制及p d m 的国内外研究现状，并阐述了大批量定制与产品数据管 理的关系及系统框架。 3 ) 详细介绍了课题来源及论文的主要研究内容，给出了本文的系统框架图及论文篇章 结构图。 9 浙江理工大学硕士学位论文 第二章基于p d m 系统的支持大批量定制的知识管理方法 大批量定制是以大批量生产成本和速度，为客户提供定制的多样化、个性化产品和服 务的主流生产模式9 】【1 6 】。大批量定制生产方式认为影响产品成本、产品利润和竞争能力的 主要是开发、生产该产品所需知识的价值，而不是材料、设备或劳动力。随着产品结构、 开发过程越来越复杂，产品功能趋向于集成化和复合化，产品开发所需要的知识越来越多， 产品设计活动要求实现知识在协同开发设计人员之间的有效共享和传递，使开发人员能够 快速获得并将所需知识融入产品，实现产品快速响应开发设计，这是实现大批量定制的关 键【1 0 1 【1 7 】【1 8 l 。知识作为企业的独特资源越来越受到重视，知识管理是产品创新开发设计中快 速获取知识的有效途径，是大批量定制管理技术的重要组成部分【1 9 】【2 0 】【2 l 】【2 2 】【2 3 】【2 4 1 。当前大 部分企业实现知识管理的方法还只是停留在纸质文档和文件服务器的阶段，知识重用率 低、数据分类不合理，没有统一的知识管理平台，不z 日, 匕l 已，t k e t 好的利用现有资源支持大批量定 制的开发设计和过程设计。针对上述问题，本章提出了一种支持大批量定制的知识管理方 法，结合大批量定制开发设计技术，着重研究了实现知识管理的关键技术原理，并阐述了 在p d m 系统中实现知识管理的方法和步骤及运用j a v a 语言实现企业知识库数据和历史 参考数据的批量导入导出过程。 2 1 支持大批量定制的知识管理 大批量定制强调利用企业现有资源，基于相似性、重用性、全局性原理批量生产满足 客户个性化需求的产品。企业在长期实践中积累了丰富的知识经验，包括企业标准件、企 业标准法规、企业产品设计经验，历史数据、各种文档等。企业实施大批量定制的能力体 现在对知识的积累和重用，对知识的管理就是为了提升企业大批量定制的能力。 经调查发现，大部分企业对知识的管理和重用主要停留在纸质文档和文件服务器的阶 段。纸质文档无法管理三维数据，并且存在归档不及时、版本概念模糊、更改困难、查询 不方便、不能自动建立两个文档之间联系，无法有效重用等问题。文件服务器的数据唯一 性、准确性很难得到保证，数据没进行有效分类，只是简单利用操作系统的文档管理功能， 而且数据的查询和重用对设计人员的要求很高。设计人员必须对文件服务器上的各种数据 的存放位置要非常了解，这些都是对知识重用非常不利的。 针对目前企业知识管理存在的问题，本章提出一种新的知识管理方法，即以产品数据 管理系统( p d m ) 为平台搭建企业知识库，将企业的产品、过程、制造和服务信息整合到 1 0 浙江理工大学硕士学位论文 单一的安全知识源中。p d m 系统能够管理跟产品有关的所有信息，对这些信息的管理就包 括了对知识的管理。企业知识库支持产品的开发设计、工艺过程规划、采购销售、生产制 造、产品服务。 图2 1 描述了基于p d m 系统的支持大批量定制的知识管理平台。图中的双向箭头表示 企业知识库不仅支持各个过程，而且还不断的对各个过程的知识进行规范化、标准化管理。 利用该平台，设计人员可以查询零部件的重用情况、查询和调用零件库里的标准零件、查 询材料的各种性能参数和企业积累的各种标准法规及项目文档、实现零部件变型设计、管 理经过固化的企业知识经验。 图2 1 基于p d m 系统的支持大批量定制的知识管理平台 2 2 支持大批量定制的知识管理关键技术原理 大批量定制对知识管理的需求是知识管理发展的主要拉动力，而包括i t 技术、p d m 系统、产品建模、c a x 等各种技术的进步是知识管理的主要推动力【2 5 1 1 2 6 1 。产品数据管理是 实现大批量定制的关键技术，以p d m 系统为平台实现支持大批量定制的知识管理，需要 结合大批量定制的开发设计技术比如零部件分类和零部件主模型技术等，并且还需要将开 发设计技术与p d m 系统相结合，比如元数据管理，图文档管理，分类管理等等。图2 2 描述了支持大批量定制的知识管理技术体系。下面将介绍具体的几种支持大批量定制的知 识管理的关键技术原理。 浙江理工大学硕士学位论文 图2 2 支持大批量定制的知识管理技术体系 2 2 1 零部件分类 零部件分类是建立企业零件库的基础。零部件分类分为两个步骤：零部件a b c 分析； 零部件层次结构划分。 ( 1 ) 零部件a b c 分析。在制造类企业中，运用p a r e t o 法则发现不到2 0 的零部件占 总成本的8 0 。这2 0 的零部件很大程度上决定了产品的内部多样化和外部多样化。为 了尽可能减少产品内部多样化、增加产品外部多样化，必须运用a b c 分析法对企业零部 件资源进行分类。a 类零部件是需要专门开发设计的零部件，b 类零部件是可以在零部件 主模型基础上实现变型的零部件，c 类零部件是标准件和通用件。为了减少产品内部多样 化，应尽可能将a 类零部件变为b 类零部件，将b 类零部件变为c 类零部件。 ( 2 ) 零部件层次结构划分。合理的零部件层次结构划分能为设计人员提供有效的检索 手段，这里采用一种面向对象类的零部件层次结构。零部件的层次结构是一个包含嵌套类 的树状结构。“类”是具有相同或相似特性的一组对象的集合，它为属于该类的全部对象 提供统一的抽象描述【2 7 1 ，一个类可以派生出具有相同属性的不同对象。可以把分类层次结 构的划分抽象为类的划分。如图2 3 所示，零部件的层次结构被分为三部分：组、类和对 象。组是显示相关类和对象的集合。类包括抽象类，存储类。抽象类是合并在存储类中使 用的共同属性。存储类是存储实例的类，它继承抽象类的属性，可位于层次结构中的任何 地方。对象代表具体的实例。一个组可以分为多个抽象类，一个抽象类可以分为多个存储 类，类与类这间，类与实例之间通过属性来建立关联关系。下文企业零件库的层次结构就 是利用该方法建立的。 1 2 浙江理f ：人学硕_ i 学位论文 斓峨酒瞄 i ? # = 篡习，e 兰三司 一7 圃剖 霉掣固 i 存饵1 i 存誓j k 豢螽d。i 纽； 圃! 圆 圃i 廖；廖 逸塞o | 匕塑列卜匕塑叫卜饿卜t 塑恕j 基曼到 匕黧掣 l 黧引 | 塑譬 | 乞麴引 一 一一 _ 一 ：对粕 。，l 渡x ；i 糠x | ：ii j | j 奠ij 糯 图2 3 面向对象类的零部件层次结构划分 2 2 2 零部件主模型 零部件主模型包括几何模型和事物特性表( s m l ) 【2 8 1 ，通过事物特性表中的参数驱动 几何模型实现变型设计。零部件手模型分为几何形状、零件和部件主模型三个层次。零件 几何模型和相对应的事物特性表相结合就是零部件主模型。图2 4 描述了通过蜗杆主模型 产生不同规格的蜗杆，事物特性表中的a a a a a g 为事物特性。对事物特性赋予不同的值 可以产生识别码为0 0 0 1 、0 0 0 2 、o 0 0 3 的不同蜗杆。 p 哪l d 挂煎螭符直蠕抨盛教鬻轮当变位轰压力舟长虞 柽 氯蠡 图2 4 蜗轩主模型图2 5 主记录、元数据、文档之间的关系 2 2 3 元数据 知识的管理就是对产品相关信息的管理，对其进行标准化、规范化、模块化，使其成 为能够反复重用的产品知识。产品相关信息由不同主记录和各种不同文档组成【2 9 1 。主记录 是描述对象的属性，比如文档主记录、图纸主记录、模型主记录和零部件主记录。主记录 与文档之间的联系通过元数据进行关联。元数据是p d m 中用以管理数据的数据