产品数据管理(PDM)实施关键技术

【导读】
摘要:本文介绍了产品数据管理基本概念,针对电梯产品数据的特点,用非空子集的概念构造了模型框架来解决电梯设计过程中的参数匹配的关键问题,实现了具有人工智能的计算机辅
   摘要:本文介绍了产品数据管理基本概念,针对电梯产品数据的特点,用非空子集的概念构造了模型框架来解决电梯设计过程中的参数匹配的关键问题,实现了具有人工智能的计算机辅助的电梯设计。同时引入客户订单提取和条码技术等关键技术,提高了效率,也大大加强了电梯集团的市场竞争力。

 
引言
   电梯企业的数据管理是纷繁复杂的,从客户订单到电梯产品设计再到加工制造、装箱等很难形成一套良好的计算机辅助的高效的方法。随着市场竞争的日益激烈,以及信息化水平的迅速提高,这种缺少信息化、智能化的设计与数据管理日渐显得力不从心,错误率高,效率低下,交货期长。然而目前流行的计算机辅助技术为将主要依靠人工的电梯设计转变成具有人工智能的计算机辅助的电梯设计提供了可能,也可以借助一些关键技术来改善电梯产品的T(Time,上市时间)、C(Cost,产品成本)、Q(OuaIity,产品质量)、S(Server,客户服务)。
 
1 产品数据管理基本概念
   许多企业现在都在依靠实施产品数据管理(Product Data Management,PDM)来提高他们的市场竞争能力,PDM系统能集成和管理各种应用程序、信息以及流程,这些流程定义了一个产品从设计到制造再到最终用户的整个过程。换句话说,PDM系统可用来控制在设计、工艺、制造、分销和维护产品时所需要的各种信息、文档和工作流程。
 
   与产品相关的信息通常包括几何数据、工程图纸、项目计划、零件文件、装配图纸、产品协议、数控加工程序、分析结果、来往信函、物料清单、以及有关工程修改的信息等等。PDM也被看作是连接不同部门和地区的一个集成工具,以此保证整个企业中的正确的信息能在正确的时间,以正确的形式到达正确的人手中。实际上,产品数据管理是通过封装和集成的概念规范了各种应用软件产生的数据和各种应用软件的数据流程,实现工程应用软件的数据管理和系统集成。
 
   随着动态企业联盟的兴起以及数字化制造技术的发展,PDM系统更新也日益加快,加之PDM系统本身的复杂性和范围的广泛性,因而全面实施PDM系统是周期长、成本高以及见效慢,对中小企业来说尤为不利。本文针对电梯产品数据管理的特性,将若干关键技术应用到产品数据管理系统中来解决电梯产品的设计与数据管理关键问题。
 
2 电梯的产品数据管理系统的关键技术及其实施
   (1)电梯的产品数据管理系统中的基于Web的客户订单提取
   客户可以在本系统提供的客户订单提取网站上浏览到相关电梯产品的型号规格、模型以及用户化的参数等信息。这样用户就可以在任何地方任何时刻根据现场的实际测量值和实际要求可在网上填写自己合同书,然后通过HTTP协议将其内容提交给电梯集团的市场总部的Web服务器,电梯集团的市场总部再根据各个分厂与客户之间的地理位置关系以及库存状况等将所提取的信息分发到各个分厂,然后分厂再下放到具体的设计部门。
 
   在这其中涉及到的付款方式可以通过借助信用卡或者其它通过银行信用机构的中介付款方式,此外还有一些重要信息可以利用对称式加密算法(私密金钥加密法)、非对称式加密算法(公开金钥加密法)等加密技术进行加密。引入客户订单提取模块不但可以增加了电梯集团的市场影响力,更重要的是可以方便客户、减少费用、提高工作效率、缩短产品的周转周期。
 
   (2)条码技术在电梯的产品数据管理系统中的应用
   ①条码技术的特点及在电梯产品数据管理系统中应用方案。条码技术是一种在计算机应用实践中产生和发展起来的实用的自动识别技术。它具有数据输入速度快、准确度高、成本低、可靠性高、操作简单、制作容易、保密性好、误码率低的特点,已经应用于各行各业,并产生了巨大的经济和社会效益。
 
   电梯产品的零部件的个数的繁多以及零部件关系的错综复杂,不但给管理和维护(如库存情况)带来了许多麻烦,而且也给电梯产品的装箱带来了很多苦恼,特别是当客户距离电梯集团发货地点很远的时候,倘若在进行电梯产品物流时少装了某些零部件,这样就可能造成巨大的经济损失。鉴于此,作者引入了如前所述的条码技术。条码是零部件的唯一标识,通过它能够对电梯的库存起到一定的柔性控制,以及对电梯装箱起到良好的控制作用,减少了失误率,提高生产效率。具体应用方案如下:
 
   A.为每一种关键性的零部件用一个条码来代表其编码信息。其中包括公司编码、零部件编码、时间等。

   B.打印条码,并为上述的零部件在入库前贴上其相应的条码。

   C.入库时,仓库管理员使用条码便携式终端,扫描零部件上的条码,并保存到库存数据库里,完成入库记帐工作。这样就可以很好的掌握库存的分布情况,也就可以合理地分配任务,能够使公司进行良好的运营。

   D.出库时,即装箱控制。以具有人工智能的辅助设计装箱单为参照,通过条码便携式终端直接对装箱单进行控制。这样就可以简单而又准确地把握了电梯的装箱情况,提高了生产效率,增加了市场竞争力。
 
   ②在电梯产品数据管理系统中的条码硬件设备和计算机硬件的接口。所谓条码就是一组宽度不同,平行相邻的条和空,按照一定的编码规则组合起来的符号,用以代表字母、数字等信息。零部件上的条码要成为计算机所接收的信息,就必须通过条码硬件设备(如上述的条码便携式终端)来实现,条码硬件设备主要是由扫描器和条码译码器构成。
 
   当扫描条码时,光电扫描器根据光的反射原理及光电转换原理,获得与条码中的条和空的宽度相对应的电信号,经放大整形后由译码器进行译码,然后条码符号所代表的信息就通过计算机的RS232串口被计算机读取。
 
   ③电梯的产品数据管理的BOM设计。BOM(Bill of Material)是计算物料需求控制文件,它用于描述物料是按怎样的层次结构连在一起的。换句话说,BOM是根据产品结构将产品按构成的层次逐步向部件直至原材料(零件)分解所形成的列表或图示。
 
   通常的BOM结构是以树状结构来实现的。如1图所示:其中部件11(B,2)中的B代表的是部件0的作业A要求的是部件11的作业B,2代表的是部件0对部件11的需求数量是2。
 
图1 BOM树状结构
 
   针对BOM树状结构,可以拆分具有单一父子关系的一系列树枝或者单一节点,如图2所示,再考虑电梯产品零部件的特征,建立如图3所示信息模型。基于该信息模型的BOM树状结构的遍历过程如下:当父节点为空时,该节点为根节点;分别以根节点为父节点查找相应的部件或零件,并使其成为对应的父节点的子节点,再将该子节点作为父节点,按在考虑层次关系基础上实行深度优先搜索的原则,用递归算法来实现整棵树的遍历,如图1的遍历的结果为:部件0(A,1)->部件11(B,2)->零件21(A,1)、零件22(C,1)->零件12(A,11)、部件13(A,1)->零件23(A,1)、部件24(A,2)->零件31(A,1)、零件32(D,10)。这样实现的BOM树状结构可以实现无限多级、直观性强、易于管理维护等优点。
 
图2 BOM树状结构的拆分结果
 
 
图3 系统信息模型
 
   如图4所示,基于以上的算法和模型所生成的具有无限多级的设计BOM表设计与管理模块。
 
图4 具有无限多级的BOM表设计与管理
 
   ④系统模型框架的构造。抽象出电梯的零部件的作业相关量和数量相关量的共有的属性和方法,分别创建类模板,然后分别以相关量的对象来实现类,从而就形成各自的相关量对象集,最后根据各自的相关量对象集生成对应的相关量对象集的非空子集,这样模型框架就形成了。
 
   如图5所示:电梯产品的零部件的作业一般与载重、速度、开门宽度、底坑深度、乘客人数、井道平面尺寸、导轨规格、曳引机规格、轿顶装配规格、轿门总装规格、层门总装规格、门套总装规格等12个对象有关。这样建立的模型能够很好地适应电梯作业、数量等相关量变化的情形,具有良好的伸缩性。这种模型框架对于有限的状态相关量对象的推理均适用。
 
图5 电梯的作业相关量对象集合模型框架构造过程
 
   然而在确定电梯零部件的作业相关量和数量相关量时绝大多数是不超过两维的对象集合,这样只需构造不超过两维的模型框架就足够了。这样构造的模型框架就能很好解决电梯设计推理问题。如图6所示,电梯设计过程中的作业生成过程,首先根据BOM表查找到相应零部件的作业相关量,再结合客户订单中提取到的作业相关量的已知条件再到BOM表中将该零部件的作业选出来。
 
图6 电梯设计过程中的作业生成过程
 
   如图7所示,电梯设计过程中的数量生成过程。首先根据模板表查找到相应零部件的数量相关量及其数量相关量系数,再结合客户订单提取到的数量相关量的已知条件,同时考虑BOM表中父子零部件之间的数量关系,最终确定该零部件的数量。
 
图7 电梯设计过程中的数量生成过程
 
   ⑤电梯的产品数据管理系统的工作流程。如图8所示:首先将客户订单信息提取出来,由电梯集团的市场总部根据各个分厂的地理位置、库存状况等将所提取的信息分发到各个分厂,然后分厂再下放到具体的设计部门。指派的部门根据企业标准和现有的模板库进行产品设计,同时要依靠知识库和产品结构树的内容,经过智能性地推理生成装箱单文件。最后在装箱时,参照生成装箱单文件,使用条码扫描仪控制零部件是否装箱。
 
图8 电梯的产品数据管理系统工作流程
 
   如图9所示:经该系统客户订单提取模块将客户需求转化成设计参数,并在所构造模型框架的基础上自动生成电梯产品的设计结果。
 
图9 电梯的产品数据管理系统设计结果
 
3 结论
   该系统通过网络可以将客户订单信息提取出来,然后根据所构造的模型框架,利用产生式推理的专家系统推理出电梯的零部件的数量和作业,同时借助BOM表和条码扫描等若干关键性的技术来控制电梯的产品数据管理的工作流程,极大地减轻了工作人员任务负担,提高了生产效率,缩短了产品的交货期,增强了市场竞争力。
 

  • 2019-02-15 09:48
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