PDM的轮胎模具信息编码解决方案

【导读】
建立一个统一、简洁、完善的编码系统是成功实施PDM系统的重要基础,同时也是产品信息编码是产品配置和产品报价的先决条件。本章从产品信息编码的原理和产品信息分类的过程出发
    建立一个统一、简洁、完善的编码系统是成功实施PDM系统的重要基础,同时也是产品信息编码是产品配置和产品报价的先决条件。本章从产品信息编码的原理和产品信息分类的过程出发,针对轮胎模具的特点和PDM信息编码的要求,提出了面向PDM系统的、适用于轮胎模具全生命周期的编码系统模型。

 
2.1面向PDM的产品信息编码技术
2.1.1信息编码概述
    编码是将事物或概念赋予一定规律性的、易于人或计算机处理的符号,是人们统一认识、统一观点、交换信息的一种技术手段,是企业信息化的基础。编码作为事物的可视标志符号,在PDM系统中具有非常重要的作用。对企业产品信息进行统一编码,不但能够规范产品信息,提高信息传递的效率和准确度,增加产品的互换性,而且便于信息的存取和检索,有利于功能软件的集成开发。我国绝大多数制造企业使用的信息编码均为隶属制编码或特征组合码编码,前者能够清晰地表达产品数据之间的关系,但结构比较复杂,编码和识别不太方便,后者编码方法结构简单,识别容易,但所表达的信息量少。
 
    目前,在PDM信息编码方面有诸多的研究成果,但大都集中在编码的通用性及编码管理方面的研究,忽视了编码在某些具体行业的研究。不同的行业,产品相关信息和相关过程存在较大差异,而依据通用规则进行企业物料编码,并不一定可以取得理想效果,而编码的质量直接关系到PDM实施的效果,己成为制约PDM实施的瓶颈。研究一种能够很好的适用于轮胎模具企业的物料编码体系己十分必要。

 
2.1.2信息编码的功能
    产品信息编码在PDM系统实施过程中,乃至整个企业信息系统中起着关键性的作用。

    (1)唯一、无二义的明确标识产品数据对象;

    (2)提高企业信息系统之间的信息传递效率和准确率;

    (3)提高信息系统的自动化水平;

    (4)便于企业资源的检索与再利用;

    (5)有效的支持快速的产品配置和变型设计。

 
2.1.3信息编码的一般原则
 
    在构建面向产品全生命周期的信息编码时,应该遵循以下原则:
    (1)唯一性原则。即一物一码,一个代码只能表示一个事物或一个概念,并贯彻于产品的全生命周期。
 
    (2)标准化原则。编码尽可能采用己颁布的国际、国内有关标准,统一编码形式,不但有利于PDM系统与企业内部各种应用系统之间的集成,而且为不同企业之间交流产品定义数据提供便利条件。
 
    (3)简短性原则。在代码长度设计满足应用要求的前提下,编码要尽可能简短,以节省存储空间、数据处理和传送时间。
 
    (4)柔性原则。编码系统在描述不同类别事物时,在编码位数和码位顺序上要具有弹性。
 
    (5)可扩展性原则。编码要考虑可扩展性,防止因数据扩充而重构编码结构,因此编码分析期间既要准确预测编码对象总量还要留有余地为不可预见性编码对象保留适当数量的备用码。
 
    (6)稳定性原则,所制定信息代码方案在该系统生命期内具有相对稳定性。
 
    (7)一致性原则,在一个系统内各相关数据文件和程序文件中对同一编码对象使用相同的代码格式,并且前后一致,始终如一地坚持确定的代码格式,同时,代码含义应保持一致性。
 
    (8)可识别性原则,即在正确反映编码对象内容的条件下尽量采用易于识别的代码,提高编码的可识别性和计算机的自动处理能力。

 
2.1.4产品信息编码的结构
    一个合理的产品信息编码应该能够反映产品结构信息或产品特征信息。这样,设计人员和管理人员就能很方便的从系统检索需要的资源,提高工作效率。根据编码系统的特点,通常将产品信息编码系统分成平行编码系统和隶属编码系统。隶属编码系统在码位中明确标识了产品、部件、零件等的属性关系,如结构之间的隶属关系等,无需产品结构图或产品结构表就可以从编码中识别零件、部件的归属和零部件的使用情况,但不利于计算机管理,不便于零部件重用和编码扩展。在平行编码系统中,一个完整的编码由分类码和识别码两个独立部分组成,可单独使用也可组合使用,灵活性较好,具有很好的可扩展性。
 
    编码系统的码位结构可以根据需要选择,常见的码位结构如表2-1所示。
    表2-1常见码位结构比较
 
 
2.1.5轮胎模具产品信息编码存在的问题
 
    轮胎模具企业在产品信息编码方面存在着诸多问题:
    (1)现行的产品编码规则反映的是零部件的装配层次信息。查找零部件时需要从根节点开始逐个遍历,不利于计算机管理和资源重用,导致企业新的零部件不断被设计出来。
 
    (2)编码结构混乱,没有统一的结构、长度也不固定,编码信息不够完整。
 
    (3)现有编码系统不能适应产品的模块化设计、快速配置和零部件的变型设计,增加了产品的生产周期。
 
    (4)物料名称不统一,存在复杂的借用关系,造成管理混乱。
 
    (5)随着PDM的实施,现有的编码系统已经无法使用,必须构建标准化、规范化,便于满足信息化管理需要的产品信息编码系统。




 
2.2轮胎模具产品信息分类
2.2.1轮胎模具事物特性表
    事物特性表(德文:Sach-Merkleisten,简称SML)是指表征产品(包括部件、零件)的功能、几何、制造等事物特性,并以固定格式表的形式反映出来的信息集合。事物特性表定义了从对象组中表征和区分某个对象的决定性特性,规定了特性数据的表示格式,并统一规定存录和显现模式的信息标准,使产品的特性数据能够方便地在不同的系统之间交换。
 
    我国和国际标准化组织也在DIN4000/1-18《事物特性表定义和原理》的基础上,分别制定了GB/T10091.1-95《事物特性表定义和原理》和ISO13548《零件库(Parts Library)标准》。表2-2为RB63.5"-9型滑块的事物特性表,事物特性表的每一行表示用标识码表示的该类中的一个实例,每一列为该类对象的一个事物特性。
 
    表2-2 RB63.5"-9型滑块事物特性表
 
 
    所谓事物特性,从事物对象组中表征和区分某一对象的决定性的性质,比如说表征产品、部件和零件的几何特性、功能特性和制造特性等的信息集合,如按照轮胎模具的加热方式、对应硫化机尺寸、花纹块数、材质等可描述一类滑块,通过这些特性可以确定该类滑块的几何特征、功能特性和制造方式,对这些特性进行参数化,就可以得到某种滑块的实例,从而这些相关特性参数就得到了该滑块的事物特性表。
 
    建立事物特性表的主要目的是构建支持产品变型的模块化设计,支持有效的产品配置管理和变型设计。一个合理的事物特性表,不仅可以方便的进行产品信息分类,进而建立良好的产品信息编码结构,而且有效地响应下游的产品配置管理和变型设计。
 
    为保证事物特性表的简洁性,可对事物的各种特征按不同的功能和属性进行分类,即用多个事物特性表视图,对事物特性分不同的层次进行描述。如将事物特性表划分为基本特性、设计特性、工艺特性、物料定额特性、库存管理特性等视图,以满足企业集成不同环节对零部件特性数据的需要。

 
2.2.2轮胎模具零部件ABC分析
    根据Pareto法则,不到20%的企业资源为企业创造了80%的利润。为了提高企业资源的利用效率,首先由企业标准化部门和信息化部门人员,运用零部件ABC分析法对企业已有的零部件资源进行全面而详细地分析。其主要的目的是分析企业己有零部件对产品总成本和交货期的影响因子,消除其中的“垃圾”零部件,确保信息分类的成功实施,实现企业资源优化重组,提高生产效率。Pareto法则和零部件ABC分析法如图2-1所示。
 
图2-1 Pareto法则和零部件ABC分析。
 
    零部件ABC分析是按照零部件的使用频率进行归类,使用频率最高的C类零件为标准件和外协件,B类零件为可通过变型设计得到的那部分零件,A类零件是与订单相关的新设计零件,重用几率不大的零件。大批量定制生产模式下约50%为C类,约40%的零部件为B类,只有10%是A类零件。经过零部件ABC分析,将B类零部件尽可能的变为C类零部件,即尽可能采用,标准件和外协件;将A类零部件尽可能转化为B类零部件,即尽可能将专用件变为企业通用件。
 
    通过零部件ABC分析,减少企业自制件的比重,确定企业实施标准化的目标,减少了企业零部件的数量,便于产品信息分类和编码体系的建立,同时使企业能够将注意力集中在其核心技术研发上,提高市场竞争力。通过零部件ABC分析,对轮胎模具零部件进行标准化和模块化,在进行客户化产品配置过程中,只需对己经标准化的零部件或标准模块进行选择,对客户定制部件根据标准化零部件变型设计,提高了配置的效率和可靠性。

 
2.2.3轮胎模具零部件类和类层次
    “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。PDM系统中零部件分类是基于零部件族的,合理的零部件分类层次结构可以方便企业开发设计人员对零部件信息的检索和推理。层次零部件分类的基础是产品的树状结构,某个层次的分类元素按照一定的分类规则,可以向下划分出多个层次,同时每个层次又包含多个分类元素。
 
    采用基于语义关系的分类法则,遵循ISO 13548《零件库(Parts Library)标准》中的各项规定,构建零部件类、零件以及特性之间的语义关系,结合基于事物特性表的零件分类原理,构建零部件多重分类。类和类层次的确定以及分类特性的提取这两个步骤是一个反复迭代的过程,根据主要的分类特性刘一各个类进行命名,例如几何语义、功能语义等,并详细列出各个类所具有的特性,根据DIN4000标准,结合轮胎模具产品的特点,采用四层的分类层次结构,如图2-2所示。
 
图2-2确定零部件类和类层次

 
2.2.4构建轮胎模具结构多重分类树
    根据零部件类和类层次的分析,对零部件进行逐一分析,添加到己定义的类和类层次结构中并确定它所属的类,同时检验或更新现有的类定义和类结构。零部件类和类层次的确定是一个反复迭代的过程,由设计人员、标准化人员和信息化人员共同讨论,制定适用于轮胎模具企业的最佳分类方案。

    多重分类树是分类层次的一种结构形式,经过零部件类和类层次分析,可以得到具有类继承特性的零部件分类树。分类结构中每一条路径是指向被检索对象的指针一,构建多重分类树可提高用户的检索精度,实现资源的高度重用。


2.2.5轮胎模具产品信息分类模型
    PDM是以产品为中心进行产品数据管理的,PDM所管理的产品信息可以分为与产品刘一象有关的信息和与产品开发过程有关的信息。与产品有关的数据包括任何属于产品的数据,如CAD/CAE/CAM文档、物料清单BOM、产品配置等,与产品相关过程的信息包括所有和产品相关过程的信息,如加工工序、加工指南,工作流程、团队成员等。

    轮胎模具产品信息分类是进行轮胎模具产品信息编码的前提,根据产品信息编码的特点以及PDM对产品信息编码的要求,建立如图2-3所示的轮胎模具产品信息分类过程模型。
 
图2-3轮胎模具产品信息分类过程模型



 
2.3面向PDM的轮胎模具产品信息编码模型
2.3.1产品信息编码模型
    在轮胎模具产品信息分类的基础上,结合企业信息化的需求以及现有的信息编码系统,提出了面向PDM系统的轮胎模具产品信息编码模型,如图2-4所示。
 
图2-4轮胎模具产品信息编码模型
 
    产品信息编码模型由分类码、识别码和辅助码三部分组成,各码段的含义如下:
    (1)分类码(事物特性表编码,Sach-Merkleriten-ID,简称SML-ID)
分类码定义了产品信息的对象类,如滑块、花纹圈、上侧板和中模套等,每个对象类都有唯一的一个SML-ID。分类码的主要作用是对产品信息对象进行分类,向企业开发设计和管理人员提供有效的资源分类管理和检索手段。经过产品信息分类之后,确定了轮胎模具产品信息编码体系的分类码,分类码的码段划分如图2-5所示,分类码由十一位0-9的数字组成。
 
    依据零部件类和类层次分析,产品信息编码的分类码有五个层次组成,第一层为对象的标示码,确定对象的大类,如表2-2所示。第二至第五层码是按照企业惯用的分类标准和产品信息特点,以轮胎模具加热方式、硫化机尺寸、花纹圈分块数等作为事物特性。图2-6为轮胎模具的重要零件滑块分类码表示实例。
 
图2-5分类码(SML- ID)的结构
 
    表2-2 SML-ID标识码示例
 
 
 
图2-6滑块分类码实例

 
    (2)识别码(版本信息码,Version-ID)
    识别码主要对属性类型均相同的对象类中的具体对象进行区分和标示,即进行对象类实例化,用来确定对象的版本信息,每一个实例化的产品和零部件都有唯一的一个识别码。识别码采用流水码表示,流水码是由编码系统按照一定规则自动生成属于一定范围内的非负整数,具有唯一性和可扩展性。流水码值越大,表明对象的版本越高,识别码由四位0-9的数字组成。
 
      (3)辅助码(Auxiliary-ID)
    辅助码主要用来区分对象实例的数据类型,如文档数据、图纸数据、模型数据等,辅助码由两位1-9的数字组成。

 
2.3.2产品信息编码的优点
    轮胎模具产品信息编码模型采用分段式的平行编码结构,通过编码可了解产品对象的基本信息,有利于资源的重用和零部件的变型设计,便于计算机进行处理,有较好的可扩展性。除了满足产品信息编码的一般原则之外,还具有如下特点:
 
    (1)信息编码模型采用纯数字码结构,编码只体现零部件的分类信息,不、体现零部件的装配信息。建立零部件属于公司,而不属于某个产品的概念。同时,结构和长度相对统一,便于规范化管理,纯数字码为企业以后进行条形码管理的实施提供便利。
 
    (2)编码由“分类码十识别码+辅助码”十七位数字组成,分类码体现了对象的属性类,识别码确定对象实例,辅助码则体现了对象实例的数据类型。通过编码可以唯一的确定产品数据对象。
 
    (3)新的编码系统满足企业实施信息化管理需要。编码系统标准、规范,便于计算机识别、记录、处理、存贮可以实现企业各相关部门信息统一规范。

 
2.3.3编码应用流程管理
    建立企业产品信息编码管理系统的目的是提高企业信息资源的管理水平,加强系统数据交互和信息汇总能力,提高企业的生产效率和业务水平。因此,必须制定企业产品信息编码的申请和使用规范流程。图2-7为轮胎模具产品信息编码申请一与使用规范,通过对新编码进行申请流程控制,提高了编码的使用效率和准确性。
 
图2-7产品信息编码申请与使用规范



 
2.4本章小结
    
    本章中主要做了以下几个方面的研究工作:
    (1)对产品信息分类编码进行了分析,包括产品信息分类编码的概念、一般原则、编码体系等,并分析了轮胎模具产品现有编码存在的问题;
 
    (2)结合轮胎模具,阐述了产品信息分类的关键技术,并构建了产品信息分类的模型;
 
    (3)提出了面向PDM系统的、适用于轮胎模具全生命周期的产品信息编码模型,并建立产品信息分类编码申请与使用规范。
 

  • 2019-07-04 14:04
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