产品结构与配置管理功能的实施

发布时间:18-10-26


一个复杂的产品从概念的产生一直到产品的报废的整个生命周期中要经历很多配置过程。市场上每一种产品都必须遵从客户的要求规则。否则,生产企业将要面对一系列问题,如返修、再设计,并且因此丧失商业机会和损坏企业声誉。
 
 
目前,大多数中国企业都采用人工产品配置。这必然就会增加企业潜在的风险和削弱竞争力,特别是当企业生产复杂的产品以后就更加暴露出这些弊端来。PLM的产品结构与配置管理模块就是考虑如何满足顾客要求,更加方便地帮助厂商进行产品研发、设计到产品维护整个阶段的过程。
 
 
3.1产品结构与配置管理的功能与模型
 
    产品结构与配置管理(Product Structureand Configuration Management)作为产品数据组织与管理的一种形式,是PLM系统的核心功能模块之一,它以电子仓库为底层支持,以材料明细表为其组织核心,把定义最终产品的所有工程数据和文档关联起来,实现产品数据的组织、管理与控制,并在一定的目标和规则约束下,向用户或应用系统提供产品结构的不同视图和描述,如设计视图、装配视图、制造视图、计划视图等。产品结构与配置管理包括产品结构管理和产品配置管理两部分。
 
 
3.1.1产品结构管理
 
(1)产品结构管理的内涵
 
PLM中的产品结构管理(PSM)以整个扩展企业为整体,以产品为核心,用来维护产品本身的结构关系,并围绕产品的构成关系,通过把产品分解为部件和零件,再把部件进一步分解成子部件和零件的方法组织和描述一切与产品相关的数据,是产品生命周期中各种功能和应用系统建立直接联系的重要工具,也是涉及过程进展的直接体现者。其主要功能是对产品的概念设计结构、功能模块组成结构、机械组成结构及材料清单BOM进行管理,提供一种组织、控制和管理数据的机制。
 
 
(2)PLM系统中产品结构管理的功能模型
 
产品结构管理对现代企业十分重要,尤其是在企业实施PLM后产品结构管理的范围扩展了很多,其复杂度也大大增加,例如,随着产品生命周期的推进,产品结构管理由对一个静态产品数据的管理扩展到涉及到一系列的动态特征,包括产品BOM视图转换,产品数据反馈与追踪等;产品结构管理的过程由一个简单的线性过程扩展为一个并行的迭代过程。
 
 
为了支持这种迭代设计过程,实现企业之间的协同,一般将产品结构管理依据其内容划分为五大功能模块:产品结构层次关系管理,基于文件夹的产品——文档关系管理,产品结构与合作伙伴关系的管理,版本管理和产品零部件编码管理,如图3-1所示。
 
图3-1产品结构管理功能模型
 
 
1)产品结构层次关系管理
 
产品结构管理中的层次关系管理主要对单一产品所包含的零部件的基本属性管理,维护零部件之间的层次关系。利用产品结构管理功能,以产品结构树的形式,用户可以很方便地浏览产品结构树的整体层次结构和查询各个节点的描述信息。
 
 
在产品结构树上,每个零部件对象都有自己的属性,如零部件标识、零部件名称、版本号、材料、类型(标准/非标准件)和数量等。在需要时可根据零部件单个属性或多个属性进行快速查询所要查找的零部件信息,如通过对类型为“标准件”的零部件查询,可得到采购部门关心的信息,而对类型为“非标准件”的零部件查询,则提供制造部门所需信息。
 
 
在产品结构树中通过建立零部件之间的关联关系来建立产品结构的层次关系。产品结构树的层次由产品的复杂程度决定,多者7~8层,少的也要2~3层。在产品的全生命周期过程中,经常出现需要修改产品零部件属性及结构关系的情况。可分为直接修改(还未形成版本时)和按照工程更改规定的过程进行修改(对已发布或归档的版本的数据进行修改)。
 
 
产品零部件之间的层次关系及每个节点包含的属性信息可以用产品结构树模型来表示,如图3-2所示。通过它可以形象地描述产品的结构层次关系及每个节点包含的相应属性,管理所有与产品相关的数据信息,并可通过指定查询条件迅速找到自己所要的数据,而不用考虑其物理位置;在需要时根据不同部门的需要输出相应的物料清单(Bill of Material)。
 
图3-2产品结构树模型
 
 
2)基于文件夹的产品——文档关系管理
 
从产品的设计概念产生到报废的整个生命周期中会产生大量且种类繁多的和产品相关的数据,为提高对这些数据的管理与查询的效率必须对文档进行分类管理。在PLM系统中,文档与对象(产品、部件、零件)不是直接关联的,而是通过文件夹来连接产品对象和文档,如图3-3所示。通过文件央的分类管理来实现对产品对象的各种文档的分类管理。
 
图3-3零部件与文档的关系
 
 

3)产品结构与合作伙伴关系的管理
 
PLM为企业搭建了一个数据管理平台,在获得不同的授权后,不同地域的产品的研发人员、销售人员、供应商、制造合作商以及客户团体内的用户等都可以通过这个平台获取相关的产品数据信息佟引。相关人员通过浏览和查阅产品的数据后可以反馈相应的信息,企业可以从中筛选出有利于产品优化的数据,这有利于缩短产品的上市周期,增强企业的竞争力。
 
 
4)版本管理
 
产品资料在其整个生命周期中,可能要经过不断的修改、完善,直到产品废弃。产品资料每经过一次修改,就会产生这个资料的新版本,因此一份图档会有多个不同的版本。版本反映了信息资料的变化过程,版本管理在PLM系统中是一个很重要的功能模块,它是图档在系统中有效的时间记录。
 
 
版本管理的管理对象是企业生产过程中所产生的一切需要记录存档的信息流,尤其是产品在整个生命周期所包含的全部数据。这些数据包括产品设计与分析数据、产品模型数据、产品图形数据、加工数据、修改和改进数据等。
 
 
版本管理的主要目标是建立完善的电子图档管理系统,实现对设计部门所设计的底图、CAX图档及相关的产品数据计算机化管理和网络共享。如何有效地管理好图档文件的版本,将直接影响PLM系统性能的好坏。
 
 
PLM系统中版本管理的主要模型大致分为线性版本管理模型、树状管理模型、有向无循环版本管理模型。线性模型是一种最简单的模型,它是以版本出现的先后次序进行排列的;树状模型以设计方案的版本繁衍过程为依据,其版本号反映了各版本间的从属、并列或继承关系,同时也可以反映出设计中以某一中间版本为基础,选择多种设计方案从而形成多个设计结果的情况;
 
 
有向无循环版本管理模型是目前PLM系统中普遍采用的版本管理模型,因为线性或树状版本模型完全能够满足传统企业产品开发过程中表达和记录产品设计历史的需求,但是PLM系统中的产品设计过程是多组织、多领域专家协作进行产品开发的过程,这样最终确定的版本往往是在综合考虑各方面意见,合并各个版本的结果。这时产品版本演化过程就会出现某个节点有多个父节点,某个节点又会有多个子节点的网状,这种情况是线性和树状模型都无法表达的,这时应采用有向无循环图版本演化模型。
 
 
PLM系统中版本管理的版本管理的要求:
①能够保留设计的历史记录:对同一设计对象,不同领域专家考虑的出发点是不一样的,即使同一领域专家对问题考虑的出发点也不尽相同,这样就会导致同一设计对象具有不同的设计版本。而一个好的设计常常需要对多种设计版本进行分析、比较、优化、综合,最终才能完成。这就要求版本管理不仅要保留最终设计结果,还要能对设计过程中的整个历史版本都进行保留。
 
②能够管理分布于整个网络的版本数据:在网络环境下,与设计有关的版本数据大部分都集中存放于服务器上,随着协同设计工作的进行,将不断地产生大量的版本并需要存放于数据库中,这就要求版本管理能够管理分布于网络中的版本数据,并使数据信息冗余小、存取速度快、管理效率高。
 
 
5)产品零部件编码管理
产品零部件编码管理主要的任务是为每个零部件制定一个唯一的标识码,方便工程人员对每个产品上的每一个零部件实现全生命周期的信息追踪与管理。
 
产品零部件编码管理应满足如下条件:
①不同的企业所采用的编码规则不同,因此必须支持自定义编码规则;
②在编码生成上必须具备一定的智能性,以减少申请人员的工作量;
③在网络协同环境下编码管理系统必须支持异地编码申请,必须自动确保不同的企业所申请编码的全局唯一性。
 
 
因此一个功能强大、使用方便的编码管理子系统是产品结构管理不可或缺的组成部分。
 
 
3.1.2产品配置管理
 
(1)产品配置管理的概念
 
产品配置管理(Product Configuration Management)以电子资料室为底层支持,以材料清单(BOM,Bill of Material)为组织核心,把定义最终产品的所有工程数据和文档联系起来,对产品对象及其相互之间的联系进行维护和管理。
 
 
产品配置原理图如图3-4所示。产品对象之间的联系不仅包括产品、部件、组件、零件之间的多对多的装配联系,而且包括其它的相关数据,如制造数据、成本数据、维护数据等口引。产品配置管理能够建立完整的BOM表,实现其版本控制,高效、灵活地检索与查询最新的产品数据,实现产品数据的安全性和完整性控制。
 
图3-4产品配置原理图
 
 
产品配置管理能够使企业的各个部门在产品的整个生命周期内共享统一的产品配置,并且对应不同阶段的产品定义,生成相应的产品结构视图,如设计视图、装配视图和工艺视图等。
 

(2)PLM中的配置管理
 
PLM的配置管理解决方案需要延展PDM的核心配置管理功能,手段就是通过对己系列化标示的配置进行控制,而这种控制方法需要集成工程变更单和生产运作的管理流程。最终的目的就是要确保复杂和高度客户化产品的供应商生产的产品能够准确的满足顾客的要求。同时也要确保这种配置之中的独特性能够可以追踪和标示。同时基于PLM的配置管理更能体现的是对已有知识和诀窍(Know-how)的管理与利用。
 

(3)PLM中产品配置规则
 
在企业实施PLM系统时,必须根据企业的实际情况,确定产品配置对象、配置条件、配置规则和产品对象的选取范围,建立一套完整的产品配置系统。配置规则是产品结构配置时选择零部件的准则。
 
 
配置规则建立了产品族与零部件族等不同层次的配置变量之间的约束关系,这些约束关系是配置推理的依据。产品结构配置方式一般可分为四类:版本配置,有效性配置和变量配置,按照组合方法配置BOM。
 

1)版本配置。一个零部件可能有多个不同的版本,这些版本可处于不同的状态,例如,处于修改设计阶段的零部件版本处于工作状态。零部件工作版本通过审核批准即进入发布状态。按照版本所处的状态可以形成不同的配置,即符合版本配置状态的零部件入选具体的产品结构。一般情况下,企业往往按照已发布的版本来进行配置。
 

2)有效性配置。一个完整产品结构中的零部件会有多个版本,而且各个版本的有效时间不同。这种情况下企业来确定在产品结构的某一层具体应选择哪个零部件版本就需要按照有效性规则来进行零部件版本配置,即只有符合有效性约束条件的零部件版本才可入选。有效性规则主要有:结构有效性、时间有效性。结构有效性是指零部件在某个具体的装配关系中是否存在;时间有效性则指根据零部件各版本的有效时间来确定在某个具体产品结构中是否选择该零部件。
 

3)变量配置。大规模定制生产方式要求企业实现多样化、面向客户的产品设计、生产与装配。传统的产品结构管理方式已无法适应当前要求。变量配置作为产品配置管理中的核心功能和主要配置规则之一,能够很好地解决产品配置中所遇到的问题,例如,如何建立通用产品结构,实现某一产品族的结构管理等。
 

变量配置是以产品变量结构为基础,在一定的约束条件下,求解产品节点变量,最后输出产品物料清单的过程。在按照变量进行配置时,必须确定几个基本数据对象:选项变量,变量条件和变量规则。①选项变量是进行配置的关键参数。②变量条件指定配置条件,满足该条件的版本对象或者装配关系对象入选该配置。③变量规则将多个配置选项变量的限制条件采用与、或、非逻辑运算符连接起来,构成复合条件规则。
 
 
4)按照组合方法配置BOM。将版本配置、有效性配置、变量配置三种配置方式结合起来,任意组合配置方法进行产品配置处理,为企业提供更大的灵活性,可以在同一个BOM上配置出满足各种盟友企业条件及客户需求的产品结构树。
 
 
(4)PLM系统中的产品配置形式
 
1)单一产品配置。单一产品配置是产品配置管理中较简单的一种情况,它是指对非系列化的产品中涉及的不同版本的零部件、结构可选项、互换件、替换件,按照产品配置的思想进行有效的管理。
 

2)系列化产品配置。企业通过对已上市的产品进行调查分析,在原产品的基础上针对企业常用的零部件进行分析、研究、标准化,然后按照参数化设计的要求,把零部件的某些特征参数化,形成满足不同用户需求的系列化产品。当市场需要时,只要根据客户订单的要求,给出若干参数,就可以按照变量配置方法得出系列化产品。通过这种方法,可以大大缩短企业新产品的上市周期,提高企业的市场竞争力。
 
 
3)产品结构多视图。在企业中,同一个产品的BOM信息在其产品生命周期的不同阶段具有不同的内容,形成了产品结构的多视图H71。设计阶段一般按照产品零部件的层次关系来组织设计阶段的产品结构视图,如图3-5设计视图、图3-6计划视图。在制造阶段往往按照零件的类型来组织生产,如图3-7制造视图。产品结构多视图是产品数据在产品生命周期不同阶段的不同表现。可以从任一视图查询到产品完整结构,从而访问到产品的全部数据,此外还应保证在产品生命周期的不同阶段BOM的一致性。
 
图3-5设计视图
 
图3-6计划视图
 
图3-7制造视图
 
 
4)产品结构的精确配置与非精确配置。通过产品结构配置得到具体产品结构中的每一个零部件都有确定的版本,这种配置叫做精确配置。当产品结构中的某些零部件企业还未具体设计,或者出于方案讨论的需要,对于产品结构中的某些零部件可有多个版本候选,这种配置称为非精确配置。非精确配置可以表示产品的设计方案,仅供讨论,不能用于实际生产。非精确配置的产品结构中的零部件选择了确定的版本,成为精确配置后才能用于指导生产。
 
 
3.1.3产品结构与配置管理的模型
 
产品结构与配置管理模型包括产品结构管理模型和产品配置管理模型两部分,它们之间有着紧密的联系。从产品结构角度看,涉及零部件的层次关系、零部件的版本问题以及零部件对象与描述零部件对象的产品数据的关联问题。从产品配置角度考虑,涉及有关有效性、配置项及其多视图管理问题。
 
 
层次式的产品结构划分方法指出了一个产品的零部件在设计方面和功能方面的联系。零件和部件是产品结构中的两个基本的构成对象,是产品设计工作的基础数据,其中包括了产品开发过程中所需要的关于某个物品的重要信息。一个零件或部件可以有多个版本,这些版本是随着时间的推移,因排除问题或进行产品改进而形成的。零部件对象采用更改标记和其它的标记对零部件的版本进行区分。
 
 
与版本无关的属性,如物品编号或名称等,在所有的零部件对象中是始终不变的。为了支持产品结构与配置管理中的版本管理,将零部件按与版本有关和版本无关分为两种形式,即零部件唯一标识类和零部件类。
 
 
通常情况下,具体的PLM用户只使用零件和部件对象,而零部件唯一标识对象则是在保存某个零部件对象时由PLM自动生产的。零部件唯一标识对象将与版本无关的各种属性动态的传送给相应的与版本有关的零部件对象。当某个已发放的零部件处于冻结状态或被审核时,零部件对象就得到了新的版本。
 
 
对于零件,产品结构表示了该零件所使用的原材料或半成品。利用原材料和半成品对象,可以将工艺过程规划和采购方面的信息加入到产品结构中,从而使得产品结构更加完整。因为原材料也存在版本的问题,同样也将原材料和半成品分成版本无关与版本有关两种形式,即原材料和半成品唯一标识类、原材料和半成品类。具体的PLM用户只使用原材料和半成品对象,而其唯一标识对象则是在保存某个零件对象时由PLM自动生产的。
 
 
PLM系统为了实现配置管理,在系统管理对象类下添加了配置项类、可选项类。配置项类是对产品结构配置规则集的抽象;可选项类则是定义了另外一种产品结构约束集。在一个变型的产品结构在中,包括配置对象和可选对象。一个由变型配置派生的、与定单相关的产品配置,是通过一系列选择准则定义的,根据配置对象,对变型配置中必须具有的构件或可以具有的构件进行选择,最后得到与定单相关的产品配置。
 
 
供应商类定义了产品零部件的供应商情况。在产品结构与配置管理中的关系类主要有:
(1)一个零件、部件、原材料或半成品可以有多个版本,所以各自的唯一标识类和与版本有关的各类间存在一个l:n的联系。这种关系类分别称为零件标识关联类、部件标识关联类、原材料标识关联类和半成品标识关联类。
 
(2)零件和部件对象间也存在一个n:m的关系,同时零件和原材料、半成品对象间也存在一个n:m的关系,这种关系类称为版本分级关联类。
 
(3)零部件唯一标识类间存在的关系类称为替换关联类和互换关联类,描述了产品结构分解中出现的产品零部件唯一标识类之间存在的替换和互换的关系,表征了企业中经常用到互换件和替换件的关系。
 
 
(4)原材料、半成品唯一标识类间存在的关系类为替换关联类和互换关联类,描述了零件生产中出现的原材料或半成品唯一标识类之间存在替换和互换的关系,表征了企业中经常用到互换件和替换件的关系。
 
(5)部件类和零部件唯一标识类间存在两种关联,一种是结构分级关联类,描述结构关系的聚合关联,描述了部件对象与组成这个部件的零部件唯一标识类对象间的结构分级关系;另一种是结构有效性关联类,表征了不同装配体结构分解的有效性约束。
 
(6)零件类和原材料或半成品唯一标识类间存在的关系类为结构分级关联类,描述了零件对象与生产这个零件的原材料或半成品唯一标识类对象间的结构分级关系。
 
(7)部件和可选项类间存在的关系类为部件可选项关联类,描述了部件在产品结构分解中存在的结构可选件约束关系。
 
(8)配置项类与部件类间存在的关系类为动态结构有效性关联类,它表征了产品结构分解时结构有效性约束,同时,这也为一动态关系。
 
(9)配置项类与零部件类间存在的关系类为动态版本有效性关联类,表征了产品结构分解时的版本有效性约束,同时,这也是一动态关系。
 
(10)零部件类与零部件供应商类之间存在的关系类为供应关联类。
 
 
3.2产品结构与配置管理的实施
 
3.2.1企业产品结构与配置管理的需求分析
 
前文主要从理论上对产品结构与配置管理进行了研究,给出了产品结构与配置管理的模型,下面结合中兴汽车公司实例进行具体的分析。
 
(1)中兴汽车公司产品结构与配置管理系统的背景
河北中兴汽车制造有限公司是1992年经中国政府批准设立的中外合资企业。公司拥有两个整车制造工厂和一个产品研发中心,注册资本3。8亿元,总资产7.5亿元,年生产能力10万辆。现有职工2300名。
 
 
中兴公司坐落在河北省保定市,地处京、津、保三角区。公司占地46万平方米,拥有冲压、焊装、涂装、总装四大工艺和国内最完整的皮卡、SUV车身模具。长达7公里的四大工艺15条主要生产线集中于一个联合厂房内,全部由计算机控制,从原材料进车间到整车下线全部在一个联合厂房内完成。
 
 
产品研发中心云集大批现代科技精英,具有强大的整车开发能力。目前公司的主导产品有皮卡和SUV两大系列、7大车型、二十多个品种:SUV系列,主要有驰野、旗舰、福星等品牌;皮卡系列,主要有旗舰、福星、老虎等品牌。现有专利技术10项,关键零部件采用国内外同行业优秀企业的产品。
 
 
企业通过ISO-9001、2000版国际质量管理体系标准的CAQC认证和美国RAB的双重认证及产品出口认证。中兴公司拥有完善的汽车营销服务体系,在国内设有l50家经销商,210家维修站以及相应的维修配件和信息及网上结算系统。外销网络遍布中东、非洲、东南亚和欧美等近40个国家和地区。其中BQl020系列皮卡车是国家专利产品,被国家有关权威部门认定为“我国自行研制开发的最好车型之一。
 
 
随着汽车技术的飞速发展,市场对汽车性能的要求也越来越高,中兴汽车制造有限公司为了赢得市场的挑战,不断推出响应市场需求的车型。随着中兴汽车生产的品种不断增多,汽车的产品结构和配置管理越来越复杂,生产过程和工艺文件管理日渐复杂化,产品质量要求越来越高。
 
 
近几年中兴汽车制造有限公司结合自身业务管理特点,经过不断地摸索,在产品结构和配置管理方面形成了自己独特的管理模式。但随着市场竞争的加剧和企业信息化建设的发展,原有的手工管理模式早已不适应现代化生产的要求。
 
 
中兴汽车制造有限公司产品管理的特点如下:
 
1)生产的汽车品种多、产品系列化。
 
2)每种车型的零部件数量多且不同车型的零部件有的可以通用。
 
3)每种车型更新换代很快,其零部件数据更改频繁。
 
4)车型的研发与生产以市场需求为主。
 
 
为此,公司引进国内先进的产品全生命周期管理系统一一英泰PLM系统对原产品结构和配置管理的模式进行重新设计与完善,以达到快速响应市场需求的要求。
 
(2)中兴汽车公司对产品结构与配置管理系统的需求
通过对中兴汽车公司的实习和调研,发现该公司在产品结构与配置管理环节有
值得改进的地方,经过和相关技术人员讨论与研究后提出如下改进意见:
 
1)为减少产品的返工和浪费,要求产品设计部门、产品原材料采购供应部门和产品制造部门的材料清单要一致。
 
2)各个部门的产品结构和产品配置数据要统一。
 
3)面对多品种、小批量的市场需求,企业各个部门的产品配置信息要准确。
 
4)在产品全生命周期过程中产品的数据应能被授权的相关人员快速、方便的查询到。
 
5)系统应能及时调整被相关部门更改过的产品配置信息,尽量减少更改信息所带来的各种混乱。
 
6)系统应尽量减少客户特殊配胃要求的出错。
 
7)相关部门能及时、有效的获得系统快速生成的各类产品数据汇总统计报表。
 
 
(3)中兴汽车公司产品结构与配置管理的目标
为保证企业资源的有效利用,减少企业单位产值的能耗要求建立起统一的产品结构和配置数据及操作平台,从产品概念产生到产品退出市场的全生命周期过程中相关的人员都能通过此系统平台及时得到产品的数据信息并能及时反馈想关信息:
 
1)建立起产品的整体模型数据库并制订出产品的整体配置规划,尽量减少企业的生产成本,缩短产品的上市周期。
 
2)建立起设计工艺、生产计划、物资供应等不同部门一致的产品材料清单。
 
3)为企业研发、生产、销售、采购、售后等部门建立一个一致的产品数据信息平台,方便个部门获得及时、准确的产品数据信息,以减少出错、提高效率。
 
4)建立产品更改的历史记录,以完整的保存产品配置管理中产品数据的全部版本,自动记录产品工艺更改历史数据,提高产品更改的可追溯性。
 
 
3.2.2企业产品结构与配置管理的实现
 
产品结构与配置管理是中兴汽车公司PLM系统的核心。每个企业的企业文化和实际情况各不相同,所以,它的实施必须和本企业的实际情况相结合,同时,还必须考虑到企业未来发展的需要。
 
(1)系统实施原则
 
1)系统先进性和可升级性原则。
 
2)保证系统数据安全和一致性原则。
 
3)能够和企业的内网互联并支持多种网络协议,为企业相关部门和相关人员实现信息共享提供技术支持。
 
4)系统的服务功能、信息资源可扩充性以及服务对象范围的扩大性原则。
 
5)系统实用性和易维护性原则。
 

(2)中兴汽车公司产品结构与配置管理系统整体结构
PLM系统提供的数据是企业信息化和系统集成的重要信息,是ERP集成的重要组成部分。选择适合于自己管理模式的PLM系统己成为企业的当务之急。
 
 
清软英泰软件公司根据中兴汽车公司的实际情况,采用面向对象的设计方法和PoweBruilder9.0编程语言,使PLM系统功能贴近本公司的实际需要且易于扩展。中兴汽车公司PLM管理系统中产品结构与配置管理子系统对中兴汽车产品的结构与配置、产品零部件对象间的相互联系、产品零部件材料清单、产品演变等进行管理和维护起到重要的作用。
 
 
通过此系统,该公司各个部门在产品的整个生命周期内共享统一的产品数据信息,建立完善的BOM清单,高效的检索与查询最新的产品数据,极大的提高中兴汽车公司新车型的研发能力和对市场的快速响应能力,企业的管理水平和竞争力都得到很大提高。中兴汽车公司产品结构与配置管理系统整体结构主要功能框图如图3-8所示。
 
图3-8中兴汽车公司产品结构与配置管理系统整体结构功能框图
 
 
此系统主要包括产品配置管理、产品结构管理、视图管理、产品数据检索管理、产品数据统计分析管理等5部分组成,具体功能如下:
 
1)产品配置管理:主要包括有效性配置、版本配置、变量配置、替换件和互换件配制四部分,其中有效性配置还包括结构有效性和时间有效性。

①有效性配置:在汽车零部件结构中,不同系列的车型都会用到一些同样的令部件,以提高开发速度,降低成本。此时要配置具体车型的产品结构,需要按照有效性规则进行配置,确定哪一个零件版本在哪一型号车型结构中能够入选。有效性规则可有多种:结构有效性、时间有效性。
 
结构有效性配置:结构有效性指的是某种零部件在某个具体的产品装配关系中的数量。例如,在中兴旗舰SUV整车配置中,可以有CD机这个部件,根据客户需求也可以不配置CD机。通过设置结构有效性的规则,反映这种配置意向。还有就是在进行车型设计时,有的零部件在不同的车型中会出现数量不一致的情况。这种配置功能主要是通过提供控制数量的配置项来实现。该配置项包含条件和数量,在精确配置的情况下,用户可以根据具体条件确定具体的数量。
 
 
时间有效性配置:确定父/子关系的时间关联性,通过该配置功能,用于确定在特定的时间产品特定的结构的对应关系,从而得到不同时期同一产品的结构演变的静态照片,如,A97-00-00下面存在零部件A97-00-01则可以表述为如表3-1所示。
 
通过该配置功能能够对零部件关系上的添加、删除、更改作出记录,可表示如表3-2所示。
 

②版本配置:基于母版本的基础上新设计的零部件版本是活动版本。零部件在设计或生产过程中会不断地改进产生新的版本。系统提供对零部件的线性版本的支持,其版本产生的顺序是按照时间顺序依次排列的。如:A>B>C。
 

我们通过分析,提供基于最新版本进行配置和管理的方式实现版本配置。其中同一零部件的连续版本其启用时间和停用时间是连续的。如:版本的有效时间配置定义,如表3-3所示。
 
 
 
③变量配置:汽车上某些零部件具有不同的规格与型号等属性,我们可以把这些属性看成变量,根据这些变量的不同取值产生多种不同的具体产品结构,把它们分别配置在不同的车型中以形成系列车型。例如,同样是皮卡车系列,所有产品均有多种配置及两轮、四轮两种驱动形式等多个可选。可以把这些属性作为变量,根据这些变量的取值决定哪个型号的零部件入选具体车型。用这种配置方法进行产品结构配置称为变量配置。
 
 
④替换件和互换件配置:通过属性标识出该类零件同时产生对应的替换表,对于替换换置表中的记录可以表明其替换或互换的范围。
 
 
2)产品结构管理:主要包括产品结构层次关系管理、基于文件夹的产品一一文档关系管理、产品结构与合作关系的管理、版本管理4部分构成。它们各自的功能在前面已作介绍,这里不再叙述。
 
3)视图管理:主要包括设计视图、计划视图、装配视图、制造工艺视图4部分组成。

①设计视图:按照产品订单号组织,通过树型的方式描述出该订单包含的所有零部件结构信息。

②计划视图:为公司计划部门安排生产准备工作服务的。从计划BOM应能迅速查到哪些是标准件,需要外购;哪些是外协件,应和哪些供应商联系购买:哪些是自制件,需要何种材料,归哪个车间生产。

③装配视图:汽车装配部门通过此图可以知道某一车型的装配工艺和技术要求,然后安排技术力最组装整车。

④制造工艺视图:为生产部门提供车型令部件的制造工艺信息和技术指标。
 
 
4)产品数据检索管理:主要包括结构反查、更改检索、差异检索3部分组成。

①结构反查:包括单级反查和多级反查。单级反查表常用于确定一个装配件变化时,哪些物料单受影响,计划人员可以用单级反查表来辩识由于组件推迟交货或损坏而受影响的装配件。多级反差表向上扫描产品结构的每一层,一直到末项。

②更改检索:可查询出某个零部件所作的更改纪录,以及其相关零部件的更改单。

③差异检索:比较不同产品/部件之间结构差异,可分为三种比较方式:单级比较、多级比较、底级比较。比较结果:相同件、不同件及数量的列表。
 
 
5)产品数据统计分析管理:主要包括综合BOM统计、标准件BOM统计、外构件BOM统计3部分组成。

①综合BOM统计:按照车型,统计整个车型的产品结构BOM清单,根据中兴汽车厂的排序需求,按照深度优先的原则,统计出符合的格式,提供是否输出借用件的选择框,可控制是否输出借用件。统计结果可按照中兴汽车厂的标准格式打印输出。

②标准件BOM统计:按照车型,统计整个车型的标准件BOM清单。

③外构件BOM统计:按照车型,统计整个车型的外购件BOM清单。
 
(3)中兴汽车公司产品结构与配置管理系统产品数据库设计
中兴汽车公司产品结构与配置管理系统产品数据库可以分为产品结构数据库和配置管理数据库两大部分。
 
产品结构数据库主要有产品属性表、产品关系表等构成,配置管理数据库主要有配置关系表、配置属性表、配置定义表等构成,它们的表结构分别描述如下:
 
1)产品属性表(CPSX)
中兴汽车公司产品结构与配置管理系统产品数据库中产品属性表描述整车上零部件的序号、主外键、字段、类型等属性,结构如表3-4所示。
 
 
 
2)产品关系表(CPGX)
中兴汽车公司产品结构与配置管理系统产品数据库中产品关系表描述整车上部分零部件的各种关系,结构如表3-5所示。
 
 
 
3)配置关系表(PZGX)
中兴汽车公司产品结构与配置管理系统产品数据库中配置关系表描述了整车上部分零部件的各种配置关系,结构如表3-6所示。
 
 
 
4)配置属性表(PZSX)
中兴汽车公司产品结构与配置管理系统产品数据库中配置属性表描述了整车上部分零部件的各种配置属性,结构如表3-7所示。
 
 
 
5)配置定义表(PZDY)
中兴汽车公司产品结构与配置管理系统产品数据库中配置定义表描述了整车上部分零部件的各种配置定义,结构如表3-8示。
 
(4)中兴汽车公司产品结构与配置管理系统中的主要算法描述
中兴汽车公司产品结构与配置管理系统中的主要算法包括产品结构管理算法和产品配置管理算法两大部分。
 
1)中兴汽车公司产品结构管理中的主要算法有产品结构树生成算法、产品结构树节点插入算法、产品结构树节点删除算法、产品结构树的显示查询算法、多级BOM汇总算法等,如表3-9所示。
 
 
 
 
2)中兴汽车公司产品配置管理中的主要算法有产品结构树配置变量算法、节点配置值算法、节点配置规则算法、有效性规则算法、产品结构树的显示查询算法、产品结构树替换算法、节点替换算法等,如表3-10所示。
 
 
 
 
3.3本章小结
 
产品结构与配置管理模块是产品全生命周期管理系统(PLM)的核心模块之一,是实现虚拟化生产的必要基础,也是实现系统集成功能的桥梁之一。本章重点分析了PLM中产品结构与配置管理的特点,详细介绍了产品结构管理的功能模型,以及PLM中产品配置规则和配置形式。
 
 
在理论研究和对中兴公司调研的基础上总结出中兴汽车公司产品结构与配置管理系统的需求分析。结合中兴汽车公司PLM系统的实施实例,提出了基于PLM系统平台的产品结构与配置管理系统的整体解决方案。此方案的实施可以有效减少企业产品结构和配置管理环节出现的失误,实现参数化的产品配置管理,帮助企业缩短产品的开发周期和支持企业的知识创新功能。