發動機連桿產品配置管理PDM解決方案

摘要：為滿足因中國汽車工業的快速發展對發動機連桿生產企業的產品配置管理提出的新要求，以中國某連桿生產龍頭企業為研究對象，對其產品的配置管理現狀及存在的問題進行了分析，論述了產品結構樹管理、 BOM管理、版本管理、全局產品信息模型等關鍵技術，并設計了產品配置流程圖，提出了產品配置管理的具體實現方法。

發動機連桿是連接活塞銷和曲軸的重要部件，它把活塞的往復直線運動轉變成曲軸的旋轉運動，從而驅動車輪滾滾向前。近年來，隨著我國汽車工業的快速發展，發動機產品的升級更新越來越快，對發動機連桿生產企業的產品配置管理也提出了新的要求。產品數據管理 (PDM)是一門管理所有與產品相關的信息和所有與產品相關的過程的技術。隨著計算機技術在制造業各工程領域中廣泛深入的應用和不斷發展，實施PDM已成為制造企業信息管理的需要，更是企業贏得未來市場競爭的戰略需要。

產品配置管理 (PCM)是PDM系統的重要功能。產品配置管理是隨著產品的系列化和客戶化生產而出現的，它能使企業的各個部門在產品的整個生命周期內共享統一的產品配置，并且對應不同階段的產品定義，生成相應的產品視圖，如設計視圖、裝配視圖和工藝視圖等等。本文將以國內某發動機連桿產品生產龍頭企業為研究對象，對其產品結構樹管理、BOM管理、版本管理、全局產品信息模型等技術進行分析研究，以提升PDM系統的實用性，為解決發動機連桿企業對產品設計開發進行信息化管理時存在的問題提供支持。

1發動機連桿配置管理現狀及存在的問題

1．1連桿產品配置管理現狀

筆者通過對國內某發動機連桿生產龍頭企業的調研發現，該企業連桿產品的 BOM主要采用CAD格式進行管理，BOM的管理難度和工作量較大，而且由于汽車產品的復雜性，產品的型號管理、配置管理、版本管理等比較復雜。通過手工配置的方式進行產品配置管理，配置的準確性、實時性無法得到保障，產品配置的數據也沒有得到有效的重用。

1．2連桿產品配置管理存在的問題

根據發動機連桿產品的現狀，可以發現目前作為 PDM核心的產品結構與配置管理還存在如下一些主要問題：

a．連桿產品研發的主要任務是設計為微車、轎車發動機配套的連桿組件，并編制連桿組件的生產工藝，且產品的品種很多，這需要企業各類人員花大量時間查閱資料。

b．設計、生產、采購等不同部門有不同形式的BOM表，當設計和制造、采購供應的材料清單不一致時，就會造成返工和浪費。

c．因市場及客戶的突發需求、性能改進、設計存在差錯、降低成本等原因，經常需要對零部件進行變更，這就會導致產品結構與配置信息不準確，會直接影響采購、制造和裝配等部門，造成不該有的損失，因此需要建立產品資料的版本管理和有效性原則來解決上述問題。

d．市場競爭的加劇必將促使企業對顧客需求做出快速響應，產品結構與配置管理在此將起主要作用，如提供產品快速配置功能，使其能根據市場的變化快速配置出新產品，或者為不同的用戶定制個性化產品，而實現這一功能需建立與產品結構相聯系的規則庫或決策表，如何有效而全面地建立和定義產品結構之間的約束條件以及決策信息是產品結構與配置管理需要解決的問題。

2基于 PDM 的發動機連桿產品結構和配置管理關鍵技術

在考慮實現面向企業的產品結構和配置管理理念時，所需要涉及的技術因素較多，現對下述幾個關鍵技術進行論述。

2．1產品結構樹管理

產品配置管理是通過產品結構樹對產品對象及其相互之間的聯系進行維護和管理，因此產品結構樹是產品配置管理的基礎。產品零件結構樹是由產品裝配系統圖、產品零部件明細表 (包括通用件、標準件、自制件、原材料)等內容組成。產品結構樹以樹狀方式描述，樹中的節點表示母件。這種樹狀結構反映了產品、零部件之間的層次關系。有了結構樹，管理者即可分層展開，走不同的分支，直觀地找到自己所要的數據，而不用考慮其物理位置。

2．2BOM管理

物料清單是產品結構的報表格式。對每項 “單層結構”的BOM只需建立一次，就可以在所有借用這個單層結構的產品上得到共享，由用戶選擇相應的參數來生成最后的BOM表。對“單層結構”的BOM的錄入采用如下數據結構(見表1、表2)，直接存儲在數據庫中。

其中表 l存放零件的基本描述信息，表2存放對應該節點的具體圖 紙的詳細BOM信息，而且Mcode零件編碼和圖 紙編號必須采用相同的編碼規則，即某一零件的編號與圖 紙的編號必須是相同的，這樣零件之間的關系才能體現出來。

這樣對于文檔結構樹來說，用戶需要樹中任意點的 BOM信息時，都可以直接在展開的該節點的頁面中匯總該節點及其以下所有孩子、子孫節點的BOM信息。

2．3版本管理

在 PDM系統中版本的出現和對版本的管理一直是其一項重要的功能，版本管理主要包括文檔版本管理、零部件結構明細表的版本管理，以及對產品零部件設計文件的版本管理。在連桿設計中，因為更改零件產生了多個版本，所以企業對版本管理的要求越來越高。版本管理確保生產制造使用正確的文件、保證所有過程的可追溯性、促進IS09000系統維護不同介質數據的一致性。

版本管理生命周期的每一個階段，均形成一個過程版本，可歸納為工作版本與發布版本。工作版本是指設計階段還未被審批通過的設計對象的版本，其一般形式為 1．1，1．2，……工作版本一般不直接顯示到真正的藍圖上，其最大的作用在于設計師在設計過程中，經過幾次方案修改后，最終確定采用上一次的方案時，就可以找到上次的圖 紙繼續設計。發布版本是指審批通過后的文件版本，如果其工作版本為1．2時被提交審批并通過，則其發布版本為1．0，以后在每一次更改通過后，將形成新版本2．0，3．O，4．0，……如圖l所示。

圖 l版本配置圖

2．4全局產品信息模型

在構造零部件基本信息資源時，重點考慮研究并建立全局產品信息的模型，包含所有已定義視圖中的構件及其聯系。全局產品信息模型是成功實施 PDM系統的一個重要前提條件，也是構建復雜的虛擬產品模型的基礎。有了虛擬產品模型以后，就可以在產品的整個生命周期中對種類各異的信息及其之間動態變化的聯系進行有效的管理。

2．5面向對象技術的應用及信息模型的標準化

面向對象技術的應用，增強了系統的開放性： PDM系統信息模型的標準化，為不同系統之間信息交換帶來方便，如STEP標準。基于STEP標準開發整個企業的通用產品模型仍有相當的難度，而且STEP標準覆蓋的內容與PDM覆蓋的內容仍有較大的區別，還不能作為建立全局企業信息模型的標準。

2．6過程管理與配置管理功能的強化

為了適應產品設計與制造過程中復雜過程變化的需要，各廠商競相開發出獨立的工作流程管理模塊，且功能不斷變強，以滿足工程更改、并行化設計所必需的過程管理的需要。以配置管理為核心，將數據管理、工作流程管理與變更控制集于一體，形成了更為強大的 PDM系統。

3產品配置管理

所謂配置，按照 ISO1007對配置管理的基本定義，是指“對被描述在技術文檔中的或者體現在產品實際使用過程中的產品功能特性和物理特性所進行的表示”。這是從產品特性的角度對產品配置進行的定義。配置過程也可以被看成是一個選擇一組構件并維護其關系，以形成一個設計解決方案來解決客戶需求的過程。

產品配置，可以理解為一個根據預定義的部件集和部件之間的相互約束關系，按照某種確定的配置規則，使產品及其零部件的屬性逐步滿足用戶的需求，通過二者匹配問題的求解，最終組合形成客戶需求的產品。產品配置規則是在進行產品結構配置時選擇零部件的準則，產品配置規則一般分為 3種：變量配置、有效性配置、發放狀態配置。

產品配置的作用就是根據客戶定制產品的要求，通過對產品族通用模型的功能、性能、結構構型以及零部件進行選配，以及對局部零件功能和結構、尺寸的相應變化來快速設計出滿足客戶需求的定制產品。在產品結構模型和零部件庫建立的基礎上，提出了基于產品結構模型的發動機連桿產品配置模型，如圖 2所示。

圖 2產品配置模型

在產品配置系統中建立了一個配置規則庫，存放了一系列的配置規則，這樣就可以針對客戶需求選擇不同的配置規則和配置條件，實現產品配置。在零部件庫的支持下可以基于通用產品結構模型，根據不同的配置條件和客戶的需求選用零部件，配置出滿足具體需求的產品結構。

有 2種實現配置的方法：(1)對發動機連桿產品進行功能分解，將其分解成可以實現某個具體功能的系統或機構，然后基于用戶需求，選擇不同的配置規則；(2)可以在配置規則庫中存放的一系列配置規則中進行查找，搜索零部件庫，選取需要的零部件。如果成功，則存儲該零部件并生成新的BOM，否則就需要重新設計零部件。具體的配置過程如圖3所示。

圖 3發動機連桿產品配置流程圖

實現連桿產品配置的關鍵是零部件庫和配置規則庫的建立，它需要把客戶的需求轉變為配置規則，配置規則需要在具體配置過程中不斷完善。這種產品配置方法也適用于其他機械產品的數據管理和配置管理。

4結束語

本文結合目前發動機連桿產品的發展需要，論述了產品結構和配置管理的幾個關鍵技術，認為應該以產品、零部件等資源為基礎，充分考慮各部門的信息需求，有效管理產品資料及其相互關系，為不同形式的 BOM提供一致的信息。對產品配置實施版本管理與有效性原則，保證產品配置版本的正確以及配置信息的準確性。

在此基礎上，重新構建以產品結構與配置為核心的產品數據管理體系結構，并研究產品結構之間的約束和配置規則等相關算法，建立與產品結構相聯系的規則庫或決策表，實現個性的產品變型配置，滿足并快速響應顧客的特殊需求。通過上述技術思路，建立的發動機連桿產品配置管理系統，對有效解決前文提到的問題，實現企業間的合作，加速產品的開發進程，提高企業的市場競爭能力，起到了良好的作用。本文章來自清軟英泰御云軟件，更多詳細信息請點擊： www.plmpdm.cn，或在百度搜索清軟英泰。