基于物料族的可扩展产品配置建模

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摘 要:为快速地进行产品配置设计,针对产品配置模型在建立过程中扩展性弱的问题,提出1种基于物料族的可扩展产品配置建模方法. 利用面向对象方法,结合扩展属性类将物料族衍生为不同的零部件族,建立1个扩展性强的产品配置模型. 最后通过建立电脑族产品配置模型验证该方法具有扩展性强的特点.

关键词:物料族; 可扩展性; 产品配置模型; 面向对象方法

中图分类号:TP391

文献标志码: A

Expansible product configuration modeling based on material family

HUANG Bingkang1,DU Qungui1,XUE Yunfeng1,YAO Wenbing2

(1. School of Mechanical & Automotive Eng.,South China Univ. of Tech.,Guangzhou 510640,China;

2. ProWay Tech. Co.,Ltd.,Guangzhou 510663,China)

Abstract:In order to make product configuration design rapidly,with the worse expansibility in building product configuration model,a method is proposed for the expansible product configuration modeling based on material family. Using the object-oriented method,material family is derived into different kinds of component families combined with the expandable property class,and a product configuration model with strong expansibility is built. Finally the strongly expansible characteristic of the method is validated by establishing the computer family configuration model.

Key words:material family; expansibility; product configuration model; object-oriented method

0 引 言

随着计算机技术的飞速发展和人们生活水平的不断提高,人们对软件产品的质量､软件的稳定性和健壮性提出越来越高的要求,对产品的需求也具有多样化和个性化,这使得产品配置管理(Product Configuration Management,PCM)对建立产品配置模型提出扩展性要求.PCM是产品生命周期管理(Product Lifecycle Management,PLM)系统的重要功能之一.[1]建立有效的产品配置模型是大批量定制(Mass Customization,MC)生产模式的核心,是配置求解和变型设计的基础.

目前国内外对产品配置模型有很多研究,但是有关产品配置建模方法研究不多.文献[2]提出设定将1个产品的对象作为基类,由基类派生出零部件族,分别构建不同的零部件族.该方法在扩展配置模型方面存在一定不足.本文在研究面向对象和产品配置模型的基础上,提出1种基于物料族的可扩展产品配置建模方法.

1 基本概念

1.1 面向对象

面向对象是1种新兴的程序设计方法,其基本思想是使用对象､类､继承､封装和消息等基本概念进行程序设计.从现实世界中客观存在的事物(即对象)出发构造软件系统,并且在系统构造中尽可能运用人类的自然思维方式.[3]面向对象的产品建模方法能达到软件工程的3个主要目标:重用性､灵活性和扩展性.它具有继承性､封装性和多态性的特点,把产品､部件和零件都统一为物料对象,使得产品配置模型更容易建立和理解,提高产品配置设计程序的可扩充性和健壮性.

1.2 基于物料族的产品配置模型

基于物料族的产品配置模型包含所有的物料族模型信息以及约束规则,以产品族结构树的数据结构表达出来,如图1所示.产品配置模型利用事物特征表定义物料族的实例,利用决策表定义物料族之间的约束规则.[4]其节点一般由物料族､事物特征表和决策表共同构成.

图 1 基于物料族的产品配置模型

物料族是PLM系统输入到企业资源计划(Enterprise Resourse Planning,ERP)系统的产品信息[1],是物料清单(Bill of Materials,BOM)数据来源,是产品族､部件族和零件族的统称,包括常规属性､扩展属性和文档等一些基本属性.物料族作为1个对象,可以被赋予属性和方法,能接收信息､处理数据和向其他物料族发送信息,更有利于实现整体运算.2 基于物料族的可扩展产品配置建模方法

基于物料族的可扩展产品配置建模方法是:把物料表作为引用对象,物料族类通过扩展关系类找到零部件族特有的扩展属性,衍生为不同的零部件族,建立每个节点(见图1).物料族和物料通过物料关系类确定产品结构和产品族结构.物料族作为1种特殊的物料被记录在物料表中.物料表描述物料实例和物料族的基本属性.物料族类描述物料族与物料实例的所属关系,记录物料族对应的物料实例.扩展属性类描述物料族对应的特有扩展属性,是组成零部件族事物特征表属性的一部分.扩展关系类描述零部件族对应扩展属性的属性值.物料关系类描述物料实例之间和物料族之间的父子关系､数量关系和装配关系等一些关联关系.据此,物料表､物料族类､扩展关系类和扩展属性类可以衍生为不同的零部件族,并组成它们的事物特征表,见图2.

图 2 物料族类结合扩展属性类衍生为不同的零部件族

基于物料族的可扩展产品配置建模方法的实质是只通过在扩展产品数据库中添加产品配置模型的新物料族,而不需要修改产品配置程序.在产品配置设计程序中,所有业务规则都是针对物料族进行处理的.当有新的零部件族加入模型时,只需要在物料表､物料族类和扩展属性类中添加实例,扩展关系类添加新的扩展属性与物料族类结合,生成1个新的零部件族.物料关系类添加上新的零部件族与其他零部件族的关系以及他们实例之间的关系.因此,该方法只在数据库里添加一些新的数据,就可以建立新的产品配置模型,而不需要变动产品配置程序,更有利于产品配置程序的稳定性和扩展性,便于整个PLM系统的维护.

根据以上分析,建模方法的步骤如下:

步骤1 分析产品配置模型所有零部件族,在物料表中添加物料族.然后找到物料所对应的物料族,建立1个物料族类(见表1).表1中的RId=01和RId=02记录电脑族对应的电脑实例,电脑族和电脑实例引自表2的物料表.

步骤2 抽取出零部件族特殊的属性,对其进行定义,建立扩展属性类.如对电脑产品族有性价比和适合人群的特有属性,并定义其取值范围.

步骤3 定义每个具体的扩展属性在物料实例中对应的属性值,建立扩展关系类.1个物料族可以对应多个扩展属性;1个扩展属性也可以对应多个物料.

步骤4 根据产品配置模型,定义物料之间和物料族之间的结构关系,建立物料关系类.

根据步骤2~4建立表3~5.

3 应用实例

采用上述方法,用表1~5所示的类实现电脑族产品配置模型.表1描述电脑族中所有物料和物料族的基本属性;表2为物料表;表3描述所有零部件族中的扩展属性;表4描述物料实例对应的扩展属性值;表5描述表1中物料之间与物料族之间的关联关系.通过结合以上类,可以衍生出表6电脑族和表7主板族等零部件族的事物特征表.

该方法的优点在于:(1)物料族在PLM系统中作为BOM的数据源,能够方便地被ERP系统引用.PLM把基于物料族的产品配置模型的产品信息转换成BOM输出到ERP中,保证产品全生命周期中数据的一致性,使PLM和ERP系统有机集成;(2)容易更新产品配置模型.在不修改产品配置程序的情况下,只需要在物料族､扩展属性类､扩展属性关系类和物料关系类中,添加上相应的实例,就可以衍生出新的零部件族,建立新的配置模型;(3)产品配置模型对物料族进行业务规则处理,有很强的扩展性,有利于计算机处理和产品配置程序的维护.

4 结 论

MC生产已成为当今制造业主要的生产方式之一.[4]为了管理庞大的产品族系列,给客户提供个性化产品,建立基于物料族的可扩展产品配置模型是配置求解和变型设计的基础.产品配置模型在PLM系统使用中需要不断更新,添加新的零部件族来满足多样化和个性化的客户需求.本了以下工作:(1)通过对产品配置模型的分析,提出1种基于物料族的可扩展产品配置建模方法,通过扩展产品数据库添加产品配置模型的新物料族,使产品配置程序更稳定和容易维护;(2)通过建立电脑族产品配置模型验证本文所提方法扩展性强的特点.

参考文献:

[1] GRIEVES M. 产品生命周期管理[M]. 北京:中国财经经济出版社,2007.

[2] JIAO Jianxin,MITCHELL M,MA Qinhai,et al. Generic bill-of-materials-and-operations for high-variety production management[J].Concurrent Eng:Research & Application,2000,8(4):297-322.

[3] DEITEL H M,DEITEL P J,LISTFIEDLD J,et al. C#大学教程[M]. 北京:清华大学出版社,2003.

[4] 祁国宁,萧塔纳,顾新建. 图解产品数据管理[M].北京:机械工业出版社,2005.