基于PLM的新產品配置管理的設計與實現

1 前言

我國是世界制造中心，但我國企業產品設計創新能力普遍不足。PLM(產品全生命周期管理)在產品的設計管理中起著越來越重要的作用，基于PLM的方式對新產品進行設計管理，已經成為很多企業取得成功的關鍵。筆者對于基于PLM的新產品配置管理進行了研究，希望對提高我國企業新產品設計能力有一定參考價值。

2 PLM的內涵

PLM的內涵為是以產品為核心，從市場的角度以整個生命周期內產品數據集成為基礎，研究和管理產品整個生命周期中(從概念設計和定義到制造、服務和報廢)與產品相關的數據和過程，旨在縮短產品上市時間、降低費用，盡量滿足用戶的個性化需求。新產品的配置管理是產品整個生命周期的開始，利用PLM對產品進行配置管理，可以使企業建立起具有動態性和可重構性特點的產品配置管理系統。

3 產品配置管理內涵

產品配置管理是對產品的結構、配置信息及物料清單進行管理。它把定義產品的全部數據與產品結構建立聯系，使用戶能夠很方便地知道各種因素對于產品設計的影響。

4 基于PLM的產品配置管理的實現

筆者基于事物特性表的產品族模型，對產品配置管理系統進行了構建，具體過程如下。

4.1 問題的描述

產品配置問題可以四元組描述如：CP=。其中PSM為可配置的產品族結構模型;Requ為用戶需求描述;C為一組作用在PSM上的約束集;Param是一組配置人口參數。產品配置問題描述如下：CP為配置問題，以產品族模型PSM為基礎，通過用戶需求Requ初始化產品族配置設計人口參數Param，以配置約束集C和Param為依據進行推理，得到滿足用戶需求Requ的產品。

4.2 配置變量與配置規則

4.2.1 配置變量

筆者采用事物特性表的產品族模型，配置變量可以直接到產品族及零部件族的事物特性表中提取，在變量提取的過程中相當于建立了配置變量取值與事物特性表中記錄的對應關系，從某種意義上來說配置參數是特性參數的子集，如圖1所示。

4.2.2 配置規則

(1)配置規則約束分類一般來說，產品配置規則約束可分為三類，上下級之間的約束;同級之間的約束;跨部件族的約束，即分屬不同部件族的子部件之間的約束。

(2)配置規制轉換由于配置規則約束具有可傳遞性，可將同級部件和跨部件族約束轉化為相對簡單的上下級之間的約束，這種約束的轉化工作一般在產品設計階段進行。

(3)配置規則的形式化描述事物特性表描述了所有的零部件族特性參數和產品及其零部件變異體，連接枝簡化了約束并給定了約束傳遞的路徑，因此支持參數化可配置設計的產品族模型的最后一個任務就是建立配置參數之間的約束規則，一般約束規則如下。

首先以并;表示零部件族的特性參數，P表示零部件所有配置變量所組成的向量，則以P=(x1，x2，……，x4)的一個取值對應零部件族的一個變異體。

其次Pi表示零部件的一個向量取值，零部件向量取值的集合為Part，則Part=xPi↑0≤i≤k，ky其中k為向量所有取值的個數，其中向量取值與零部件族的變異體之間為一一對應的關系。

設Part1表示父部件，P1為其配置參數所組成的向量;Part2表示子部件，P2為其配置參數所組成的向量。

設置規則為：①如果P1對應一個P2，表示上下之間是一對一的約束關系;②如果P1對應多個P2，表示上下級之問是一對多的約束關系;③如果多個P1對應多個P2，表示上下之間多對一的約束關系。

4.3 產品配置推理過程

一般的產品配置推理過程是將PLM系統根據用戶提出需求初始化產品的各項參數;然后PLM系統以“產品族”概念為基礎，依據上一步得到的產品各項參數，進行配置設計;最后根據配置設計的結果，通過推理搜索等方式得到用戶滿意的產品。

筆者采用深度遞歸推理的算法，最后以一個BOM鏈表(物料清單，它記錄了所有滿足用戶需求的配置結果)的形式作為系統輸出。PLM系統的輸出(配置結果)一般以直接從事物特性表中得到結果的參數向量的形式來表示。參數向量的內容一般包含了成本、制造時間、用戶個性化參數等特性參數。同時，用戶還可以對產品的特性參數進行個性化配置，例如顏色、形狀、外形等，PLM系統可根據客戶的個性化配置為客戶提供滿足客戶個性化需求的產品。

5 結論

PLM(產品全生命周期管理)在產品的設計管理中起著越來越重要的作用，很多企業都已經開始采用PLM對新產品進行設計管理，并取得了很多成功經驗。筆者首先對PLM的內涵和產品配置管理內涵進行了深入的分析，然后基于PLM相關理論對新產品配置管理的相關過程進行了分析，該研究對于提高我國企業新產品設計能力具有非常重要的意義。