引言

PDM作為CAD/CAPP/CAM(3C)的集成平臺(tái)，集成了所有與產(chǎn)品相關(guān)的信息。企業(yè)的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)效益取決于有序和高效地設(shè)計(jì)、制造和發(fā)送產(chǎn)品。PDM可以幫助組織產(chǎn)品設(shè)計(jì)，完善產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，修改、跟蹤進(jìn)展中的設(shè)計(jì)概念，及時(shí)、方便地找出存檔數(shù)據(jù)以及相關(guān)產(chǎn)品信息。它還可以協(xié)調(diào)組織整個(gè)產(chǎn)品生命周期，如設(shè)計(jì)審查、批準(zhǔn)、變更、工作流優(yōu)化以及產(chǎn)品發(fā)布過(guò)程事件。它能很好地集成CAD，CAE，CAM和CAPP單元技術(shù)，是CIMS (計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng))的核心部分之一[1]。在企業(yè)實(shí)施PDM的過(guò)程中，如何創(chuàng)建用于PDM產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)BOM或MRPII物料清單BOM(Bill of Material)的高質(zhì)量的零、部件和物料編碼是PDM系統(tǒng)得以成功實(shí)施的關(guān)鍵因編碼系統(tǒng)是PDM系統(tǒng)的基礎(chǔ)，編碼的優(yōu)劣是PDM系統(tǒng)運(yùn)行效率和企業(yè)能否接受PDM系統(tǒng)的關(guān)鍵性指標(biāo)。

1 PDM中的編碼研究

方便科學(xué)的物料編碼對(duì)制造企業(yè)來(lái)說(shuō)是一筆寶貴的財(cái)富，也是PDM系統(tǒng)設(shè)計(jì)的第一步，只有先編寫物料編碼規(guī)則才能依據(jù)編碼快速準(zhǔn)確地搭建產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)，有了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)才能對(duì)其進(jìn)行配置，各個(gè)部門的人員才能獲取滿足自己需要的BOM表(物料清單)。

1.1 編碼的目的及作用

在生產(chǎn)過(guò)程中采用規(guī)定的字符來(lái)表示一定的事與物，以便記錄、傳遞、處理與存儲(chǔ)，這種字符稱為代碼，一系列代碼的集合稱為編碼系統(tǒng)。建立編碼系統(tǒng)的目的是：(1)唯一、無(wú)二義地標(biāo)識(shí)事、物;(2)表達(dá)事物的特征;(3)提高計(jì)算機(jī)進(jìn)行事務(wù)處理的能力與速度;(4)促進(jìn)信息系統(tǒng)的自動(dòng)化;(5)便于系統(tǒng)間的信息交換與數(shù)據(jù)共享[2，3]。就企業(yè)而言，編碼必須能夠反映產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)信息或特征信息。這樣，設(shè)計(jì)人員和管理人員就能夠非常直觀地從編碼上獲得產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)信息、特征信息以及其他隱含的信息，方便地進(jìn)行產(chǎn)品查詢和相似性設(shè)計(jì)。

1.2 編碼的原則

編碼應(yīng)遵循的基本原則:

(1)唯一性必須保證1個(gè)編碼對(duì)象僅賦予1個(gè)代碼，1個(gè)代碼只反映1個(gè)編碼對(duì)象;

(2)可擴(kuò)性 代碼結(jié)構(gòu)能適應(yīng)編碼對(duì)象不斷增加的需要，為可能的新編碼留有足夠的備用碼;

(3)簡(jiǎn)潔性 碼位在滿足需要的前提下應(yīng)盡可能最少，以減少差錯(cuò)率，減少計(jì)算機(jī)處理時(shí)間和存儲(chǔ)空間;

(4)識(shí)別性 應(yīng)盡可能反映編碼對(duì)象的特點(diǎn)以助于記憶并便于人們了解和使用，

(5)適應(yīng)性 代碼設(shè)計(jì)應(yīng)便于修改以適應(yīng)編碼對(duì)象特征或?qū)傩砸约捌湎嗷リP(guān)系可能出現(xiàn)的變化;

(6)穩(wěn)定性不宜頻繁變動(dòng); 編碼時(shí)要考慮其變化的可能性盡可能保持代碼系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定;

(7)規(guī)范性 代碼格式要規(guī)范化;以提高代碼的可靠性。

2 面向PDM系統(tǒng)的產(chǎn)品編碼模型

2.1 編寫物料編碼的方法

在杭州叉車廠的Javelin項(xiàng)目中，我們采用的編碼模型結(jié)構(gòu)出物料類型、機(jī)器代碼、產(chǎn)品圖件號(hào)和工藝狀態(tài)4部分組成(圖1)。

圖1 面向PDM的編碼模型

物料編碼的編寫應(yīng)遵循以下步驟

(1)確定物料號(hào)的結(jié)構(gòu)框架。產(chǎn)品物料號(hào)分備料、加工、裝備的層次結(jié)構(gòu)。物料號(hào)結(jié)構(gòu)包括物料類型+機(jī)型代碼+產(chǎn)品圖件號(hào)+工藝狀態(tài)。材料物料號(hào)包括分材料種類、型號(hào)、特性、規(guī)格的層次結(jié)構(gòu).物料號(hào)結(jié)構(gòu)包括物料類型十種類代碼+特性十規(guī)格。其它物料號(hào)由材料種類、工具、設(shè)備組成等。

(2)確定物料號(hào)碼位。物料號(hào)字長(zhǎng)15 位，材料號(hào)12 位。

(3)編寫物料號(hào)編碼手冊(cè)。指導(dǎo)寫產(chǎn)品物料號(hào)時(shí)應(yīng)注意以下2點(diǎn):手冊(cè)要明確物料號(hào)碼位、層次、定義方便寫碼操作以及使用代碼要有附表、說(shuō)明。

2.1.1 編寫物料號(hào)規(guī)則步驟

確定物料類型碼，用字母表示，置物料號(hào)第l位，方便檢索物料。編寫物料號(hào)的示例見(jiàn)表1。

表1 物料號(hào)示例表

確定物料計(jì)量單位按2位數(shù)字填寫。計(jì)量單位碼一覽表見(jiàn)表2。

表2 計(jì)量單位碼示例表

明確產(chǎn)品物料工藝路線，即產(chǎn)品零部件制造工藝流程，填寫加工工藝狀態(tài)，如表3。

表3 工藝狀態(tài)代號(hào)表

2.1.2 產(chǎn)品物料號(hào)編寫示例

例如:零件FA506-0101車頭軸的物料號(hào)為:L07001001/0; 部件FA506-0100細(xì)紗機(jī)車頭的物料號(hào)為,P0700100.通過(guò)上述的編碼規(guī)則，我們知道它們分別代表:L物料類型(零件類)，07機(jī)型代號(hào)(FA506型),0主機(jī)改型延伸01部件號(hào)(01)，001零件號(hào)(01),/0工藝狀態(tài)(備料/0)和P物料類型(部件車頭部件),07機(jī)型代號(hào)(FA506型)，0主機(jī)改型延伸0100部件件號(hào)(直接填寫)。通過(guò)類似的方法，我們可以對(duì)材料物料及標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行編碼。如材料40Cr圓鋼？45的物料號(hào)為，R52530600045;標(biāo)準(zhǔn)件六角螺栓GB5782-86M5*20的物料號(hào)為R20320005020。至此我們完成了物料的編碼工作，有了物料的物料號(hào)之后，就可以依據(jù)編碼進(jìn)行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)的生成及后續(xù)的應(yīng)用。

2.2 物料編碼的應(yīng)用

2.2.1臨時(shí)中間表treetable的設(shè)計(jì)

產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)的節(jié)點(diǎn)代表產(chǎn)品或零部件。根節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)于產(chǎn)品，中間節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)于產(chǎn)品中的裝配體即部件，葉節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)于零件或子裝配體。根節(jié)點(diǎn)和中間節(jié)點(diǎn)應(yīng)當(dāng)有對(duì)應(yīng)的裝配圖和裝配體代號(hào)。葉節(jié)點(diǎn)可能有對(duì)應(yīng)的工程圖及代號(hào)，也可能沒(méi)有[4]為了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)的生成，我們?cè)O(shè)計(jì)了1張臨時(shí)中間表treetable. treetable的表結(jié)構(gòu)是以裝配圖明細(xì)表各字段為基礎(chǔ)，加上樹(shù)結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)指針等構(gòu)造信息形成。其主要字段見(jiàn)表4 。

表4 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)的主要字段表

把各明細(xì)表內(nèi)容記錄到表treetable中，1條記錄即產(chǎn)品的1個(gè)零部件，等價(jià)于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)的l個(gè)節(jié)點(diǎn)，它記錄了每個(gè)零部件的基本信息，其節(jié)點(diǎn)指針rf和父節(jié)點(diǎn)指針xmxh的值通過(guò)下面介紹的算法求出后，在節(jié)點(diǎn)與父節(jié)點(diǎn)之間建立了雙向鏈接。這樣的表結(jié)構(gòu)可以記錄產(chǎn)品、零部件的基本信息和裝配情況，用二維表的方式實(shí)現(xiàn)樹(shù)型結(jié)構(gòu)的表達(dá)和處理[5]。

2.2.2 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)的算法實(shí)現(xiàn)

實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)的關(guān)鍵是根節(jié)點(diǎn)的判定。

可以根據(jù)總裝配圖所表示產(chǎn)品的產(chǎn)品代號(hào)必定存在于treetable的父節(jié)點(diǎn)代號(hào)字段fcode,必定不存在于treetable的零部件代號(hào)字段code; 除根節(jié)點(diǎn)以外的裝配圖所表示的部件的零部件代號(hào)必定既存在于treetable的父節(jié)點(diǎn)代號(hào)字段fcode,也存在于treetable的零部件代號(hào)字段code。據(jù)此,逐個(gè)取出fcode字段的值并在code字段中做匹配查找,查找失敗的就是總裝配圖所表示產(chǎn)品的產(chǎn)品代號(hào)，即產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)根節(jié)點(diǎn)。

2.2.2.1 各節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)指針、父節(jié)點(diǎn)指針的確定

為了把產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)與產(chǎn)品項(xiàng)目表聯(lián)系起來(lái)，要建立產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)與產(chǎn)品項(xiàng)目表之間的雙向指針。將產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)根節(jié)點(diǎn)的父節(jié)點(diǎn)指針xmxh指向產(chǎn)品項(xiàng)目表中該產(chǎn)品的項(xiàng)目序號(hào)[6]。(在產(chǎn)品項(xiàng)目表中項(xiàng)目序號(hào)是產(chǎn)品的唯一性標(biāo)記，也采用字符型)。并把產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)根節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)指針rf定義為為: 項(xiàng)目序號(hào)+ "R "
update treeta ble where PL = 0 set xmxh =項(xiàng)目序號(hào)，rf = 項(xiàng)目序號(hào)+ "R"
第1層節(jié)點(diǎn):

以根節(jié)點(diǎn)為父節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)是第1層節(jié)點(diǎn)，其父節(jié)點(diǎn)指針xmxh 即為根節(jié)點(diǎn)指針:
update treetable set PL = 1 ,xmxh = 項(xiàng)目序號(hào)十“R”where fcode =根節(jié)點(diǎn)代號(hào)其節(jié)點(diǎn)指針r f 滿足節(jié)點(diǎn)指針定義公式:
update treetable set rf = xmxh + right ( string(l000 +seq) , 3) where fcode =根節(jié)點(diǎn)代號(hào)
以下各層運(yùn)用子節(jié)點(diǎn)鏈接算法完成產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)的建立。

2.2.2.2 子節(jié)點(diǎn)鏈接算法

m = 1//從第1 層起(pl=1=m) 逐層循環(huán)
do while.t.
select seq,code,rf from treetable where PL=m
//得第m 層節(jié)點(diǎn)集S{P[k]}設(shè)有N個(gè)節(jié)點(diǎn)，k= 1 ,2 ,......N//
if N = 0 //S{P[k]}為空集//
EXIT //第m層已無(wú)節(jié)點(diǎn),m - 1層為最底層//
Else //第m 層有部件或零件或標(biāo)準(zhǔn)件等//
For k = 1 to N II逐個(gè)取出節(jié)點(diǎn)P [k]//
Update treetable set pi = m + 1,xmxh = P[k].rf ,
rf = P[k].rf 十 right(string (l000 + seq),3)
where fcode = P[k].code
//給節(jié)點(diǎn)P[k]的所有子節(jié)點(diǎn)賦予層號(hào)、父指針、節(jié)點(diǎn)指針//
End for
End if
m=m+l//研究下l層節(jié)點(diǎn)
End do

至此我們完成了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)的建立。以產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)為基礎(chǔ)，可以擴(kuò)充各節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，建立以產(chǎn)品零部件為核心的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理結(jié)構(gòu)，開(kāi)展廣泛的運(yùn)用工作。如:在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)節(jié)點(diǎn)上加上圖文擋文件存儲(chǔ)的物理地址鏈接指針，可以建立圖文檔系統(tǒng)，進(jìn)行圖文檔的各種操作。在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)節(jié)點(diǎn)上加上工藝信息或工藝文件鏈接指針， 可以開(kāi)展工藝設(shè)計(jì)的有關(guān)工作。在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)節(jié)點(diǎn)上記錄零部件類型、件數(shù)、重量等， 可以計(jì)算產(chǎn)品的重量、零件的總件數(shù)， 統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)件、自制件、外協(xié)件等進(jìn)行生產(chǎn)管理。

3 結(jié)論

結(jié)合在杭州叉車廠的應(yīng)用，分析了物料編碼在PDM系統(tǒng)中的作用。認(rèn)為在PDM系統(tǒng)中，編碼已經(jīng)不再僅僅用于成組分類。編碼的主要作用應(yīng)體現(xiàn)在事物檢索的簡(jiǎn)便等方面.同時(shí)結(jié)合PDM系統(tǒng)中的分類管理功能，在盡量減少信息冗余的前提下，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，提高企業(yè)產(chǎn)品資囂的重復(fù)利用率，減少零件數(shù)目，降低了成本。該編碼技術(shù)應(yīng)用于企業(yè)的PDM 系統(tǒng)實(shí)施，收到了很好的效果.系統(tǒng)不僅實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)在設(shè)計(jì)時(shí)自動(dòng)生成，還實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)的靈活修改、添加和維護(hù)，為非產(chǎn)品的其它對(duì)象的管理帶來(lái)方便。系統(tǒng)的實(shí)施加速了數(shù)據(jù)在各個(gè)部門的流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了信息的快速提取和有效共享，并為ERP的實(shí)施奠定了基礎(chǔ)。在企業(yè)的初步運(yùn)行情況也證實(shí)了本系統(tǒng)的實(shí)用性和可行性。