PDM中产品结构和配置管理的研究

一．引言

产品结构和配置管理是产品组织和管理的一种形式，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联系起来，实现产品数据的组织、管理与控制，并在一定目标或规则约束下，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。

二．产品结构与配置管理的研究内容

产品结构是对产品构成的描述。企业的许多信息资源中均显式或隐式地包含产品结构信息，如工程图中的明细表、物料清单、装配工艺规程、维护文档中的产品爆炸图等。产品结构是产品的基本特征。管理产品结构具有两个方面的目的：一方面，以产品结构为组织框架，可以很方便地对所有产品相关信息进行管理，有利于产品信息的组织和查询；另一方面，基于产品结构管理提供的统一的产品结构描述，根据产品生命周期不同阶段的需要，可以生成满足不同需求的材料清单。

产品配置是和产品结构紧密相关的概念。按照国际标准iso10007对配置管理的基本定义，所谓配置，是指对被描述在技术文档中或者体现在产品实际使用过程中的产品功能特性和物理特性进行表示。该定义是从产品特性的角度对产品配置进行定义，相当于客户和销售部门使用的配置需求的概念。由于对产品的特性需求最终是通过实际的产品结构来实现的，因此产品配置的结果是具体的产品结构。另外，配置也被看成是一个选择一组构件并维护其关系以形成一个设计解决方案的过程，这时配置的概念相当于配置设计。为了便于区别，可以将这三种定义分别用配置需求、结构配置和配置过程来描述，它们是对配置这一概念从不同角度的理解。

因为产品在整个生命周期中会产生一系列的更改，所以每个产品都可能会有很多种配置。一个企业会提供多种产品或产品族，为了保证产品的质量，制造企业迫切需要对大量的产品配置信息进行有效的管理。

三．产品结构与配置管理的对象模型

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，这两者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pdm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pdm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pdm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pdm自动生产的。

pdm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1: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。

四．产品结构的多视图管理

产品数据管理采用了视图控制法来对某个产品结构的各种不同划分方法进行管理和描述。每个视图是一个管理对象，视图中可以包括原材料、半成品、零件、部件及其之间的联系，这些构件可以同时与多个视图相关联。可以从同一个产品结构产生不同的视图，根据在产品设计时产生的面向功能的视图对象，在工艺过程规划时可以产生一个面向装配的视图对象，采购人员根据需要可以产生关于外购件的面向采购的视图对象，维修人员根据需要可以产生面向维修的视图对象。

例如，根据设计阶段产生的面向功能的视图对象，在工艺规划时可以产生一个面向装配的视图对象。在这个过程中，面向功能的视图中的各个零部件都和面向装配的视图中的各个零部件相对应。此外，装配视图中还增加了新的构件和关系。这样就形成一个复合的产品结构，其中包括所有视图中的构件及不同类型的构件关系。

五．结论

本文从产品数据管理的主要需求出发，运用面向对象方法学，建立了产品结构和配置管理对象类的分级模型，并分析了与产品结构和配置有关的各种数据对象间的关系，介绍了产品结构的多视图管理。所建立的产品数据的对象管理模型是对产品数据面向对象的组织和描述，它为系统各功能模块操作数据提供了一个统一的逻辑模型，是pdm系统实施的基础。