基于PLM的新产品配置管理的设计与实现

1 前言

我国是世界制造中心，但我国企业产品设计创新能力普遍不足。PLM(产品全生命周期管理)在产品的设计管理中起着越来越重要的作用，基于PLM的方式对新产品进行设计管理，已经成为很多企业取得成功的关键。笔者对于基于PLM的新产品配置管理进行了研究，希望对提高我国企业新产品设计能力有一定参考价值。

2 PLM的内涵

PLM的内涵为是以产品为核心，从市场的角度以整个生命周期内产品数据集成为基础，研究和管理产品整个生命周期中(从概念设计和定义到制造、服务和报废)与产品相关的数据和过程，旨在缩短产品上市时间、降低费用，尽量满足用户的个性化需求。新产品的配置管理是产品整个生命周期的开始，利用PLM对产品进行配置管理，可以使企业建立起具有动态性和可重构性特点的产品配置管理系统。

3 产品配置管理内涵

产品配置管理是对产品的结构、配置信息及物料清单进行管理。它把定义产品的全部数据与产品结构建立联系，使用户能够很方便地知道各种因素对于产品设计的影响。

4 基于PLM的产品配置管理的实现

笔者基于事物特性表的产品族模型，对产品配置管理系统进行了构建，具体过程如下。

4.1 问题的描述

产品配置问题可以四元组描述如：CP=。其中PSM为可配置的产品族结构模型;Requ为用户需求描述;C为一组作用在PSM上的约束集;Param是一组配置人口参数。产品配置问题描述如下：CP为配置问题，以产品族模型PSM为基础，通过用户需求Requ初始化产品族配置设计人口参数Param，以配置约束集C和Param为依据进行推理，得到满足用户需求Requ的产品。

4.2 配置变量与配置规则

4.2.1 配置变量

笔者采用事物特性表的产品族模型，配置变量可以直接到产品族及零部件族的事物特性表中提取，在变量提取的过程中相当于建立了配置变量取值与事物特性表中记录的对应关系，从某种意义上来说配置参数是特性参数的子集，如图1所示。

4.2.2 配置规则

(1)配置规则约束分类一般来说，产品配置规则约束可分为三类，上下级之间的约束;同级之间的约束;跨部件族的约束，即分属不同部件族的子部件之间的约束。

(2)配置规制转换由于配置规则约束具有可传递性，可将同级部件和跨部件族约束转化为相对简单的上下级之间的约束，这种约束的转化工作一般在产品设计阶段进行。

(3)配置规则的形式化描述事物特性表描述了所有的零部件族特性参数和产品及其零部件变异体，连接枝简化了约束并给定了约束传递的路径，因此支持参数化可配置设计的产品族模型的最后一个任务就是建立配置参数之间的约束规则，一般约束规则如下。

首先以并;表示零部件族的特性参数，P表示零部件所有配置变量所组成的向量，则以P=(x1，x2，……，x4)的一个取值对应零部件族的一个变异体。

其次Pi表示零部件的一个向量取值，零部件向量取值的集合为Part，则Part=xPi↑0≤i≤k，ky其中k为向量所有取值的个数，其中向量取值与零部件族的变异体之间为一一对应的关系。

设Part1表示父部件，P1为其配置参数所组成的向量;Part2表示子部件，P2为其配置参数所组成的向量。

设置规则为：①如果P1对应一个P2，表示上下之间是一对一的约束关系;②如果P1对应多个P2，表示上下级之问是一对多的约束关系;③如果多个P1对应多个P2，表示上下之间多对一的约束关系。

4.3 产品配置推理过程

一般的产品配置推理过程是将PLM系统根据用户提出需求初始化产品的各项参数;然后PLM系统以“产品族”概念为基础，依据上一步得到的产品各项参数，进行配置设计;最后根据配置设计的结果，通过推理搜索等方式得到用户满意的产品。

笔者采用深度递归推理的算法，最后以一个BOM链表(物料清单，它记录了所有满足用户需求的配置结果)的形式作为系统输出。PLM系统的输出(配置结果)一般以直接从事物特性表中得到结果的参数向量的形式来表示。参数向量的内容一般包含了成本、制造时间、用户个性化参数等特性参数。同时，用户还可以对产品的特性参数进行个性化配置，例如颜色、形状、外形等，PLM系统可根据客户的个性化配置为客户提供满足客户个性化需求的产品。

5 结论

PLM(产品全生命周期管理)在产品的设计管理中起着越来越重要的作用，很多企业都已经开始采用PLM对新产品进行设计管理，并取得了很多成功经验。笔者首先对PLM的内涵和产品配置管理内涵进行了深入的分析，然后基于PLM相关理论对新产品配置管理的相关过程进行了分析，该研究对于提高我国企业新产品设计能力具有非常重要的意义。