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产品配置中相似实例模糊优选法的研究

2015/2/8    来源:互联网    作者:刘晓冰  董建华      
关键字:产品族  创成式BOM  产品配置  模糊优选  
文章分析了传统BOM在产品种类剧增的大规模定制竞争环境下的缺陷,阐明了面向产品族的创成式BOM的概念。研究了GBOM的面向对象表达方法以及基于GBOM的产品配置过程,提出采用模糊优选法解决配置过程中相似实例的提取问题,并给出基本算法和实例验证。最后讨论了GBOM树中零部件类节点相似实例提取中的关键问题及解决方法。

0 引言

    目前,越来越多样化的客户需求使得企业的产品种类和规格不断增加,以提高客户的满意度。传统的每个产品一个物号和一个BOM的管理方法已经不能适应现代企业的要求。其原因有以下几点:(1)随着产品种类增加,BOM数目急剧增加,给管理造成一定困难;(2)每个BOM针对特定客户订单设计,未存储设计知识,不利于设计重用;(3)许多相似产品的BOM引用了相同的设计资源,造成了信息的冗余。通过分析不难发现,尽管企业推出众多产品,但对某企业的某类产品而言,其大部分零部件是相似的,只是在针对订单的个性化部分不同。因此为了合理利用设计资源和重用设计知识,研究者提出针对一类产品进行分析,建立产品族,并提出与产品族对应的GBOM的概念。由传统BOM到模块化BOM( Modular BOM)、变型BOM(Variant BOM)和创成式BOM(Generic BOM)的研究发展状况。给出一个基于GBOM的产品配置专家系统(Product  Configurator)。以上研究表明GBOM在简化BOM管理、重用设计资源和设计知识、加快设计速度等方面具有明显优势,符合企业采用大规模定制策略的企业要求。

    本文建立了GBOM的面向对象表达方法,阐述了基于GBOM的配置过程,然后引出产品配置中相似实例的提取问题。文中提出采用模糊优选法提取相似实例,给出了模糊优选的基本算法和一个实例。最后重点讨论了在GBOM树中,零部件类节点相似实例提取中的几个关键问题及其解决方法。由于产品配置是PDM系统的一个重要功能,因此下文的讨论以PDM作为系统支持,不再另作说明。

1 面向产品族的产品配置方法简介

    1.1 面向产品族的GBOM

    产品族是与模块化技术紧密联系的。产品族是在合理分析企业已有产品和对未来一段时间内产品预测的基础上,合理进行模块划分.形成由通用模块和可选模块以及设计知识共同构成的一类产品。。产品族在PDM中的表现与产品一样是一棵结构树,不同的是产品族的节点是零件类、部件类或产品类,这些类节点的卡片上除具有与普通产品节点一致的一些管理属性外,还有与配置相关的属性,并且这些节点上包含了设计资源和知识的描述。对于产品族的管理正是通过对这些资源和知识的管理来进行的。

    与产品族对应的BOM称为GBOM。对于GBOM中的每个类节点,可用面向对象的方式表达,这里只描述与配置相关的属性,其他略。

O={OID,{F},{V},{C}}

    其中O代表节点对象类,OID为对象类标识号。

    {F}为节点对象类的特征,即对象的一组可以表达其主要特征的性能参数或(和)几何参数。例如对于活塞式空压机中的储气罐而言,其特征属性为“序号,气罐容积,气罐直径,气罐长度,与主机连接尺寸,与电机连接尺寸,装配件成本”等。由于节点代表类,所以特征属性有多行值,每行代表一个实例。

    {V}为节点对象的变量集合。变量是为配置做准备的,是表达设计知识的基础。变量为两种类型,一种为自由变量,其取值范围由设计人员给定,与{F}中属性无关。一种为固有变量,固有变量与{F}中的某列进行绑定,其定义域即表中该列的值。

    {C}为节点对象的约束关系集,也称配置规则,即关于节点对象的一组设计知识,通过这组设计知识,该节点就与产品族中其他节点建立了关系。通常GBOM约束有三种:节点有效性约束、实例选择约束和全局约束。其中节点有效性约束控制节点是否有效,例如在活塞式空压机族中,排气压力P>0.7mPa作为二级气缸类节点是否有效的约束之一;实例选择约束从对象的{F}集中选择实例的约束关系,例如活塞式空压机申,“容积”是储气罐部件的一个特征属性,则定义变量V与容积进行绑定,则“V=订单气罐容积”可作为进行实例选择的依据;全局约束,是对整个产品性能的约束,例如总成本、总重量等。{C}中结合了{F}和{V}并加入了运算算子。运算算子包括“+,-,*,/,=,>,<,>=,<=,<>”等常用运算符。在产品配置中,通过节点有效性约束关系,判断该节点是否有效;如果节点有效,根据实例选择约束在节点的实例中进行匹配;另外,通过全局约束对产品的总体性能进行优化。

    为了进行配置工作,必须完全定义GBOM中每个节点的OID,{F},{V}和{C}。

    1.2 基于GBOM的产品配置

    在对GBOM进行了完全定义之后就可以进行产品配置。产品配置是由客户订单驱动的。为了快速响应客户需求,本文将产品配置分为两个层次:一是面向产品层次上的选型;二是零部件层次上的配置。

    面向产品层次上的选型是指选型只在类属模型库的产品类{F}表中进行。输入客户需求,配置系统在产品类{F}中进行参数匹配,选出匹配实例或相似实例,同时给出产品报价。在相似实例的情况下,如果客户对所给报价或性能参数不满意,则转入第二层次的配置,即将客户需求转换为设计要求作为GBOM的输入参数,配置系统在{F}、{V}、{C}的支持下进行节点有效性运算及零部件实例匹配。配置结束后,直接生成一个实例BOM,该BOM中某些节点为相似实例。对于相似实例,系统同时给出相似度。BOM生成后即根据每个节点的成本信息进行成本估算,并给出报价。以上活动都是在销售人员和客户之间进行的。一旦用户对性能和报价进行了认可,订单信息和配置系统产生的信息一并作为客户信息传给后续部门。在设计部门,设计人员则可以根据设计要求和配置系统提供的相似零部件实例信息进行交互设计。由于CAD中的类属模型是按照可变型原则进行的,因此加快了设计部门面向订单的设计速度。

责任编辑:程玥
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