基于產品族模型的產品配置管理研究

[摘要] 針對大規模定制模式下產品的特點，本文提出了以產品族模型為核心的產品族配置管理方法，在對產品族配置的原理進行分析的基礎上探討了產品配置的方法，詳細描述了產品族配置過程。

[關鍵詞] 大規模定制 產品族模型 產品配置管理

用戶需求的個性化和多樣化，使大規模定制生產模式受到學術界和工業界越來越多的關注。大規模定制的關鍵技術問題之一是如何組織產品和設計，用大規模生產的效益定制用戶個性化的需求，產品配置則是解決這一問題的重要技術。用各種不同的配置條件形成產品結構的不同配置，稱為產品結構的配置管理。而大規模定制模式下產品族開發特點使產品的品種和需求次數存在不確定性，這給產品配置管理提出了新的需求，要能夠支持產品族模型，也就是實現產品族配置管理，它是實現大規模定制下產品快速變型設計的重要手段。

一、產品族配置的原理

產品族配置管理是以產品族結構為核心，在一定的目標或配置規則下，根據客戶的定制需求，配置出滿足要求的特定產品模型或向應用系統提供產品族模型的多視圖管理。產品族配置目的是根據客戶的定制需求，在已有模塊化產品族結構基礎上通過選配模塊，或改變模塊參數，進行產品的變型設計來得到滿足需要的產品結構。配置設計過程可看作是根據配置規則和知識，從產品模型的狀態空間到具體零部件狀態空間的狀態搜索過程。產品配置最終解的得出過程是從最初狀態空間到目的空間的映射過程。

二、產品配置方法

根據知識表達方式和推理機制的不同，產品族配置方法主要有以下幾種：

1.基于特征的配置推理。當接到客戶訂單時，根據需求從每個特征中選擇一個選項，就可以獲得一個配置產品。這種方法只有在特征數量少或產品結構簡單時才適用。

2.基于規則的配置推理。基于規則的配置系統使用規則作為一致的表達領域知識和控制策略的機制，采用向前推理方式。配置規則中考慮設計規則、制造規則、裝配規則，如合適、沖突、組合、可選、互換和替換等。

3.基于模型的配置推理。基于模型的配置推理的前提條件是存在系統模型。基于模型的推理將知識表達和推理機制進行分離，提高了系統的健壯性，可維護性和重用性。根據不同的模型描述，可以把基于模型的配置推理方法分為三種類型：基于邏輯的配置推理、基于約束的配置推理和基于資源的配置推理。

4.基于實例的推理。基于實例的配置推理方法主要是利用以往的配置方案(實例)來求解與之相似的新的配置問題。這種推理方法的前提條件是相似問題有相似配置方案。這充分體現了面向大規模定制的開發設計技術所強調的基于相似性的零部件重用的思想。

三、產品族配置過程

產品的配置過程實際上就是根據客戶的需求進行實例化的過程，即給產品模型中的每個參數賦值、進行約束求解、最終完成產品配置的過程。具體的配置過程如圖所示:

1.客戶訂單的分析。對訂單中客戶的需求進行分析，查詢歷史數據，判斷該產品是否曾經定制過，如果定制過，直接執行（2），如果是第一次定制，則執行（3）。

2.訂單的實例化。主要包括實例檢索和實例的提取。首先根據客戶的訂單和以上所設計的配置規則，按照功能分解的方式對實例庫進行檢索。然后，系統根據配置的結果生成定制產品SBOM，SBOM才是后來被用到生產和計劃等部門的物料清單。對于最終得到的產品，如果是很具有代表意義的，可以作為實例存儲到實例庫中。

3.產品族模型的匹配。根據客戶提出的要求，從產品族模型庫中調出能滿足客戶需要的產品族模型，同時這個產品族BOM被激活。構成產品族BOM的每個功能模塊BOM都被看成為一個類對象，每個類對象都與實例庫相連。

4.產品配置。這個過程主要是根據產品配置規則，從產品層開始，其次是功能模塊層，最后是零部件層。它是以功能分解檢索過程為基礎的，功能分解的檢索過程產生與構件功能相關的功能屬性特征，產品分解的實例檢索過程要產生子實例裝配模型之間的裝配屬性特征。最后系統將配置的結果生成定制產品BOM，這與(2)的程序一樣。

5.變型或重新設計。對于不能滿足配置的功能模塊或零部件，要考慮是否要進行變型設計或重新設計，這時企業要衡量設計成本，確定是否有必要接客戶的訂單。如果需要變型或重新設計，則最后生成的BOM清單跟其他的BOM清單一起傳遞給其他部門。

在大規模定制生產中，BOM產生于產品的配置設計過程，是根據客戶的個性化需求確定的產品零部件信息。產品配置管理能夠建立完善的BOM表，并實現其版本控制，高效、靈活地檢索與查詢最新的產品數據，實現產品數據的安全性和完整性控制。產品族配置管理可以被看作是一種特殊的設計行為，也可以被看作是一種產品數據組織與管理的形式。

參考文獻:

[1]童秉樞李建明:產品數據管理(PDM)技術.清華大學出版社， 2000

[2]王昌建:基于DFMC的產品配置理論研究及實踐：[碩士論文].杭州:浙江工業大學機電工程學院，2003

[3]趙方方:大規模定制模式下產品設計方法研究：[碩士論文]. 天津:河北工業大學管理學院，2004

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文。