基于三維幾何特征的產(chǎn)品報(bào)價(jià)方法

董玉德 米登斌 陳明龍 蘇 芳時(shí)曉蕾 楊善文 陶高周

1.合肥工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,合肥，2300092.陽(yáng)光電源股份有限公司，合肥，230088

基于三維幾何特征的產(chǎn)品報(bào)價(jià)方法

董玉德1米登斌1陳明龍1蘇 芳1時(shí)曉蕾2楊善文2陶高周2

1.合肥工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,合肥，2300092.陽(yáng)光電源股份有限公司，合肥，230088

針對(duì)當(dāng)前主流報(bào)價(jià)系統(tǒng)對(duì)產(chǎn)品實(shí)例庫(kù)的多樣性和時(shí)效性要求高且報(bào)價(jià)響應(yīng)效率低的問題,在研究自動(dòng)特征識(shí)別技術(shù)和CAD二次開發(fā)方法的基礎(chǔ)上提出了基于三維幾何特征的產(chǎn)品報(bào)價(jià)方法。首先，對(duì)常用設(shè)計(jì)特征進(jìn)行分類并建立設(shè)計(jì)特征標(biāo)識(shí)號(hào)、設(shè)計(jì)特征和加工特征間的映像關(guān)系，利用特征標(biāo)識(shí)號(hào)和設(shè)計(jì)特征間的一一映像關(guān)系完成設(shè)計(jì)特征的識(shí)別，結(jié)合設(shè)計(jì)特征與加工特征的映像關(guān)系實(shí)現(xiàn)加工特征的識(shí)別；其次，通過零件的材料費(fèi)用和特征加工費(fèi)用進(jìn)行零件的報(bào)價(jià)研究，綜合產(chǎn)品、部件及零件的報(bào)價(jià)層次關(guān)系建立產(chǎn)品報(bào)價(jià)模型；再次，為快速響應(yīng)用戶個(gè)性化需求，建立了從用戶需求到產(chǎn)品配置再到快速響應(yīng)報(bào)價(jià)的服務(wù)模型；最后，開發(fā)了基于Creo的三維幾何特征的報(bào)價(jià)系統(tǒng)，并將該報(bào)價(jià)系統(tǒng)應(yīng)用于某企業(yè)大功率逆變器報(bào)價(jià)中，提高了產(chǎn)品報(bào)價(jià)效率，驗(yàn)證了基于三維幾何特征的產(chǎn)品報(bào)價(jià)方法的可行性。

幾何特征；產(chǎn)品報(bào)價(jià)；特征識(shí)別；服務(wù)模型

0 引言

隨著客戶個(gè)性化需求的不斷增長(zhǎng)，企業(yè)需要開發(fā)不同配置的產(chǎn)品來(lái)滿足客戶的個(gè)性化需求，并能迅速響應(yīng)客戶要求，快速地報(bào)價(jià)，以便在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中取得優(yōu)勢(shì)地位。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)產(chǎn)品報(bào)價(jià)系統(tǒng)做了大量研究，希望通過產(chǎn)品報(bào)價(jià)系統(tǒng)快速響應(yīng)客戶。

文獻(xiàn)[1]將產(chǎn)品中的待求結(jié)構(gòu)模塊與數(shù)據(jù)庫(kù)中的功能模塊進(jìn)行相似匹配，從而提取相應(yīng)的報(bào)價(jià)規(guī)則公式，提出了基于相似性匹配規(guī)則的快速報(bào)價(jià)方法，這種產(chǎn)品報(bào)價(jià)方法利用已知產(chǎn)品的價(jià)格，通過相似匹配來(lái)估算現(xiàn)有產(chǎn)品的價(jià)格，報(bào)價(jià)存在較大誤差。文獻(xiàn)[2-4]以已有產(chǎn)品訂單報(bào)價(jià)實(shí)例庫(kù)為基礎(chǔ)，通過產(chǎn)品特征屬性模擬，建立新產(chǎn)品報(bào)價(jià)與已有產(chǎn)品特征屬性的數(shù)學(xué)關(guān)系，開發(fā)了快速輔助報(bào)價(jià)系統(tǒng)。文獻(xiàn)[5]提出板材數(shù)控切割工時(shí)定額及其鈑金件報(bào)價(jià)系統(tǒng)，這套報(bào)價(jià)系統(tǒng)通過對(duì)零件進(jìn)行工藝流程規(guī)劃，同時(shí)提取特征信息，來(lái)估算各工序加工工時(shí)，并通過各單位工時(shí)費(fèi)率來(lái)計(jì)算鈑金件加工作業(yè)成本。

本文受現(xiàn)有產(chǎn)品報(bào)價(jià)系統(tǒng)啟發(fā)，提出產(chǎn)品三維模型的裝配模型樹遍歷技術(shù)和自動(dòng)特征識(shí)別技術(shù),并將其引入產(chǎn)品報(bào)價(jià)系統(tǒng)的開發(fā)中，希望解決以下問題：

(1)縮短產(chǎn)品報(bào)價(jià)響應(yīng)周期。通過對(duì)零件三維模型中的材料、體積、質(zhì)量等信息的自動(dòng)提取可以計(jì)算出零件的材料價(jià)格；通過自動(dòng)特征識(shí)別技術(shù)對(duì)零件模型中的設(shè)計(jì)特征進(jìn)行識(shí)別，計(jì)算零件的加工價(jià)格；遍歷產(chǎn)品三維模型中的裝配模型樹得到其下所有零件的價(jià)格信息，從而求解出產(chǎn)品價(jià)格。

(2)獲得產(chǎn)品與零部件間的裝配層次關(guān)系并保存到產(chǎn)品價(jià)格數(shù)據(jù)表中，以顯示整個(gè)產(chǎn)品報(bào)價(jià)中各個(gè)零部件的價(jià)格層次，方便查找各個(gè)零部件的價(jià)格信息。

1 基于加工特征的產(chǎn)品報(bào)價(jià)設(shè)計(jì)

產(chǎn)品價(jià)格是由其包含的所有零件價(jià)格匯總得到的。基于加工特征的產(chǎn)品報(bào)價(jià)實(shí)現(xiàn)方法關(guān)鍵在于對(duì)零件進(jìn)行基于加工特征的報(bào)價(jià)，需要對(duì)零件三維模型中用到的設(shè)計(jì)特征進(jìn)行識(shí)別并轉(zhuǎn)化為加工特征進(jìn)行加工費(fèi)用的計(jì)算。

1.1產(chǎn)品加工特征分類

產(chǎn)品設(shè)計(jì)中以三維模型的形式進(jìn)行建模裝配，模型是由設(shè)計(jì)特征組成的，但在產(chǎn)品加工中，產(chǎn)品是按照加工特征來(lái)計(jì)算成本的。針對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中常用設(shè)計(jì)特征進(jìn)行整理歸類，如圖1所示。

圖1 設(shè)計(jì)特征分類Fig.1 The classification of design feature

產(chǎn)品中的設(shè)計(jì)特征與加工特征[6]存在非線性的映像關(guān)系，這種關(guān)系主要分為三類：

(1)一對(duì)一關(guān)系,即一種設(shè)計(jì)特征對(duì)應(yīng)一種加工特征，如設(shè)計(jì)特征倒角對(duì)應(yīng)著加工特征中的倒角。

(2)一對(duì)多關(guān)系,即一種設(shè)計(jì)特征對(duì)應(yīng)多種加工特征，如拉伸設(shè)計(jì)特征可以生成孔加工特征也可以生成槽加工特征。

(3)多對(duì)一關(guān)系,即多種設(shè)計(jì)特征對(duì)應(yīng)同一加工特征，如拉伸通孔和三維造型孔設(shè)計(jì)特征對(duì)應(yīng)通孔加工特征。

針對(duì)以上產(chǎn)品設(shè)計(jì)特征的分類和加工特征間的映像關(guān)系，得出產(chǎn)品制造中常用的加工特征，如圖2所示。如噴涂、絲印等加工特征無(wú)法在設(shè)計(jì)特征中表現(xiàn)出來(lái)，針對(duì)這一情況采用使用者手動(dòng)輸入的形式來(lái)進(jìn)行加工特征價(jià)格計(jì)算。

圖2 加工特征分類Fig.2 Processing feature classification

1.2產(chǎn)品加工特征識(shí)別

在產(chǎn)品三維模型中，對(duì)設(shè)計(jì)特征進(jìn)行識(shí)別，通過設(shè)計(jì)特征與加工特征間的映像關(guān)系，將產(chǎn)品設(shè)計(jì)特征轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品加工特征。根據(jù)設(shè)計(jì)特征的創(chuàng)建方法，可以將設(shè)計(jì)特征的識(shí)別方法[7-11]分為兩類，一是三維造型命令生成的設(shè)計(jì)特征識(shí)別方法，二是拉伸命令生成的設(shè)計(jì)特征識(shí)別方法。

在Creo、SolidWorks、UG等常用三維建模軟件中，用三維造型命令和拉伸命令生成的設(shè)計(jì)特征在軟件中都有對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)特征標(biāo)識(shí)號(hào)，通過標(biāo)識(shí)號(hào)可以唯一確定設(shè)計(jì)特征，這種方法不僅能提高識(shí)別的準(zhǔn)確性還能縮短識(shí)別的時(shí)間。根據(jù)設(shè)計(jì)特征的創(chuàng)建方法，特征標(biāo)識(shí)號(hào)也分為兩類進(jìn)行研究，并與上述兩種特征識(shí)別方法相對(duì)應(yīng): 一是一般三維造型命令生成的設(shè)計(jì)特征標(biāo)識(shí)號(hào)，二是拉伸命令生成的設(shè)計(jì)特征標(biāo)識(shí)號(hào)。以Creo為例，在Creo中常用三維造型命令的設(shè)計(jì)特征標(biāo)識(shí)號(hào)如表1所示。

表1 常用設(shè)計(jì)特征標(biāo)識(shí)號(hào)

在產(chǎn)品三維模型中，產(chǎn)品的每個(gè)設(shè)計(jì)特征都由相應(yīng)的特征標(biāo)識(shí)號(hào)表示，通過遍歷三維模型中的所有特征標(biāo)志號(hào)來(lái)識(shí)別產(chǎn)品設(shè)計(jì)特征。對(duì)于通過三維造型命令創(chuàng)建的設(shè)計(jì)特征可以通過特征標(biāo)識(shí)號(hào)直接確定，由拉伸得到的設(shè)計(jì)特征標(biāo)識(shí)號(hào)僅表示拉伸命令，其詳細(xì)的設(shè)計(jì)特征無(wú)法由特征標(biāo)識(shí)號(hào)直接獲得，這種拉伸設(shè)計(jì)特征識(shí)別方法為進(jìn)入拉伸草繪接口進(jìn)行像素識(shí)別[12]，產(chǎn)品設(shè)計(jì)特征識(shí)別流程如圖3所示。圖4中為某產(chǎn)品底板，通過遍歷特征標(biāo)識(shí)號(hào)完成設(shè)計(jì)特征識(shí)別。

圖3 設(shè)計(jì)特征識(shí)別流程圖Fig.3 Design feature identification flow chart

圖4 零件識(shí)別設(shè)計(jì)特征標(biāo)識(shí)號(hào)Fig.4 Part identification design feature identification number

1.3產(chǎn)品、部件及零件的報(bào)價(jià)層次關(guān)系

產(chǎn)品模型在三維建模軟件中以裝配體形式表達(dá)，作為裝配模型樹的根節(jié)點(diǎn)。在對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行報(bào)價(jià)系統(tǒng)開發(fā)時(shí)，不但要考慮產(chǎn)品的準(zhǔn)確報(bào)價(jià)而且要將報(bào)價(jià)信息按照產(chǎn)品的零部件層次關(guān)系進(jìn)行保存輸出。如何保存產(chǎn)品裝配體中的各零部件的裝配層次關(guān)系[13]是實(shí)現(xiàn)有序報(bào)價(jià)和報(bào)價(jià)清單輸出的關(guān)鍵。

圖5 產(chǎn)品中零部件的層次結(jié)構(gòu)Fig.5 The hierarchical structure of parts in the product

在主流三維建模軟件中，裝配體的層次關(guān)系都可以用圖5中的樹狀結(jié)構(gòu)表達(dá)，其中asm代表裝配體，prt代表零件。為了唯一標(biāo)識(shí)產(chǎn)品樹中的每一個(gè)模型，將裝配模型樹分層，按照裝配的層次關(guān)系，第一層為產(chǎn)品層，第二層為直接掛載在產(chǎn)品下的零部件模型，第三層為掛載在第二層模型節(jié)點(diǎn)中的零部件模型，依次往后推完成產(chǎn)品模型樹的層級(jí)劃分。在每層中確定模型標(biāo)識(shí)號(hào)，即圖中的ID號(hào)。產(chǎn)品層中的產(chǎn)品作為裝配層級(jí)的根節(jié)點(diǎn)，為了與其他節(jié)點(diǎn)區(qū)分，設(shè)為0；第二層中零部件模型直接掛載在產(chǎn)品節(jié)點(diǎn)下，按裝配順序依次確定ID號(hào)；第三層模型均掛載在第二層模型節(jié)點(diǎn)上，但可能存在不同的掛載節(jié)點(diǎn)，對(duì)于這種情況要區(qū)分掛載節(jié)點(diǎn)，分別對(duì)各個(gè)掛載節(jié)點(diǎn)下的模型按裝配順序確定ID號(hào)。但是僅有ID號(hào)并不能定位模型在裝配樹中的位置，因此提出ID表概念用來(lái)唯一確定每個(gè)模型在裝配樹中的位置。ID表是一個(gè)由ID號(hào)組成的數(shù)組，用來(lái)存放一個(gè)模型在裝配樹中的由根節(jié)點(diǎn)到該模型節(jié)點(diǎn)的分支樹的各個(gè)模型的ID號(hào)，如圖5中的C8.prt，其ID數(shù)組為

tab_id[0]=0；

tab_id[1]=3；

tab_id[2]=2；

tab_id[3]=1。

其中，ID數(shù)組的長(zhǎng)度代表該模型在裝配模型樹中的層級(jí)，ID數(shù)組從第一個(gè)元素到最后一個(gè)元素順序表示產(chǎn)品與該模型的裝配層次關(guān)系。

產(chǎn)品價(jià)格與零部件價(jià)格之間的層次關(guān)系可以通過SQL數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品與零部件報(bào)價(jià)及產(chǎn)品裝配的相關(guān)性表達(dá)。以圖5中的產(chǎn)品Zong為例，生成它的產(chǎn)品價(jià)格表如表2所示。通過將零部件在產(chǎn)品裝配模型樹中的ID數(shù)組與產(chǎn)品的物料編碼相結(jié)合生成產(chǎn)品ID，這樣既確定了零部件的父級(jí)產(chǎn)品，又表達(dá)了零部件在產(chǎn)品中的裝配位置。

2 產(chǎn)品報(bào)價(jià)的關(guān)鍵方法研究

隨著產(chǎn)品個(gè)性化定制需求的增加，不同產(chǎn)品系列之間的快速報(bào)價(jià)回應(yīng)變得越來(lái)越重要。基于產(chǎn)品三維模型的配置系統(tǒng)根據(jù)用戶的個(gè)性化需求以快速完成產(chǎn)品的配置更新，產(chǎn)品報(bào)價(jià)系統(tǒng)根據(jù)產(chǎn)品的不同配置可以快速響應(yīng)報(bào)價(jià)。客戶提出個(gè)性化定制需求到企業(yè)根據(jù)用戶需求推出配置產(chǎn)品再到響應(yīng)報(bào)價(jià)，其詳細(xì)的系統(tǒng)服務(wù)流程如圖6所示。

表2 產(chǎn)品Zong的價(jià)格數(shù)據(jù)表

2.1基于加工特征的零件報(bào)價(jià)方法

在產(chǎn)品報(bào)價(jià)中，零件可歸為兩類進(jìn)行研究，一類是加工零件，另一類是采購(gòu)件。本文中基于加工特征的零件報(bào)價(jià)是針對(duì)加工零件的，采購(gòu)件可以通過向商家詢價(jià)得到零件成本。零件報(bào)價(jià)的開發(fā)流程如圖7所示。

對(duì)加工零件進(jìn)行價(jià)格核算，可以分為兩部分：

(1)零件材料費(fèi)用。通過三維建模軟件的二次開發(fā)接口可以直接得到零件的材料、質(zhì)量等信息，根據(jù)企業(yè)常用材料建立材料基準(zhǔn)費(fèi)用數(shù)據(jù)庫(kù)，通過質(zhì)量與材料單價(jià)來(lái)估算零件材料費(fèi)用。

圖6 產(chǎn)品成本估算業(yè)務(wù)流程Fig.6 Product cost estimation business processes

圖7 基于零件加工特征報(bào)價(jià)系統(tǒng)開發(fā)流程圖Fig.7 Development flow chart based on part processingfeature quotation system

(2)特征加工費(fèi)用。通過上文分析，可以得到零件的所有特征標(biāo)識(shí)號(hào)及其設(shè)計(jì)特征。在這些特征中，有的需要考慮加工精度和尺寸，如圓孔、方孔等。這些特征就需要程序自動(dòng)獲取其尺寸精度，并建立加工特征費(fèi)用庫(kù)，以核算加工費(fèi)用。特征加工費(fèi)用算法可表示為

其中，ni為第i個(gè)不需要考慮尺寸精度的特征的數(shù)量，pi為相對(duì)應(yīng)的價(jià)格；nj為第j個(gè)需要考慮尺寸精度的特征的數(shù)量，pj為相對(duì)應(yīng)的價(jià)格。

對(duì)零件設(shè)置唯一標(biāo)識(shí)的物料編碼，并將零件的物料編碼、名稱、材料、價(jià)格等相關(guān)信息存入零件價(jià)格實(shí)例數(shù)據(jù)庫(kù)。

2.2基于產(chǎn)品配置的報(bào)價(jià)方法

基于產(chǎn)品配置[14-15]的報(bào)價(jià)可以有效提高產(chǎn)品報(bào)價(jià)響應(yīng)速度。如圖8所示，通過對(duì)產(chǎn)品按照功能劃分可配置模塊，建立可配置產(chǎn)品的三維模型。通過提取可配置模塊供用戶設(shè)置來(lái)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的快速配置，其中amn作為產(chǎn)品可配置模塊中最小的配置單元，可以是某種功能性零件也可以是為實(shí)現(xiàn)某種功能設(shè)計(jì)的裝配體。產(chǎn)品在不同的配置下，價(jià)格存在較大差異。產(chǎn)品的配置算法可表示為

圖8 產(chǎn)品可配置模型樹Fig.8 Product configurable model tree

其中，anxn作為可配置模塊中的配置單元，n表示第n組配置模塊，xn表示可配置模塊中選取的配置單元在配置模塊中的排列順序，Re代表共用模塊。

基于產(chǎn)品配置的報(bào)價(jià)，是通過對(duì)配置算法中產(chǎn)品的組成部分進(jìn)行遍歷報(bào)價(jià)，不同配置有不同的裝配模型樹，對(duì)應(yīng)著相應(yīng)的三維模型。裝配模型樹中僅存在零件和子裝配體兩種元素，子裝配體也是由零件構(gòu)成的，所以核算產(chǎn)品成本的本質(zhì)是：遍歷組成產(chǎn)品的零件的物料編碼，通過物料編碼在零件價(jià)格實(shí)例庫(kù)中查找相應(yīng)零件的價(jià)格，完成產(chǎn)品價(jià)格的核算。

3 報(bào)價(jià)原型系統(tǒng)建立及案例分析

3.1系統(tǒng)個(gè)性化定制

整個(gè)報(bào)價(jià)系統(tǒng)主要分為兩個(gè)部分：一是基于三維軟件Creo的產(chǎn)品配置系統(tǒng)和報(bào)價(jià)系統(tǒng)，二是基于Web網(wǎng)絡(luò)端產(chǎn)品報(bào)價(jià)信息管理系統(tǒng)。其中基于三維軟件Creo的報(bào)價(jià)系統(tǒng)又可以分為零件的報(bào)價(jià)和組件的報(bào)價(jià)。其中，組件報(bào)價(jià)中包含了鈑金鉚接件、銅板銅排鉚接件和產(chǎn)品的報(bào)價(jià)。整個(gè)報(bào)價(jià)系統(tǒng)的核心功能模塊如圖9所示。

Creo作為一款功能強(qiáng)大的三維建模軟件，在國(guó)內(nèi)外的產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域有很高的市場(chǎng)占有率。Creo提供了豐富的二次開發(fā)接口資源以擴(kuò)展軟件功能，其中最常用的是用Creo提供的開放接口Pro/Toolkit進(jìn)行二次開發(fā)。為了驗(yàn)證上述產(chǎn)品報(bào)價(jià)理論，以Creo作為報(bào)價(jià)系統(tǒng)開發(fā)載體，借助VS2010和Pro/Toolkit進(jìn)行報(bào)價(jià)系統(tǒng)開發(fā)，以實(shí)現(xiàn)基于產(chǎn)品不同配置選型、快速響應(yīng)的基于加工特征的產(chǎn)品報(bào)價(jià)。

基于Web網(wǎng)絡(luò)端產(chǎn)品報(bào)價(jià)信息管理系統(tǒng)采用瀏覽器/服務(wù)器(Browser/Server，B/S)架構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)，在產(chǎn)品報(bào)價(jià)數(shù)據(jù)信息統(tǒng)計(jì)分析與呈現(xiàn)方面提供了更為方便簡(jiǎn)潔的Web端圖表處理技術(shù)。在數(shù)據(jù)共享方面由于系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)，客戶配置簡(jiǎn)單，只要安裝了標(biāo)準(zhǔn)的瀏覽器并能連上LAN或Internet就能執(zhí)行應(yīng)用程序代碼，報(bào)價(jià)數(shù)據(jù)信息可以被Intranet、Internet上所有的站點(diǎn)訪問[16],實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)共享。

圖9 報(bào)價(jià)系統(tǒng)的核心功能模塊Fig.9 The core function module of the quotation system

3.2系統(tǒng)生成實(shí)例

為了驗(yàn)證開發(fā)的報(bào)價(jià)系統(tǒng)是否能快速、準(zhǔn)確響應(yīng)產(chǎn)品報(bào)價(jià)，以某公司的大功率逆變器作為產(chǎn)品報(bào)價(jià)系統(tǒng)試驗(yàn)對(duì)象，產(chǎn)品三維模型及組成零件種類示意圖見圖10。

圖10 大功率逆變器產(chǎn)品示意圖Fig.10 The high-power inverter product schematic

大功率逆變器作為一款復(fù)雜的高技術(shù)集成產(chǎn)品，其本身由成千上萬(wàn)個(gè)零部件組成，通過人工手動(dòng)核算產(chǎn)品價(jià)格太過耗時(shí)。通過開發(fā)的基于加工特征的報(bào)價(jià)系統(tǒng)對(duì)零件及產(chǎn)品進(jìn)行自動(dòng)報(bào)價(jià)，按照企業(yè)常用零件分類，零件報(bào)價(jià)分為絕緣膜、鈑金件、銅板銅排、機(jī)加件及塑料件五類，組件報(bào)價(jià)分為產(chǎn)品報(bào)價(jià)、鈑金鉚接件報(bào)價(jià)及其銅板銅排鉚接件報(bào)價(jià)。通過比較發(fā)現(xiàn)，運(yùn)用開發(fā)的報(bào)價(jià)系統(tǒng)進(jìn)行大功率逆變器的產(chǎn)品報(bào)價(jià)單人僅需1.5 h即可完成報(bào)價(jià)，而通過人工進(jìn)行報(bào)價(jià)需要兩個(gè)人協(xié)同工作兩天才能完成; 對(duì)報(bào)價(jià)結(jié)果進(jìn)行分析，報(bào)價(jià)系統(tǒng)的產(chǎn)品報(bào)價(jià)結(jié)果誤差率在0.8%以內(nèi)，與人工報(bào)價(jià)結(jié)果誤差率相近。結(jié)果表明，基于加工特征的產(chǎn)品報(bào)價(jià)系統(tǒng)能夠?qū)Ξa(chǎn)品進(jìn)行快速、準(zhǔn)確地報(bào)價(jià)，大大縮短了企業(yè)響應(yīng)使用者個(gè)性化定制需求的產(chǎn)品報(bào)價(jià)時(shí)間。

3.2.1基于三維軟件Creo的產(chǎn)品報(bào)價(jià)系統(tǒng)

由于企業(yè)的需要，整個(gè)零件報(bào)價(jià)中，鈑金件和銅板銅排件的報(bào)價(jià)占了整個(gè)零件報(bào)價(jià)的70%左右，因此這兩類零件的報(bào)價(jià)頁(yè)面也是整個(gè)零件報(bào)價(jià)頁(yè)面中最復(fù)雜的。整個(gè)鈑金件報(bào)價(jià)頁(yè)面分為模型屬性區(qū)、自動(dòng)識(shí)別特征區(qū)、手動(dòng)添加特征及鉚接件區(qū)、選擇粗精報(bào)價(jià)、價(jià)格展示及其按鈕等。其中，鈑金件一般都為沖壓板件，在計(jì)算其材料價(jià)格時(shí)不能僅按成形的材料計(jì)算材料價(jià)格，還要考慮加工廢料，所以在報(bào)價(jià)時(shí)，要先將鈑金件展開計(jì)算它的最大展開尺寸，以最大展開尺寸為依據(jù)計(jì)算此鈑金件的材料價(jià)格，最大限度確保報(bào)價(jià)的精確度。鈑金件報(bào)價(jià)頁(yè)面如圖11所示。

圖11 鈑金件報(bào)價(jià)頁(yè)面Fig.11 Sheet metal quotation page

銅板銅排件報(bào)價(jià)所考慮的因素和鈑金件相似，整個(gè)頁(yè)面也可以分為模型屬性區(qū)、自動(dòng)識(shí)別特征區(qū)、手動(dòng)添加特征及鉚接件區(qū)、選擇粗精報(bào)價(jià)、價(jià)格展示及其按鈕等，但比鈑金件少了展開及其獲取最大外形尺寸等因素，報(bào)價(jià)頁(yè)面如圖12所示。

圖12 銅板、銅排報(bào)價(jià)頁(yè)面Fig.12 Copper plate and copper bar quotation page

絕緣膜、塑膠件、機(jī)加件報(bào)價(jià)頁(yè)面在整個(gè)零件報(bào)價(jià)中所占比重較小，報(bào)價(jià)頁(yè)面也相對(duì)簡(jiǎn)單，報(bào)價(jià)頁(yè)面可分為模型屬性、自動(dòng)識(shí)別特征區(qū)、手動(dòng)添加特征區(qū)、價(jià)格展示及其按鈕等。報(bào)價(jià)頁(yè)面如圖13～圖15所示。

部件與產(chǎn)品在Creo中都是用裝配體進(jìn)行表達(dá)的，所以在報(bào)價(jià)系統(tǒng)開發(fā)中把部件及產(chǎn)品放在一起討論。裝配體的底層特征為零件，則裝配體價(jià)格為所有零件的成本及裝配體表面處理的成本和裝配費(fèi)用三部分組成。所有零件成本是產(chǎn)品成本的決定因素，表面處理費(fèi)用和裝配費(fèi)用與產(chǎn)品設(shè)計(jì)關(guān)系不大，而且隨著產(chǎn)品不同配置切換，其變化幅度很小。其中，產(chǎn)品報(bào)價(jià)頁(yè)面中又設(shè)置了上次報(bào)價(jià)時(shí)間及其價(jià)格編輯框。如果此產(chǎn)品已經(jīng)報(bào)價(jià)并存入數(shù)據(jù)庫(kù)，則再次報(bào)價(jià)的時(shí)候，會(huì)直接從總數(shù)據(jù)庫(kù)中自動(dòng)獲取上次報(bào)價(jià)的時(shí)間和價(jià)格，避免由于人為原因造成不必要的麻煩。產(chǎn)品報(bào)價(jià)頁(yè)面如圖16所示。

圖13 絕緣膜報(bào)價(jià)頁(yè)面Fig.13 Insulating film quotation page

圖14 塑料件報(bào)價(jià)頁(yè)面Fig.14 Plastic parts quotation page

圖15 機(jī)加件報(bào)價(jià)頁(yè)面Fig.15 Machine parts quotation page

圖16 大功率逆變器報(bào)價(jià)頁(yè)面Fig.16 High-power inverter offer quotation page

3.2.2基于Web網(wǎng)絡(luò)端產(chǎn)品報(bào)價(jià)信息管理系統(tǒng)

產(chǎn)品報(bào)價(jià)信息管理系統(tǒng)是一個(gè)面向多用戶、多層級(jí)、多功能的綜合信息管理系統(tǒng)。系統(tǒng)不僅滿足企業(yè)對(duì)產(chǎn)品及時(shí)精準(zhǔn)的報(bào)價(jià)需求，同時(shí)也滿足了對(duì)產(chǎn)品報(bào)價(jià)數(shù)據(jù)信息的直觀形象的展示。此處僅給出產(chǎn)品報(bào)價(jià)查詢功能模塊頁(yè)面(圖17)。

圖17 產(chǎn)品報(bào)價(jià)信息查詢頁(yè)面Fig.17 The query page of product quotation information

4 結(jié)束語(yǔ)

(1)本文提出了通過三維建模軟件的二次開發(fā)接口確定產(chǎn)品三維模型設(shè)計(jì)特征標(biāo)識(shí)號(hào)的特征識(shí)別方法，如通過遍歷識(shí)別孔、折彎、倒角等特征相應(yīng)的特征標(biāo)識(shí)號(hào)來(lái)完成特征識(shí)別，無(wú)法自動(dòng)識(shí)別的加工特征可以通過人機(jī)交互頁(yè)面手動(dòng)添加，提高了特征識(shí)別效率和準(zhǔn)確度。

(2)本文提出了將報(bào)價(jià)系統(tǒng)分為零件報(bào)價(jià)和產(chǎn)品報(bào)價(jià)兩部分來(lái)研究。零件價(jià)格分為材料價(jià)格和加工價(jià)格兩部分進(jìn)行討論，通過自動(dòng)特征識(shí)別技術(shù)對(duì)三維模型進(jìn)行特征識(shí)別，結(jié)合特征加工基準(zhǔn)費(fèi)用表對(duì)加工價(jià)格進(jìn)行自動(dòng)核算；通過二次開發(fā)接口自動(dòng)提取零件材料和質(zhì)量屬性，結(jié)合材料費(fèi)用基準(zhǔn)表和材料加工損耗系數(shù)對(duì)零件材料費(fèi)用進(jìn)行自動(dòng)核算；根據(jù)零件費(fèi)用和產(chǎn)品、部件及零件的報(bào)價(jià)層次關(guān)系以及估算的產(chǎn)品裝配費(fèi)用建立了產(chǎn)品報(bào)價(jià)模型。

(3)將信息全部保存至產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)，為后面的部件及其產(chǎn)品報(bào)價(jià)提供原始的數(shù)據(jù)源，也保證了數(shù)據(jù)的一致性及雙向流動(dòng)。實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的多視圖管理，也方便企業(yè)為生產(chǎn)、制造、采購(gòu)和銷售等部門生成各自需要的物料清單。

(4)借助VS2010、SQL Server 2008及Creo二次開發(fā)接口Pro/Toolkit等工具開發(fā)了基于Creo的產(chǎn)品報(bào)價(jià)系統(tǒng)，已被企業(yè)應(yīng)用在產(chǎn)品報(bào)價(jià)中，取得了較好效果。

[1] 王新，譚建榮.大批量定制下產(chǎn)品報(bào)價(jià)快速響應(yīng)技術(shù)研究[J].計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào)，2005，17(8):1717-1724.

WANG Xin, TAN Jianrong. Research on Technology of Rapid Responding for Product Quotation in Mass Customization [J].Journal of Computer Aided Design amp; Computer Graphics, 2005，17(8):1717-1724.

[2] 李飛，肖剛，高飛，等.基于實(shí)例庫(kù)的產(chǎn)品快速報(bào)價(jià)方法研究[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2010(10):246-248.

LI Fei, XIAO Gang, GAO Fei, et al. Research on Fast Quotation Based on Case Base of Product [J]. Machinery Design amp; Manufacture，2010(10): 246-248.

[3] 肖剛, 張立彬, 高飛. 基于實(shí)例庫(kù)自主聚類的自適應(yīng)產(chǎn)品快速報(bào)價(jià)策略研究[J]. 中國(guó)機(jī)械工程, 2010,21(1):80-84.

XIAO Gang, ZHANG Libin, GAO Fei. Research on Strategy of Adaptive Rapid Product Quoting Based on Self-clustering of Case Library [J]. China Mechanical Engineering, 2010,21(1): 80-84.

[4] 計(jì)時(shí)鳴，包志炎，肖剛,等.大批量定制產(chǎn)品成本估算服務(wù)模型[J]. 中國(guó)機(jī)械工程，2012，23(6): 681-687.

JI Shiming , BAO Zhiyan , XIAO Gang ,et al. Cost Estimation Service Model of Mass Customization[J]. China Mechanical Engineering, 2012，23(6):681-687.

[5] 蔣麒麟，薛小強(qiáng)，李翔英.基于實(shí)例推理的鈑金件數(shù)控割工時(shí)估算[J].制造技術(shù)與機(jī)床，2014(4):156-159.

JIANG Qilin, XUE Xiaoqiang, LI Xiangying. Machine Hour Evaluation of Sheet Metal CNC Cutting Based on Case-based Reasoning[J]. Manufacturing Technology amp; Machine Tool, 2014(4):156-159.

[6] 黃正東，謝波，馬露杰.設(shè)計(jì)特征向加工特征轉(zhuǎn)換的掃體重構(gòu)法[J].計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào)，2006，18(10):1574-1580.

HUANG Zhengdong, XIE Bo , Ma Lujie. A Volume-reconstruction Approach for Converting Design Feature to Machining Feature [J]. Journal of Computer-Aided Design amp; Computer Graphics, 2006，18(10):1574-1580.

[7] 李偉平, 鄭琳, 龔志輝. 基于建模過程的加工特征識(shí)別[J]. 中國(guó)機(jī)械工程, 2010，21(5):556-562.

LI Weiping, ZHENG Lin, GONG Zhihui. Machining Feature Recognition of Complicated Part Based on Modeling Process[J]. China Mechanical Engineering, 2010,21(5): 556-562.

[8] 萬(wàn)能, 茍園捷, 莫蓉. 機(jī)械加工MBD毛坯模型的特征識(shí)別設(shè)計(jì)方法[J]. 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào), 2012, 24(8):1099-1107.

WAN Neng, GOU Yuanjie, MO Rong. A New Feature Recognition Design Method for MBD Rough Model[J]. Journal of Computer Aided Design amp; Computer Graphics, 2012，24(8): 1099-1107.

[9] LEE J Y， KIM K. A Feature-based Approach to Extracting Machining Feature [J]. Computer Aided Design，1998，30(13): 1019-1035.

[10] HANT J H，REQUICHA A A G. Feature Recognition from CAD Models [J]. IEEE Computer Graphics and Applications，1998，36(8): 80-94.

[11] 黃瑞, 張樹生, 白曉亮. 可制造性驅(qū)動(dòng)的三維CAD模型相交制造特征識(shí)別方法[J]. 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào), 2013, 25(7):1089-1098.

HUANG Rui, ZHANG Shusheng, BAI Xiaoliang. Manufacturability Driven Interacting Machining Feature Recognition Algorithms for 3D CAD Models[J].Journal of Computer Aided Design amp; Computer Graphics, 2013，25(7): 1089-1098.

[12] 張鳳軍，高曙明，董金祥，等.基于圖的特征識(shí)別中體特征的生成方法[J].中國(guó)機(jī)械工程，2002，13(5): 427-431.

ZHANG Fengjun，GAO Shuming，DONG Jinxiang，et al. Method for Generating Body Feature in Feature Recognition Based on Graph [J] .China Mechanical Engineering, 2002，13(5): 427-431.

[13] 曾冰, 李明富, 張翼,等. 基于螢火蟲算法的裝配序列規(guī)劃研究[J]. 機(jī)械工程學(xué)報(bào), 2013, 49(11):177-184.

ZENG Bing, LI Mingfu, ZHANG Yi, et al. Research on Assembly Sequence Planning Based on Firefly Algorithm[J] . Journal of Mechanical Engineering, 2013, 49(11):177-184.

[14] 李浩, 郭鋼, 周婧,等. 基于灰相似關(guān)系和多維關(guān)聯(lián)約束的新產(chǎn)品初始配置方法[J]. 中國(guó)機(jī)械工程, 2013, 24(22):3045-3051.

LI Hao, GUO Gang, ZHOU Jing, et al .New Product Configuration Method Based on Grey Similary Relation and Multidimensional Assication Rule[J] .China Mechanical Engineering, 2013,24(22): 3045-3051.

[15] 胡浩, 魯玉軍, 蔡江濤,等. 基于服務(wù)決策表的產(chǎn)品配置規(guī)則研究[J]. 中國(guó)機(jī)械工程, 2012, 23(21):2616-2619.

HU Hao, LU Yujun, CAI Jiangtao, et al. Product Configuration Rules Based on Service Decision Table[J] .China Mechanical Engineering, 2012, 23(21):2616-2619.

[16] 黃早文，金偉,張祥林. 基于B/S模式的模架報(bào)價(jià)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)[J].機(jī)械制造，2005,43(5):49-52.

HUANG Zaowen, JIN Wei, ZHANG Xianglin. The Design and Development of Model Quotation System Based on B/S Mode[J]. Machinery, 2005, 43 (5) :49-52.

(編輯王旻玥)

ProductQuotationMethodBasedonThree-dimensionalGeometricFeaturesDONG Yude1MI Dengbin1CHEN Minglong1SU Fang1

SHI Xiaolei2YANG Shanwen2TAO Gaozhou2

1.School of Mechanical Engineering,Hefei University of Technology,Hefei，230009 2.Sungrow Power Supply Co.,Ltd.,Hefei,230088

A product quotation method was proposed based on 3D geometric features, which utilized researches about the automatic feature recognition and the second development of CAD, aiming at solving problems of high demands on timeliness and diversity of product cases and low efficiency in responding quotations of product example bases in current mainstream quotation systems. First, the common design features were classified, and the mapping relations of machining features, design features and their marks were established. The identification of the design features was accomplished by using the one-to-one image relationship among the feature signs and the design features. The identification of the machining features was realized by combining the image relationship among the design features and the machining features. Secondly, the parts’ quotations were studied through the material costs and processing costs, a product quotation model was established by synthesizing the hierarchy of products, components and parts. Thirdly, in order to respond quickly to the individual needs of users, a service model was established from user demands to product configurations to rapid response quotation.Finally, a quotation system was developed based on 3D geometric features of Creo, and applied to an enterprise’s high power inverter quotation, which improves the product quotation efficiency and verifies the feasibility of the quotation method based on the 3D geometric features.

geometrical characteristic; product quotation; feature recognition; service model

TP391.7

10.3969/j.issn.1004-132X.2017.22.014

2016-11-28

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51275145，51775159)

董玉德, 男, 1966年生。合肥工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院教授、博士。主要研究方向?yàn)镃AD/CAE/PDM、CG、制造業(yè)信息化。E-mail：dydjiaoshou@126.com。米登斌, 男,1991年生。合肥工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院碩士研究生。陳明龍，男,1988年生。合肥工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院碩士研究生。蘇芳，女,1994年生。合肥工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院碩士研究生。時(shí)曉蕾，女，1985年生。陽(yáng)光電源股份有限公司工程師。楊善文，男，1989年生。陽(yáng)光電源股份有限公司工程師。陶高周，男，1971年生。陽(yáng)光電源股份有限公司經(jīng)理。