PDM系统中编码技术的研究及应用

引言

PDM作为CAD/CAPP/CAM(3C)的集成平台，集成了所有与产品相关的信息。企业的产品开发效益取决于有序和高效地设计、制造和发送产品。PDM可以帮助组织产品设计，完善产品结构，修改、跟踪进展中的设计概念，及时、方便地找出存档数据以及相关产品信息。它还可以协调组织整个产品生命周期，如设计审查、批准、变更、工作流优化以及产品发布过程事件。它能很好地集成CAD，CAE，CAM和CAPP单元技术，是CIMS (计算机集成制造系统)的核心部分之一[1]。在企业实施PDM的过程中，如何创建用于PDM产品结构树BOM或MRPII物料清单BOM(Bill of Material)的高质量的零、部件和物料编码是PDM系统得以成功实施的关键因编码系统是PDM系统的基础，编码的优劣是PDM系统运行效率和企业能否接受PDM系统的关键性指标。

1 PDM中的编码研究

方便科学的物料编码对制造企业来说是一笔宝贵的财富，也是PDM系统设计的第一步，只有先编写物料编码规则才能依据编码快速准确地搭建产品结构树，有了产品结构树才能对其进行配置，各个部门的人员才能获取满足自己需要的BOM表(物料清单)。

1.1 编码的目的及作用

在生产过程中采用规定的字符来表示一定的事与物，以便记录、传递、处理与存储，这种字符称为代码，一系列代码的集合称为编码系统。建立编码系统的目的是：(1)唯一、无二义地标识事、物;(2)表达事物的特征;(3)提高计算机进行事务处理的能力与速度;(4)促进信息系统的自动化;(5)便于系统间的信息交换与数据共享[2，3]。就企业而言，编码必须能够反映产品的结构信息或特征信息。这样，设计人员和管理人员就能够非常直观地从编码上获得产品的结构信息、特征信息以及其他隐含的信息，方便地进行产品查询和相似性设计。

1.2 编码的原则

编码应遵循的基本原则:

(1)唯一性必须保证1个编码对象仅赋予1个代码，1个代码只反映1个编码对象;

(2)可扩性 代码结构能适应编码对象不断增加的需要，为可能的新编码留有足够的备用码;

(3)简洁性 码位在满足需要的前提下应尽可能最少，以减少差错率，减少计算机处理时间和存储空间;

(4)识别性 应尽可能反映编码对象的特点以助于记忆并便于人们了解和使用，

(5)适应性 代码设计应便于修改以适应编码对象特征或属性以及其相互关系可能出现的变化;

(6)稳定性不宜频繁变动; 编码时要考虑其变化的可能性尽可能保持代码系统的相对稳定;

(7)规范性 代码格式要规范化;以提高代码的可靠性。

2 面向PDM系统的产品编码模型

2.1 编写物料编码的方法

在杭州叉车厂的Javelin项目中，我们采用的编码模型结构出物料类型、机器代码、产品图件号和工艺状态4部分组成(图1)。

图1 面向PDM的编码模型

物料编码的编写应遵循以下步骤

(1)确定物料号的结构框架。产品物料号分备料、加工、装备的层次结构。物料号结构包括物料类型+机型代码+产品图件号+工艺状态。材料物料号包括分材料种类、型号、特性、规格的层次结构.物料号结构包括物料类型十种类代码+特性十规格。其它物料号由材料种类、工具、设备组成等。

(2)确定物料号码位。物料号字长15 位，材料号12 位。

(3)编写物料号编码手册。指导写产品物料号时应注意以下2点:手册要明确物料号码位、层次、定义方便写码操作以及使用代码要有附表、说明。

2.1.1 编写物料号规则步骤

确定物料类型码，用字母表示，置物料号第l位，方便检索物料。编写物料号的示例见表1。

表1 物料号示例表

确定物料计量单位按2位数字填写。计量单位码一览表见表2。

表2 计量单位码示例表

明确产品物料工艺路线，即产品零部件制造工艺流程，填写加工工艺状态，如表3。

表3 工艺状态代号表

2.1.2 产品物料号编写示例

例如:零件FA506-0101车头轴的物料号为:L07001001/0; 部件FA506-0100细纱机车头的物料号为,P0700100.通过上述的编码规则，我们知道它们分别代表:L物料类型(零件类)，07机型代号(FA506型),0主机改型延伸01部件号(01)，001零件号(01),/0工艺状态(备料/0)和P物料类型(部件车头部件),07机型代号(FA506型)，0主机改型延伸0100部件件号(直接填写)。通过类似的方法，我们可以对材料物料及标准件进行编码。如材料40Cr圆钢？45的物料号为，R52530600045;标准件六角螺栓GB5782-86M5*20的物料号为R20320005020。至此我们完成了物料的编码工作，有了物料的物料号之后，就可以依据编码进行产品结构树的生成及后续的应用。

2.2 物料编码的应用

2.2.1临时中间表treetable的设计

产品结构树的节点代表产品或零部件。根节点对应于产品，中间节点对应于产品中的装配体即部件，叶节点对应于零件或子装配体。根节点和中间节点应当有对应的装配图和装配体代号。叶节点可能有对应的工程图及代号，也可能没有[4]为了产品结构树的生成，我们设计了1张临时中间表treetable. treetable的表结构是以装配图明细表各字段为基础，加上树结构的节点指针等构造信息形成。其主要字段见表4 。

表4 产品结构树的主要字段表

把各明细表内容记录到表treetable中，1条记录即产品的1个零部件，等价于产品结构树的l个节点，它记录了每个零部件的基本信息，其节点指针rf和父节点指针xmxh的值通过下面介绍的算法求出后，在节点与父节点之间建立了双向链接。这样的表结构可以记录产品、零部件的基本信息和装配情况，用二维表的方式实现树型结构的表达和处理[5]。

2.2.2 产品结构树的算法实现

实现产品结构树的关键是根节点的判定。

可以根据总装配图所表示产品的产品代号必定存在于treetable的父节点代号字段fcode,必定不存在于treetable的零部件代号字段code; 除根节点以外的装配图所表示的部件的零部件代号必定既存在于treetable的父节点代号字段fcode,也存在于treetable的零部件代号字段code。据此,逐个取出fcode字段的值并在code字段中做匹配查找,查找失败的就是总装配图所表示产品的产品代号，即产品结构树根节点。

2.2.2.1 各节点的节点指针、父节点指针的确定

为了把产品结构树与产品项目表联系起来，要建立产品结构树与产品项目表之间的双向指针。将产品结构树根节点的父节点指针xmxh指向产品项目表中该产品的项目序号[6]。(在产品项目表中项目序号是产品的唯一性标记，也采用字符型)。并把产品结构树根节点的节点指针rf定义为为: 项目序号+ "R "
update treeta ble where PL = 0 set xmxh =项目序号，rf = 项目序号+ "R"
第1层节点:

以根节点为父节点的节点是第1层节点，其父节点指针xmxh 即为根节点指针:
update treetable set PL = 1 ,xmxh = 项目序号十“R”where fcode =根节点代号其节点指针r f 满足节点指针定义公式:
update treetable set rf = xmxh + right ( string(l000 +seq) , 3) where fcode =根节点代号
以下各层运用子节点链接算法完成产品结构树的建立。

2.2.2.2 子节点链接算法

m = 1//从第1 层起(pl=1=m) 逐层循环
do while.t.
select seq,code,rf from treetable where PL=m
//得第m 层节点集S{P[k]}设有N个节点，k= 1 ,2 ,......N//
if N = 0 //S{P[k]}为空集//
EXIT //第m层已无节点,m - 1层为最底层//
Else //第m 层有部件或零件或标准件等//
For k = 1 to N II逐个取出节点P [k]//
Update treetable set pi = m + 1,xmxh = P[k].rf ,
rf = P[k].rf 十 right(string (l000 + seq),3)
where fcode = P[k].code
//给节点P[k]的所有子节点赋予层号、父指针、节点指针//
End for
End if
m=m+l//研究下l层节点
End do

至此我们完成了产品结构树的建立。以产品结构树为基础，可以扩充各节点数据，建立以产品零部件为核心的产品数据管理结构，开展广泛的运用工作。如:在产品结构树节点上加上图文挡文件存储的物理地址链接指针，可以建立图文档系统，进行图文档的各种操作。在产品结构树节点上加上工艺信息或工艺文件链接指针， 可以开展工艺设计的有关工作。在产品结构树节点上记录零部件类型、件数、重量等， 可以计算产品的重量、零件的总件数， 统计标准件、自制件、外协件等进行生产管理。

3 结论

结合在杭州叉车厂的应用，分析了物料编码在PDM系统中的作用。认为在PDM系统中，编码已经不再仅仅用于成组分类。编码的主要作用应体现在事物检索的简便等方面.同时结合PDM系统中的分类管理功能，在尽量减少信息冗余的前提下，优势互补，提高企业产品资嚣的重复利用率，减少零件数目，降低了成本。该编码技术应用于企业的PDM 系统实施，收到了很好的效果.系统不仅实现了产品结构树在设计时自动生成，还实现了产品结构树的灵活修改、添加和维护，为非产品的其它对象的管理带来方便。系统的实施加速了数据在各个部门的流动，实现了信息的快速提取和有效共享，并为ERP的实施奠定了基础。在企业的初步运行情况也证实了本系统的实用性和可行性。