基于Windchill的产品配置管理研究

基于Windchill的产品配置管理研究

2005年第4期

文章编号:1001-2265(2005)04-0103-04

管理技术

基于Windchill的产品配置管理研究3

蒋先刚

(华东交通大学基础科学学院,南昌　330013)

摘要:探索产品配置管理和产品知识重用的处理过程,首先讨论产品结构和产品配置的功能,并分析用模型类型定义和树结构表达产品配置的可行性方法。提出在Windchill系统下用树结构和模型类型定义相结合以实现产品配置管理的方法,给出产品配置和定义的数据库表结构基本描述和实现技术,叙述如何合理利用原有历史数据和单机版的产品数据和模型集成为网络化协同产品设计信息。并叙述Windchill的用户化应用的基本开发过程和方法。关键词:产品结构;产品配置管理;产品模型中图分类号:TP391.41　　　文献标识码:A

TheResearchonProductConfigurationinJIANGX(BasicScienceSchool,EastChina,China)

Abstract:Thispaperexplorestheprocessreuseofproductknowledge.FirstlythefunctionsofproductstructureandconItthefeasiblewaysofstructuretreeandmoduletypedefinitionforproductconoofcombinationthestructuretreeandthemoduledefinitionforproductconfigurationmanagementwithItstatesthebasicdefinitionandimplementationtechnologiesofdatabasetablesforproductcon2figuration,italsohowtoefficientlyintegrateheritageanddiscreteproductmodalanddataintoWebbasedproductdesigninforma2tion,italsogivesfundamentaldevelopingprocessesandmethodsofcustomlizationofWindchill.Keywords:productstructure;productconfigurationmanagement;productmodal

0　概述

许多企业为了提高其竞争力和生产效率,正采取PDM技术作为产品开发,制造和销售的信息综合开发环境。通过合理的产品配置,一个企业可以满足广泛领域的用户要求,减少从定单到发货的处理时间,增加对生产过程的控制能力,提高产品质量,提供众多的产品种类。

PDM和相关的产品配置管理可以用自行设计的软件和商业化的软件包来完成。结合商业化的

PDM软件包和实际企业的环境,有效组织和管理企业中各种类

条件是PDM系统有足够的产品结构和配置管理信息资源供使用。因此产品结构和配置管理是PDM系统集成的基础和桥梁。只要正确定义和维护产品结构和配置信息后,系统才能提供正确的材料清单和必要的诸多资源如人力资源,财政状态和设计和制造中的产品对象给ERP和其它信息系统以确保企业的计划和安排的实施。产品结构和配置管理也是网络化分布式产品数据管理的必要条件。Windchill是一个以WEB为中心的产品数据管理平台,它提供产品结构和配置的功能和工具。在

Windchill中如何组织产品结构和配置管理及使它与其它信息系

型的数据和软件以实现商业PDM软件的用户化是企业产品数据管理关键的步骤。

统交换信息是实现产品定义高度用户化的PDM系统关键的环节。

2　产品结构和配置的方法论

2.1　产品结构模型和配置

1　产品结构和配置的作用和功能

产品结构管理是一个企业设计产品和组织生产的保证和标准。一般来说,产品结构意味着组成一个产品的一系列详细零件的树结构的层次表达。这个树结构包含多重含义并表达了这个产品在设计和加工过程的活动主线。产品结构和配置管理是产品数据管理的基础模块之一,它是工作流和任务管理的基础。工作流将监视和控制工程设计和制造过程。工作流实施的前提

产品配置意味着如何描述产品在技术文件和实际使用中的功能特点和物理特性。产品配置需要提供一定的配置规则,方法和方式来描述产品的构造。产品设计过程一般分为三步:功能设计;结构设计;和详细设计。功能设计是定义产品的基本组成结构并分解产品的功能和各个功能和子功能的结构设计;结构设计是定义基本结构和基本组成和组成零部件的主要功能尺

收稿日期:2004-09-06;修回日期:2004-11-26

　3基金项目:该研究受国家留学基金资助(21836011)

作者简介:蒋先刚(1958-),湖南永州人,华东交通大学基础科学学院教授,硕士生导师,1997-1998年英国Strathclyde大学国家访问学者,2003-2004年英国Cranfield大学国家访问学者,研究领域为机械电气CAD/CAM、计算机图形学、工业测控,(Tel)0791-7046227(Email)jxg2@。

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寸;详细设计是确定所有零部件的实际结构和参数。在产品设计阶段的三种产品结构模型是产品信息在不同深度和视角的描述。对于这些结构模型,有两种配置方法:非精确配置和精确配置。两种配置展示着产品从概念到实际的演变。一个产品是由许多模型组成的,每个模型是产品信息中各个模型不同内容和程度的信息抽取和提炼。这些模型可以相互提供、交换和映射信息。产品结构模型是产品模型的一种,它反映了产品的组成信息和装配结构,它是设计过程中的一种表达模型。产品配置管理的主要功能是管理产品结构和配置,产品配置即是一种方法论也是一个实际的处理过程。它应该具有接受信息,提供服务和具有与ERP集成的能力。产品配置的主要内容包括:①创造产品家族(部件);②创造供选择的参数表;③创造基本的产品结构;④产生配置方案;⑤和注册和保持现有的配置方案。这些配置任务可以借助Windchill的用户化和自行设计的辅助软件的开发,即通过实施模型类型描述和树结构描述等技术途径来完成。

2.2　通过模型类型描述的产品配置

组合机床与自动化加工技术

个模型类型有不同量的属性,模型类型定义的数据需保存在三个数据库表中。模型类型的主表记录模型号、模型名和属性数量,它提供配置的索引和关键词,辅表记录属性和它们的约束,是否一个属性是对用户决定和设计选择是敏感的则用“功能”

(functionality)将其标记,用真和假来定义。Long型字符串用来表达’domain’子段以保持数据记录的一致性。实际的属性值通过数据’Datatype’和字符操作运算而得到。模型类型属性记录量的可变性为添加和修改属性提供柔性,主表和辅表通过它的模型号来建立联系。主表和辅表是关系数据库表。表222记录每一个属性和它的约束的详细信息,表223记录模型被采用的属性间的内部约束和相应的值。

表221　模型类型主表

ModulenumberModulename

NumberofNumberofinter2表DomainDomain

产品结构模型可以分为三个等级水平:件级。述。

:。逻辑约、算术约束定义物理限制区域。。一组具有可预先功能定义的部件可用模型类型来描述。一个模型类型是由许多的零部件组成的。产品可以由从模型类型中选择适当的功能属性的零部件和产品结构来描述。即产品可被认为是有一定量的预先定义的模型类型组成的,而在构建产品时需选择恰当的模型类型属性和约束值。产品的一些属性是组成它的零部件特性的表达,而另一些特性是是这些零部件属性的计算集合和演绎。然而一个产品或部件在真实世界无限的属性应该在模型世界被精心地用有限的属性来归纳。一个产品模型可以用一组表达属性和属性约束的数据段来描述。它可被描述为:模型类型名称

(属性名、数据类型、约束区域[区域]...),它包含属性名、数据类型和约束区域。举例说,一个护罩模型可被描述为Cup(Size,

real,OneOf[12;14;16;18;26;32],Material,Text,OneOf[Cupper

,Aluminium,plastic]...etc.)。每一个属性定义的数据类型为整

Modulenumber

Internalconstrain表223　模型类型辅表

DataAttributeDomaintypenamei

constraint

Domain

DataAttributeDomaintypenamej

constraint

Domain

模型类型定义和配置框架如图1所示。模型类型定义和配置保存在电子仓库中。用户可以在设计的JavaApplet中通过选择选项和输入适当参数输入新的模型类型。模型类型翻译器将转换这些参数成模型类型定义并保存在数据库中。模型类型定义以模型的主表和副表方式保存。这些表可以用模型类型数据库JavaApplet来演示和修改。用户还可在设计的JavaApplet上通过选择适当的模型类型,参数和配置规则配置,输出产品和零件的配置。模型类型修改和维护单元为调整软件适应于新的开发要求提供柔性环节。

型、实型、布尔、字符等。约束限制包括是否和如何这个在括号内的属性被选择。约束包括陈述配置过程中属性约束限制的常规定义的约束限制和被选择的约束值间约束的内部约束。不同的约束限制如表1所示。包含能被用户和设计者选取和决定的属性称为功能属性。因此产品配置过程可以理解为被约束模型和特定功能的选取。

表1　模型类型定义中的属性约束限制

约束域

OneOf

图1　模型类型定义和配置框架

产品信息码在产品模型配置和参数选择过程中将被产生。当产品类型、模型类型被选择,主要的参数和结构被设计,它的产品信息码就被确定,它将提供产品模型等级水平、设计和制造过程中的特性的基本信息,同时它是产品信息集成的一个信息索引。一个产品或零件的信息码的基本段描述如表4所示。

表3　产品信息码及描述

码段

ProducttypeModuletypeParttypePartfunctionPartmainpa2

Part’smainPart’smainpa2rameters

描述

在数据库表中的表达

ONEOFATONEOPTIOINTER

一个并且只有一个值必须在约束中选取

AtMostOne没有或只有意个值可被选取Optional0,1或更多的值可被选取

以一定的间隔一个值被选择,如在[6...

Interval

12]选一个值

……

描述ProducttypeModuletypeParttype

每一个产品和部件有唯一的产品信息码。产品信息码表达它的基本特点和关键索引内容。它在Windchill中以零件或产

模型类型的属性和约束的数据表设计如表2所示。因为每

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品的’Number’记录。Windchill能容易地搜寻,浏览和操作它。

Windchill搜索页包含两个搜索工具:关键词搜索和属性搜索,每

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将依据它们的功能特点按一合理的安排被储存在Windchill系统适当的子目录中,每一个模型类型储存在工程数据库中以备

将来的产品配置之用。成熟的(released)零件和产品的配置可以被浏览和查询,它们的属性,BOM和其它有用信息可被集成到新的产品配置中,在Windchill中表达的结构树和在数据库中表达的模型类型定义间的联系媒介是产品信息码。一些参数化部件是预定到一定程度而其关键的参数值在制造和装配前需要被详细确定。在模型配置以后,一些参数计算、优化设计、图形产生将由外部的参数化设计和CAD软件完成。参数表和一些常量表保存在设计制造数据库中。

一个搜索工具具有特别的特性和特点。搜索器通过使用适当的

操纵符(not,but,^...)和匹配符(@,3,#...)将以精确或灵活的方式来匹配搜索条件和准则。用户同时可以用搜索器通过使用适当的操纵符(not,but,^...)和匹配符(@,3,#...)查询到类似工作能力,特性和材料等的同一组部件和零件。通过产品模型配置,产品信息码将依据它的主要参数,配置信息而产生。相反地,当一个产品信息码被浏览和分析时,它的主要特性、功能、参数等根据其结构字段组成而能被抽取和表达出来。所以,当我们配置一个产品结构时,除了选择模型类型和参数而产生新的产品配置外,还可从已有的保存的产品配置中选择部分和全部有用的数据。

2.3　产品配置中的产品结构树的描述

3　在Windchill环境下的产品配置管理的实施

用传统软件建立的CAD模型,,功能设计、、制造和其它商务信息C,ERP和OA软件创造和修改。集成式3所示。Windchill通过in

fo3Engine,XML和用户化报告的中性文件与原有设计制造数据库交换信息,在产品配置用户终端产生的产品信息码为搜索引擎提供索引。实体模型、图纸、文件、和产品图像可用Windchill的可视化服务工具浏览和标记。

产品配置树用来描述产品配置的级联关系。每个树枝表达可装配的部件,而树叶表达独立的零件。这种图形化的显示方式表达了零件间的层次关系。通过构建产品配置树,息具体的物理存放地点。树结构来描述的。2所示。

。产品的非结构信息将由’described’和’reference来记录和附加,它们包含着详细的原始文件。产品的树结构信息能通过Info3Engine,用户化报告的中性文件和XML转换到其它信息系统中。

图3　集成式产品配置框架

3.1　在Windchill中的产品数据管理和产品配置管理

图2　在Windchill中的产品结构树描述

产品配置管理仍然采用原有的设计制造数据库为它的基础信息构架,其树结构视图为它的组织核心,材料清单为它的外部表现。Windchill的零件和产品对象描述实际的工程零件和产品的特性并建立它们与其它零件和产品间的结构关系。零件和产品对象包含表达它们间属性、结构、参考和具体描述的关系。创造的产品结构和配置方案在Windchill中以树结构方式注册和储存,它们将以适当的访问权限和排列等级储存在不同的子目录和分目录中。

2.4　由树结构和模型类型描述相结合来完成产品配置

在产品开发过程中,产品结构和组成它们的零件由不同的

方式来描述。我们可以用Windchill配置定义工具(Configuration

Specification)来操纵它的显示方式。在配置定义工具中有三种

配置分类方式:最近(Latest)、基准时(Baseline)和有效性(Effectiv2ity)。我们可以在生命周期中以不同的视图显示产品的结构。对设计工程师而言,产品结构是由许多零部件组成。而制造部门则从产品是如何被装配而成来看问题的。同一个产品可以用设计视图和工程视图来显示。系统管理员还可定义其它的视图以达到特殊的视图表达目的。零件和产品原始的模型和图形由不同的CAD完成。除了用于组织零件和产品结构外,它还可在企业中作为标准零件和特殊零件库的组织工具。

3.2　基于Windchill的用户化应用的基本开发过程和方法

Windchill提供丰富的用户化开发手段为其用户化和特性化

图形化方式的树结构表达使得配置建模更加容易和直观。对于更加复杂的模型表达和配置,就需要编程和实施PDM软件的用户化。模型类型定义适应于粗约的产品配置并由此产生的部分产品信息码段为在树结构和模型类型的产品结构配置提供进一步的配置信息。基于树结构的产品配置管理适应于大多数详细设计阶段和精确产品配置。产品信息码提供表达产品零件和产品特征,是提供搜寻索引的唯一性标志。成熟的产品配置

服务。考虑到开发过程的简单化和Windchill

版本提升问题,更多的开发过程应放在用户化、接口设计和系统集成上。即使在

Windchill用户化开发方面,更多的开发要放在客户逻辑和界面

的开发上而不应放在服务器端的逻辑开发上,因为Windchill版本提升主要在服务器端的服务和逻辑上改变更多。Windchill的

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深入开发将涉及到它的软件结构、基础类、方法和接口。Wind2

chill的应用开发主要有两种开发方式:第一种是用RationalRose

组合机床与自动化加工技术

的部分。合理设计和实施产品管理将大大提高产品管理系统的效率。Windchill产品管理系统上构建产品配置管理,我们可以在原有设计制造数据库的基础上构建和重用以网络为中心的新的和已存在的产品配置和信息。通过结构树,模型定义和零件类属性扩展等技术的应用,零件和产品的配置将变得更加有效和用户化。在Web环境中的产品结构配置为管理制造事务提供了更大的柔性。模型库和树结构库的相结合为快速构建产品结构提供了桥梁。进一步的研究工作将主要集中在产品信息码的完善和Windchill的高度集成性上。该PDM系统将更加紧密

创造应用模型并结合Windchill的UML对象模型然后提交这个

Rose模型给Windchill系统生成器而产生应用扩展,其过程如图4所示,这种开发方式适应于深层次的系统集成和开发

。

图4　使用Windchill系统生成器开发

另一种的Windchill应用开发途径是用户化Windchill和用

SymantecCafé扩展相应的对象、接口、方法和样板来满足功能需

地围绕在Windchill上开发。模型类型的定义和模型库单元的构建将转变为Windchill上紧密相关的一个单元。智能知识管理模块将设计为一个EJB并与Windchill无缝连接。

[参考文献]

[1]WindchillsWindchillRelease6.2,

,ww],Whatisconfiguration

Corporation,http//,1999.6.

[3]WindchillCustomizer’sGuide.WindchillRelease6.2,December

2001,.

[4]BabackYazdani,Demystificationof

concurrentengineering.Pro2

ceedingsofTwelfthInternationalConferenceonCAD/CAMRoboticsandfactoriesofthefuture.1996(8):981-987.

(编辑　赵蓉)

(上接第102页)

要。在SymantecCafé集成开发环境,通过Java语言环境和商业

JavaBeans、Windchill基本对象库、方法类和GUI构件,它将产

生动态的Web页,同时它扩展Java服务对象模型和方法库。这种方法适应柔性添加功能的集成。产品知识智能管理、产品配置规则定义和实施可以被定义为相应的JavaBeans。vaBeans能够被新版本的Windchill能的JavaBeans3.3　WTPartWindchill,这样即可继承

,又可添加特定的知识和规则等到新类中以满足特殊的需要。Windchill由数千个Java类组成。用户可以通过Windchill支持的API和子类建立其相应的联系。一个零件是一个产品最基本的组成要素。WPPart是

Windchill中一个API子类并且具有可扩展性。通过RationalRose

建模和Windchill系统生成器,可以扩展这个子类的方法、属性和接口。被设计的WTPart扩展属性包括零件类型(标准、锻造、

),处理方式和成本。通过结合BOM的不同铸造、一般、外购…

编出图文并茂的人机交互界面,操作方便快捷。

(2)专用夹具标准件库作为专用夹具设计必不可少的组成部分,直接影响到后序的设计与装配,为设计与制造的自动化创造条件。

(3)将数据和信息集中存放

　图5　系统使用流程图

视图和零件类型和加工方法,恰当的BOM将可供不同的部门使用。一个企业中各个不同的部门处理不同的BOM相对应的事务和安排。通过结合输出的BOM中性文件和ERP中的成本估算软件,就能得到一个产品有价值的综合表达。另外,WTPart的扩展属性—成本将给我们一个直接和外向的表达并且可容易地被获取和计算。

3.4　标准零件库的定义和组织

于数据库中,便于维护和管理。同时借助于这些数据和信息来完成设计,摆脱了手册和图纸,为实现无纸化设计提供了技术基础。

(4)标准件库的构建为企业快速建立部件库和实现专用夹

一个产品的结构在可以Windchill中描述和操作。同样标准零件和一些在不同车间使用的特殊零件也可以用Windchill的产品结构管理工具来组织。标准零件由它们的结构、用途和特征等方式等来分类。通过定义零件的通常特征的方式来定义全部的标准零件于同一个数据库中。在一般情况下,一个零件的CAD文件并不会被保存以减少磁盘的存储空间。零件的模型可由特征语言驱动程序及时产生,相应的数据信息抽取于特征描述数据库。由於零件的特征描述数据库是字符串记录,它可以方便地通过STEP和XML方式与其它信息系统交流信息。以字符方式记录零件的特征描述比用CAD文件记录零件模型将节约更多的磁盘空间。

具的快速设计及制造提供了途径。

(5)由于该系统是为了提高专用夹具的设计及制造效率的,难免有不足之处,需要在实践和应用中不断的提高和完善。

[参考文献]

[1]苏铁明,王亮申,杨鑫华,等,网络环境下三维参数化冲裁模

标准件图形库[J]1机械科学与技术,2002,21(1):147-149.

[2]顾晓华,仲梁维.基于知识工程的参数化设计[J]1机械设计

及制造工程,2001,30(4):17-19.

[3](美)雷塞门(Reselman,B)著,何健辉,等译.实用VisualBasic

6教程[M]1北京:清华大学出版社,2001

(编辑　赵蓉)

4　结论和进一步的研究

产品结构和配置管理是一个企业信息管理系统中一个重要

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