PDM中企业信息分类与编码技术研究

信息分类与编码是根据信息内容的属性或特征,将信息按一定的原则进行科学分类并编制代码,将具有某种共同特征的信息归结在一起,将不具有上述共性的信息区分开来,以便管理和


3.1信息分类编码技术
3.1.1信息分类编码的作用
   信息分类与编码是根据信息内容的属性或特征,将信息按一定的原则进行科学分类并编制代码,将具有某种共同特征的信息归结在一起,将不具有上述共性的信息区分开来,以便管理和使用信息。信息分类编码是信息标准中最基础的标准,是企业实现信息共享和资源重用的基础。

   信息分类编码在企业信息化中的作用包括:
 
   (1)信息编码便于信息的识别和区别、方便信息的使用和管理。信息分类编码能够最大限度地避免对信息的命名、描述、分类和编码不一致所造成的误解和歧义,减少诸如一名多物、一物多名、信息引用混乱等现象。从而保证信息的唯一性、可靠性、可复用性。
 
   (2)信息编码是信息交流与集成的基础。无论在CAD、ERP、PDM等信息系统的实施中,首先应当解决信息分类与编码问题。信息编码有利于实现各系统间的数据共享,它的好坏关系到企业信息系统(CAD、CAPP、PDM、ERP)的长期运行效率与质量。
 
   (3)信息编码有利于减少重复工作。通过对产品零部件的分类编码,更易于查询到相似“零件"族或相似“零件”,实现设计重用,缩短设计周期。
 
   信息分类编码的主要功能表现在以下两个方面:
   (1)识别。根据事物特性标志明确、无二义地识别一个对象物。
 
   (2)分类。根据确定的概念能对各对象物或对象物的特性进行归类。
 

3.1.2信息分类编码原则与方法
   (1)信息分类基本原则

   科学性:选择事物或概念的最稳定的本质属性或特征作为信息分类的基础和依据,保持分类结果的持久性。
   系统性:将选定的事物、概念的属性或特征按一定排列顺序予以系统化,并形成一个合理的科学分类体系统。
   可扩展性:分类应能满足事物的不断发展和变化的需要,对可能新增的事物分类要留有空位。
   实用性:在满足系统总目标的前提下,事物分类在实际应用中,对识别、选择事务应具有简明、准确性。
 
   (2)信息编码基本原则
   唯一性:这是编码的首要原则,即一个编码对象只能有一个代码,不允许同一个编码反映两种被编码对象,即做到一物一码:
   可扩充性:编码应充分考虑到企业未来新产品开发以及技术革新而发生物资扩展或变动的情形。编码应留有足够的可伸缩空间,便于追加,追加后的物料编码不能引起编码系统的混乱,不至于打乱已有的编码规则。
   简明性:表达编码的文字符号或数字应尽量简短明了,方便操作与交流,便于数据信息的统计汇总。
   规范性:在一个信息分类编码标准中,代码的类型、结构、代码符号及代码的编写格式应当统一。
 
 
3.1.3信息编码方法及其实现方式
   (1)信息编码方法 目前企业应用的信息编码方法有以下两种:①隶属编号:②分类编号。
 
   隶属编号是按产品、部件、零件的隶属关系进行编号,其基本结构如图3.1所示。前后段码位间存在隶属关系,容易看出零部件的父子关系。但零部件不易识别,特别随着模块化设计的应用,零部件之间的借用关系越来越多,隶属编号制约了产品模块化设计。
 
 
   分类编号按对象(产品、零部件等)功能、形状的相似性,采用 线、面分类法进行编号,其基本结构由分类码和标识码组成,如图3-2所示。每一码位具有独立的含义,结构简单,编码简单,有助于识别具有相似性结构的零件。
 
图3-2分类编码结构
 
   (2)信息编码实现方式
   目前,企业信息编码实现方式主要有三种:

   ①编码器集成在PDM系统中。这种方式多应用于以产品研发为主导的企业,企业特点是以市场和技术为核心,PDM系统平台管理 企业主要信息,信息编码由集成在PDM系统的编码器完成。
 
   ②编码器集成在ERP系统中。这种方式多应用于加工生产型企业,主要以来图加工和物料管理为核心业务,ERP为企业主要信息平台。
 
   ③编码器作为独立的服务程序。这种方式是将企业信息编码器独立运行,由企业标准化部门负责信息统一管理及对信息编码维护。多应用于综合型企业,即兼顾设计与制造企业。
 
 
3.1.4信息编码的发展趋势
   20世纪80年代,随着成组技术的发展,许多国家开发了不同的分类编码系统,如捷克布拉格机床与金属切削研究所制定了VUOSO分类系统,该系统使用四位数字对零件编码,前三位把零件逐级分类为类别、级别、组别,描述了零件形状、尺寸和体积,第四位规定了零件的材料。其特点是码位少,结构简单,但它过于简单粗糙,不便于划分零件族。
 
   OPITZ系统是由前联邦德国Aachen工业大学的O-PITZ教授领导的机床和生产工程实验室研制的,该系统是一个十进制的九位代码的混合结构分类编码系统,前五位主码描述零件的形状,后四位辅码描述零件的尺寸、材料、毛坯及加工精度等。该系统结构严谨,特征项目的选择合理,排列科学,但从局部结构上看,仍旧十分复杂。
 
 
   随着计算机的发展,世界上出现了许多几十码位的分 类系统。日本在KK-1和KK-2的基础上,于1976年制定了KK-3分类系统,它大大增加了描述形状要素的码位,总码位达21位,是一个多码位、多功用的通用分类编码系统。该系统的第1和第2个码位代表零件的功能名称和零件名称,这样可以很方便根据功能名称的类别来进行查询与统计,方便技术人员再用已有设计时查找功能名 称的相同的零件,但其码位太多,太复杂。JLBM-1系统是我国机械工业部组织多个单位共同研制的,它采用主辅码组合结构,吸取了OPITZ的基本结构和KK-3的优点,在我国企业应用较广。
 
   近些年,随着制造业的发展以及信息技术的深入应用,传统的基于成组技术的分类编码方法的弊端目益凸出,系统特征项固定,结构呆板,代码冗余,过多的外形参数编码使得代码难于编制,一个代码可能需要几个部门若干专业技术人员才能填写完整,很难满足现代设计要求与信息化管理的需要。而且,信息的手工管理方式逐步被计算机信息系统管理方式所代替,信息对象的特征可以从数据库中查到,代码中不需反映对象太多的特征。随信息管理系统的应用,原有信息编码中的几何参数、工艺特征等多个特征逐渐由对象的属性体现。编码结构趋于统一,代码越来越简单,利于信息系统间数据的集成与共享。

 
3.1.5企业信息编码面临的挑战
   随着企业三维CAD、PDM、ERP等系统的实施,企业信息分类编码面临的挑战包括:

   (1)信息分类逻辑关系不清,企业信息分类相互间有重叠,信息流和物流中信息常混用,出现一码多物现象。

   (2)零件代号、文档号、物料代码等对象标识码混用。零件代号、文档号、物料代码等之间逻辑关系不明确,概念混用。

   (3)三维设计中零部件装配关系直接以文件名为引用关系,要求企业对CAD文件名有唯一标识方法。因此,零部件文件名的标识、以及零部件代号与文件名之间的关系也是企业信息分类编码需规范的内容之一。

   (4)编码结构不统一,结构过于复杂。信息化工具的应用,很多在成组技术编码体系体现的零件属性都可以在系统属性上得以体现。

   (5)系统信息集成应用要求编码简单、规范,易于管理、识别和交流。
 
   (6)信息分类要有利于新产品开发及企业信息标准化。这就要求必须按不同类别进行编码,使得同一类物料在一个系列中。便于开发者在设计时优先选用已有的零件,尽量减少新零件数目。
 
 
3.2企业信息分类框架
   通过企业调研与分析,从产品形成的整个过程看,企业信息流、物流可用图3-3表示:
 
图3-3企业信息流及物流简图
 
   从图3-3看,企业制造过程中的物质流包括:源材料、制造装备 和办公设备、输出的产品;制造过程中的信息流包括:订单号与生产指令、技术文件、生产文件等。因此,企业主要的信息编码可以分为以下六类:
 
   (1)图样代号和文档代号。图样代号用于标识企业的设计类图样信息,包括:设计模型(产品、零部件等)、工程图等。文档代号用标识除设计图之外的所有文档,可分为附属文档和独立文档。附属文档指某一具体产品、组件及零部件等专用的技术文件(如:某产品的各种明细表、某零件的过程工艺卡等)。而独立文档指附属文档之外的其它与具体的产品或零部件无关的通用性文档。
 
   (2)物料代码。物料代码是对生产物料的唯一标识代码,包括材料、外购件、自制件、外协件等。

   (3)制造装备代码。制造装备代码用于标识生产制造类设备、工具及其耗材。

   (4)办公设备代码。办公设备代码用于标识企业行政办公类设备及办公用品等。

   (5)生产指令代号。用于对企业的生产工作指令的标识。

   (6)产品序列号。对企业生产输出的每一产品进行标识。
 
 
3.3某企业信息分类编码系统设计
3.3.1企业背景
   该企业是一典型的“哑铃式"企业,即是以产品研究和整机装配为主,以大量的物料采购和委外加工实现产品零部件的配套的设计型企业。企业产品属于多品种、小批量型,产品之间设计改型不大,产品系列之间零部件借用多。传统的成组编码方式严重阻碍了三维设计和企业信息化的推广,限制了产品开发的速度。

   企业信息分类编码面临着如下挑战:

   ①如何优化信息分类、使信息条理化、规范化,解决 信息分类混乱、编码过于复杂的问题?

   ②如何解决配置设计与物料标识问题?

   ③如何规范图号、文档号与物料代码标识

   ④如何规范编码结构,解决代码结构不一致问题等。
 
 
3.3.2信息编码系统设计思路
   通过对企业性质,企业信息分类与编码现状的调研,结合上一节企业信息分类框架的分析,从系统论的角度统一规划企业信息编码,构建以产品开发为核心的编码体系,即以产品图样代号为企业编码体系的核心和基础,其他编码将继承图样代号的部分信息。信息编码总体结构如图3.4所示。
 
图3-4编码基本结构
 
   (1)类:表示具有某种共同属性(或特征)的事物集合的代码。根据前面的分析,企业信息编码包括:图样代号类(D)、文档代号类(F)、物料代码类(M)、设备代码类(E)、生产指令代号类(P)和产品序列号(L)。

   (2)级:用于表示一项经过分类的具体事物。描述的事物对象分类为产品、部件、组件、零件和技术文档等。

   (3)特征码:根据某类事物主要属性划分为主、次特征。

   (4)顺序码:用于唯一标识编码对象。

   (5)附加码:对于不同的类作用有所不同,表示附属文档,或表示配置号等。
 
   基于时间的限制,本论文仅对图样代号、文档代号、物料代码编码方法进行研究。
 
 
3.3.3图样代号编码方法
   (1)图样代号系统用于对产品线、产品、部件、组件、零件等的模型及工程图进行标识,其结构如图3.5所示。级用于确定产品、部件、组件、零件等的层次结构,共分十级(部分保留),如表3.1所示。
 
图3-5 图样代号结构
 
 
   (2)特征码和顺序码。特征码表示各级对象的主特征、次特征。产品根据产品类型和型号进行特征分类;部件、组件、零件按功能、结构等特征分类。如某机床企业零件主、次特征编码表,如表3.2所示。顺序码码位长度根据企业设计文档的数量确定,本例中取四位。
 

   (3)举例。某机床轴承座零件代号如图3-6所示:
 
图3-6轴承座零件代号
 

3.3.4文档代号编码方法
   (1)附属文档代号编码方法
   附属文档代号编码是对某一具体产品、部件、零件等专用文档进行标识,如某产品的明细表;其结构由图样代号和附加码组成,其结构见图3.7所示;附加码是标识附属于某产品、部件或组件、零件专用的技术文件的尾注号,企业设计文件尾注号如表3.3所示。

 
图3-7附属文档代号结构
 
 
 
   如:“T2.03.0011.MX”为某机床拖板的明细表代号,其中T2.03.0011代表机床部件拖板的图样代号,MX代表明细表。

   (2)独立文档代号编码方法

   ①独立文档代号编码方法适用于除附属文档之外的通用性文档的标识,其基本结构如图3.8所示。级根据企业实际需求分为合
   同、通用技术文档和办公文档三个层次,详细内容见表3.4所示。
 

   ②特征码和顺序码。文档特征码根据文档内容、使用部门等主要属性划分文档主、次特征码。企业办公文档的特征码如表3.5所示。
 
 
 
   ③举例.某企业行政部工作计划书文档代号如3.9所示:
 
图3-9工作计划文档代号
 

3.3.5物料代码编码方法
   (1)物料代码用于标识企业的外协件、自制件(产品、零部件等)、外购件(包括标准件)及其材料,代码结构如图3.10所示。级分为产品、部件、组件、零件、组件单元、外购件、材料等,如表3.6所示。
 
 
   (2)特征码、顺序码。每级物料的大、小类特征码反映物料的主要属性,主要表明物料的特性。考虑O~7级自制件/外协件通过设计图加工而来,其物料代码继承对应图样代号类的级码、特征码和顺序码,如表3.6所示。第8级外购件可按部件、零件的主要属性划分大、小类特征码,如企业外购件大、小类特征码如表3.7所示。第9级材料可分类金属和非金属材料。顺序码仅作为同类物料的识别码,具有唯一标识的作用。
 
 
   (3)附加码。物料代码结构中的附加码与图样代号的附加码作用有较大的区别,物料代码系统中附加码主要用于区分模型不同配置对应的物料,其配置号用来标识多配置设计时对应的物料,每一配置号对应一种物料,配置号一般规定从1开始,如表3.8示例所示。
 
 
   (4)编码办法。0-7级物流类物料代码继承其图样代号的级码、特征码和顺序码,当存在多配置时,使用附加码,附加码从1开始;8-9级外购件、材料按照分类表中依次找出相适应的“类码”、“级码”、“特征(大类)”、“特征(小类)”,顺序码一般由程序按顺序生成。
 

3.4 PDM中编码实现
   PDM中实现信息编码主要有两种方法,一是依靠软件中自带的列表、序列号等组件结合卡片定制实现编码,二是建立编码规则库,利用API进行二次开发。一般地,第一种方法适用实现规则简单的编码,如PDM中文件夹流水编码。对于较大的企业编码系统,采用开发编码器插件,更容易满足需求,且可扩充性好。
 
 
   SolidWbrks Enterprise PDM的插件管理工具可直接调用和管理在 VB.NET、VC.NET等程序开发平台下开发的外部脚本,也能够调用PDM软件自身的API函数。根据前一节对企业信息分类编码规则的分析,采用VB.NET和SQL2005基于PDM实现企业编码器插件开发。
 
   (1)开发环境
   操作系统:MicrosoR Windows XP/Server2003
   后台数据库:MicrosoR SQL Server 2005
   程序设计环境:Microsoft Visual Studio.Net 2005
   程序设计语言:VB
   PDM平台:SolidWorks Enterprise PDM 2008

   (2)编码器功能
 
   本编码器插件完成企业主要信息的编码,包括以下六大类信息的编码模块,如图3.11所示。
 
 

   (3)开发思路
   基于PDM的编码器二次开发思路如图3.12所示:
 
图3-12基于PDM的编码器二次开发思路
 
   二次开发中, 通过VB.NET中ADO.NET(ActiveX Data Objects.NET)连接到SQL2005后台数据库,读取或写入编码数据表。程序调试无误后生成DLL(动态链接库),供S01idW6rks EnterprisePDM调用。调用的方法是在SolidWbrks Enterprise PDM属性界面中设置一按钮,设置运行插件命令,添加按钮“事件",触发编码器插件程序,即可生成编码。下面以图样代号系统中零件编码为例具体说明编码器实现的过程。
 
   (4)数据库设计
   为实现零件编码,需要设计如下数据表:

   ①级码信息表(TYJM):用于图样代号类中的所有级码定义,该表包含级码名称和对应的码值。

   ②零件主特征表(P02):用于主特征的分类,包含级码、大类(主特征)及其对应的主特征编码值。

   ③零件次特征表(P03):用于次特征的分类,包含大类、小类(次特征)及其对应的次特征编码值。

   ④零件编码记录总表(TYZB):记录所有己生成的零件编码,包含级码、大类、小类、序列号、生成的编码(代号)。
各数据表结构如表3-9~3-12所示。
 
 
 
3.5本章小结
   随着信息化技术的深入推广和应用,企业对信息分类编码技术的 需要越来越迫切。奉章首先阐明了信息分类编码的基本原则,分析了 分类编码中的特征逐步由信息属性体现的发展趋势。通过对企业物质流与信息流相互作用过程的分析,剖析了企业传统信息编码体系存在 的问题,以信息流和物质流的全新视角对企业的信息进行了分类。把 信息编码主要分为图样代号和文档代号、物料代码、制造装备代码、 办公设备代码、生产指令代码和产品序列号代码六类。并结合作者参 与实施的PDM项目,详细叙述了以产品开发为核心的编码体系,给出 了企业编码器开发实例。




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