[发明专利]基于二维表的产品族可视化设计和产品配置的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一类复杂产品族的数字化方法，特别涉及一种基于二维表的产品族可视化设计和产品配置的方法，从而支持一类产品的自动数据管理和面向敏捷制造的大规模定制应用。

背景技术

规模定制可作为一种能力，通过高度的过程敏捷性、柔性和集成化来为每个客户提供个性化设计的产品和服务。在规模定制生产模式下，产品设计技术始终围绕一个核心问题，即尽可能减少产品的内部多样化，增加产品的外部多样性[萧塔纳著，祁国宁译，产品数据管理，机械工业出版社，1998]。产品族是企业为适应客户的不同需要，提供的同一产品的衍生变体。族内产品具有相同或相似基础功能结构或性能，共享主要的特征、元件和子结构，并能通过变型配置来满足一定市场变化的相关产品的一种聚类。并且，对产品族有以下界定：

■产品族中产品具有相同的市场定位和客户群需求。

■产品族中产品具有相似的产品结构，并能用通用结构来表达。

■组成产品族的每个单元模块具有相似功能、相似结构和相同外部接口。

产品族数字化涉及了整个产品的生命周期的所有内容，以支持从设计、制造、装配和定制的所有环节。产品的数字化因为变体产品间具有很多相同的部分，为了避免数据冗余，有利于产品知识的查询、重用和共享，不可能将所有产品变体都独立地保存和管理，需要对产品数据进行合理的组织。目前的产品数字化多是针对单个产品的产品数字管理，产品族表现为多个孤立的产品的集合，产品的特性主要以文字或附图来表现，产品的衍生管理也是人工进行，无法支持产品族整个生命周期的管理和应用，尤其是产品的设计和定制效率很低。

依据设计方法学将产品族模型定义为由功能模型、原理模型和结构模型三个视图组成，三个视图之间具有映射关系。其中，产品族结构模型是保证配置方案一致性和正确性的关键。因此产品族的设计过程可看作是从客户需求向产品族结构模型的映射求解过程[鲁玉军，祁国宁，基于MC环境的面向订单产品设计方法研究.万方数据库，2001]。因此，如何准确、迅速地配置出满足用户需求的产品，并且保证配置方案的可制造和可装配成为一个关键问题。解决这个问题的核心在于建立一个高效、低冗余、易配置的产品族结构模型，以及相应的配置方法[R.Lau，Mass customization：The next industrial revolution，Industrial Management 37(1995)18-19.]。

大规模定制模式下的产品配置是指在一个或若干能覆盖产品类中即定型号和规格变化的动态产品族模型的支持下，按照客户定制产品的要求，设计或选择零部件，把这些零部件按照他们的功能、某种组合规则(如装备关系等)和某种条件进行编组，快速设计出满足客户需求的定制产品。一般的产品配置系统对于结构模型按照内部的所有零件数量、性质及相互关系进行编组，并形成产品配置清单BOM，也有的产品配置采用产品结构树辅助支持。由于产品的复杂性，可视化配置支持比较少，文献[张殉；干静；蒋春林；工程机械可视化定制系统的研究与构建，工程设计学报，2006(06)]将工程机械外部形态、色彩、装饰方案三部分组成的外观模块及对应的外观模型，在Q uest3D虚拟现实平台上可视化展现。文献[R.Lau，Mass customization：The next industrial revolution，Industrial Management 37(1995)18-19.]提出在BOM表基础上增加事物特性表对产品和零部件族的信息进行描述并进行变型设计。其他一些文献介绍了采用Java实现VRML场景中的产品对象和行为表现，VB或VC等开发工具实现图形表现。这些主要以图表、图形、图像方式辅助产品的可视化表现，并没有从产品结构本身特性解剖并数字化，从而支持产品配置[鲁玉军，祁国宁，基于MC环境的面向订单产品设计方法研究.万方数据库，2001][刘晓冰，董建华，孙伟，面向产品族的建模技术研究，计算机辅助设计与图形学学报，2001，13(7)：636-641.]。CAD能实现产品结构精确表现，但它的专业性不利于产品生命周期各阶段的用户使用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种以二维表结构为基础，通过表结构描述产品基本型，通过附加图元描述产品工艺结构和功能特点，通过基于网格的图元组合形成产品族的产品实例，进一步形成可存储、管理、检索和利用的产品数据，以可视化方式支持敏捷制造，包括产品设计、订购、制造各环节的应用。