基于協(xié)同制造的產(chǎn)品配置管理研究

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    0 引言

    21世紀(jì)的產(chǎn)品設(shè)計和制造過程越來越依賴于協(xié)同。在虛擬制造的大環(huán)境下，為了適應(yīng)日益激烈的市場競爭和快速多變的市場需求，基于供應(yīng)鏈的專業(yè)性，企業(yè)之間趨向于組建動態(tài)聯(lián)盟(虛擬企業(yè))開展網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同制造。企業(yè)通過與它們的協(xié)作來發(fā)揮雙方互補性的優(yōu)勢，增強自己的核心競爭能力，提高產(chǎn)品的競爭能力，共同拓展市場份額，實現(xiàn)市場共享、得益共享、風(fēng)險分擔(dān)和優(yōu)勢互補的發(fā)展模式。

    作為網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同制造平臺的重要組成部分，產(chǎn)品配置管理以BOM信息為其組織核心，把定義最終產(chǎn)品的所有工程數(shù)據(jù)與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)起來，實現(xiàn)對產(chǎn)品數(shù)據(jù)的有效組織和管理。實現(xiàn)方式主要有：傳統(tǒng)方式、聯(lián)邦式、分布式和Web方式。Web方式利用Internet技術(shù)為用戶提供統(tǒng)一的界面，實現(xiàn)動態(tài)聯(lián)盟企業(yè)的集中式產(chǎn)品數(shù)據(jù)組織和管理，是目前的主流方式。本文重點論述面向協(xié)同制造的產(chǎn)品配置管理系統(tǒng)的功能和設(shè)計實現(xiàn)。

    1 協(xié)同產(chǎn)品配置管理的功能與特點

    1．1 協(xié)同制造

    協(xié)同是實現(xiàn)供應(yīng)鏈上各聯(lián)盟企業(yè)快速響應(yīng)的重要手段，主要包括知識協(xié)同和組織協(xié)同。協(xié)同制造涉及許多并行和串行的生產(chǎn)活動，強調(diào)使地理位置分布的聯(lián)盟企業(yè)協(xié)同高效地進行產(chǎn)品的開發(fā)和制造過程。

    網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下支持協(xié)同制造的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)應(yīng)具有如下特點：能支持地理位置分布和功能的分布；協(xié)作客戶機的實時同步使數(shù)據(jù)在協(xié)作成員之間同步更新；信息共享和通信信息共享是協(xié)同制造的核心，通信是基礎(chǔ)；系統(tǒng)還需提供各種通信方式，同時支持多媒體的傳送，包括文本、圖形、聲音和視頻等；作為一個網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)，需要考慮到其操作性與安全性，同時要兼具開放性和柔和性。

    1．2 協(xié)同產(chǎn)品配置管理的功能

    1)產(chǎn)品配置管理(PCM)。產(chǎn)品配置管理是以電子資料室為底層支持，以BOM為組織核心，把定義最終產(chǎn)品的所有工程數(shù)據(jù)和文檔聯(lián)系起來，對產(chǎn)品對象及其相互之間的聯(lián)系進行管理。產(chǎn)品配置管理涵蓋了產(chǎn)品的各個階段，包括產(chǎn)品的需求分析、策劃階段、開發(fā)階段、生產(chǎn)準(zhǔn)備、制造和售后服務(wù)等階段。

    產(chǎn)品配置管理所應(yīng)具備的基本功能是：能夠統(tǒng)一管理產(chǎn)品生命周期內(nèi)全部數(shù)據(jù)的有效性；能夠使企業(yè)的各個部門和聯(lián)盟企業(yè)，在產(chǎn)品的整個生命周期內(nèi)共享統(tǒng)一的產(chǎn)品配置，并且對應(yīng)不同階段的產(chǎn)品定義，生成相應(yīng)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)視圖；有靈活的產(chǎn)品數(shù)據(jù)配置功能；具有重用、替換機制；能夠建立安全性和完整性控制等。

    PCM的產(chǎn)品配置一般采用以下幾種方式：按發(fā)放狀態(tài)、有效性、變量和規(guī)則配置以及組合配置。產(chǎn)品配置規(guī)則分為三類：變量配置規(guī)則、版本配置規(guī)則和有效性配置規(guī)則。運用配置規(guī)則，可以進行三種形式的產(chǎn)品配置管理：單一產(chǎn)品、系列化產(chǎn)品和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)多視圖管理。對于同一個零／部件，可同時運用多個有效性管理方式進行選擇。

    分析當(dāng)前企業(yè)應(yīng)用實施的現(xiàn)狀，可以發(fā)現(xiàn)目前產(chǎn)品配置管理存在如下主要問題：(1)缺乏面向整個虛擬企業(yè)的全局產(chǎn)品模型；(2)如何建立一致的BOM，是協(xié)同產(chǎn)品配置管理面臨的關(guān)鍵問題；(3)多企業(yè)之間數(shù)據(jù)交換、產(chǎn)品數(shù)據(jù)和表達(dá)方式不統(tǒng)一，造成數(shù)據(jù)的不統(tǒng)一。(4)產(chǎn)品數(shù)據(jù)更改頻繁，增加了產(chǎn)品數(shù)據(jù)版本和有效性的難度。

    通過上述對產(chǎn)品配置管理問題的分析可知，解決問題的關(guān)鍵是建立虛擬企業(yè)之間統(tǒng)一的產(chǎn)品信息模型，實現(xiàn)企業(yè)的信息集成。

    2)協(xié)同產(chǎn)品配置管理(CPCM)。CPCM與PCM比較見表1。

表l CPCM與PCM比較

    網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同制造中的產(chǎn)品配置管理，可以在聯(lián)盟企業(yè)內(nèi)建立產(chǎn)品的整體模型，制定配置規(guī)則，建立統(tǒng)一的材料清單，統(tǒng)一管理產(chǎn)品變更，使異地企業(yè)在產(chǎn)品的整個生命周期內(nèi)共享統(tǒng)一的產(chǎn)品配置，并根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特征，統(tǒng)一管理變型產(chǎn)品，實現(xiàn)客戶、企業(yè)和供應(yīng)商關(guān)于產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理在供應(yīng)鏈上的集成。

    面向動態(tài)聯(lián)盟的產(chǎn)品配置管理下的產(chǎn)品形成過程，不是每一個盟友企業(yè)設(shè)計與制造過程的簡單疊加，而是通過一個相當(dāng)復(fù)雜的過程網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)，從盟友企業(yè)的角度看，只有在公司內(nèi)部貫徹實施與其他盟友公司，特別是與核心公司(盟主)一致的產(chǎn)品配置，并采用并行的工作方式和封裝已完成的設(shè)計任務(wù)來保證產(chǎn)品設(shè)計、制造階段的質(zhì)量，才能滿足盟主對質(zhì)量的要求，完成盟主的產(chǎn)品在功能、成本、質(zhì)量等方面的配置要求，才能快速響應(yīng)來自盟主、其他盟友乃至用戶的信息反饋。根據(jù)輕量化原則，盟友企業(yè)可以指定不同的產(chǎn)品零／部件的版次狀態(tài)，生成所需要的BOM視圖和三維裝配視圖。因此，面向動態(tài)聯(lián)盟PCM系統(tǒng)的產(chǎn)品配置規(guī)則，可以采用按照多層次的發(fā)放狀態(tài)配置BOM。

    圖1所示為面向聯(lián)盟企業(yè)的全球配置系統(tǒng)運行流程圖(圖中實線為運行步驟，虛線表示資源進入系統(tǒng)，S表示滿足要求)。圖2所示為企業(yè)動態(tài)聯(lián)盟中聯(lián)盟企業(yè)產(chǎn)品配置管理使用示意圖。以企業(yè)、聯(lián)盟、行業(yè)、全球的順序利用資源，是因上一級資源的成本更高。

圖1 面向動態(tài)聯(lián)盟的配置系統(tǒng)運行流程