座人基于PDM的汽车轮胎模具产品配置研究

基于PDM的汽车轮胎模具产品配置研究

如何高质量、低成本、短交货期满足客户个性化、多样性的需求，成为汽车轮胎模具企业在当今市场竞争中生存的关键。PDM为企业提供了管理和控制产品全生命周期所有数据和过程的机制和功能。实施PDM系统的目标用αk表示是利用一个集成的信息系统来协助创建和管理产品开发设计及产品制造所需要的完整的技术资料，并对产品的形成过程进行有效的管理和控制。产品配置管理(Product Configuration Management)能够使企业的各个部门在产品的整个生命周期内共享统一的产品配置，并且对应不同阶段的产品定义，生产相应的产品结构视图，如设计图、装配视图、制造视图和计划视图等。产品配置管理是根据用户给出的配置需求，基于单一、通用的产品族结构，选配出完全或部分满足需要的零部件及其产品结构。提出用功能、技术、结构三视图对产品族进行建模的方法。提出一个多层次的产品结构模型，这几个层次分别为：产品分类体系、产品模型、配置、零部件结构、材料清单。

针对以PDM平台下汽车轮胎模具配置管理的特点，本文从汽车轮胎模具产品配置原理出发，建立了产品族结构配置模型，并在此基础上建立了以产品族结构模型为核心的产品配置模型和配置过程模型。

1 汽车轮胎模具产品配置工作原理

制造业产品配置的应用理念是最大程度利用企业已有生产资源，不需要创新性设计或适应性设计，只通过一个可行的组合(配置)和常规的设计方法(变型设计)，就能在短期内完成个性化产品定制任务。产品配置可以根据客户的配置要求，基于动态的产品族结构模型，配置出完全或者部分满足客户要求的零部件及产品。经客户确认后的产品结构，通过产品配置管理把产品结构模型映射为面向不同用户的视图，即BOM多视图管理，保证了产品数据的安全性和有效性。图1表示基于PDM系统的汽车轮胎模具产品配置原理。汽车轮胎模具是典型的按订单设计(Engineer-To-Order，ETO)的定制产品，产品当机器1直处于充电的状态结构由销售工程师和客户通过PDM系统的配置管理功能实现，并快速提供详细的产品报价清单和产品零部件的变形设计。

图1 基于PDM的汽车轮胎模具产品配置原理

2 汽车轮胎模具产品族结构模型

2.1 产品配置的动态性

产品配置的动态性主要表现在三个方面：

1)产品族结构配置模型中的零部件集合是动态变化的。即随着时间的变化，企业零部件库会不断进行更新。动态的产品族结构模型扩大了产品配置的使用范围，提高了产品配置的效率和准确性。

2)产品族结构配置模型是动态变化的。如在T1时刻的产品配置模型为C1，而在T2时刻的配置模型可能为C2，即C1→C2。配置模型的变化最主要是由于组成配置模型的配置单元以及配置规则的变化引起的。

3)产品配置的结果也是不断变化的。主要是由于汽车轮胎模具是面向客户化的ETO产品，根据客户需求对产品结构和性能进行调整，包括个别零部件的变型设计、零部件工艺改变以及精度要求等。

2.2 汽车轮胎模具产品族结构模型建立

汽车轮胎模具结构和客户群相对固定，产品结构的主要区别在于花纹块花纹的不同、花纹块的个数、有无气室、高度、外径、轴向行程请来电咨询及径向行程等，其他部分的形状结构相似，完全可以实现标准化，模块化。为了快速响应客户订单，缩短产品生产周期，必须构建一个可以支持配置的、单一的、动态的产品族结构模型。图2表示动态产品族结构模型，该结构模型与订单无关。整个动态产品族结构模型由两类类虚拟节点、三类实节点与部件类、零件类组合而成，各构成元素代表的含义如下：

替换节点：是放置替换件的节点，在产品结构中某个功能可以有多个不同结构的组件，在配置过程中各个组件的地位是等同的，可以根据约束条件进行选择。如花纹圈，可以根据客户要求分割成8块、9块、10块、12块等。

可选节点：是放置可选件的节点，可选件节点存在是否选中的可能。

实节点：在产品结构树中显示且其数据时可见的且可用的部件、组件、零件等。

虚节点：为了不破坏产品结构树的完整性，而在产品结构树中显示的节点，但其数据时不可见和不可用的。如型腔部件，其实就是一个虚拟的部件。

构件：表示具有一定形状、功能和装配关系的零部件属性序列。这类零部件具有相同或相似的功能，以及相同的接口。

零部件：构件的实例化，同时零部件还可以存在不同的版本，产品的配置过程就是构6111件实例化、零部件版本确定的过程。

图2 产品族结构模型

动态产品族结构模型，构建了一个产品配置主模型，实现了对产品数据的分类和组织。产品配置可以通过规则和约束条件来决定动态结构族模型中不确定节点被选择的条件。

2.3 基于变量条件和规则的产品配置

产品的型号规格往往是由几个关键参数决定，汽车轮胎模具结构相对固定，不同型号之间存在着许多相同的组件，通过选定几个关键参数作为变量条件来对产品进行配置。变量条件不但包括零部件版本信息，也包括其相关的装配关系。如客户要求产品对应的硫化机规格是63.5时、花纹圈分为8块、采用斜平面导向、采用蒸锅式加热方式等等，这些参数都可以视为变量条件，变量条件按照事先定义好的配置参数经过逻辑运算法则“=”、“>”、“