支持大批量定制设计的机械零部件分类编码方法

0 前言

    随着客户需求个性化的加强和产品交货期的缩短，大批量定制(Mass customization，MC)这种客户驱动型的生产模式已成为21世纪主流的生产方式。大批量定制对企业的资源重用提出了更高的要求，即不轻易重新设计新的零部件，尽可能重用已有的零件或在已有零件基础上进行变型，这样既可以减少零部件数量，减少客户定制过程中产品的内部多样性，提高其可靠性和可维护性，又可缩短上市时间，优化产品开发设计人员的设计流程，最大程度地满足客户的需求。要实现零部件的高度重用，必须建立完善的零部件分类编码体系，为设计人员提供有效地检索手段。因此如何对制造企业零部件有效地实行分类编码已成为近年来的研究重点之一。

    许多学者已经在零部件的分类方法、分类模型及分类算法方面做了大量的研究。NIKOLAUS等介绍了与ISO13584标准相兼容、基于事物特性的产品分类方法，李凌丰根据数理统计理论提出了对机械零件分类编码进行定量化分析的方法。FETTKE等引进系统性分类方法，提出分类参考模型，马军将本体技术引入零件资源分类过程中，提出了基于本体的零件资源通用分类模型。GRESKA等提出适合于片状金属零件的傅里叶描述器及与神经网络的组合分类算法，BRAGLIA等提出基于决策树与层次分析法的多属性零件分类方法。但大多数方法都很难满足大批量定制生产模式的新要求，且大多侧重于理论研究，对企业人员来说可操作性不强。因此，本文提出适合于大批量定制生产模式的分类编码方法，并阐述一套具有可操作性的零部件分类编码的步骤。

1 大批量定制生产模式下零部件分类编码的要求

    制造企业零部件的分类编码是一个关乎企业信息化全局的技术，开展工作之前需要对企业分类编码现状、产品特点和数据模型进行全面调研。大批量定制生产模式是以批量生产的效率响应市场的多样化和定制化，需要对零部件进行快而准地检索和重用。因此，应选取一套适合大批量定制模式下满足重用需求的分类编码方案，方便存储与提取数据，提高管理的效率。

    目前常见的编码方案主要有隶属制编码方案和平行编码方案，如图1所示。隶属制编码主要特点为能在码上反映出尽可能多的与零部件相关的管理信息，如结构之间的隶属关系、阶段信息等；能方便地获得零部件的使用情况。但这种编码只适合于手工管理方式，不具有分类信息，设计人员很难一次性检索到相似的一类零件；不便于计算机处理时的零件重用，以致于不断有新的零件被设计出来，直接导致了生成和管理方面的成本增加；各产品型号中实现零部件借用的情况比较多时，无论是借用变号，还是借用不变号，都容易造成管理混乱。

图1 编码方案

    为了满足大批量定制的重用需求，应选择平行编码方案。该方式是由分类码和识别码两个独立部分组成，可各自单独使用，也可组合后使用。分类码的主要作用是对零件特性进行归类，利于实现大批量生产；识别码是用来对不同零件进行区分和标识，避免通用性强的零件间重用时出现编号混乱的问题。平行编码方案可了解零部件的基本信息，有利于设计重用和组织生产，便于计算机进行处理，有较好的可扩性。

    另外，要实现大批量定制生产模式下零部件的高效重用，零部件的分类应满足如下要求。

    (1)有统一的分类原则。企业在进行零部件分类的过程中，应根据相关的国家标准、行业标准制定相应的规范准则，依据这些规范建立统一的分类规则，并在产品全生命周期各阶段予以推行实施。这是整个企业高效运作的重要依据和保障，可大大提高用户的检索精度和检索效率。

    (2)有很好的分类模型。好的数据模型，能使零部件所有信息单元在PDM系统中进行有序地管理。目前大多数企业都未能建立适合本企业的分类数据模型，致使在管理这些数据的过程中，没有很好地指导原则。

    (3)有适于本企业的分类编码系统。目前大部分企业的分类编码系统都存在类似的问题，虽然大部分数据在系统中已被保存，但每天仍有数据被重复记录，一方面是由于浏览和访问的权限被规定，另一方面是由于相同的数据被使用了不同的名称保存而无法区分，因此出现大量的重复件，导致数据库越来越大，搜索到正确的对象越来越难。

    综上所述，零部件分类编码是一项基础性的工作，涉及面很广，需要在企业高层的支持下，以企业信息化部门和标准化部门为主导，组织协调各设计部门共同完成。其中，零部件的合理分类起着至关重要的作用。下面详细阐述制造企业零部件通用分类过程及各步骤。