支持大批量定制设计的机械零部件分类编码方法

3 零部件编码方案

    由于制造企业零部件分类编码的主要目的是重用，因此我们选择平行编码方案，如图5所示。分类码由第一层次码、第二层次码、第三层次码及第四层次码4部分组成。第一级有2个码位，即第1、2位数字码，表示第一层次；第二级有2个码位，即第3、4位数字码，表示第二层次；第三级有2个码位，即第5、6位数字码，表示第三层次；第四级有2个码位，即第7、8位数字码，表示第四层次。具体形式为：01-01-01-01。识别码为可变长的流水码，由系统自动产生。

图5 编码方案

4 应用实例

    下面以某柴油机制造企业的零件对象为例，阐述整个分类编码步骤的实施过程。

    目前该企业零件的分类编码存在以下几个问题，零件编码采用的是隶属制编码方案，由“产品代号＋组件号＋零件号”几部分组成，编码上反映了该零件所属的特定结构信息，不便于设计过程的重用或借用；该编码只有识别码，没有分类码，不具有零件的分类信息，在设计过程中很难快速地检索到一类零部件，大大降低了检索精度。

    4.1 零部件ABC分析

    该企业为大批量定制的生产模式,拥有十几个型号的产品，为了对其进行有序化管理，需要对零部件进行ABC分析。首先，标准化部门与信息化部门的人员将各个不同型号产品的零件按名称语义归并到一块。例如，将螺堵、上螺堵、堵块、堵子等零部件，具有相似的名称语义，将其归并保存于整理表中。将标准件和通用件归并为C类零件，按照设计人员熟悉的优先数系原理，将其分为完全符合级比的CC类零件、与级比相近的CB类零件、不符合级比的CA类零件；将能通过变型得到的零件归为B类零件；不会借用或借用很少的零件归为A类零件。

    4.2 名称分析与分类特性提取

    将整理后的数据逐一与相关的国家标准和行业标准进行名称分析，建立统一的、无冗余的名称字典。零件对象的名称分析有如下几种情况：①对于不同型号产品中名称不同的零部件，可根据图样判断是不是同一零部件，若事物特性完全相同，则统一名称。如不同型号中的推子衬套和衬套从图样上分析，都可提取出事物特性“宽度、厚度、内径、油孔直径与座孔配合”，因此认为是同一类零件，根据标准，建议统一名称为衬套。②对几何相似但名称不同的零部件进行图样分析，分析其事物特性，若事物特性相同，则归为一类，统一名称。如按功能进行命名的套管、圆管、钢管、通油管和小通水管等几个相似零件，通过图样分析可知，这几个零件都可通过“长、直径、厚度”三个相同的事物特性表示，因此可将其分为一类，并按相应的标准统一名称为圆管，并将数据保存于整理表中。

    4.3 确定类和类层次

    首先定义零部件类，为了使分类结构的第二层选取合适的粒度，根据调研，选取柴油机行业标准作为第二层类粒度选取的依据，按照几何结构，将其分为环、套、销、轴、管、圈、壳、体、杆、板、块、座、架、盘、齿轮、异形件和特殊件等大类，局部图如图6所示。并对每类最本质的特性进行详细的介绍，如套定义为具有较大通孔的零件，通常内径d/外径 D>0.5，长L/宽b<3且长L/高h>4的零件定义为板形件，长L/宽b<3且长L/高h<4的零件定义为块形件等。将其存放于事物特性表中，作为类划分的准则。该层中各个类的名称的选取，可参考行业标准，并附上相关的详细说明。

图6 类和类层次的局部图

    基于层次分类原理，根据语义关系，从已有的基本类派生出一个新的子类，即形成分类结构的第三层次。经过研讨，我们选取零部件的主要功能语义，作为这一层次的分类特性，并将其映射为功能特征，对各节点的子类进行划分。例如套类中的衬套零件，主要功能语义为润滑、导向等，因此可映射为润滑孔、台阶等功能特征。类名称的命名可根据功能特征的排列组合得到，如带润滑孔有台阶的衬套、带润滑孔无台阶的衬套等。事物特性表中存储零件类这一层自身的特性和继承的上一层类的特性。

    根据上述的分类结构，若发现其中还存在一些名称相同但事物特性不同的零件，可根据几何语义再派生出一个新的层次。例如，喷油管零件，如图7所示，经过图样分析可以看出，虽然名称都是喷油管，但事物特性不同，应将其按几何形状再分一层，并将其分别命名为单弯头喷油管和双弯头喷油管。

图7 喷油管结构图

    4.4 构建多重分类树

    此时，整理好的数据已经产生一棵分类树。由设计人员与信息化部门共同研讨，确定零件的多重分类情况，建立相应的多重索引。如图6所示，对于轴齿轮零件，为了提高检索的精度，可对其进行多重分类。纵观整棵多重分类树，对所建立的事物特性表的实例进行分析，删除同一零件的实例，即所有特性值完全相同的实例，减少数据冗余。

    本实验室已结合上述步骤进行了分类编码系统的开发，并在企业中成功应用，辅助实现零部件分类编码的实施。该系统可实现的主要功能如下：①可定制适合本企业的分类码和识别码的规则，按照规则自动为新增的各零部件识别所属类，并赋予正确的编码；②可按照编码的层次自动生成分类树，并能直接在节点上进行增删改处理，使管理人员能直观方便地进行分类树的编码工作；③能确保所有数据的唯一性和一致性；④可自动统计已编码对象的各种信息；⑤系统对每个用户都赋予了权限，通常设计人员只有查询/检索、获取对象信息，如分类码、识别码、相关属性等权限；⑥系统建立了分类层次结构与产品结构层次之间的映射关系，用户可直接通过分类树检索所需的信息，也可通过熟悉的产品结构入口进行检索，还可以直接通过名称等精确检索机制进行直接过滤，大大提高了用户的检索和重用效率。

5 结论

    (1)根据企业具体实践，总结了大批量定制生产模式对零部件分类编码提出的新要求。

    (2)具体分析了零部件分类过程中的各个环节，给出了一系列可操作的方法及步骤，提出了基于语义关系的分类模型，实践表明，该方法可操作性强，为企业零件分类实施过程提供了可靠性的依据及指导性的原则。

    (3)针对大批量定制的重用需求，指出了适宜的编码方案。

    (4)基于J2EE平台开发了分类编码系统，辅助实现零件分类编码过程，大大提高了工作效率。需要进一步指出的是分类编码体系是一个贯穿产品全生命周期管理的技术体系，本文主要针对设计环节进行了研究，今后的工作重心将进一步研究生命周期其他各个阶段。