0 前言

隨著客戶需求個(gè)性化的加強(qiáng)和產(chǎn)品交貨期的縮短，大批量定制(Mass customization，MC)這種客戶驅(qū)動(dòng)型的生產(chǎn)模式已成為21世紀(jì)主流的生產(chǎn)方式。大批量定制對(duì)企業(yè)的資源重用提出了更高的要求，即不輕易重新設(shè)計(jì)新的零部件，盡可能重用已有的零件或在已有零件基礎(chǔ)上進(jìn)行變型，這樣既可以減少零部件數(shù)量，減少客戶定制過(guò)程中產(chǎn)品的內(nèi)部多樣性，提高其可靠性和可維護(hù)性，又可縮短上市時(shí)間，優(yōu)化產(chǎn)品開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)流程，最大程度地滿足客戶的需求。要實(shí)現(xiàn)零部件的高度重用，必須建立完善的零部件分類(lèi)編碼體系，為設(shè)計(jì)人員提供有效地檢索手段。因此如何對(duì)制造企業(yè)零部件有效地實(shí)行分類(lèi)編碼已成為近年來(lái)的研究重點(diǎn)之一。

許多學(xué)者已經(jīng)在零部件的分類(lèi)方法、分類(lèi)模型及分類(lèi)算法方面做了大量的研究。NIKOLAUS等介紹了與ISO13584標(biāo)準(zhǔn)相兼容、基于事物特性的產(chǎn)品分類(lèi)方法，李凌豐根據(jù)數(shù)理統(tǒng)計(jì)理論提出了對(duì)機(jī)械零件分類(lèi)編碼進(jìn)行定量化分析的方法。FETTKE等引進(jìn)系統(tǒng)性分類(lèi)方法，提出分類(lèi)參考模型，馬軍將本體技術(shù)引入零件資源分類(lèi)過(guò)程中，提出了基于本體的零件資源通用分類(lèi)模型。GRESKA等提出適合于片狀金屬零件的傅里葉描述器及與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的組合分類(lèi)算法，BRAGLIA等提出基于決策樹(shù)與層次分析法的多屬性零件分類(lèi)方法。但大多數(shù)方法都很難滿足大批量定制生產(chǎn)模式的新要求，且大多側(cè)重于理論研究，對(duì)企業(yè)人員來(lái)說(shuō)可操作性不強(qiáng)。因此，本文提出適合于大批量定制生產(chǎn)模式的分類(lèi)編碼方法，并闡述一套具有可操作性的零部件分類(lèi)編碼的步驟。

1 大批量定制生產(chǎn)模式下零部件分類(lèi)編碼的要求

制造企業(yè)零部件的分類(lèi)編碼是一個(gè)關(guān)乎企業(yè)信息化全局的技術(shù)，開(kāi)展工作之前需要對(duì)企業(yè)分類(lèi)編碼現(xiàn)狀、產(chǎn)品特點(diǎn)和數(shù)據(jù)模型進(jìn)行全面調(diào)研。大批量定制生產(chǎn)模式是以批量生產(chǎn)的效率響應(yīng)市場(chǎng)的多樣化和定制化，需要對(duì)零部件進(jìn)行快而準(zhǔn)地檢索和重用。因此，應(yīng)選取一套適合大批量定制模式下滿足重用需求的分類(lèi)編碼方案，方便存儲(chǔ)與提取數(shù)據(jù)，提高管理的效率。

目前常見(jiàn)的編碼方案主要有隸屬制編碼方案和平行編碼方案，如圖1所示。隸屬制編碼主要特點(diǎn)為能在碼上反映出盡可能多的與零部件相關(guān)的管理信息，如結(jié)構(gòu)之間的隸屬關(guān)系、階段信息等；能方便地獲得零部件的使用情況。但這種編碼只適合于手工管理方式，不具有分類(lèi)信息，設(shè)計(jì)人員很難一次性檢索到相似的一類(lèi)零件；不便于計(jì)算機(jī)處理時(shí)的零件重用，以致于不斷有新的零件被設(shè)計(jì)出來(lái)，直接導(dǎo)致了生成和管理方面的成本增加；各產(chǎn)品型號(hào)中實(shí)現(xiàn)零部件借用的情況比較多時(shí)，無(wú)論是借用變號(hào)，還是借用不變號(hào)，都容易造成管理混亂。

圖1 編碼方案

為了滿足大批量定制的重用需求，應(yīng)選擇平行編碼方案。該方式是由分類(lèi)碼和識(shí)別碼兩個(gè)獨(dú)立部分組成，可各自單獨(dú)使用，也可組合后使用。分類(lèi)碼的主要作用是對(duì)零件特性進(jìn)行歸類(lèi)，利于實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)；識(shí)別碼是用來(lái)對(duì)不同零件進(jìn)行區(qū)分和標(biāo)識(shí)，避免通用性強(qiáng)的零件間重用時(shí)出現(xiàn)編號(hào)混亂的問(wèn)題。平行編碼方案可了解零部件的基本信息，有利于設(shè)計(jì)重用和組織生產(chǎn)，便于計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，有較好的可擴(kuò)性。

另外，要實(shí)現(xiàn)大批量定制生產(chǎn)模式下零部件的高效重用，零部件的分類(lèi)應(yīng)滿足如下要求。

(1)有統(tǒng)一的分類(lèi)原則。企業(yè)在進(jìn)行零部件分類(lèi)的過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定相應(yīng)的規(guī)范準(zhǔn)則，依據(jù)這些規(guī)范建立統(tǒng)一的分類(lèi)規(guī)則，并在產(chǎn)品全生命周期各階段予以推行實(shí)施。這是整個(gè)企業(yè)高效運(yùn)作的重要依據(jù)和保障，可大大提高用戶的檢索精度和檢索效率。

(2)有很好的分類(lèi)模型。好的數(shù)據(jù)模型，能使零部件所有信息單元在PDM系統(tǒng)中進(jìn)行有序地管理。目前大多數(shù)企業(yè)都未能建立適合本企業(yè)的分類(lèi)數(shù)據(jù)模型，致使在管理這些數(shù)據(jù)的過(guò)程中，沒(méi)有很好地指導(dǎo)原則。

(3)有適于本企業(yè)的分類(lèi)編碼系統(tǒng)。目前大部分企業(yè)的分類(lèi)編碼系統(tǒng)都存在類(lèi)似的問(wèn)題，雖然大部分?jǐn)?shù)據(jù)在系統(tǒng)中已被保存，但每天仍有數(shù)據(jù)被重復(fù)記錄，一方面是由于瀏覽和訪問(wèn)的權(quán)限被規(guī)定，另一方面是由于相同的數(shù)據(jù)被使用了不同的名稱(chēng)保存而無(wú)法區(qū)分，因此出現(xiàn)大量的重復(fù)件，導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫(kù)越來(lái)越大，搜索到正確的對(duì)象越來(lái)越難。

綜上所述，零部件分類(lèi)編碼是一項(xiàng)基礎(chǔ)性的工作，涉及面很廣，需要在企業(yè)高層的支持下，以企業(yè)信息化部門(mén)和標(biāo)準(zhǔn)化部門(mén)為主導(dǎo)，組織協(xié)調(diào)各設(shè)計(jì)部門(mén)共同完成。其中，零部件的合理分類(lèi)起著至關(guān)重要的作用。下面詳細(xì)闡述制造企業(yè)零部件通用分類(lèi)過(guò)程及各步驟。

2 制造企業(yè)零部件通用分類(lèi)過(guò)程

面向制造企業(yè)的零部件通用分類(lèi)過(guò)程，主要由零部件ABC分析、名稱(chēng)分析和分類(lèi)特性提取、確定類(lèi)和類(lèi)層次、構(gòu)建多重分類(lèi)樹(shù)等幾個(gè)步驟組成，如圖2所示。

圖2 制造企業(yè)零部件的通用分類(lèi)過(guò)程

2.1 零部件ABC分析

根據(jù)Pareto法則，不到20%的資源給企業(yè)帶來(lái)80%的效益。為了更好地實(shí)施企業(yè)資源的有序化管理，首先需要對(duì)企業(yè)已有的零部件進(jìn)行ABC分析，由企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化部門(mén)與信息化部門(mén)人員對(duì)所有的零件進(jìn)行全面而詳細(xì)地分析。其主要的目的是消除二義性，縮小零部件分類(lèi)的范圍，確保分類(lèi)的成功實(shí)施，實(shí)現(xiàn)資源的有效重用，提高生產(chǎn)效率。

ABC分析按照零部件的使用頻率進(jìn)行歸類(lèi)，使用頻率最高的C類(lèi)零件通常為標(biāo)準(zhǔn)件和通用件，B類(lèi)零件為可通過(guò)變型設(shè)計(jì)得到的那部分零件，A類(lèi)零件為與訂單相關(guān)，重用幾率不大的零件。大批量定制生產(chǎn)模式下約50%為C類(lèi)，約40%的零部件為B類(lèi)，只有10%是A類(lèi)零件，因此有必要再對(duì)C類(lèi)零件進(jìn)行ABC分析。企業(yè)設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行零件設(shè)計(jì)的過(guò)程中，通常是按照優(yōu)先數(shù)系原理選取合適的零部件，由此可見(jiàn)，符合數(shù)系級(jí)比的系列零件使用頻率極高，可將其作為CC類(lèi)零件；對(duì)于參數(shù)與優(yōu)先數(shù)系相似或參數(shù)值相近的零件，可作為CB類(lèi)零件，由資深設(shè)計(jì)人員分析各項(xiàng)性能指標(biāo)，確定能否將其轉(zhuǎn)為符合級(jí)比的零件；對(duì)于不符合優(yōu)先數(shù)系級(jí)比的那部分零件，列入CA類(lèi)零件，盡可能通過(guò)一定的變型機(jī)制，將其轉(zhuǎn)為CB類(lèi)零件。A類(lèi)零件由于重用的機(jī)會(huì)不多或可能根本不會(huì)再被重用，為了縮小分類(lèi)的范圍，A類(lèi)零件暫時(shí)先不予考慮，但其數(shù)據(jù)仍然在數(shù)據(jù)庫(kù)中，用戶可以檢索到相關(guān)信息。在以上分析基礎(chǔ)上，企業(yè)可建立一個(gè)優(yōu)選庫(kù)，專(zhuān)門(mén)存放使用頻率高的零部件，其數(shù)量大致為原來(lái)的1/3，集中精力對(duì)優(yōu)選庫(kù)中的零部件進(jìn)行規(guī)范化管理。企業(yè)各部門(mén)的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)工作都基于優(yōu)選庫(kù)展開(kāi)，限制設(shè)計(jì)人員使用優(yōu)選庫(kù)以外的零部件，可大大控制零部件數(shù)量，達(dá)到很好的重用效果。

2.2 名稱(chēng)分析和分類(lèi)特性提取

名稱(chēng)分析是根據(jù)相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)零部件的名稱(chēng)、功能等管理特征進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化分析。將各個(gè)不同型號(hào)產(chǎn)品的零件按名稱(chēng)語(yǔ)義聚合到一塊，再與相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)逐一比對(duì)，建立統(tǒng)一的、無(wú)冗余的名稱(chēng)字典。零件名稱(chēng)的正確分析與命名可以支持PDM系統(tǒng)的有效應(yīng)用，當(dāng)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)人員需要對(duì)新的零件進(jìn)行命名時(shí)，只能在該名稱(chēng)字典中挑選合適的名稱(chēng)，PDM系統(tǒng)拒絕接受數(shù)據(jù)字典中不存在的零件名稱(chēng)。如果需要在數(shù)據(jù)字典中增加一個(gè)新的名稱(chēng)，則必須履行一個(gè)嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)化過(guò)程，再將整理后的零部件進(jìn)行名稱(chēng)規(guī)范化。名稱(chēng)分析的主要內(nèi)容包括如下兩部分。

(1)對(duì)于不同型號(hào)產(chǎn)品中名稱(chēng)不同的零部件，可能是因?yàn)槿藶槭止ぽ斎脲e(cuò)誤，對(duì)于該情況可根據(jù)圖樣判斷是不是同一零部件，并進(jìn)行名稱(chēng)規(guī)范化。

(2)對(duì)于幾何相似但名稱(chēng)不同的零部件，可能是設(shè)計(jì)人員根據(jù)不同的命名規(guī)則進(jìn)行命名，導(dǎo)致名稱(chēng)不同。例如，有的設(shè)計(jì)人員采用幾何命名，有的則采用功能命名，實(shí)質(zhì)是同一零件。此時(shí)，可由資深的設(shè)計(jì)人員根據(jù)圖樣進(jìn)行判斷，完成名稱(chēng)規(guī)范化分析。

在DIN 4000和DIN V 4001中，特性被分成事物特性、幾何特性、補(bǔ)充特性、功能特性、算法特性、分類(lèi)特性和屬性特性等種類(lèi)，其中分類(lèi)特性是用于區(qū)分不同特性數(shù)據(jù)組成的特性。

名稱(chēng)分析的主要依據(jù)是零部件分類(lèi)特性，可通過(guò)一定的分析手段，如功能分析、結(jié)構(gòu)分析、幾何拓?fù)浞治黾皡?shù)分析等，提取出零件最本質(zhì)的分類(lèi)特性，也可對(duì)所有特性進(jìn)行重要度分析，確定對(duì)分類(lèi)過(guò)程重要的幾個(gè)特性。重要度分析方法主要有層次分析法、德?tīng)柗品ǖ?。這一步驟中決定性的工作就是將特性量化，即將特性轉(zhuǎn)換為數(shù)值特性，建立判斷矩陣，通過(guò)正規(guī)化計(jì)算，獲取各特性相應(yīng)的權(quán)重，即可確定出幾個(gè)最關(guān)鍵的分類(lèi)特性。

分類(lèi)特性的提取與名稱(chēng)分析是一個(gè)反復(fù)迭代的過(guò)程，應(yīng)由資深的設(shè)計(jì)人員與信息化部門(mén)和標(biāo)準(zhǔn)化部門(mén)協(xié)同完成。

2.3 確定零部件類(lèi)和類(lèi)層次

“類(lèi)”是具有相同或相似特性的一組對(duì)象的集合，它為屬于該類(lèi)的全部對(duì)象提供統(tǒng)一的抽象描述。在分類(lèi)問(wèn)題中，類(lèi)粒度的選擇與設(shè)計(jì)人員檢索和重用的復(fù)雜度有很大的關(guān)系。如何合理地定義類(lèi)，是亟需解決的問(wèn)題。目前國(guó)際上類(lèi)粒度的確定方法和模型主要有Pawlak的粗糙集理論、商空間理論及平均值法等。

不同的分類(lèi)規(guī)則可能得到不同層次結(jié)構(gòu)，合理的分類(lèi)層次結(jié)構(gòu)可以方便設(shè)計(jì)人員對(duì)零件信息的查詢(xún)和推理。采用基于語(yǔ)義關(guān)系的分類(lèi)規(guī)則，遵循ISO13584標(biāo)準(zhǔn)中的各項(xiàng)規(guī)定，建立零件類(lèi)、零件及特性之間的語(yǔ)義關(guān)系，結(jié)合基于事物特性表的零件分類(lèi)原理，構(gòu)建零部件分類(lèi)模型。

圖3為基于語(yǔ)義的零部件分類(lèi)模型及關(guān)聯(lián)關(guān)系。零部件類(lèi)與類(lèi)中實(shí)例屬于Is_instance_of實(shí)例語(yǔ)義關(guān)系；父類(lèi)與子類(lèi)之間是Is_a繼承關(guān)系；類(lèi)與類(lèi)特性和元屬性之間是Is_part_of包含關(guān)系，即一個(gè)零部件類(lèi)可包含n個(gè)特性，n個(gè)元屬性；類(lèi)層次可通過(guò)Is_case_of導(dǎo)入關(guān)系對(duì)已定義的零部件類(lèi)特性進(jìn)行關(guān)聯(lián)引用，并根據(jù)不同的分類(lèi)規(guī)則，將各個(gè)類(lèi)按照樹(shù)狀結(jié)構(gòu)組織而成，兩者之間的語(yǔ)義關(guān)系可表達(dá)為Is_view_of視圖關(guān)系。此外，類(lèi)特性與特性之間還存在Is_subordinate_to從屬關(guān)系和reference_to引用關(guān)系，例如，算法特性則依賴(lài)于幾何特性而存在，幾何特性與屬性特性之間存在著引用關(guān)系，如精度等。

圖3 零部件分類(lèi)模型及關(guān)聯(lián)關(guān)系

類(lèi)和類(lèi)層次的確定過(guò)程如圖4所示。根據(jù)DIN4000的標(biāo)準(zhǔn)，分類(lèi)層次結(jié)構(gòu)以四層為宜。具體步驟如下所述。

(1)第一層的確定。第一層是該層次結(jié)構(gòu)的根節(jié)點(diǎn)，為制造企業(yè)的零部件。

(2)第二層的確定。為了使類(lèi)粒度的選擇更加合理，可尋找行業(yè)內(nèi)已有的分類(lèi)結(jié)構(gòu)作為參考，或選取相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)作為參考依據(jù)，使類(lèi)之間的耦合度盡可能地小，便于檢索和重用。目前大多數(shù)的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)都是采用幾何結(jié)構(gòu)作為依據(jù)，因此，可將幾何語(yǔ)義作為第二層次的分類(lèi)規(guī)則。

(3)第三層的確定。由于企業(yè)設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過(guò)程中，首先考慮的是需要設(shè)計(jì)的零件具有哪些功能，則去檢索是否已存在具有相關(guān)功能的零件，此時(shí)，如果零部件是按照設(shè)計(jì)人員熟悉的功能進(jìn)行命名的話，具有較強(qiáng)的實(shí)用性，可大大提高他們的工作效率。由此，可選擇零部件的功能語(yǔ)義作為分類(lèi)規(guī)則，派生出第三層次。由資深的設(shè)計(jì)人員確定出各零部件的主要功能語(yǔ)義，并將其映射為合理反映該功能語(yǔ)義的功能特征。在功能特征比較多時(shí)，可依重要度進(jìn)行排序，取前三個(gè)最重要的功能特征進(jìn)行排列組合，類(lèi)名稱(chēng)則根據(jù)排列組合后得到的功能特征進(jìn)行命名。

(4)第四層的確定。根據(jù)上述的層次結(jié)構(gòu)，若發(fā)現(xiàn)其中還存在一些名稱(chēng)相同但事物特性不同的零件，可根據(jù)其最本質(zhì)的區(qū)別，將其派生出一個(gè)新的層次，通?？蛇x取幾何語(yǔ)義，并給予相應(yīng)的類(lèi)名。

圖4 確定零部件類(lèi)和類(lèi)層次

類(lèi)和類(lèi)層次的確定以及分類(lèi)特性的提取這兩個(gè)步驟是一個(gè)反復(fù)迭代的過(guò)程，根據(jù)主要的分類(lèi)特性對(duì)各個(gè)類(lèi)進(jìn)行命名，例如幾何語(yǔ)義、功能語(yǔ)義等，并詳細(xì)列出各個(gè)類(lèi)所具有的特性。

2.4 構(gòu)建多重分類(lèi)樹(shù)

根據(jù)上述分析，將其他的零件逐一進(jìn)行分析，加到已定義的類(lèi)和層次結(jié)構(gòu)中，確定它的所屬類(lèi)，同時(shí)檢驗(yàn)或更新現(xiàn)有的類(lèi)定義，檢驗(yàn)或更新現(xiàn)有的類(lèi)結(jié)構(gòu)。這是一個(gè)反復(fù)迭代的過(guò)程，可能需要調(diào)整原有類(lèi)的定義及層次結(jié)構(gòu)的定義，應(yīng)站在全局的角度，由資深的設(shè)計(jì)人員與標(biāo)準(zhǔn)化部門(mén)、信息化部門(mén)綜合討論，得出符合設(shè)計(jì)人員習(xí)慣、適合本企業(yè)的最終分類(lèi)方案。

分類(lèi)樹(shù)是分類(lèi)層次結(jié)構(gòu)的一種表現(xiàn)形式，根據(jù)上述的步驟，已經(jīng)可以得到具有類(lèi)繼承特性的零部件分類(lèi)樹(shù)。根據(jù)分析發(fā)現(xiàn)一個(gè)類(lèi)可以同時(shí)繼承多個(gè)類(lèi)的特性，因此在建立過(guò)程中，可能會(huì)出現(xiàn)多重分類(lèi)的情況。如圖4所示，零件類(lèi)D3的特性中，可能有幾個(gè)特性屬于父類(lèi)C2，同時(shí)又有另幾個(gè)特性屬于父類(lèi)C3，此時(shí)，對(duì)于零件類(lèi)D3需建立多重分類(lèi)。具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程為，先為零件類(lèi)D3確定一個(gè)父類(lèi)，即一檢索路徑，如A1-B1-C2-D3，那么在A1-B3-C3-D3路徑中只需對(duì)其建立一索引。構(gòu)建多重分類(lèi)樹(shù)可提高用戶的檢索精度，實(shí)現(xiàn)資源的高度重用。

3 零部件編碼方案

由于制造企業(yè)零部件分類(lèi)編碼的主要目的是重用，因此我們選擇平行編碼方案，如圖5所示。分類(lèi)碼由第一層次碼、第二層次碼、第三層次碼及第四層次碼4部分組成。第一級(jí)有2個(gè)碼位，即第1、2位數(shù)字碼，表示第一層次；第二級(jí)有2個(gè)碼位，即第3、4位數(shù)字碼，表示第二層次；第三級(jí)有2個(gè)碼位，即第5、6位數(shù)字碼，表示第三層次；第四級(jí)有2個(gè)碼位，即第7、8位數(shù)字碼，表示第四層次。具體形式為：01-01-01-01。識(shí)別碼為可變長(zhǎng)的流水碼，由系統(tǒng)自動(dòng)產(chǎn)生。

圖5 編碼方案

4 應(yīng)用實(shí)例

下面以某柴油機(jī)制造企業(yè)的零件對(duì)象為例，闡述整個(gè)分類(lèi)編碼步驟的實(shí)施過(guò)程。

目前該企業(yè)零件的分類(lèi)編碼存在以下幾個(gè)問(wèn)題，零件編碼采用的是隸屬制編碼方案，由“產(chǎn)品代號(hào)＋組件號(hào)＋零件號(hào)”幾部分組成，編碼上反映了該零件所屬的特定結(jié)構(gòu)信息，不便于設(shè)計(jì)過(guò)程的重用或借用；該編碼只有識(shí)別碼，沒(méi)有分類(lèi)碼，不具有零件的分類(lèi)信息，在設(shè)計(jì)過(guò)程中很難快速地檢索到一類(lèi)零部件，大大降低了檢索精度。

4.1 零部件ABC分析

該企業(yè)為大批量定制的生產(chǎn)模式,擁有十幾個(gè)型號(hào)的產(chǎn)品，為了對(duì)其進(jìn)行有序化管理，需要對(duì)零部件進(jìn)行ABC分析。首先，標(biāo)準(zhǔn)化部門(mén)與信息化部門(mén)的人員將各個(gè)不同型號(hào)產(chǎn)品的零件按名稱(chēng)語(yǔ)義歸并到一塊。例如，將螺堵、上螺堵、堵塊、堵子等零部件，具有相似的名稱(chēng)語(yǔ)義，將其歸并保存于整理表中。將標(biāo)準(zhǔn)件和通用件歸并為C類(lèi)零件，按照設(shè)計(jì)人員熟悉的優(yōu)先數(shù)系原理，將其分為完全符合級(jí)比的CC類(lèi)零件、與級(jí)比相近的CB類(lèi)零件、不符合級(jí)比的CA類(lèi)零件；將能通過(guò)變型得到的零件歸為B類(lèi)零件；不會(huì)借用或借用很少的零件歸為A類(lèi)零件。

4.2 名稱(chēng)分析與分類(lèi)特性提取

將整理后的數(shù)據(jù)逐一與相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行名稱(chēng)分析，建立統(tǒng)一的、無(wú)冗余的名稱(chēng)字典。零件對(duì)象的名稱(chēng)分析有如下幾種情況：①對(duì)于不同型號(hào)產(chǎn)品中名稱(chēng)不同的零部件，可根據(jù)圖樣判斷是不是同一零部件，若事物特性完全相同，則統(tǒng)一名稱(chēng)。如不同型號(hào)中的推子襯套和襯套從圖樣上分析，都可提取出事物特性“寬度、厚度、內(nèi)徑、油孔直徑與座孔配合”，因此認(rèn)為是同一類(lèi)零件，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，建議統(tǒng)一名稱(chēng)為襯套。②對(duì)幾何相似但名稱(chēng)不同的零部件進(jìn)行圖樣分析，分析其事物特性，若事物特性相同，則歸為一類(lèi)，統(tǒng)一名稱(chēng)。如按功能進(jìn)行命名的套管、圓管、鋼管、通油管和小通水管等幾個(gè)相似零件，通過(guò)圖樣分析可知，這幾個(gè)零件都可通過(guò)“長(zhǎng)、直徑、厚度”三個(gè)相同的事物特性表示，因此可將其分為一類(lèi)，并按相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一名稱(chēng)為圓管，并將數(shù)據(jù)保存于整理表中。

4.3 確定類(lèi)和類(lèi)層次

首先定義零部件類(lèi)，為了使分類(lèi)結(jié)構(gòu)的第二層選取合適的粒度，根據(jù)調(diào)研，選取柴油機(jī)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)作為第二層類(lèi)粒度選取的依據(jù)，按照幾何結(jié)構(gòu)，將其分為環(huán)、套、銷(xiāo)、軸、管、圈、殼、體、桿、板、塊、座、架、盤(pán)、齒輪、異形件和特殊件等大類(lèi)，局部圖如圖6所示。并對(duì)每類(lèi)最本質(zhì)的特性進(jìn)行詳細(xì)的介紹，如套定義為具有較大通孔的零件，通常內(nèi)徑d/外徑 D>0.5，長(zhǎng)L/寬b<3且長(zhǎng)L/高h(yuǎn)>4的零件定義為板形件，長(zhǎng)L/寬b<3且長(zhǎng)L/高h(yuǎn)<4的零件定義為塊形件等。將其存放于事物特性表中，作為類(lèi)劃分的準(zhǔn)則。該層中各個(gè)類(lèi)的名稱(chēng)的選取，可參考行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并附上相關(guān)的詳細(xì)說(shuō)明。

圖6 類(lèi)和類(lèi)層次的局部圖

基于層次分類(lèi)原理，根據(jù)語(yǔ)義關(guān)系，從已有的基本類(lèi)派生出一個(gè)新的子類(lèi)，即形成分類(lèi)結(jié)構(gòu)的第三層次。經(jīng)過(guò)研討，我們選取零部件的主要功能語(yǔ)義，作為這一層次的分類(lèi)特性，并將其映射為功能特征，對(duì)各節(jié)點(diǎn)的子類(lèi)進(jìn)行劃分。例如套類(lèi)中的襯套零件，主要功能語(yǔ)義為潤(rùn)滑、導(dǎo)向等，因此可映射為潤(rùn)滑孔、臺(tái)階等功能特征。類(lèi)名稱(chēng)的命名可根據(jù)功能特征的排列組合得到，如帶潤(rùn)滑孔有臺(tái)階的襯套、帶潤(rùn)滑孔無(wú)臺(tái)階的襯套等。事物特性表中存儲(chǔ)零件類(lèi)這一層自身的特性和繼承的上一層類(lèi)的特性。

根據(jù)上述的分類(lèi)結(jié)構(gòu)，若發(fā)現(xiàn)其中還存在一些名稱(chēng)相同但事物特性不同的零件，可根據(jù)幾何語(yǔ)義再派生出一個(gè)新的層次。例如，噴油管零件，如圖7所示，經(jīng)過(guò)圖樣分析可以看出，雖然名稱(chēng)都是噴油管，但事物特性不同，應(yīng)將其按幾何形狀再分一層，并將其分別命名為單彎頭噴油管和雙彎頭噴油管。

圖7 噴油管結(jié)構(gòu)圖

4.4 構(gòu)建多重分類(lèi)樹(shù)

此時(shí)，整理好的數(shù)據(jù)已經(jīng)產(chǎn)生一棵分類(lèi)樹(shù)。由設(shè)計(jì)人員與信息化部門(mén)共同研討，確定零件的多重分類(lèi)情況，建立相應(yīng)的多重索引。如圖6所示，對(duì)于軸齒輪零件，為了提高檢索的精度，可對(duì)其進(jìn)行多重分類(lèi)?？v觀整棵多重分類(lèi)樹(shù)，對(duì)所建立的事物特性表的實(shí)例進(jìn)行分析，刪除同一零件的實(shí)例，即所有特性值完全相同的實(shí)例，減少數(shù)據(jù)冗余。

本實(shí)驗(yàn)室已結(jié)合上述步驟進(jìn)行了分類(lèi)編碼系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，并在企業(yè)中成功應(yīng)用，輔助實(shí)現(xiàn)零部件分類(lèi)編碼的實(shí)施。該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)的主要功能如下：①可定制適合本企業(yè)的分類(lèi)碼和識(shí)別碼的規(guī)則，按照規(guī)則自動(dòng)為新增的各零部件識(shí)別所屬類(lèi)，并賦予正確的編碼；②可按照編碼的層次自動(dòng)生成分類(lèi)樹(shù)，并能直接在節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行增刪改處理，使管理人員能直觀方便地進(jìn)行分類(lèi)樹(shù)的編碼工作；③能確保所有數(shù)據(jù)的唯一性和一致性；④可自動(dòng)統(tǒng)計(jì)已編碼對(duì)象的各種信息；⑤系統(tǒng)對(duì)每個(gè)用戶都賦予了權(quán)限，通常設(shè)計(jì)人員只有查詢(xún)/檢索、獲取對(duì)象信息，如分類(lèi)碼、識(shí)別碼、相關(guān)屬性等權(quán)限；⑥系統(tǒng)建立了分類(lèi)層次結(jié)構(gòu)與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)層次之間的映射關(guān)系，用戶可直接通過(guò)分類(lèi)樹(shù)檢索所需的信息，也可通過(guò)熟悉的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)入口進(jìn)行檢索，還可以直接通過(guò)名稱(chēng)等精確檢索機(jī)制進(jìn)行直接過(guò)濾，大大提高了用戶的檢索和重用效率。

5 結(jié)論

(1)根據(jù)企業(yè)具體實(shí)踐，總結(jié)了大批量定制生產(chǎn)模式對(duì)零部件分類(lèi)編碼提出的新要求。

(2)具體分析了零部件分類(lèi)過(guò)程中的各個(gè)環(huán)節(jié)，給出了一系列可操作的方法及步驟，提出了基于語(yǔ)義關(guān)系的分類(lèi)模型，實(shí)踐表明，該方法可操作性強(qiáng)，為企業(yè)零件分類(lèi)實(shí)施過(guò)程提供了可靠性的依據(jù)及指導(dǎo)性的原則。

(3)針對(duì)大批量定制的重用需求，指出了適宜的編碼方案。

(4)基于J2EE平臺(tái)開(kāi)發(fā)了分類(lèi)編碼系統(tǒng)，輔助實(shí)現(xiàn)零件分類(lèi)編碼過(guò)程，大大提高了工作效率。需要進(jìn)一步指出的是分類(lèi)編碼體系是一個(gè)貫穿產(chǎn)品全生命周期管理的技術(shù)體系，本文主要針對(duì)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)進(jìn)行了研究，今后的工作重心將進(jìn)一步研究生命周期其他各個(gè)階段。