產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理是管理所有與產(chǎn)品相關(guān)的信息和過(guò)程的技術(shù)。通過(guò)提供電子倉(cāng)庫(kù)與文檔管理、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與配置管理、過(guò)程/工作流管理、系統(tǒng)集成等功能，PLM將CAD、CAPP、CAE、CAM、CAQ等應(yīng)用工具有機(jī)地集成在一起，構(gòu)建合理、有序的信息流，成為幫助企業(yè)、工程師和其他相關(guān)人員管理數(shù)據(jù)并支持?jǐn)?shù)字化產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的有力工具。

    企業(yè)要實(shí)施信息化，無(wú)論是CAD、CAPP、PLM、ERP還是其他信息系統(tǒng)，首當(dāng)其沖的問(wèn)題就是如何進(jìn)行信息分類編碼。就企業(yè)而言，產(chǎn)品編碼必須能夠反映產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)信息或特征信息。這樣，設(shè)計(jì)人員和管理人員就能夠非常直觀地從編碼上獲得產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)信息、特征信息以及其他隱含的信息，方便的進(jìn)行產(chǎn)品查詢和相似性設(shè)計(jì)，大大加快產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的速度，從而進(jìn)一步降低了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的成本。

1 編碼系統(tǒng)的研究

    1.1 目前編碼系統(tǒng)存在的問(wèn)題

    目前的編碼系統(tǒng)往往剛性有余而柔性不足，即編碼規(guī)則的建立由系統(tǒng)開(kāi)發(fā)人員來(lái)完成的，而不是由用戶通過(guò)系統(tǒng)提供的工具去進(jìn)行建立，這本身就給系統(tǒng)的維護(hù)帶來(lái)的很大的困難，隨著企業(yè)的發(fā)展，這種矛盾會(huì)越來(lái)越突出。

    編碼生成的復(fù)雜性，即編碼系統(tǒng)生成事物編碼的時(shí)候往往需要由用戶手工來(lái)完成，在這種情況下，用戶必須熟記編碼規(guī)則中的各種定義，且需要對(duì)零部件的各種分類屬性信息非常了解，才能完成對(duì)此零部件的編碼生成工作。這種手工生成編碼的方式一方面效率較低，而且勢(shì)必導(dǎo)致了生成錯(cuò)誤編碼的可能，另外當(dāng)零部件的分類屬性信息發(fā)生改變的時(shí)，也難快速的反應(yīng)到編碼中去，由此造成了編碼與零部件信息不一致情況的時(shí)有發(fā)生。

    由于歷史的原因，各個(gè)企業(yè)的編碼規(guī)則千差外別，而PLM系統(tǒng)實(shí)施的基礎(chǔ)性工作是零部件的分類編碼，如果僅僅以一套或幾套編碼規(guī)則進(jìn)行推廣，是不能夠完全適應(yīng)企業(yè)具體需求的，因此有不少PLM產(chǎn)品（如Iman）就不包含編碼系統(tǒng)，它們通過(guò)用戶手工錄入或者進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)將已有的編碼系統(tǒng)嵌入到PLM系統(tǒng)，但這就使得PLM的二次開(kāi)發(fā)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，不利于它的推廣。而另外一部分PLM產(chǎn)品（如Winchill）的作法是盡量的簡(jiǎn)化編碼規(guī)則，對(duì)于編碼往往只使用流水碼，雖然在一定企業(yè)內(nèi)實(shí)施有效，但也丟失了編碼的一部分作用。

    1.2 PLM中柔性編碼系統(tǒng)的要求

    根據(jù)上面的分析，得出一套良好的編碼系統(tǒng)應(yīng)該滿足如下的要求：

    (1)支持柔性的編碼規(guī)則定義可以提供給用戶自定義編碼規(guī)則的工具，制定出符合企業(yè)實(shí)際情況的編碼規(guī)則，從而使編碼系統(tǒng)的實(shí)施周期大大縮短。

    (2)支持不同種類型碼段的定義支持如分類碼段、屬性特征碼段、流水碼段、視圖碼段等的定義。

    (3)集成性編碼系統(tǒng)能夠與PLM、ERP、CAPP等系統(tǒng)進(jìn)行良好的集成，并能夠?yàn)槠渲械氖挛锒x編碼。

    (4)生成編碼的簡(jiǎn)易性在編碼的生成過(guò)程當(dāng)中，用戶不需要記憶大量的編碼規(guī)則信息和事物信息，系統(tǒng)采用自動(dòng)或半自動(dòng)的生成編碼，以加快編碼的生成，并由此降低誤碼率。

    (5)兼容各種標(biāo)準(zhǔn)能通過(guò)編碼系統(tǒng)建立符合國(guó)際或國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的各種編碼規(guī)則。

2 基于類型和屬性的柔性編碼系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

    2.1 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理

    根據(jù)上面的討論，設(shè)計(jì)出基于PLM的柔性的編碼系統(tǒng)，如圖1，該編碼系統(tǒng)支持四種類型的碼段的建立，分別是分類碼段、屬性碼段、流水碼段、符號(hào)碼段。用戶可以根據(jù)具體需求靈活的使用各種類型的碼段來(lái)組建編碼規(guī)則，其中對(duì)于類型碼段和屬性碼段，它們不是孤立的，而是需要分別與PLM系統(tǒng)中的類型庫(kù)和屬性庫(kù)中的分類和屬性信息建立關(guān)聯(lián)。流水碼段中可以自由定義流水碼的起始值以及步長(zhǎng)。符號(hào)碼段中可以定義一些特殊符號(hào)，它只是一種輔助的碼段，可以使生成的編碼更加直觀、有意義。

圖1 系統(tǒng)原理

    類型庫(kù)和屬性庫(kù)保存著PLM中事物分類及擴(kuò)展屬性信息，主要用來(lái)定義和記錄企業(yè)中事物各種分類方式及其擴(kuò)展屬性。類型庫(kù)和屬性庫(kù)之間存在關(guān)聯(lián)關(guān)系，用來(lái)保證不同的類型關(guān)聯(lián)到不同的屬性信息，由此將來(lái)創(chuàng)建某一事物時(shí)，因?yàn)槠渌鶎兕愋筒煌跃湍軌蚓哂胁煌臄U(kuò)展屬性，同時(shí)因?yàn)槭挛铮ㄟ@里主要指零部件）與屬性庫(kù)的關(guān)聯(lián)關(guān)系，還可以單獨(dú)的為每一個(gè)零部件的擴(kuò)展屬性進(jìn)行定義，從而方便了對(duì)零部件的管理。

    正是由于碼段與類型和屬性庫(kù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，使零部件的自動(dòng)編碼成為了可能。例如，當(dāng)創(chuàng)建編碼規(guī)則的某一分類碼段，首先定義碼段的基本信息（如名稱、描述信息、碼段長(zhǎng)度等），由于創(chuàng)建的是分類碼段，所以在進(jìn)一步定義碼段信息的時(shí)候需要在類型庫(kù)中選擇它對(duì)應(yīng)的某一分類方式，然后該碼段根據(jù)選中的分類方式下面的子類型進(jìn)行編碼節(jié)點(diǎn)的創(chuàng)建（編碼節(jié)點(diǎn)與碼段是多對(duì)一的關(guān)系），其中需要建立編碼節(jié)點(diǎn)與子類型的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，并由用戶賦予相應(yīng)的碼值。通過(guò)圖2來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明這種關(guān)系，圖中創(chuàng)建的碼段選所對(duì)應(yīng)分類方式是“按制造特性分類”，它根據(jù)“按制造特性分類”下面的五個(gè)子類型來(lái)創(chuàng)建了自身的五個(gè)編碼節(jié)點(diǎn)，并由用戶分別為它們進(jìn)行的碼值的定義，并保持著子類型與編碼節(jié)點(diǎn)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，將來(lái)用包含該碼段的編碼規(guī)則生成某一零件編碼時(shí)，如果它“按制造特性分類”屬于“自制件”，那么由于子類型“自制件”對(duì)應(yīng)的編碼節(jié)點(diǎn)中的碼值是“1”，所以零部件Pa通過(guò)該碼段生成的編碼也就為“1”，選擇編碼規(guī)則后，整個(gè)編碼生成的過(guò)程是由編碼生成器在后臺(tái)自動(dòng)完成的。對(duì)于屬性碼段建立，其過(guò)程與分類碼段類似，只是屬性碼段有時(shí)對(duì)應(yīng)的信息，可能不需要預(yù)先定義碼值，將來(lái)要生成編碼時(shí)，事物的該屬性值在一定的約束下就作為碼值出現(xiàn)。如將某一尺寸作為碼值。

圖2 分類碼段設(shè)計(jì)原理

    編碼的生成過(guò)程如圖3所示，由用戶選擇某一零部件，然后再給其指定編碼規(guī)則，則編碼生成器提取零部件中信息與對(duì)比編碼規(guī)則中包含的編碼信息，從而自動(dòng)的生成零部件的編碼。

圖3 編碼生成過(guò)程

    這個(gè)過(guò)程用戶只需要選擇要生成編碼的零部件以及所要使用的編碼規(guī)則即可，編碼的生成工作全部由編碼生成器來(lái)完成。

    2.2 系統(tǒng)建模

圖4 系統(tǒng)模型

    通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的原理分析，建立了系統(tǒng)靜態(tài)類圖，見(jiàn)圖4。規(guī)則類型類用來(lái)對(duì)管理編碼規(guī)則類型，編碼規(guī)則、碼段、編碼節(jié)點(diǎn)之間依次是一對(duì)多得聚合關(guān)系，即編碼規(guī)則可以由一個(gè)或多個(gè)碼段組成，而碼段又由一個(gè)或多個(gè)編碼節(jié)點(diǎn)組成。前面提到的四種類型的碼段就在碼段類中進(jìn)行創(chuàng)建。

    碼段和編碼節(jié)點(diǎn)類與類型和屬性類建立底層的關(guān)聯(lián)關(guān)系，控制類用來(lái)進(jìn)行編碼的檢測(cè)、回收等工作。Identification類是起到關(guān)聯(lián)類及代碼生成器的作用。零部件與某一編碼規(guī)則建立關(guān)聯(lián)后，可以通過(guò)該編碼規(guī)則為該零部件進(jìn)行編碼的生成。

3 工程應(yīng)用

    PLM系統(tǒng)，具有開(kāi)放、集成、標(biāo)準(zhǔn)的體系結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了過(guò)程管理、數(shù)據(jù)對(duì)象生命周期管理、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與配置、文檔管理、電子倉(cāng)庫(kù)管理等基本功能。

    本編碼系統(tǒng)采用的是柔性編碼系統(tǒng)，因此在實(shí)施該編碼管理系統(tǒng)時(shí)，開(kāi)發(fā)人員不需要進(jìn)行任何二次的開(kāi)發(fā)工作，具體由企業(yè)用戶根據(jù)自身的情況定制編碼規(guī)則。而事物編碼生成的過(guò)程更加的便利，用戶只需選擇事物對(duì)應(yīng)的編碼規(guī)則，可以一次性自動(dòng)生成該事物編碼，本系統(tǒng)在某兵器研究所的實(shí)施過(guò)程當(dāng)中，針對(duì)實(shí)際情況，參考具體的需求，進(jìn)行了系統(tǒng)的二次開(kāi)發(fā)，提供給用戶兩種編碼方式一種是前面提到的自動(dòng)生成，另外也提供給相應(yīng)權(quán)限的用戶在小范圍內(nèi)進(jìn)行手工干預(yù)編碼的功能。最終以自動(dòng)生成編碼為主，手工干預(yù)為輔。

4 小結(jié)

    編碼系統(tǒng)的穩(wěn)定高效的運(yùn)行一方面需要系統(tǒng)本身完備性、魯棒性。另外一方面作為系統(tǒng)的使用者也應(yīng)該根據(jù)行業(yè)內(nèi)既定的標(biāo)準(zhǔn)及企業(yè)實(shí)際情況去進(jìn)行零部件的分類工作，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行編碼規(guī)則的建立。正是基于這種考慮作者在PLM系統(tǒng)中開(kāi)發(fā)了一套柔性的編碼系統(tǒng)，該系統(tǒng)充分考慮了用戶的需求，支持多種碼段的建立，并且能夠自動(dòng)的生成包含分類屬性信息的編碼。事實(shí)證明一套好的編碼系統(tǒng)的建立不僅有利于PLM系統(tǒng)的實(shí)施，而且對(duì)實(shí)現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部零部件及其它事物標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的管理，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模定制下的配置管理，都有良好的輔助作用，同時(shí)編碼系統(tǒng)的成功實(shí)施，既是企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化管理的標(biāo)志，同時(shí)會(huì)給企業(yè)帶來(lái)很多無(wú)形的效益。PLM作為面向數(shù)字化產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的底層數(shù)據(jù)平臺(tái)，支持產(chǎn)品開(kāi)發(fā)不同階段的數(shù)據(jù)和過(guò)程管理，如何保證統(tǒng)一零部件在不同階段的不同編碼，同時(shí)又保證它們之間的關(guān)聯(lián)，另外對(duì)于其他對(duì)象如文檔、項(xiàng)目等編碼問(wèn)題，都將是下一步的研究方向。