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摘 要： 制造企業是以BOM（BOM：Bill of Material）为主线组织产品开发设计与生产的，产品结构配置是实现客户个性化需求的有效手段之一，产品在全生命周期内一般都会进行一系列的设计更改，所以每一个产品都有可能会有多种配置，西门子PLM（PLM：Product Lifecycle Management）系统Teamcenter提供的BOM管理解决方案允许企业有效地管理产品全生命周期中的BOM变化历史和不同阶段的有效性，构建包含产品族零部件综合信息的全配置BOM，加载相应的配置变量值定制出客户化的产品结构信息树，然后基于产品结构信息树派生出客户化的产品BOM。。
关键词：产品结构配置；BOM（BOM：Bill of Material）；配置设计；Teamcenter；产品全生命周期
0 前言
实现产品快速配置设计有三部分必不可少的内容组成：包含整个产品族的全配置的产品主结构、产品配置规则及方法、产品数据信息模型。全配置的产品主结构是前提和基础；产品配置规则通过一定的规则约束，生成满足不同订单需求的产品结构；产品数据信息模型描述零部件信息、模型信息、图纸信息和文档信息等。西门子PLM系统Teamcenter可利用其产品结构配置模块直接搭建动态的产品主结构，通过设置配置规则，加载不同配置的产品结构，直接生成EBOM清单，能够有效地管理产品全生命周期中的BOM变化历史和不同阶段的有效性。
图1描述基于Teamcenter的产品结构配置原理，在可配置的产品族结构中，产品结构由不同的功能、结构模块组成，在配置系统及产品族可配置的模块库、配置规则库的支撑下，销售人员在与客户交谈过程中，将客户的需求输入PDM系统支持的产品配置系统，在配置规则的约束下，配置出相应的定制产品，并提供产品报价。
Teamcenter系统的产品配置方法
一个由产品主结构派生的、与订单相关的产品结构配置，是通过一系列配置规则定义的，其原理是建立客户需求与产品主结构之间的一系列的约束限制，并在产品结构配置模块库与配置规则库之间建立通讯机制，通过相应的规则约束，对结构或功能的选配完成产品结构的定制。Teamcenter系统提供了基于版本规则的产品配置方法和基于变量的产品配置方法来实现配置。图2描述了配置规则驱动产品配置的一般过程。
基于版本规则的产品配置方法
版本反映了设计制造过程中零部件对象不断演变的动态变化，实现零部件在系统内的可追溯性。使用版本规则可以为特殊情况配置产品结构。对于结构中的每个BOM行，此配置方法可确定相应零组件的版本，以根据版本的属（例如，发布状态、有效性或所有者）来进行配置。当在结构管理器中打开结构时，本规则始终是活动的，且包括由Teamcenter用来进行评估的多个参数。
根据版本规则中设置的准则，版本规则返回结构中每个零组件的可用版本之一。每个版本规则都会针对特殊情况在结构中选择对所有组件都合适的版本。版本规则由任意数量的规则条目组成，每个规则条目定义了要评估配置的版本时Teamcenter系统所使用的参数，规则条目按优先顺序进行评估直到成功配置某一版本。常用的规则条目（Rule Entries）有：
工作条目（Working）：选择零组件工作版本。默认情况下，根据零组件的创建日期来选择零组件的最新工作版本。
状态条目（Has Status）：选择已发放的具有特定状态的零组件版本，比如设置为选定的状态、版本的发布日期、任意的发布状态等等。
精确条目（Precise）：在精确的产品结构中选择精确指定的零组件版本。
最新条目（Latest Working）：选择最新的零组件版本，不考虑它们是否已发放。
日期条目（Date）：指定零组件在结构配置中的有效日期。
图3描述了一个基于版本规则配置产品结构的示例。
基于变量的产品配置方法
Teamcenter选项和变量模块能够创建独立的一般产品结构，针对所提供产品的不同变量来配置客户化产品结构。使用变量配置，可以创建选项（如 color）并为每个选项创建许用值，这些选项与零组件版本相关联。通过将变量数据与零组件版本和 BOM 视图版本相关联来控制对变量数据的更改。配置变量跟客户的需求有直接联系，可以定义选项和相应的允许值，并使其附属于某个零组件，通常是结构中的顶级零组件。比如客户对变速箱有不同的需求，可以把变速箱作为一个配置变量，变量的值设为自动和手动两个选项，在Teamcenter系统中，可以根据配置变量，方便加载自动方式或手动方式的变速箱模块。变量配置中有几个基本概念：
约束：一个根据其他选项值（即派生默认值）设置选项值的表达式。
派生的默认值：依赖特定条件（如 radio = stereo IF car type = GLX）的默认值。
选项（配置变量）：可变性参数，由名称和描述组成，选项具有名称，其类型为字符串。例如，engine 发送机功率。
选项默认值：选项的特定默认值，例如，gearbox = manual， automatic。
变量（结构）：通过应用变量规则而配置的特定结构。
变量条件：工程用户针对事例（模块）所设置的条件，用来指定对事例进行配置的选项值（如 Load IF engine = 1200）。
变量规则：一组选项值，通常由市场营销用户设置，用来确定要配置的结构变量。如 color = red 和 material = cotton。
变量规则检查： 一个条件，用来指定不允许使用的任何选项值或值的组合。变量规则检查被附加到零组件版本上，如ERROR Incompatible engine and gearbox IF engine = 1200 AND gearbox = automatic，表示发动机为1200、变速箱为自动的配置是不存在或不允许的。
结束语
通过配置设计能够有效实现产品族结构的管理，加快产品设计速度，提高产品设计质量。本文介绍了产品配置设计实现的一般方法与过程，介绍了Teamcenter系统基于版本规则的产品配置方法和基于变量的产品配置方法，并介绍了其实现产品配置设计的关键参数及方法，以某车型的产品配置设计未来说明了Teamcenter配置设计系统实现的过程。
参考文献
[1] 郭星 .基于模块化产品族快速配置设计技术的研究与实现[D]. 西安： 中北大学， 2012.
[2] 冯毅雄， 程锦， 谭建荣， 等. 面向大批量定制的配置产品变型设计[J]. 浙江大学学报（工学版）， 2007， 41（2）： 315-318.
[3] 王爱民， 肖田元， 孟明辰. 面向大规模定制的配置设计技术研究[J].计算机集成制造系统， 2004， 10（11）： 1326—1331.
[4] 李玉梅； 万立； 熊体凡. 产品全生命周期数据信息的域建模方法[J]. 计算机辅助设计与图形学学报， 2010， 22（2）： 336-343.
[5] 赵铭岩 杨勇 周至明， 等. 基于模块化设计的Teamcenter PLM配置管理应用[J]. 工程机械， 2012， 43（3）： 13-16.
关键词：产品结构配置；BOM（BOM：Bill of Material）；配置设计；Teamcenter；产品全生命周期
0 前言
实现产品快速配置设计有三部分必不可少的内容组成：包含整个产品族的全配置的产品主结构、产品配置规则及方法、产品数据信息模型。全配置的产品主结构是前提和基础；产品配置规则通过一定的规则约束，生成满足不同订单需求的产品结构；产品数据信息模型描述零部件信息、模型信息、图纸信息和文档信息等。西门子PLM系统Teamcenter可利用其产品结构配置模块直接搭建动态的产品主结构，通过设置配置规则，加载不同配置的产品结构，直接生成EBOM清单，能够有效地管理产品全生命周期中的BOM变化历史和不同阶段的有效性。
图1描述基于Teamcenter的产品结构配置原理，在可配置的产品族结构中，产品结构由不同的功能、结构模块组成，在配置系统及产品族可配置的模块库、配置规则库的支撑下，销售人员在与客户交谈过程中，将客户的需求输入PDM系统支持的产品配置系统，在配置规则的约束下，配置出相应的定制产品，并提供产品报价。
Teamcenter系统的产品配置方法
一个由产品主结构派生的、与订单相关的产品结构配置，是通过一系列配置规则定义的，其原理是建立客户需求与产品主结构之间的一系列的约束限制，并在产品结构配置模块库与配置规则库之间建立通讯机制，通过相应的规则约束，对结构或功能的选配完成产品结构的定制。Teamcenter系统提供了基于版本规则的产品配置方法和基于变量的产品配置方法来实现配置。图2描述了配置规则驱动产品配置的一般过程。
基于版本规则的产品配置方法
版本反映了设计制造过程中零部件对象不断演变的动态变化，实现零部件在系统内的可追溯性。使用版本规则可以为特殊情况配置产品结构。对于结构中的每个BOM行，此配置方法可确定相应零组件的版本，以根据版本的属（例如，发布状态、有效性或所有者）来进行配置。当在结构管理器中打开结构时，本规则始终是活动的，且包括由Teamcenter用来进行评估的多个参数。
根据版本规则中设置的准则，版本规则返回结构中每个零组件的可用版本之一。每个版本规则都会针对特殊情况在结构中选择对所有组件都合适的版本。版本规则由任意数量的规则条目组成，每个规则条目定义了要评估配置的版本时Teamcenter系统所使用的参数，规则条目按优先顺序进行评估直到成功配置某一版本。常用的规则条目（Rule Entries）有：
工作条目（Working）：选择零组件工作版本。默认情况下，根据零组件的创建日期来选择零组件的最新工作版本。
状态条目（Has Status）：选择已发放的具有特定状态的零组件版本，比如设置为选定的状态、版本的发布日期、任意的发布状态等等。
精确条目（Precise）：在精确的产品结构中选择精确指定的零组件版本。
最新条目（Latest Working）：选择最新的零组件版本，不考虑它们是否已发放。
日期条目（Date）：指定零组件在结构配置中的有效日期。
图3描述了一个基于版本规则配置产品结构的示例。
基于变量的产品配置方法
Teamcenter选项和变量模块能够创建独立的一般产品结构，针对所提供产品的不同变量来配置客户化产品结构。使用变量配置，可以创建选项（如 color）并为每个选项创建许用值，这些选项与零组件版本相关联。通过将变量数据与零组件版本和 BOM 视图版本相关联来控制对变量数据的更改。配置变量跟客户的需求有直接联系，可以定义选项和相应的允许值，并使其附属于某个零组件，通常是结构中的顶级零组件。比如客户对变速箱有不同的需求，可以把变速箱作为一个配置变量，变量的值设为自动和手动两个选项，在Teamcenter系统中，可以根据配置变量，方便加载自动方式或手动方式的变速箱模块。变量配置中有几个基本概念：
约束：一个根据其他选项值（即派生默认值）设置选项值的表达式。
派生的默认值：依赖特定条件（如 radio = stereo IF car type = GLX）的默认值。
选项（配置变量）：可变性参数，由名称和描述组成，选项具有名称，其类型为字符串。例如，engine 发送机功率。
选项默认值：选项的特定默认值，例如，gearbox = manual， automatic。
变量（结构）：通过应用变量规则而配置的特定结构。
变量条件：工程用户针对事例（模块）所设置的条件，用来指定对事例进行配置的选项值（如 Load IF engine = 1200）。
变量规则：一组选项值，通常由市场营销用户设置，用来确定要配置的结构变量。如 color = red 和 material = cotton。
变量规则检查： 一个条件，用来指定不允许使用的任何选项值或值的组合。变量规则检查被附加到零组件版本上，如ERROR Incompatible engine and gearbox IF engine = 1200 AND gearbox = automatic，表示发动机为1200、变速箱为自动的配置是不存在或不允许的。
结束语
通过配置设计能够有效实现产品族结构的管理，加快产品设计速度，提高产品设计质量。本文介绍了产品配置设计实现的一般方法与过程，介绍了Teamcenter系统基于版本规则的产品配置方法和基于变量的产品配置方法，并介绍了其实现产品配置设计的关键参数及方法，以某车型的产品配置设计未来说明了Teamcenter配置设计系统实现的过程。
参考文献
[1] 郭星 .基于模块化产品族快速配置设计技术的研究与实现[D]. 西安： 中北大学， 2012.
[2] 冯毅雄， 程锦， 谭建荣， 等. 面向大批量定制的配置产品变型设计[J]. 浙江大学学报（工学版）， 2007， 41（2）： 315-318.
[3] 王爱民， 肖田元， 孟明辰. 面向大规模定制的配置设计技术研究[J].计算机集成制造系统， 2004， 10（11）： 1326—1331.
[4] 李玉梅； 万立； 熊体凡. 产品全生命周期数据信息的域建模方法[J]. 计算机辅助设计与图形学学报， 2010， 22（2）： 336-343.
[5] 赵铭岩 杨勇 周至明， 等. 基于模块化设计的Teamcenter PLM配置管理应用[J]. 工程机械， 2012， 43（3）： 13-16.