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论构建基于PDM的企业零件库
本文从零件设计和技术管理标准化和规范化的角度，重点分析了零件的编码、分类、命名、结构形状等方面的相关知识，论述了构建零件库的过程，并对基于PDM环境的零件库应用效果进行了简要分析。
一、零件库管理的意义及基本概念
在制造企业中，有很多零件可以在不同系列的产品中重复使用。如果在整个企业范围内，对这些零件进行有效的分类和管理，使其成为企业的共享资源库，设计人员无论是进行新产品开发，还是在原有产品上进行变型设计，都可以从零件库中快速检索到相同或相似的零件，直接重用或对相似零件进行修改。这样，可以有效简化设计过程，提高设计效率，减少后续工艺工装的设计和制造工作。因此，开展零件库管理是制造企业缩短产品开发周期、提高产品质量、降低产品成本的手段之一。
本文所讨论的零件库是指将设计中可能重用的零部件通过标准化、通用化、规范化的处理过程，采用标准的数据格式进行描述，由PDM系统加以管理，提供给设计人员进行检索和访问，检索到的零部件可以导入CAD系统进行重用，提高零件通用率，以减少企业的零件种类，有效控制企业中零件的数量。
二、基于PDM环境的零件库建立方法
在对企业零件进行分类和编码的基础上，可以建立基于PDM环境的企业零部件库分类管理系统。
零部件库分类管理系统的构建方法是以零件为中心来组织有关产品信息，便于检索、借用和信息重用。
零部件库分类管理系统的构建过程可以分为三个步骤。首先，将常用产品的零部件进行归纳整理，根据零件的参数模型及使用特点制定详细的分类规则；其次，考虑零件的使用频率，建立系列号，确定每个零件的图号；然后将整理好的零件放到PDM系统中进行管理。实际上前面的二个步骤就是对企业产品和零件进行标准化和规范化处理的过程。
三、零件库管理对信息编码的基本要求
零件编码是实现零件库管理的基础工作，所有的零件分类、视图管理、检索查询等都是基于合理的零件编码才能展开。为了有效地组织企业的信息资源，信息编码要符合以下五个原则。
（一）代码包含明确的产品信息，如名称、类别、材料以及零件特征信息等。
（二）代码的唯一性。代码在其应用范围内，只能唯一标识一个编码对象，如一个物流代码应该唯一的标识一个零件。
（三）代码的可扩充性。随着新产品的不断开发，产品信息会不断增加，代码需要留有足够的备用空间，以适应编码对象不断增加的需要。
（四）编码的规范性。在同一个信息编码标准中，代码的结构、类型以及编写格式必须统一。
（五）编码的合理性。代码的结构要与对象分类体系相适应，既要明确表达一定的含义，又要简单明了，编码位数尽量少，以便有效地节省存储空间和减少代码的差错率。
四、零件的标准化和规范化
要建立零件库，就需要对企业的零件结构进行全面的分析，在此基础上进行零件的标准化、规范化定义。
企业面对成千上万的零件，进行零件的标准化、规范化工作是非常困难的，需要组织设计、工艺、制造等不同部门的专业人员，对企业的零件结构进行全面的分析，在此基础上进行零件的标准化、规范化定义。其内容和过程包括ABC分析、零件分类、名称分析、几何结构分析、参数分析、建立事物特性一览表、建立编码体系、按照编码体系进行零件编码等一系列的工作。
（一）零件分类方法
零件的标准化，规范化定义主要体现在零件分类上，通过分类建立符合企业使用要求的零件分类体系。可以考虑从四个方面进行分类。
1、从零件的标准化程度、自制或采购状态等方面，对企业的零件资源进行分类定义，形成零件类。
2、从零件的功能出发，以相同或相似的功能定义为准则对某一类零件进行分组定义，形成零件组。
3、从结构定义出发，以相同或相似的结构定义为准则，对零件组进行定义，形成零件族。
通过上述三个层次的分解，可以实现零件资源的分类定义，便于按照零件类、功能、结构等不同入口条件对零件进行快速有效的检索。
（二）零件名称分析
零件名称分析是为了建立统一、无冗余的零件名称数据字典，为零件库检索及管理提供支持。
（三）零件结构形状分析
通过对零件几何结构的分析，形成一些几何结构相似的零件族，建立具有代表性的零件几何模型，为零件库提供模型基础。
零件结构形状分析的目标是减少零件种类，优化零件结构。
（四）零件特征分析，优化加工参数
首先，对零件的特征类型及其主要参数进行分类，初步确认是否是工艺特征参数；其次，根据设计中的约束限制，如强度约束、稳定性约束等条件，在满足约束条件的前提下，对多个孔、槽等采用同一尺寸。这样，通过减少零件参数，进而减少工具、夹具种类，简化结果过程，降低加工成本，最终实现整体优化。
（五）建立事物特性一览表
在对企业的零部件资源的标准化、规范化分析与定义的基础上，找出零件的事物特性参数，如基本特性、几何特性、补充特性、功能特性等，并以不同的代码表示，建立事物特性一览表。这一步骤是对规范化的参数定义加以表达，支持有效的检索和变型设计。
（六）制造企业的信息分类编码体系
企业的信息分类编码体系的建立，首先应该符合企业的规模、产品特点、生产类型。既要充分考虑企业发展对信息编码的需求，又要兼顾企业的现状，整个企业采用统一的编码结构。在对企业的产品、部件、零件、工装等资源进行编码的过程中，应该充分考虑企业外部应用环境的要求，尽可能与国家或行业的相关标准一致。
企业的信息分类编码体系应该覆盖企业信息系统管理的所有对象，如产品对象（产品、部件、零件）、制造资源（设备、工装）、技术文档等，并支持编码对象生命周期中涉及的各个环节。企业内任何对象在其整个生命周期内标识码始终保持不变。
企业的信息分类编码体系一般由分类码、标识码和后缀、事物特性表四部分组成。零件分类用分类码，代表零件分类定义结果；零件实例用标识码，采用顺序码或由计算机自动生成，由
分类码和标识码相互独立，分类码只起分类作用，标识码仅用于零件的标识，而同一对象的不同类型的数据，如3D模型、2D图纸、技术文档等，则采用后缀进行区分。
1、分类码：分类码描述的是零件的功能、结构、形状、生产工艺等信息，它反映的是一类对象的特点，可以不唯一。可以建立零件类、零件组、零件族和结构属性对象类四个层次的分类体系，给每层定义一个编码，四个层次的编码组合用来标识二个对象，即构成分类码。分类码各段之间具有隶属关系，分类码各段的码值采用流水号，按照编码实施的先后顺序赋予相应的类。代码结构如下图所示。
2、标识码（流水码）：标识码仅用于零件的标识，必须是唯一的，可以采用零件的图号，也可以采用从00000001开始的8位数字构成的流水号表示。
3、事物特性表：通常用来描述事物的特性。，事物特性表可以详细描述产品对象的功能特性、结构特性（形状、材料、精度等）和工艺特性等。通过事物特性表，可以完整描述某一对象在企业生产过程中各个环节所需的信息。
4、编码后缀：同一对象的不同类型的数据，如3D模型、2D图纸、技术文档等，则采用后缀进行区分。
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图1 分类码结构示意图
五、零件库管理的方式
根据前面对零件分类编码方法的讨论，企业对零件库的管理一般可以分为三中方式。
（一）基于分类的方式。通过成组技术、模糊聚类分析等方法，对零部件进行单级或多级分类，并以这种分类为基础，实现零件库的管理。
（二）基于编码的方式。分类与属性信息包含在零部件编码中，由于编码简单，易于规范，因此基于编码也是一种很好的方式。
（三）分类与编码混合的方式。也可以根据企业情况，采用分类与编码混合的方式实现零件库管理。
六、基于PDM环境的零件库应用效果分析
基于PDM系统的零件库管理，采取以零件为中心的模式组织有关的产品信息，便于检索、借用和信息重用。
（一）通过零件属性查询。
使用者可以将对零件的某一项和某几项属性的要求作为输入条件对零件库进行查询。PDM零件库管理系统提供查询的界面，供用户组织相应的查询条件，系统以多个实例表的形式列举出查询结果。对每一个实例，系统将给出该零件的其他属性，以决定它是否符合设计需要。通过文档关联，用户还可以得到该实例的相关文档信息，在浏览器中可以浏览这些文档和2D、3D的几何图形。
（二）通过分类码查询。
从零件分类的角度提供用户查询，PDM零件库中的所有零件都是按我们前面所说某种标准的编码规则进行组织分类的，设计人员可以从合理分类的角度去查找自己所需的零件。在熟知分类编码规则后，也可以通过输入相应的分类码对零件进行检索查询。