机械设计制造本科毕业论文PDM教学模拟系统的自动编码模块设计.doc 40页

'机械制造本科毕业论文（设计）论文（设计）题目：PDM教学模拟系统的自动编码模块设计学院：＿成教学院＿专业：＿机械设计制造及自动化＿班级：＿学号：学生姓名：＿杨修＿＿指导教师：＿伍涛2011年6月10日 本人呈交的毕业设计论文，是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，所有数据、图片资料真实可靠。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。特此声明！学生签名：日期： 贵州大学本科毕业论文（设计）第III页贵州大学本科毕业论文（设计）第III页目录摘要IIAbstractIII第一章绪论11.1课题的背景及意义11.2零件编码的意义21.3国内外研究现状及其应用41.4本文的主要研究内容及论文的框架结构9第二章产品编码的理论体系及其设计112.1编码理论基础112.2本文的编码结构设计132.3本章小结19第三章编码管理模块结构及其功能模型203.1编码管理模块结构层次203.2编码管理模块功能模型223.3编码管理模块信息模型243.4本章小结25第四章编码系统的建立及功能实现264.1系统建模264.2界面的设计及编译实现功能274.3编码管理主要模块的程序编译294.3本章小结31第五章总结325.1总结325.2展望32主要参考文献：34致谢35 贵州大学本科毕业论文（设计）第III页PDM教学模拟系统的自动编码模块设计摘要随着现代信息技术的发展，零件的重复性利用具有关键性的作用，因此如何管理零件信息使得产品设计人员可以快速地查询到符合要求或者特征相近的零件，这是一个非常重要的课题，也是很容易被忽略的一个课题。引入编码系统，它可以将产品零部件分门别类地存储管理，并且通过零件编码来进行管理，可以方便设计人员可以快速准确地定位所需要的零件，可以节省大量的人力及物力，提高企业生产的效益，降低成本。本文首先提出在自动编码系统的意义，以及编码系统的研究现状和应用情况。然后提出产品编码系统的总体构架：首先，对产品零件进行分类，根据中国国际标准，采用事物特性码对零件特征作初分类，例如对于标准层我们可以分为GB/T10091标准，标准件标准，外购件标准等等，GB/T10091分类将零部件分为四层，通过层层分类来对零件进行分类管理，并对大量的标准零部件采用这一方法进行描述。其次，分析编码系统的结构模块以及功能模块，来实现整个系统的设计，明确各模块的功能，以满足用户的要求为原则，尽量地减少用户的工作量，使之更具有实用性。最后，本文使用visualStudio2008软件建立编码系统，设计数据库表格来管理数据信息，设计各模块功能界面，通过程序编译运行来实现系统的功能，完成整个系统的运行。关键词：，产品编码系统，GB/T10091分类标准 贵州大学本科毕业论文（设计）第III页AbstractWiththedevelopmentofmoderninformationtechnology,MCisbecomingthemainstreammodeofproductionmanufacturinginthe21stcentury.ToachieveMCstrategyefficiency,itisakeyroletousepartsrepeatedly,hisisanimportantissue，andalsotobeignoredeasily.Theintroductionofthecodingsystem,itcanhelptostoragemanagementwithproductpartsandcomponentstocategories,andcodingusedforthemanagementofpartscanfacilitatethedesignpositioningthepartsneededquicklyandaccurately,youcansavealotofmanpowerandmaterialresourcestoenhancetheeffectivenessofproductionandreducecosts.  Inthispaper,firstly,itispresentthemeaningofthecodingsystemautomatic,andalsothecodingsystemandapplicationofresearch.Thenturntotheframeworkofcodingsystem:Firstofall,gaintheclassificationofspareparts,accordingtoChineseNationalStandard,thecharacteristicsofkeythingsforthebeginningofthepartfeatureontheclassification,forexample,standardscanbedividedintolayers,GB/T10091standard,standard,outsourcingstandardandsoon,GB/T10091Categorywillbedividedintofourparts,throughthelayersofclassificationtotheclassificationofsparepartsmanagement,andalargenumberofstandardpartsandcomponentsusedtodescribethisapproach.Secondly,thestructureofthecodingsystemmodulesandmodules,toachievetheoverallsystemdesign,specificallythefunctionofeachmoduletomeettherequirementsofusersfortheprincipleofthenatureoftheworkofdifferentdesignfeaturesofdifferentmodules.Finally,establishthecodingsystemuseinsoftwareVisualFoxPro,designthedatabasetablestomanagedata,designtheinterfacemodule,thecompilerisrunningthroughtheprocesstoachievethefunctionofthesystemtocompletetheoperationoftheentiresystem.Keywords:,GB/T10091classification,AutomaticCodingSystem 第35页第35页第一章前言1.1课题的背景及意义教学模拟也称为仿真，就是用计算机来模拟真实自然现象或社会现象。模拟是常用的一种科学方法，将模拟应用到教学则是近十年来发展起来的并且越来越受到人重视的新方法。模拟在教学的应用十分的广泛，从自然科学家、管理科学到工程技术的许多学科教学中都可以采用。随着多媒体技术的发展，模拟的效果更是令人叹为观止。模拟在教学中的应用可以分为实验模拟、管理模拟、训练模拟。　　实验模拟：实用计算机技术来模拟实验环境，从而替代或补充了传统的实验手段。　　管理模拟：计算机模拟在管理领域中的应用非常有助于学生在管理决策方面的能力和素质的培养。　　训练模拟：由计算机控制的模拟巡礼器能产生逼真的训练、操作环境，可以在节约很多训练时间和经费的前提下达到同样的训练目的。教学模拟在PDM系统中的应用，是模拟PDM的各模块的工作方式流程，它是利用数据库，高级计算机语言编程以及连接Web服务器等方式手段实现的；它的特点是要让学生们通过操作观察，更好的学习了解掌握知识。1.1.1编码系统定制环境编码是将事物或概念(编码对象)赋予有一定规律性、易于人和计算机识别与处理的符号。编码的过程是信息分类和标识的过程，科学的分类是根据编码对象的特征或属性，将信息按一定原则进行区分和归类，并排序生成唯一标识，以便管理和使用信息。编码系统就是为了对主要信息进行计算机管理，而设计的一套完整的、科学的软件系统，企业信息化系统使用的代码与编码是编码系统工作中形成的结果的表现。 第35页1.1.2自动编码系统的定义在PDM系统中，通过一个按钮链接，通过用户登录切入编码核查和生成编码界面，在此界面上选择相应的按钮，实现编码查取或生成新编码的目的。在生成编码的过程中，依次选择产品大类等五个选项，最后点击生成编码按钮，通过核查若是不需要修改识别码，直接点击存入PDM属性窗口即实现编码存储到数据库和PDM图号的属性窗口。1.1.3自动编码的特点自动编码为解决当前企业面临的短交货期、低成本的用户定制产品的设计和制造提供了很好的思路。它的主要特点是采用标准的制造过程和标准化的零部件，进行高效率的自动化作业，通过规模经济效应，降低生产成本，提高产品质量。企业所生产的产品真正是客户所需要的，产品的生产能够适应市场的快速变化，生产成本得以降低，生产过程以及产品质量能够连续改善。总之，有利于企业的生存和发展。1.1.4自动编码的意义自动编码是PDM新兴的制造技术之一。在信息应用系统中，产品数据的隶属关系可以借助关系对象来描述，人们更倾向于在编码中反映事物的特性信息，用以对产品信息进行分类管理，提高管理效率，同时成为企业重用、减少重复设计的一种重要手段。编码在PDM系统中的作用主要体现在：（a）产品的信息分布在企业内的各个职能管理部门，需要进行统一的编码标识。（b）采用统一编码可以方便地了解生产过程的细节，提高管理的效率。（c）信息的统一编码可以方便数据的存储与提取。（d）对产品信息的统一编码，有利于各功能软件的集成和有效地开发。1.2零件编码的意义 第35页零件的编码系统是随着成组技术的产生而产生的，它首先是在五十年代中期由苏联科学家米特洛范洛夫首先提出来，并且在实践中取得了比较大的成就，到了五十年代末，该项技术被其它的国家学习和引进，并在六十年代和八十年代初，进一步在世界上许多国家得到了广泛的应用，并在理论和实践上得到了更进一步的完善和成熟。上述编码系统主要是针对流程工业来讲的，然而对于单件小批但非常复杂的产品来说，过去生产厂家对零件编码没有足够的重视，随着很多相关的企业推向了市场，甚至走上了国际，他们渐渐对生产成本、经济效率、市场竞争力等因素重视了起来。企业中最基本的生产要素是零、部件。要对这些中间“产品”进行有效的管理，需要对大量的非标准件进行编码，而由于复杂产品往往存在很深的装配层次与复杂的装配关系，导致人工编码效率低，容易出错，严重影响了企业标准化的进程，同时也限制了企业全面推进数据管理的进程。所以在生产复杂产品的企业中必须引入零件编码系统。1.2.1模型与图纸的管理在企业数据管理中引入零件编码系统，首先是为了对CAD建立的模型及其电子文件数据库中所记录零件图纸的信息流进行管理，克服当CAD模型与电子文件数量过多的时候，检索结果不精确的情况。在机械加工领域，现代产品的设计一般采用大型的CAD软件进完成，产品中的许多子零件、部件、组件，也都是以三维模型的形式存在。同时人们也未丢掉传统的工程图，每个零件都有工程图，那么如何对这些图纸进行管理呢，一般是对每张图纸命名一个号码，现在一般就用零件三维模型的代号来代替。所以说，恰当地对零件进行编码，可以实现对零件的有效的管理。1.2.2减少重复性劳动如果采用了编码系统，对每一零件进行编码，如果在不同的项目中或工程中，有相同的己经设计好的模型存在，那么完全可以将它拿来使用，当然这个己经编好号码的零件就不再需要编码了。减少了很多重复工作，也有效地避免了企业对于产品管理的混乱现象。这必然为技术人员提供更好便利，从而大大提高工程技术人员的工作效率。 第35页1.2.3有助于企业的标准化标准化是以在给定的范围内达到最佳秩序为目的，对实际的或潜在的问题制订共同的和重复使用的规定的活动。这是国际标准化组织和国际电工委员会ISO/IEC2号指南对标准化的定义.定义有两条注释，其中之一说明标准化显著的好处是改进产品、过程和服务对其用途的适用性，并便于技术合作，防止贸易壁垒。指南还明确了标准化可有一个或更多的特定目的(如品种控制、可用性、兼容性、互换性、健康、安全、环境保护、产品防护、经济性能、贸易等)，使产品、过程或服务适应其用途。由此可见标准化不仅是促进企业经济增长方式转变的重要手段，而且也是建立现代企业制度的基础，是促进企业技术进步、提高产品质量、改善经营管理、增强企业竞争能力的重要手段。有效地对企业所生产的零、部件进行编码就是企业标准化的一个重要部分。1.3国内外研究现状及其应用1.3.1产品编码的研究现状目前有关产品编码方面的研究主要集中在：产品编码系统的开发、产品编码分类﹑具体的产品零部件编码的研究极其应用等方面。（1）一些国内外零件分类编码系统的分析1)VUOSO系统VUOSO零件分类编码系统是最早出现的零件分类编码系统。它是前捷克斯洛伐克金属切削机床研究所在卡洛茨教授领导下制定的。目前许多现有的零件分类编码系统包括前联邦德国的OPITZ系统和日本的KC-1系统，大体上都是由VUOSO系统演变而来的。VUOSO系统是一个十进制、四位代码的系统。它由横向分类环节所组成，每个横向分类环节下各有自己的纵向分类环节。纵向分类环节上所赋予的分类标志分别用0~9十个数字代码表示。2)OPITZ零件分类编码系统 第35页OPITZ系统是一个十进制的九位代码的混合结构分类编码系统。它是由前联邦德国工业大学教授领导的机床和生产工程实验室所在20世纪50年代开发的。该系统的结构较简单，便于忆和手工分类。它的分类标志虽然形式上偏重零件结构特征，但是实际上隐含着工艺信息。但该系统的分类标志尚欠严密和准确，它虽然考虑了精度标志，但用一个横向分类环节来表示似嫌不够。3)KK-3零件分类编码系统KK-3系统是由日本通产省机械技术研究技术所提出草案，复经日本机械振兴协会成组技术研究会下属的零件分类分会多次讨论修改，然后通过有关企业的实践后定稿以供企业参考使用。KK-3系统是一个供大型企业用的十进制21位代码的混合结构系统。该系统是结构—工艺并重的一种分类编码系统，因为它在横向分类环节的先后顺序安排上，基本上考虑了各部件形状的加工顺序关系。KK-3系统把与设计检索较密切的分类环节安排在最前面，这样便于设计部门使用。它的一个显著特点是在系统中采用了零件的功能和名称作为标志，便于检索。4)JLBM—1零件分类编码系统JLBM—1系统是我国机械工业部门为在机械加工中推行成组技术而开发的一种零件分类编码系统。JLBM—1系统可以说是OPITZ和KK—3系统的结合，它克服了OPITZ系统的分类标志不全和KK—3系统环节过多的缺点。JLBM—1系统是一个十进制15位代码的混合结构分类编码系统。1.3.2PDM编码框架采用四个层次11位的数字编码，自左至右各层次代表产品——组件——部件——结合件及零件。 第35页1.3.3编码系统的应用及存在的问题（1）产品编码系统的开发1）孙晓岩根据公司生产的电机产品的型号、规格、品种繁多的特点，而且为满足用户需要还必须在基本系列上派生和增加某些特殊要求，经过充分的调查研究，广泛地吸取国内外、厂内外在编码设计上的经验，提出了适合公司实际情况的电机编码方案，编制了相应的软件系统，并取得了很好的经济效益。2）日趋复杂的产品数据要求编码模型具有更为强大的描述能力和跨组织的融合及互操作。尹建伟等人针对于这些问题，提出了基于本体的编码模型，对当前产品数据管理系统的进一步要求提出了解决方案，研究实现面向产品数据管理系统的产品编码中间件，并重点讨论码段关联，对企业的运营中存在的问题有了很好的解决，所提出的模型已应用于航天飞行器协同设计系统3.0版中,取得了较好的效果[4]。（2）产品编码分类1）在零件分类技术上，顾新建教授提出了一种适合于在大批量定制环境下对零件簇对象进行有效聚类分析的方法——模糊c一平均(FCM)算法，主要根据机械零件的工艺结构编码及其相互关系，采用FCM算法对零件的工艺结构编码进行聚类分析，为数控加工车间提供动态的零件编码信息，便于数控加工车间对零件工艺结构特征进行分析[3]。这一方法解决了简单的模糊聚类方法以及平均聚类的方法所存在的问题。 第35页2）刁训林等研究人员根据现代企业对产品信息分类管理的需求,进行大量调研工作,并充分考虑了国内企业的实际情况和要求,采用独创的内外码思想,依靠属性信息的支持开发出了基于内外码的产品分类管理系统,并应用于某公司PDM的实施工作中,促进了企业信息化进展。这种系统的特点是可有效地解决信息分类和信息编码的问题,它采用简短的外码和具有一定长度的内码,既能满足编码容量的要求,又能充分描述产品信息,以便于在产品开发设计和工艺设计中,实现相似信息的查询；还可以利用内码所描述的零部件设计与工艺信息制定相似零件族特征矩阵,方便地进行相似零部件设计与相似工艺设计,以提高设计效率和最大限度地利用已有的设计和工艺资源；将编码和分类两个模块独立,提供了人工分类企业信息和依据编码自动分类两种分类方式；提供了属性定义的功能,用户依据属性信息查询零部件信息,满足企业目前对零部件查询功能的要求[5]。3）高飞针对当前零部件编码系统的不足,通过研究试验建立了面向大批量定制设计的柔性分类编码体系，提出了基于链式与层次结构的柔性化定义,开发了相应的编码管理系统,通过编码树实现了零部件的自动编码,解决了由于技术与管理上的落后导致传统零件的编号方法不便查找的问题[9]。该系统在浙江省某摩托车液压盘式制动器厂家得到了有效的应用。（3）具体的产品零部件编码的研究及其应用1）镇江华晨华通路面机械有限公司的辛慧高提出企业信息化集成的基础与关键——物料编码。研究了企业分别在早期信息化管理阶段，以ERP系统为基础的信息化管理阶段，以PDM系统为基础的信息化集成管理阶段等各个阶段中不同的物料编码形式以及最优方法[12]。2）三明重机公司在实施PDM过程中，针对产品及零部件原编码的缺陷（一码多义，一物多码等问题）重新制定了编码系统。根据产品及零部件种类、功能和结构特征等进行分类。一般说来，产品按类别和结构特征进行分类，部件和分部件按功能进行分类，焊接件和零件按结构特征进行分类的新编码系统[13]。新编码系统充分满足了产品和零部件编码的唯一性、不变性、扩展性、简短性、含义性和一致性的要求，为公司PDM及其它信息化系统的实施和应用带来的方便。 第35页3）冯喜民根据烟机企业生产特点设计出适合于设计人员易于使用的零件分类编码系统,该编码系统只对零件的几何形状进行描述,以便于设计人员进行零件编码及分类检索[14]。并且将零件的成组分类应用于产品的研发,使得设计人员能够快速地进行零件的分类检索,借用相似的零件图档进行修改重用,在PDM系统中进行零件的成组分类。4）黄建宇根据其公司产品具有品种多、系列化、覆盖面广的特点，这些特点在指导产品的设计、工艺以及现场的生产、经营和管理方面产生了很大的局限性和不适宜性，在这样的基础上，提出对这些具有相似性的零件进行标准化，使形状相似、加工工艺相近的零件形成具有一定特征属性的零件组，再对各零件组进行代码编制，使这类特征零件组成为以后开发、变型产品可以共享的技术成果，并能重复利用[15]。这种方法可以简化加工工艺，缩短设计周期，从而降低成本，增加效益。（4）实际生产普遍存在的零件编码问题1）对于自制件来说，因图号的唯一性和明确性，问题并不大；但对于外购件和标准件来说，因为数据信息不规范、不统一、不准确而产生的矛盾就凸显出来了。在实际生产中，一物多码、一码多物的情况非常多；数据库信息与技术图纸，技术图纸与实物不一致的情况也不少；标准件的数据信息与实物不符的情况也很普遍。所以要进行多轮次大量的查错、规范和修改工作，但准确性还是不够，也大大地增加了工作量。2）还有仅仅体现零部件间的装配关系，不体现零部件的结构特征属性，不便于按零部件的特征组织生产，不便于设计人员根据零部件的特征属性进行类似零部件的查找和相似性设计。3）编码体系结构上缺少统一性。由于各种产品的代号长短不一，部件也可以由许多层次的分部件组成，因此造成产品或零部件的编码长短不一，这也给生产过程管理带来诸多不便。（5）现有的部分解决方法 第35页1）根据产品和零部件种类和数量，确定编码系统的总体方案，零部件分为标准件、外购件和自制件（包括焊接件和零件）三大类。第一，编码采用纯数字结构。编码只体现零部件的分类信息，不体现零部件的装配关系信息。第二，编码由“分类码+流水码”8位数字组成。其中前4位为分类码，后4位为流水码。分类码体现产品种类、零部件结构特征或功能等分类信息。第三，将产品和零部件分为产品、部件、分部件、焊接件、零件、外购件和标准件等七类，明确各类的定义。2）制定产品和各类零部件的分类码，再按其功能或结构特征进一步分大类和小类，制定出各小类的分类码。如零件分为平板类、折弯板类、冲制成型的零件类、卷制成型的零件类、箱盖盘套垫类零件等。外购件分为接头类、胶管类、液压件类等。3）在对零部件进行重新编码过程中完善编码规则，新的编码规则制定后，结合PDM的实施，对在制产品的所引用的所有零部件按规则进行编码、整顿产品图纸并导入PDM系统。对在重新编码过程中发现的分类界限不清、分类不够细的问题，及时予以调整或增加新的分类码，使分类及编码规则更加完善。1.4本文的主要研究内容及论文的框架结构本文从大批量定制的环境中研究产品编码系统，应用中国国际标准来对产品零部件进行分类，运用分类编码来设计一个产品编码系统，实现新零件的自动编码，并且可以使产品设计人员可以快速简便地检索到合适的零部件，通过对已有的零件进行改造来应用于新产品的设计，从而提高零件的重复利用率，增加企业效益，降低企业成本。首先，要对零件进行分类，根据中国国家标准，采用事物特性码对零件特征作初分类，采用母图对一类相似件的结构特征作详细描述，采用事物特性表对各个不同零件的几何尺寸及功能、工艺特征作进一步的详细描述，并对大量的标准零部件采用这一方法进行描述。根据产品和零部件的种类和数量，确定编码系统的总体方案，本文根据零件特征，功能等的不同，先将产品零部件分为标准件、外购件、自制件三大类，制定各类零部件的代码，再进一步按其特征和功能分大类和小类，制定出各小类的分类码。 第35页其次，设计编码系统的结构模块以及功能模块，确定各模块功能以及相互之间的联系，完成编码系统的建模步骤。最后，应用相关软件建立编码系统，完成建立产品编码系统的过程，实现零件编码的自动生成以及简单的信息查询，提高设计人员工作效率，提高产品利用率，创造企业效益。 第35页第二章产品编码的理论体系及其设计2.1编码理论基础为满足企业对信息处理的要求，需要建立起一整套能适应于计算机管理的信息代码。产品编码即是反映某种产品型号、规格及特征，便于计算机识别的—种信息代码。它应用于从订货、生产一直到售后服务的各个环节，是一个全局性的最基础的信息代码。2.1.1编码的定义在企业信息化管理进程当中，各软件商开发的软件，不论是CAD、CAPP、PDM、ERP还是其他应用系统，都要对各自庞大的数据信息进行统计和处理。为了适应计算机软件的处理，需要对这些数据信息进行分门别类的编号，即编码（或物料编码）[17]。在生产过程中采用规定的字符来表示一定的事与物，以便记录、传递、处理与存储，这种字符称为代码，一系列代码的集合称为编码系统[17]。2.1.2编码的目的及作用建立编码系统的目的是：(1)唯一、无二义地标识事、物(2)表达事物的特征(3)提高计算机进行事务处理的能力与速度(4)促进信息系统的自动化(5)便于系统间的信息交换与数据共享。就企业而言，编码必须能够反映产品的结构信息或特征信息。这样，设计人员和管理人员就能够非常直观地从编码上获得产品的结构信息、特征信息以及其他隐含的信息，方便地进行产品查询和相似性设计。2.1.3编码的原则（1）唯一性必须保证1个编码对象仅赋予1个代码，1个代码只反映1个编码对象。（2）可扩性代码结构能适应编码对象不断增加的需要，为可能的新编码留有足够的备用码。 第35页（3）简洁性码位在满足需要的前提下应尽可能最少，以减少差错率，减少计算机处理时间和存储空间。（4）识别性应尽可能反映编码对象的特点以助于记忆并便于人们了解和使用。（5）适应性代码设计应便于修改以适应编码对象特征或属性以及其相互关系可能出现的变化。（6）稳定性不宜频繁变动，编码时要考虑其变化的可能性尽可能保持代码系统的相对稳定。（7）规范性代码格式要规范化以提高代码的可靠性。2.1.4产品编码的重要性产品零部件编码一直是一个非常重要的问题，编码好坏关系到企业信息系统(CAPP、PDM、ERP)的长期运行质量和系统运行的寿命周期。零件分类编码系统的对象是零件。正是零件特征的复杂性使零件分类编码系统的设计有较大的难度，零件特征的准确把握对零件分类编码系统的合理化和优化有较大意义。2.1.5总体结构由于要表达的事与物的复杂程度不同，所以往往不能用单一的代码符号来标识事与物，而往往用一组符号来表示，这就形成了代码符号与符号之间的关系，这一系列的关系就是编码系统的结构。根据编码系统的目的不同可以选择不同的结构。一般根据编码目的要求，将编码结构分为几个码段，包括分类标识码和特征码。分类标识码又可以分为分类码和标识码；特征码也可以按特征进一步分段[14]。图2.1编码结构图 第35页每一事、每一物的编码根据需要可以保持完整的结构，也可以按需要只要分类标识码，省略特征码。2.1.6码位结构编码系统的码位结构总共分三种，树式结构、链式结构、混合式结构，各种结构均有各自的优缺点，各码位图如下所示：树式结构链式结构混合结构1123N321N321N321N32123123123123123123123123123123123图2.2码位图本文采用的是树式结构，整个编码系统构成一种树状结构，树式结构的优点是在同样的码位的编码系统中包容的信息量最大，缺点是不便记忆。2.2本文的编码结构设计2.2.1分类码设计在这里，我们提出一个简单的编码系统方案，如下：产品零件的编码=分类码+顺序码根据中国国家 第35页标准对产品进行分类得出分类码，然后再加上零件的顺序码组成一个完整的零件编码。如何获得分类码是本文研究的重点，大批量环境的时代要求我们加强零件的重复利用率，在一个制造型企业当中，为客户制造满意符合要求的个性化产品是企业竞争重要的一方面。对于产品设计人员，设计客户需要的产品需要对各部分零件进行设计，但是这无疑是一项很繁重的工作，如果把旧零件进行一定的改造就可以达到新零件的要求，这样就可以节省很多的人力以及物力资源。而产品零件分类编码系统就是对产品以及组成的零件各自的特征、特性进行分类，并按一定的规则编排成数字码或数字与字母混合码的方法，在计算机图库按类别存储，通过分类的菜单从庞大的图库中查询到所需的图样，通过资源共享使设计人员快捷地查找到需要的图样，开展通用化、模块化设计。本文主要针对产品零件进行编码，编码采用数字与字母混合，对数据库已有的产品零件设计编码系统。2.2.2GB/T10091分类理论采用中国国际标准对产品零件进行分类，中国事物特性定义标准（GB/T10091），它是对产品、部件和零件的几何特性、功能特性和制造性等的信息集合进行研究，通过这些特性，以对象进行明确地描述，方便对零件或产品进行精确的分类、使用。按照GB/T1009要求构建的分类框架有四个层次，第一层为标准层，第二层为对象组层，即系列分标准层，例如，螺钉和螺母、盘和环以及法兰等。第三分类层为零件族层，例如，当对象组为螺钉和螺母时，其包括的零件族有有头螺钉、精配螺栓、螺杆和螺纹销钉等。第四分类层中包括了零件族的分图标识号，例如当零件族为有头螺钉时，其包括六角螺钉、圆柱螺钉和半圆柱螺钉等分图标识号。分类框架如图2.3所示：图2.3DIN4000分类框架 第35页一般包括了GB/T10091和各种不同的企业标准标准层对象组层零件族层包括了零件族的标识号特性1特性2……SML表列SML表列1SML表列2SML表列1特性M特性N……第一层分类第四层分类第三层分类第二层分类图2.3GB/T10091分类框架在GB/T10091中，用字符型的分类标识号作为分类元素的标示。采用这种方法，上一层次的分类标识号可以沿用到下一个层次。这样，每一个层次上的对象可以得到一个无二义的部分索引键。在分类路径最末端的分图标识号就成了完整的分类索引键。对于由不同形状元素（也称功能元素）组合而成的图形，其分图标识号也可以由相应形状元素的标识号组合而成，例如，一个齿轮轴可以由三个形状元素，即齿轮、左轴端和右轴端组成。下面我们用六角螺钉的分类图来示例： 第35页GB/T10091层次：1标识号：GB/T10091部分索引键：GB/T10091螺钉和螺母层次：2标识号：2部分索引键：GB/T10091有头螺钉层次：3标识号：1.1部分索引键：GB/T10091六角螺钉层次：4标识号：1完整索引键：GB/T10091A01A02BCA02具体图型BCDEFA01ED图2.4六角螺钉分类的例子2.2.3对产品进行具体的分类及类代码的确定（1）产品零件分类根据GB/T10091分类理论，我们就可以将产品零件进行分类，在本文严格按照 第35页GB/T10091理论分类框架，列出如图2.6所示产品零件分类图：GB/T10091分类GB/T10091标准标准件标准外购件标准螺母与螺钉盘和法兰螺栓精配螺钉有头螺钉螺杆和螺纹销钉双头螺钉半圆头螺钉圆柱螺钉六角螺钉图2.5产品零件分类（2）定义零件代码1）产品零件分类工作完成之后，进一步确定各分类层零部件的代码，首先确定第一层分类即标准层的代码，本文以GB/T10091、标准件、以及外购件三类为例。并且赋予各个代码分别为GB/T10091、GB、01。及数据库表；GB/T10091标准件分类外购件分类第一层分类识别码GB/T10091GB01 第35页在这一层当中，通常情况下，包括了GB/T10091和各种不同的企业标准。2）第二分类层为对象组层，即系列分标准层，以GB/T10091标准为例，各代码如下：及数据库表；第二层分类GB/T10091螺母与螺钉识别码01盘和环法兰03023）第三层分类，即零件族层，这一层包括很多特性，例如有头螺钉，这一层次的分类特性将零件分成了不同的零件族，零件族具有一定的相似性，对零件进行按特性分类可以方便我们提高对零件的利用率，也方便对其进行管理，我们以对象组为螺钉和螺母为例进行说明：及数据库表有头螺钉精配螺钉螺杆和螺纹销钉代码1.11.21.3双头螺栓1.4第三层分类（螺母与螺钉）4）第四层分类，即包括了零件族的分图标识号，同样这一层的类别包括很多的特性，并且它们的特性构成了整个零件的事物特性表，这个特性表包含了零件的具体信息，是我们需要了解查询的零件所有信息。我们以有头螺钉为例：及数据库表； 第35页第四层分类（有头螺钉）六角螺钉圆柱螺钉代码12半圆头螺钉3根据以上对零件的分类以及代码的定义，这样我们就得到六角螺钉的分类码：GB/T10091-01-1.1-1，这就是一个完整索引键。5）顺序码对于同样一种零件，会有不同参数的零件个体，通过再设计一个顺序码，以分类码加上顺序码的形式就可以得到一个独一无二的零件编码，这样就保证了零件编码的唯一性。设计人员可以通过编码寻找零件图样，而这个编码也可以通过对层次类的选择来得到。2.3本章小结通过编码总体结构的设计，明确了设计开发一个分类编码系统的分类理论基础，通过零件的分类以及代码的确定来设计编码系统，方便设计人员可以快速简便地查询旧零件及建立新零件的目的，通过对产品零件的分类，可以清楚地看到不同层次和类就会有不同的编码，并且具有唯一性，而零件又具有相似性的整体目的。最后还需要对整个系统进行有效地管理，从而达到通过对编码系统的灵活运用来实现产品零件的有效利用，提高企业的效益，降低成本。第三章编码管理模块结构及其功能模型 第35页3.1编码管理模块结构层次编码管理系统从编码规则管理、编码字段管理到编码解析、编码导入及回收构成一个统一的整体。从对新编码的生成到对已有编码的解析、导入以及对作废编码的回收，编码管理系统实现对编码正、反两个方向的管理。整套系统以编码规则管理、编码字段管理为基础，支撑对编码的解析、导入及回收。图3.1显示了编码管理系统的逻辑层次结构。由于编码管理系统的这种逻辑层次结构，在系统的开发实施过程中，提出适应其结构的相应体系。图3.1显示了基于逻辑层次结构的编码管理系统的结构体系。图3.1编码管理系统信息逻辑层次结构3.1.1编码管理系统的基础编码功能系统首先要建立自己完整的编码规则。这些规则可以是相关的国家标准，也可以是行业内的标准或是企业内部的标准。编码规则中包含对编码字段的定义、示例以及管理原则。在编码管理系统真正能够实施运行之前，势必要将这些规则、字段导入，然后才能使整个系统具有运行的基础。这些规则、字段均保存在相应的数据库内，编码管理系统通过对它们的增加、删除、修改等操作来实现对基础部分的构建和管理。 第35页3.1.2编码管理系统的应用逻辑在建立了编码管理系统的基础，即导入编码规则、编码字段数据之后，应该建立相应的系统应用逻辑，以使编码管理系统所要实现功能与底层数据间的紧密相连。编码管理系统要实现的功能对底层数据所要求的调用必须在应用逻辑得到响应并从底层数据库获取相关数据；底层数据库同时通过应用逻辑层对系统功能实现提供支持。应用逻辑层介于底层数据库和功能应用层之间。它的优势在于在对系统的底层数据库进行独立更改、维护、升级时，不会对功能的实现造成很大影响，同时，在对系统功能进行调整、增加、删除时也不会对底层数据库造成影响。图3.2编码管理系统结构体系编码管理系统数据库3.1.3编码管理系统的应用功能编码管理系统必须能够基于编码规则、编码字段实现对新“事物”（这里的“事物”即可以是产品图样、设计文件；也可以是物料、订单等等）编码的生成。例如，在新产品开发时出现的新的产品图样，必须给出唯一的无二义的编码。由于编码管理系统并非在企业一开始运行就开发实施的，因此企业中存在着大量的现有编码。这些编码是企业积累的数据，是不可能随便抛弃的，因此，需要导入到编码管理系统中去。这样，编码管理系统就必须有相应的功能来进行编码的导入。而对于现有那些看似杂乱无章的编码，是不能轻易就导入编码管理系统的，那样的话，对日后的编码管理会造成不可估量的混乱。在导入这些编码时，系统就必须基于已有的规则、字段对它们进行解析从而尽可能多地获取它们之中所蕴含的编码规则、字段，而后将它们有序地导入。编码管理系统对已作废编码进行回收备案，是对企业编码管理过程可回溯性的一种必要支持。 第35页3.2编码管理模块功能模型整个编码管理系统设计最终要实现既可作为独立的信息系统运行实施，也可与PDM／CAD系统无缝集成，做到对产品信息中所有涉及到编码的过程和结果进行控制、管理。它的功能组成可分为相互关联的若干模块，主要包括：编码规则管理，编码字段管理，编码解析，码值回收，码值导入，系统设置。图3.3编码管理系统功能结构图3.2.1编码字段管理编码字段管理模块对编码字段进行分类管理，它具备对编码字段的增加、修改和删除等功能。企业中的编码都有着特定的编码字段。不论是国家标准、行业标准还是企业标准对于编码字段都有着相应的规定，企业在编码过程中对编码字段不是随意选取的，而是要遵循这些规则。企业往往编有自己的编码字典，其中对编码中的名称、字段、字段含义等都有规则。编码字段管理模块就是要实现对编码字段的分类管理，它具备对编码字段的增加、修改和删除等功能。换言之，编码字段管理模块对编码规则中的字段部分进行管理。同时，它也在对编码进行解析时对字段部分进行解释。3.2.2编码规则管理 第35页编码规则管理对编码规则进行分类管理，它可以增加、修改和删除编码规则。企业的业务中会涉及到各种各样的编码规则，例如：标准件的国家标准编码，（GB，JB等），外购件的其它行业编码等。企业在自身的发展过程中，新的产品不断出现时，往往也会涉及到新的编码规则。在进行实际的编码之前，作为指导性的原则，编码规则就需要为员工所熟悉，并且在业务发展中，要不断扩充完善。编码规则管理即是对这些编码规则进行分类管理，它可以增加、修改和删除编码规则。编码规则体现在国家、行业和企业内使用的编码字典上，它们是企业进行编码时的指导性原则。它为编码字段管理提供基础，同时也使得编码解析成为可能。3.2.3编码解析该模块对指定的编码进行解析，得到其编码规则和各字段含义。企业中编码存在着各种继承情况，而这些编码的规则对编码人员来说并不熟悉，实际操作时就需要对这些编码进行解析，从而获取他们所蕴含的编码规则，以及其中各字段的具体含义。编码解析模块功能的实现是建立在编码规则管理的基础上，同时，与编码字段管理紧密关联。3.2.4编码回收该模块对已废弃的编码规则进行回收管理。随着发展，势必有编码规则被废弃。若它们仍存在企业的信息系统中造成不必要的资源浪费以及为快速有效地检索编码制造麻烦。编码回收模块则对这些废弃的编码规则进行回收，而在回收之前，可选择对其进行解析。3.2.5编码导入该模块实现的是从外部导入编码的功能。在编码管理系统开发实施之前，企业内部已经存在着大量的编码规则、编码文件以及编码管理等方面的文件。在实施编码管理系统时，要将它们导入到系统中，这是一项繁杂的工作。编码导入模块则是为了方便地导入这些编码规则、编码文件等而设计开发的。它们可以用文字文档、图表、图片等形式导入到编码管理系统。 第35页3.2.6系统设置该模块实现的是设置编码管理系统参数的功能。编码管理系统要管理各种编码规则、编码字段等，因此要有不同的参数来适应不同的管理对象。系统设置模块实现对不同系统参数的设置。3.3编码管理模块信息模型根据系统需求及功能，编码管理系统的信息模型如下：编码规则编码规则类型编码规则内容编码规则名称选择编码字段编码字段类型编码字段名称编码字段内容图3.4编码管理信息模型图在建立了编码管理系统的信息模型后，根据这些实体关系图进行系统的开发、调试及试运行。然后，建立编码规则、编码字段的数据，导入编码管理系统，从而实施编码管理系统。3.4本章小结在整个系统建模当中，要考虑系统的应用性、实用性、全面性以及功能性等各方面性能，建模的合理性可以使系统功能更加地强大，也可以使用户可以方便地实用，真正实现为企业提高效益，降低成本的目标。对于不同角色的人使用系统具有不同的权限，从系统建模到使用，必须要考虑用户的使用效率，根据不同的要求就需要不同的设置，尽量考虑到系统的整体性，建立一个实用性强的系统。 第35页 第35页第四章编码系统的建立及功能实现4.1系统建模建立一个编码系统，首先要建立一个编码系统的项目文件，从这个项目文件中再建立各数据库表、功能界面以及编译程序实现功能。通过第三章的分析，我们将系统的模块分为编码规则管理、编码字段管理、编码管理（编码生成、编码解析、编码回收、编码导入、系统设置）等等。通过建立数据库表来管理各种数据信息，然后在设计相应的功能界面，通过编译程序，运行来实现各模块功能，我们就按照这些步骤来建立编码系统。4.1.1项目的建立应用visualStudio软件，建立一个编码系统项目文件，建立之后就可以通过项目中的数据、文档、类、代码、其他等菜单进行其他具体的创建。4.1.2数据库表的建立（1）需求分析通过上面的理论，我们可以得知，编码系统对于产品设计人员来说，很重要的工作就是根据分类选择生成一个新零件的编码，以及通过查询选择适合的零件，明确了系统的功能要求，我们就可以设计这样的数据流图。查询…储存分类零件零件进行分类选择归类零件分类表零件信息表零件信息查询图4.1数据流图 第35页（2）概念结构设计概念结构设计是整个数据库设计的关键，它的主要任务是通过对用户需求进行综合、归纳与抽象，从而形成概念结构。首先是对数据进行抽象，设计局部视图；其次是把设计出的局部视图合并在一起，即集成视图；最后是征求用户的意见，进行评审和改进。名称零件标准层类型对象组层零件族分图标识号生成编码编码图形模型m1图4.4E-R图表4.2数据库表（3）数据库物理设计用户把盘大的信息储存在数据库表中，对于编码系统，为了使设计人员迅速查询符合要求的零件，需要建立相应的索引，对于不同的零件，编码是唯一的，所以我们把零件编码作为主索引，它要求不能有重复的可能性，这样就可以迅速地查询到零件信息，也可根据零件不同的特征进行多条件查询，设置不同的索引，通过不同条件的筛选就可以查询到符合要求的零件。4.2界面的设计及编译实现功能4.2.1编码规则管理编码规则导入之后要对其进行管理，从而使编码有序不杂乱，这部分工作由建模人员完成，设计人员无权进行这个操作。编码规则管理的功能主要是对导入的编码规则进行管理，它应该实现对规则的增加、删除、修改等功能. 第35页4.2.2编码字段管理编码规则管理建立之后，还要对编码字段进行管理，这部分管理直接涉及到零件编码的信息.4.2.3编码管理编码管理模块可以通过设计编码导入、编码生成、编码解析、编码回收四个功能模块来完善，通过这几个模块，我们可以实现一个零件的编码自动生成，便于设计人员对新零件的记录，并且查询到这个零件编码的规则、字段的相关内容等等，通过这些功能，我们就可以实现编码的管理。（1）编码导入将企业里原有的编码规则通过这个窗口导入到编码系统当中，这样就可以获得以前的零件编码规则实现对零件的编码管理。（2）编码生成这一部分是编码系统关键的一个模块，它基于数据库中已有的编码规则和字段，调用数据库表中的信息，登录时就将数据库中相应的表格内容度到这几个下拉框中，之后再在下拉框选择相应的类别名，点确定，零件的编码就自动生成。在编码生成的模块中，就是通过选择标准层类型、对象组、零件族、分图标识号四层内容来生成新零件的编码，并且将这一新的记录保存在数据库相应的表当中。各功能界面设计如下： 第35页图4.3编码生成的功能界面4.3编码管理主要模块的程序编译4.3.1编码生成编译程序流程首先对表单进行初始化设置，将标准层、对象组、零件族、分图标识号都设置成唯一索引，从而使查询出的各列记录过滤重复的内容。对第一个组合框进行编程，查询标准层的内容存入组合框下拉框中，当选中其中一个标准时，程序立刻响应查询在这个标准中对象组的内容并且将其存入第二个组合框的属性内容中，相同地零件族、分图标识号也采用相同的方法进行编译。1）组合框控件的编译流程如下： 第35页结束Thisform.refresh将对象组列的内容传送入combo2.rowsource传送=表.对象组SetFiltertoSelect？参数=标准层IndexonuniqueSelect表SetFiltertoPublic参数过滤出标准层列的内容存入combo2.displayvalue查询出已选标准层内容中对象组的内容过滤查询出已选标准层内容中对象组的内容将标准层列的内容传送入combo1.rowsource过滤出标准层列的内容存入combo1.displayvalue带参查询传送过滤查询查询零件分类数据库表将combo1.value赋值给参数设参初始设置设置标准层、对象组、零件族、零件标识号图4.4数据关联程序流程图2）在标识号框中，需根据选择的内容自动显示在文本框中，程序如下：有多少个标准就有多少个if语句，这样就给标准层一个标识号。其他的文本框也是相同的编译方法。3）编码生成控件的程序：生成编码命令中我们将各层的标识号组合在一起就形成了这个零件的分类码，生成编码的程序，通过文本框中的标识号来取得整体编码：4）生成了编码之后，按确定就将选择的内容保存在数据库表当中。保存所添加的记录： 第35页零件分类表（标准层，对象层，零件族，分图标示号，零件名称，零件编码）4.3本章小结功能界面的实现需要根据客户需要而设定，要以考虑用户最方便的原则来设计功能界面。编码系统最主要的功能界面是编码生成、编码导入、编码解析、编码回收等等，系统功能界面主要是为设计人员设定，要考虑设计人员的工作量，以设计人员最少的工作量为原则来设计，实现这些功能就要进行编译，由于时间和能力有限，只实现了一部分的功能，望老师指导。 第35页第五章总结5.1总结本文PDM环境下对自动编码系统进行系统的研究和论述，结合国内外编码研究的成果，根据现有的产品编码存在的问题，重点阐述了产品分类的思想，应用GB/T10091分类理论对其应用做了较为深刻的剖析，设计了基于GB/T10091分类标准的一个分类编码系统，更好地管理制造业行业中产品零部件管理杂乱的现状，以期能提高企业的效益，降低成本。全文的总结如下：（1）编码系统是实现产品数据管理的一个重要环节，好的编码系统可以直接创造企业效益，提高企业竞争力。（2）重点阐述了GB/T10091分类理论，分析客户需求，将产品零部件进行分类，并且利用编码系统理论，对系统进行建模；我们可以从结构模块以及功能模块来构架整个系统，结构模块可以分为数据库层、应用逻辑层以及功能应用层，数据库层里储存编码规则以及编码字段的信息从而通过逻辑层来实现功能应用层的功能实现。（3）结合visualStudio软件建立编码系统，建立各数据库表，输入相关信息进行管理，设计功能界面，实现编码管理的各项功能，从而来完成对零件的编码管理。5.2展望开发编码系统是一项琐碎而细致的工作，由于时间和精力有限，就编码系统的深度和广度而言，本文缺少更详细的研究。今后需要在以下几个方面作进一步的研究和改进：(1)本文的编码系统只是完成了一部分的功能实现，还有其他的一些模块还没有实现其功能，完成的模块功能还比较简单不能从现实角度上满足用户的需要。(2)本文的编码系统虽然是在大批量定制环境下，基于GB/T10091分类理论来完成产品的分类，设计编码系统并且进行开发及其应用，但重点只是阐述了分类理论，系统的模块设计，开发功能以及应用还远远不足。 第35页(3)本文的编码系统只是针对部分产品进行的，还没有很大的通用性，而且编码系统的开发工作是相当复杂而繁琐的，工作量是相当大的。因此下一步要结合各种企业的需求，分析各种需求通用性来建立编码系统，实现各种产品编码管理的作用。(4)编码系统也是基于很多理论上面的，从而也要随着这些理论的成熟而改进，比如GB/T10091理论，环境变化，以及软件的更新，产品的特性变化，这需要系统具有很大的灵活性，适应各种变化，从而可以长时间使用。 第35页主要参考文献：[1]祁国宁，图解产品数据管理[M].机械工业出版社.[2]产品数字化与产品数据管理[M].清华大学出版社.[3]e-works制造业信息化门户网,www.e-works.net.cn[4]Visual Studio技术大全[M].人民邮电出版社.[5]VisualStudio与SQLServer开发指南——最优架构与实例[M].清华大学出版社.[6]祁国宁，顾新建，谭建荣.图书在版编目[CIP].北京：机械工业出版社，2003.40-45.[7]孙晓岩,王贵森,王铁汉.产品编码管理系统的研制[J].起重冶金电机.1995，53（1）：29－32.[8]张太华,顾新建.基于FCM算法的零件簇编码分析[J].中国机械工程.2006,18（21）：2585-2587.[9]尹建伟,潘苹萍,董金祥,等.基于本体的PDM产品编码管理中间件研究与实现[J].计算机集成制造系统.2006，12（11）：1822-1826.[10]刁训林,阎玉芹，刘健,等.基于内外码的产品信息分类管理系统的开发与应用[J].机电产品开发与创新.2008，21（3）：56-58.[11]许伟民,谭建荣,冯毅雄,等.基于事物特性表的产品配置优化技术研究[J].现代机械.2006,5(1):1-4.[12]关于2007年11通报月份超偏载检测装置运用管理和检测情况通报.[13]张建军,刘光复,张利.客户驱动的大批量定制模型研究[J].计算机辅助设计与图形学学报.2004,16(12):1692-1695[14]高飞,肖刚,张元鸣,等.零部件柔性分类编码技术研究[J].工程设计学报.2006，13（1）：37-44.[15]徐翔斌,周新建,方水良.面向大批量定制的计算机辅助制造系统研究[J].计算机集成制造系统.2007,13(4):704-710.[16]冯毅雄,程锦,谭建荣,郑兵.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.[17]苏少辉,祁国宁,顾巧祥等.面向大批量定制设计的CAD系统与PDM系统的集成研究[J].计算机集成制造系统.2005，11（6）:800-804.[18]辛慧高,吴建华,游刚.企业信息化集成的基础与关键——物料编码[J].今日工程机械.2006，82-83.[19]姚修水.重型机器PDM编码系统[J].技术信息化.2006，5（21）:34-36.[20]冯喜民.烟机企业产品零件分类编码系统的探讨[J].成组技术与生产现代化.2006,23（23）:53-54.[21]黄建宇.引进零件特征代码,完善产品编码系统.工作研究.1998，19-21.[22]陈宗舜.图书在版编目[CIP].北京:清华大学出版社.2004.27-72.[23]MassCustomization:MetricsandModularityASHOKKUMARGrandValleyStateUniversity,GrandRapids,MI 第35页致谢在论文完成之际，我要深深地感谢所有关心和帮助过我的老师、同学、朋友和亲人们，致以我最诚挚的谢意。首先，我要感谢我的导师郑培才老师，感谢郑老师从论文的选题、修改到完成对我一直以来的悉心指导并提出了很多宝贵意见。郑老师严谨的治学态度和不断进取的精神给了我极大的帮助，我不仅学到了知识，也学到了做人的道理。其次，在论文研究期间，我还得到了很多同学和朋友们提供的帮助，他们为我提供了许多基础数据，对我的论文提出了许多宝贵的意见和建议。在此我向他们表示衷心的感谢。最后，衷心地感谢在百忙之中评阅论文和参加答辩的各位老师！再次谢谢你们！'