1 引言
生物的基因保存了最能適應(yīng)環(huán)境的生命信息。它通過(guò)成千上萬(wàn)年的、無(wú)數(shù)代的優(yōu)勝劣汰的自然選擇，才得以獲得各種與環(huán)境相適應(yīng)的特征，并通過(guò)基因的形式保存下來(lái)。而機(jī)械產(chǎn)品信息中的大量精華以往由于沒(méi)有行之有效的方法給予保存，結(jié)果不斷地被重復(fù)制造出來(lái)，又不斷地被丟棄。人們?cè)谶M(jìn)行著大量相同內(nèi)容的重復(fù)設(shè)計(jì)，不僅浪費(fèi)了寶貴的人力資源，也浪費(fèi)了寶貴的物力資源。產(chǎn)品信息標(biāo)準(zhǔn)化是一項(xiàng)保存和充分利用產(chǎn)品信息精華的最有效的方法。
各種生物基因的形成是自然界的自發(fā)的行為，是一個(gè)復(fù)雜而漫長(zhǎng)的過(guò)程。而各種產(chǎn)品信息基因的形成則是人類(lèi)的自覺(jué)行為，需要多方面協(xié)作，進(jìn)行艱苦而堅(jiān)持不懈的工作。本文在產(chǎn)品信息基因模型的基礎(chǔ)上，將產(chǎn)品信息標(biāo)準(zhǔn)化作為一項(xiàng)系統(tǒng)工程進(jìn)行了研究。
2 產(chǎn)品伯息標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)工程的主要原則
產(chǎn)品信息標(biāo)準(zhǔn)化是一門(mén)系統(tǒng)工程，涉及多種學(xué)科，如機(jī)械、計(jì)算機(jī)、電子、管理等，也涉及到多種產(chǎn)業(yè)部門(mén)，如通用機(jī)械、紡織機(jī)械、造船、航空航天、石油機(jī)械、儀器儀表、電子機(jī)械等等。實(shí)踐還證明，產(chǎn)品信息標(biāo)準(zhǔn)化絕不是一個(gè)單純的技術(shù)問(wèn)題，而如同先進(jìn)制造系統(tǒng)一樣，是一技術(shù)、組織和管理的綜合間題，如圖1所示。
圖1 產(chǎn)品信息標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)工程的框架
產(chǎn)品信息標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)工程的主要原則有：
(1)第一把手原則 產(chǎn)品信息標(biāo)準(zhǔn)化的開(kāi)展首先需要領(lǐng)導(dǎo)特別是第一把手的強(qiáng)有力的支持。產(chǎn)品信息標(biāo)準(zhǔn)化決不能滿足于小打小鬧，必須對(duì)企業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行重組，必須將產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝、制造和銷(xiāo)售維護(hù)等人員組織在一起共同進(jìn)行產(chǎn)品信息標(biāo)準(zhǔn)化的工作。只有企業(yè)最高領(lǐng)導(dǎo)才能組織各方面力量，整理出企業(yè)的典型產(chǎn)品和零部件、功能模塊及功能特征等產(chǎn)品信息基因。因此要求企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)有遠(yuǎn)大的抱負(fù)、能著眼于企業(yè)長(zhǎng)遠(yuǎn)利益。
(2)標(biāo)準(zhǔn)化先于計(jì)算機(jī)化原則 要求把產(chǎn)品信息標(biāo)準(zhǔn)化作為企業(yè)計(jì)算機(jī)化的基礎(chǔ)和前提，將產(chǎn)品信息標(biāo)準(zhǔn)化作為企業(yè)先進(jìn)制造工程的一個(gè)重要組成部分，標(biāo)準(zhǔn)化部門(mén)將參與企業(yè)信息管理現(xiàn)代化的決策。產(chǎn)品信息標(biāo)準(zhǔn)化的結(jié)果將為CAD、CAPP、CAM等系統(tǒng)提供配套的基因庫(kù)，先進(jìn)的計(jì)算機(jī)軟件只有配上實(shí)用的產(chǎn)品信息基因庫(kù)(數(shù)據(jù)庫(kù)、知識(shí)庫(kù))才能發(fā)揮出其巨大的作用。現(xiàn)在的大容量的計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展已為產(chǎn)品信息基因庫(kù)的建立提供了較好的條件。產(chǎn)品信息標(biāo)準(zhǔn)化的重要性將不會(huì)亞于其它的CAD等技術(shù)。它也將是一門(mén)新興的信息產(chǎn)業(yè)。CAD等計(jì)算機(jī)技術(shù)與產(chǎn)品信息標(biāo)準(zhǔn)化相結(jié)合才能如虎添翼，離開(kāi)產(chǎn)品信息標(biāo)準(zhǔn)化，CAD等計(jì)算機(jī)技術(shù)只能是一些繪圖工具而已。
(3)直接利益原則 當(dāng)人們的工作與直接利益聯(lián)系起來(lái)時(shí)，可以提高工作的效率。因此，將產(chǎn)品的變型設(shè)計(jì)任務(wù)交由銷(xiāo)售部門(mén)去承擔(dān)，而產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)交由新，產(chǎn)品研究部門(mén)承擔(dān)。設(shè)計(jì)與銷(xiāo)售直接掛鉤，設(shè)計(jì)人員直接參加銷(xiāo)售，一方面可以使設(shè)計(jì)人員得到用戶的第一手的資料，另一方面可以使設(shè)計(jì)人員更注重產(chǎn)品信息標(biāo)準(zhǔn)化，因而由此而得到的產(chǎn)品在交貨期、質(zhì)量和成本上都有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。
(4)整體優(yōu)化原則 在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)以在新產(chǎn)品中合理利用過(guò)去產(chǎn)品圖紙的比率作為重要的考核指標(biāo)，而不是以新出圖紙多少作為考核設(shè)計(jì)人員的指標(biāo)；不僅注重新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，也注重現(xiàn)有產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化以降低成本，提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。
(5)面向過(guò)程原則 產(chǎn)品信息基因包括功能可實(shí)現(xiàn)，性、可制造性、可維護(hù)性等特性，因此產(chǎn)品信息基因的提取需設(shè)計(jì)、制造、銷(xiāo)售等人員組成的多功能項(xiàng)目組協(xié)同工作。
(6)全球戰(zhàn)略原則 先進(jìn)制造系統(tǒng)的特點(diǎn)是全球制造業(yè)的集成化，產(chǎn)品信息標(biāo)準(zhǔn)化也必須面向全球集成戰(zhàn)略。正在實(shí)施中的信息高速公路將為產(chǎn)品信息標(biāo)準(zhǔn)化的全球戰(zhàn)略提供極大的方便。產(chǎn)品信息標(biāo)準(zhǔn)化所面向的產(chǎn)品品種越多、范圍越大，其效益也越大，當(dāng)然難度將大幅度增加。
(7)柔性和魯棒(robust)性原則 產(chǎn)品信息標(biāo)準(zhǔn)化在時(shí)間域中是一個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程，隨著時(shí)間的變化，產(chǎn)品信息基因逐漸增多并不斷更新；在空間域中是一個(gè)分布化工作過(guò)程，不同的地區(qū)和企業(yè)進(jìn)行著不同內(nèi)容或相似內(nèi)容的產(chǎn)品信息標(biāo)準(zhǔn)化工作。這種情況下無(wú)法進(jìn)行集中控制，因?yàn)榧锌刂频碾y度很大，而這又不是少數(shù)人所干得了的。因此，產(chǎn)品信息標(biāo)準(zhǔn)化需要強(qiáng)調(diào)柔性和魯棒性，以免出現(xiàn)“一統(tǒng)就死，一放就亂”的情況。Internet或未來(lái)的信息高速公路將為產(chǎn)品信息標(biāo)準(zhǔn)化的分布化工作提供有利條件。產(chǎn)品信息基因的計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)和管理技術(shù)將為產(chǎn)品信息標(biāo)準(zhǔn)化的動(dòng)態(tài)進(jìn)程創(chuàng)造最佳環(huán)境。
3 產(chǎn)品信息標(biāo)準(zhǔn)化的基本內(nèi)容
產(chǎn)品信息標(biāo)準(zhǔn)化是CAD、CAPP、CAM等系統(tǒng)相結(jié)合的重要工作。通過(guò)與CAD、CAPP、CAM等系統(tǒng)配套提供產(chǎn)品信息基因模型庫(kù)，使CAD、CAPP、CAM等系統(tǒng)能充分利用以往的設(shè)計(jì)信息，通過(guò)對(duì)以往產(chǎn)品信息的少量修改，迅速推出新的產(chǎn)品。生物基因遺傳的生命信息是經(jīng)過(guò)自然選擇過(guò)的，所產(chǎn)生的生物個(gè)體一般對(duì)自然環(huán)境有很好的適應(yīng)性；產(chǎn)品基因所傳遞的產(chǎn)品信息則是在實(shí)踐應(yīng)用的基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化而得到的，由此所獲得的產(chǎn)品無(wú)論在質(zhì)量和成本上都有良好的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。當(dāng)前的產(chǎn)品市場(chǎng)的特點(diǎn)是國(guó)際性和多變性。由此帶來(lái)的結(jié)果是產(chǎn)品生命周期大大縮短，產(chǎn)品品種大大增加。企業(yè)為了生存，需要提高新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力。傳統(tǒng)的制造系統(tǒng)只是對(duì)大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，并且往往是在較小的范圍內(nèi)進(jìn)行產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化。而在先進(jìn)制造系統(tǒng)中，為了滿足不斷增長(zhǎng)的新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)要求，為了提高不同企業(yè)的協(xié)同開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)能力，其產(chǎn)品信息標(biāo)準(zhǔn)化的內(nèi)容和深度以及實(shí)施范圍都有很大的變化。
產(chǎn)品信息標(biāo)準(zhǔn)化的主要內(nèi)容是從現(xiàn)有的產(chǎn)品信息中提取產(chǎn)品信息基因。在此基礎(chǔ)上建立產(chǎn)品信息基因庫(kù)并進(jìn)行產(chǎn)品信息基因的編碼。產(chǎn)品信息標(biāo)準(zhǔn)化由于所面對(duì)的產(chǎn)品基因不同，可以分為五個(gè)方面：
(1)典型零件的標(biāo)準(zhǔn)化 通常情況下，可以將零部件按其特性分成A、B、C三類(lèi)(圖2)。C類(lèi)零部件是標(biāo)準(zhǔn)件，其數(shù)量約占產(chǎn)品零部件部數(shù)的30%，成本的5%。B類(lèi)零部件為相似件，可以用參數(shù)化設(shè)計(jì)的方法從原先已有的零部件中派生出來(lái)，因而設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的工作量比較小，加工方面的標(biāo)準(zhǔn)化程度也比較高。B類(lèi)零部件一般占產(chǎn)品零部件總數(shù)的60%，成本的25%。A類(lèi)零部件是與用戶需求有關(guān)的特殊零部件，必須根據(jù)用戶的需求進(jìn)行設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和加工。A類(lèi)零部件的數(shù)量很少(10%)，但因其十分復(fù)雜，故所占成本比例較高(70%)。
根據(jù)關(guān)于產(chǎn)品基因的定義，典型零件包括標(biāo)準(zhǔn)件和相似件。典型零件的標(biāo)準(zhǔn)化主要是對(duì)相似件的標(biāo)準(zhǔn)化和對(duì)專(zhuān)用件的相似化。其目標(biāo)是將B類(lèi)零件盡可能地變?yōu)镃類(lèi)零件，而將A類(lèi)零件盡可能地變?yōu)锽類(lèi)零件。
圖2 典型零件標(biāo)準(zhǔn)化的ABC分析
(2)零件功能特征的標(biāo)準(zhǔn)化 主要是將常用的零件功能特征進(jìn)行分類(lèi)整理及標(biāo)準(zhǔn)化，建立相應(yīng)的圖庫(kù)，用于支持交互式CAD系統(tǒng)。不同種類(lèi)的產(chǎn)品中A類(lèi)零件的功能特征有較大不同，因此宜根據(jù)產(chǎn)品大類(lèi)分別建立自己的專(zhuān)用功能特征庫(kù)。同時(shí)對(duì)各類(lèi)產(chǎn)品中的B和C類(lèi)零件則建立通用的零件特征庫(kù)。如圖3所示。
圖3 零件特征庫(kù)與產(chǎn)品的關(guān)系
(3)典型產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化 典型產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化包括模塊化和系列化。可用于產(chǎn)品的變型設(shè)計(jì)和參數(shù)化設(shè)計(jì)。在CAD系統(tǒng)中，用戶根據(jù)需要，只要輸人一些參數(shù)即可獲得所需的產(chǎn)品的完整信息。
(4)功能模塊的標(biāo)準(zhǔn)化 有一些功能模塊具有很高的標(biāo)準(zhǔn)化水平如齒輪減速箱，更多的功能模塊只有一些示意圖，給出其基本原理。隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用水平的提高，應(yīng)將更多的功能模塊進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化和系列化，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行變型設(shè)計(jì)和參數(shù)化設(shè)計(jì)。如某系列工業(yè)汽輪機(jī)采用了積木塊設(shè)計(jì)原理，可以按用戶要求通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化功能模塊的組合，以較快的速度得到新產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)模型，并給出產(chǎn)品報(bào)價(jià)。
(5)工藝標(biāo)準(zhǔn)化工藝標(biāo)準(zhǔn)化 包括工藝文件、工序、工時(shí)定額、數(shù)控程序及工夾量具等的標(biāo)準(zhǔn)化。典型零件和功能特征的標(biāo)準(zhǔn)化工作的好壞直接關(guān)系到工藝標(biāo)準(zhǔn)化的水平和難易程度。
產(chǎn)品信息標(biāo)準(zhǔn)化的最后結(jié)果將是大量的不同層次和結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品信息基因。傳統(tǒng)的方法是將各種標(biāo)準(zhǔn)化文件，以書(shū)面的形式表示產(chǎn)品信息基因。當(dāng)產(chǎn)品信息基因數(shù)量很多時(shí)，在使用上將有許多不便之處，并會(huì)嚴(yán)重影響推廣和使用。可行的方法是將產(chǎn)品信息基因存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，以大容量光盤(pán)作為存儲(chǔ)介質(zhì)，并建立一個(gè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊，使產(chǎn)品信息基因容易地被各種不同類(lèi)型的CAD系統(tǒng)所調(diào)用。
4 產(chǎn)品伯息標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)工程中的觀念的變化
產(chǎn)品信息標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)工程中觀念的變化可以用表1的形式表示。
表1 產(chǎn)品信息標(biāo)準(zhǔn)化中觀念的變化
5 結(jié)束語(yǔ)
產(chǎn)品信息標(biāo)準(zhǔn)化是一個(gè)系統(tǒng)工程，需要企業(yè)第一把手親自抓，需要企業(yè)各個(gè)部門(mén)的通力配合。產(chǎn)品信息標(biāo)準(zhǔn)化的主要內(nèi)容是產(chǎn)品信息基因的提取，包括典型零件、功能特征、典型產(chǎn)品、功能模塊和標(biāo)準(zhǔn)化工藝信息的提取。產(chǎn)品信息標(biāo)準(zhǔn)化是一個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程和分布化過(guò)程，計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為產(chǎn)品信息基因的提取、集中、存儲(chǔ)和維護(hù)提供有利條件。產(chǎn)品信息標(biāo)準(zhǔn)化涉及許多觀念上的變化。
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