基于XML規(guī)則制造業(yè)零件編碼引擎系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

曾 志

（惠州學(xué)院 計算機科學(xué)系，廣東惠州 516007）

基于XML規(guī)則制造業(yè)零件編碼引擎系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

曾 志

（惠州學(xué)院 計算機科學(xué)系，廣東惠州 516007）

制造企業(yè)零件編碼在PDM系統(tǒng)中的重要性無庸置疑，是CIMS的基礎(chǔ)。本文在分析產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹相關(guān)特點的基礎(chǔ)上，針對不同企業(yè)的編碼標(biāo)準，采用XML豐富的表達技術(shù)以及編碼過程所涉及的碼段劃分策略，構(gòu)建統(tǒng)一的產(chǎn)品編碼規(guī)則，運用Web Service技術(shù)研究設(shè)計一套適應(yīng)不同編碼規(guī)則的引擎系統(tǒng)，并通過實例予以驗證。該編碼引擎已集成到制造企業(yè)PDM系統(tǒng)，并取得了一定的應(yīng)用。

PDM（Product Database Management）；產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹；XML；編碼規(guī)則

PDM是以產(chǎn)品為核心，用于管理所有與產(chǎn)品相關(guān)的信息諸如零件信息、配置、文檔、CAD文件、權(quán)限等信息和過程定義和管理的一種使能技術(shù)［l］。它是一個企業(yè)數(shù)據(jù)管理的集成框架，也是企業(yè)信息化的基礎(chǔ)。編碼作為一種可視標(biāo)志符號，在PDM系統(tǒng)顯得非常重要。實際上，對企業(yè)產(chǎn)品信息進行統(tǒng)一編碼，不但能夠規(guī)范產(chǎn)品信息，提高信息傳遞的效率和準確度，增加產(chǎn)品的互換性，而且便于信息的存取和檢索，有利于功能軟件的集成與開發(fā)［2］。然而，企業(yè)的編碼標(biāo)準往往很復(fù)雜，有國標(biāo)、部標(biāo)、行標(biāo)、廠標(biāo)等，有時還需要人工協(xié)調(diào)才能完成編碼，因此很有必要在企業(yè)內(nèi)部推行使用一套統(tǒng)一的編碼系統(tǒng)。

PDM系統(tǒng)管理的企業(yè)數(shù)據(jù)主要包括兩大類:文檔和BOM數(shù)據(jù)。文檔主要以CAD系統(tǒng)產(chǎn)生電子圖檔為主；而BOM作為企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)和生產(chǎn)的數(shù)據(jù)組織核心，貫穿了產(chǎn)品的整個生命周期，設(shè)計部門通過BOM獲取所有零件的信息及其相互間的結(jié)構(gòu)信息，生產(chǎn)部門使用BOM來決定零件或最終產(chǎn)品的制造方法，管理部門通過BOM決定主生產(chǎn)計劃，確定物料凈需求量等［3］。因此，對于PDM系統(tǒng)來說，如何保證BOM信息的正確性是至關(guān)重要的，然而BOM的正確性與各零部件信息的表達相關(guān)，即與零部件的編碼密切相關(guān)。

當(dāng)前，國內(nèi)外各企業(yè)均有自己的編碼系統(tǒng)，這些系統(tǒng)分類普遍較為簡單，通用性不強且存在描述能力不足的特點，很難實現(xiàn)不同編碼規(guī)則及互操作。因此借鑒XML豐富的描述能力及其標(biāo)準交換協(xié)議，可以實現(xiàn)屬性空間、域空間以及多碼段規(guī)則的管理。

1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)信息模型

產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹是指從CAD圖紙中提取出的信息經(jīng)過分類等形式處理，按一定的配置規(guī)則生成的一棵邏輯結(jié)構(gòu)樹［3］。

如圖1所示結(jié)構(gòu)樹模型［4］，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹的組成是由CAD圖紙上的零部件明細表組成的結(jié)構(gòu)樹。通常將產(chǎn)品名稱作為邏輯結(jié)構(gòu)樹的根結(jié)點，零部件作為其子結(jié)點。此外，產(chǎn)品裝配圖中的物料清單BOM（Bill of Material）反映了產(chǎn)品的具體結(jié)構(gòu)，同一個產(chǎn)品的所有物料清單BOM構(gòu)成產(chǎn)品的完整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。

XML（Extensible Markup Language）現(xiàn)已成為用于定義如何描述不同種類電子文檔的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和內(nèi)容的語言標(biāo)準，也是數(shù)據(jù)描述數(shù)據(jù)模型化和數(shù)據(jù)交換的標(biāo)準［5］。由其域內(nèi)節(jié)點與屬性值對應(yīng)關(guān)系，其描述特點正好與上述產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹一一對應(yīng)。

圖1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹的兩種基本模型

2 編碼規(guī)則的表達

以往系統(tǒng)把碼段通常分為常規(guī)碼、占位碼和流水碼［6］。為了更能表達復(fù)雜多類別的編碼，因此文獻［7］增加了系統(tǒng)變量碼、用戶輸入碼、外部變量碼和可變碼4類碼段。一般地，編碼規(guī)則是由碼段及各碼段的關(guān)系組成。碼段的關(guān)系包含同一編碼規(guī)則的上下文關(guān)系與具體碼段的值域關(guān)系。本文提及的編碼規(guī)則，可以包含任意個碼段及碼段間的關(guān)系，可以形式化為cRule=（cFields，R），其中

1）cFields=（codeFieldi），i∈（1，n），

2）R=（cR，vR），

3）cR=（codeFieldi，codeFieldj），vR∈constrain（codeFieldi，codeFieldj），且i≠j&i，j∈（1，n）.

從以上規(guī)則的描述可知，編碼規(guī)則是由碼段集及其關(guān)系構(gòu)成。碼段個數(shù)可以是任意的，關(guān)系包含碼段間的上下文關(guān)系與碼段值的依賴關(guān)系。這里的上下文關(guān)系主要指的是碼段的先后順序，而碼段值的依賴關(guān)系就是一種相互約束的關(guān)系。本文主要通過域空間管理模塊與屬性字典空間管理模塊來體現(xiàn)這些關(guān)系的依賴于約束關(guān)系。

3 系統(tǒng)設(shè)計與關(guān)鍵技術(shù)

為了更好地實現(xiàn)引擎系統(tǒng)智能化，編碼引擎系統(tǒng)的框架體系結(jié)構(gòu)如圖2所示。編碼管理核心模塊由以下四部分組成:

1）編碼規(guī)則管理子模塊，實現(xiàn)編碼規(guī)則的錄入維護以及支持多類不同碼段組合；

2）編碼對象管理子模塊，完成編碼自動生成、編碼規(guī)范化檢查及基于編碼的檢索；

3）域管理（流水碼管理）子模塊，負責(zé)域空間的創(chuàng)建、查詢某個域空間的當(dāng)前最大值、查詢某個域空間的垃圾數(shù)量及列表、查詢域空間列表、垃圾回收；

4）屬性編碼字典管理子模塊，完成屬性編碼字典定義和存儲、根據(jù)名稱查詢得到對應(yīng)的碼值、頻譜查詢等。

引擎系統(tǒng)采用基于SOA框架Webservice技術(shù)實現(xiàn)，通過WSDL描述并注冊到Web服務(wù)注冊中心，方便Webservice的查找與使用。圖3（a），（b），（c）分別為3碼段XML編碼規(guī)則描述、域空間管理描述與屬性字典空間管理描述示例。

圖2 編碼引擎系統(tǒng)框架體系結(jié)構(gòu)

圖3 針對引擎系統(tǒng)的XML存儲結(jié)構(gòu)示例

4 應(yīng)用實例

下面以某FLASH CARD產(chǎn)品BOM部分清單為例，說明通過編碼引擎系統(tǒng)通過產(chǎn)品零部件編碼與輔助WBS層次編碼構(gòu)筑產(chǎn)品BOM結(jié)構(gòu)的過程［8］。表1為產(chǎn)品BOM清單，從BOM表可知，產(chǎn)品FLASH CARD的零部件分別由1PC SLIDER、1PC IMSERT MOLDIMG（含3PCS 4221+1PC 4222的PLATED COMTACTOR）、1PC PLATED SWITCH以及1PC PLATED PLATE部件構(gòu)成。圖4為產(chǎn)品的BOM結(jié)構(gòu)，表明生產(chǎn)各部件的物料成份與數(shù)量的組成關(guān)系。

表1 某FLASH CARD產(chǎn)品BOM部分清單

5 結(jié)語

通過對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹的描述與定義，以零部件編碼緊密相關(guān)的BOM著手，給出產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹的定義與編碼規(guī)則表達，針對XML編碼規(guī)則，給出其編碼域空間、屬性空間XML示例。然后設(shè)計編碼引擎系統(tǒng)的框架體系結(jié)構(gòu)，提出了系統(tǒng)涉及的關(guān)鍵技術(shù)。最后通過一種FLASH CARD產(chǎn)品的BOM部分清單進行編碼并展示其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。實驗表明，本系統(tǒng)通過擴展，可以實現(xiàn)任意規(guī)則的編碼，包括WBS編碼的生成與CAD圖檔管理，具有一定的應(yīng)用價值。

圖4 某FLASH CARD產(chǎn)品BOM部分結(jié)構(gòu)

［1］ 尹建偉，王冰冰，陳剛，等.集團級分布式產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)［J］.計算機集成制造系統(tǒng)，2005，11（5）:656-663.

［2］ 何云峰，常明，呂新橋.可視化柔性編碼規(guī)則系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)［J］.南昌大學(xué)學(xué)報:工科版，2003，25（2）:64-67.

［3］ 曾志.支持多模式機械CAD信息智能提取系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)［D］.杭州:浙江大學(xué)學(xué)位論文，2005.

［4］ 茍吉華，彭穎紅，阮雪榆.產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理中的產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型［J］.上海交通大學(xué)學(xué)報，2000，34（3）:404-407.

［5］ 林毅，金燁，嚴雋琪.面向P D M系統(tǒng)的事物編碼模型及其建模實現(xiàn)［J］.中國機械工程，2003，14（1）:56-59.

［6］ 姚紅，曾盛綽，李偉生.柔性編碼在PDM信息編碼中的應(yīng)用研究［J］.機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2005，18（2）:9-11.

［7］ 尹建偉，潘蘋萍，董金祥，等.基于本體的PD M產(chǎn)品編碼管理中間件研究與實現(xiàn)［J］.計算機集成制造系統(tǒng)，2006，12（11）:1821-1826.

［8］ 劉琰，周理.基于Dewey編碼的XML多重索引［J］.福建工程學(xué)院學(xué)報，2010，8（1）:87-89.

Design and Implementation of Encoding EngineSystem for Manufacturers Parts Based on XML Rul

ZENG Zh i
（Department of Computer Science，Huizhou University，Huizhou 516007，China）

The importance of manufacturer parts encoding in the PDM system is notdoubt，it is the basis of CIMS.After analyzing the characteristics of product tree，firstly，this paper uses the rich description of XML and policy of code segment for different encoding standard to build united product encoding rule.Secondly，an encoding engine system designed by the technology of Web Services was implemented.Experiment shows the feasibilities and practicability of our systems.The encoding engine system has integrated PDM system and obtains a broadly application in manufacturer enterprise.

PDM（Product Database Management），product structural tree，XML，Encoding Rule

TP391

A

1009-0312（2014）01-0040-05

2013-05-23

廣東省惠州市科技局項目（Mo.A512.0241）.

曾志（1971—），男，高級工程師，博士，主要從事CIMS，企業(yè)信息化，機器學(xué)習(xí)等方面研究.。