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供应链管理系统中的产品配置器

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安徽叉车集团公司为求长足的发展，1994年就引进实施了ERP系统，在ERP系统中具有的产品配置器模块，获得了很好的应用；在新的企业竞争形势下，安徽叉车集团公司于2003年底研发实施企业供应链系统，并在全国率先将产品配置器引入企业供应链系统，大大提升了企业供应链系统灵活性，其中产品配置器在企业供应链系统的应用成为了安徽叉车集团公司企业信息化的亮点，由此，2003年、2004年、2005年连续3年，被CECA国家信息化测评中心评为“中国企业信息化500强”。

安徽叉车集团公司供应链管理系统中的产品配置器是基于WEB的，能够让客户通过互联网选择需要产品的特征参数信息，利用已有的产品数据资源和企业内部的ERP系统，快速准确地生成面向制造的BOM（Bill Of Material），并通过ERP系统的运算得出需要的各种计划，其中需要采购的零部件能迅速传递到供应商那里，实现供应链信息的快速传递，产品配置器功能如图1所示。

图1 产品配置器功能图

一、产品配置器的需求分析

在供应链管理系统中，如何最大限度地满足客户需求，并迅速生成相应的产品结构清单，对于一个制造型企业是非常重要的；但这个问题在很多的企业供应链系统中都没有得到很好的解决，产品配置器有效地解决了企业供应链系统的这个难点。

没有产品配置器功能的供应链管理系统，客户的订制就无法及时的响应，系列化多样化的制造BOM的有效管理就无法实现。因此，通过定义产品数据的各种属性，并有效的维护产品特征参数及物征参数间的逻辑关系，最终实现动态生成准确的制造BOM，必将会提高企业的运作效率，降低企业运作成本，从而推动中国制造业信息化的进一步发展，是很有意义的。

国内外在产品配置器应用于PDM和ERP方面有多方位的研究，但基于WEB的面向供应链管理系统的产品配置器研究仍是比较前沿的课题。对于一个具有系列化产品的企业，如果没有产品配置器的供应链管理系统，就可能会存在下面的问题：

（1）查询产品信息困难。企业的产品是存在着大量的零部件信息。如果想查询产品数据的信息，可能需要大量的时间会查找，过滤，处理产品数据信息，才能得出想查询的信息。

（2）制造BOM的数据不准确。制造BOM是生产制造的原始依据，不同用户有不同的配置要求。如果制造BOM发生了错误会直接影响供应链的各个环节。

（3）订单变更无法及时响应。在实际生产中，订单变更是可能要发生的。客户需求信息的变更，造成制造BOM的相关零件的变更，如果没有产品配置器，可能会引起数据混乱。

（4）特殊订制的产品的管理难度大。对于根据用户的特殊要求配置而生成的产品，如果没有产品配置器，只能用手工管理它的所有数据，工作量大，容易出错。

二、产品配置器的预期目标

面对大批量系列化产品的客户订制需求的企业供应链系统，需要一个运算快捷有效，实用、便于为用户接受的产品配置器。企业用户可以自主定义其产品的特征参数和特征参数间的逻辑关系，并通过简单的向导操作方式实现制造BOM的自动生成。产品配置器的主要功能是依据客户配置的信息进行产品配置运算，最终生成面向制造的产品结构清单；同时本软件还可以通过数据共享的功能，有效的实现与其它信息化软件的数据交互。

三、产品配置器的功能

产品配置器的功能主要是基于零部件档案，配置型BOM，特征参数及逻辑关系进行配置运算，实现制造BOM的生成。

产品配置器的功能是面向大规模定制的离散型制造业，从企业管理的角度以BOM为组织核心，把定义最终产品的所有零部件数据和产品特征参数联系起来，按照特征相似性的原则将所有的产品分为几个产品系列。对于每个产品系列，都要定义相关的特征参数，以及特征参数间的互斥性，共存性。读取企业所有产品的固化BOM，删除冗余的数据，建立一套虚拟的具有特征参数信息的BOM，即为配置型BOM。最终建立产品系列化参数化管理的数据基础，通过产品特征参数的逻辑定义和逻辑推理运算，实现按客户订制的配置信息生成相关的制造BOM。

配置型BOM和特征参数是企业用户必须维护的信息，工作量大，还要保证准确无误，所以在设计配置型BOM和特征参数的操作界面上，需要加强人性化和智能化的指导思想，尽量减少用户的操作，实现数据的快速维护。产品配置器在客户制定产品订单的过程中可以进行智能引导，实现订单信息的有效快速定义。制造BOM是产品配置器运算的结果，它是基于具体订单信息的可用于制造的产品结构数据；对于企业生产计划的安排来说，它是非常重要的数据。它还可以通过XML或其它文件格式输出制造BOM，为相关的软件提供数据服务。图2是产品配置器的数据模型图。

图2 产品配置器数据模型

四、产品配置器的结构

产品配置器主要由产品的知识库，配置向导，配置运算三部分组成。产品的知识库是按照逻辑语言对产品的特征参数及内在联系进行定义，它是产品配置器运算的数据基础。配置向导是系统智能引导用户进行参数选配的过程。配置运算是实现按照提交的特征参数自动从配置型BOM中提取出订单型BOM的过程。参见图3。

图3 产品配置器结构图

五、产品知识库

知识库是产品配置器运行的基石，是用特定的逻辑语言来表达产品内在的关系，主要包含产品零部件信息，特征参数信息，参数间逻辑关系以及配置型BOM，基本项目，预配置等方面的内容。产品配置器运算的正确性完全取决于产品知识库信息的完整性和真实性，通常是由对产品数据比较熟悉的人员来构建并维护产品知识库。产品配置器在运算时，要依据知识库中所建立的各种逻辑关系，进行逻辑推理，逻辑判断，从而得出正确的制造BOM数据。

1.零部件档案

零部件档案是指对所有与产品加工过程相关的物料进行统一的编码识别，并对物料的各种属性进行赋值，最终保存在数据库中形成的数据档案。通常物料的编码在每个企业中都有一定的规则。在编码规则中要明确码位长度，码位属性，不同码段的意义，同时要兼顾编码的可扩展性；码位长度是指编码系统共有几位组成，码位属性是指每一码位是阿拉伯数值1、2、3，还是英文字母A、B、C等。

各种物料按照编码规则进行编码后，还需要维护每种物料的属性值。比如规格型号，单位，计划成本，现有量，在单量，版本号，图号，是否采购件，是否入库件，所属仓库等信息。当各种物料的编号和对应的属性值都已经确定后，才能说零部件的档案已经初步建立。

2.特征参数

特征参数是指对产品结构存在约束作用的相关参数，可以理解为产品系列的属性和属性值。例如：对于叉车来说，起升高度就是它的一个属性，具体的起升高度值：3M，5M，就是对应的属性值，不同起升高度的叉车在产品结构方面会存在一定的差异，因此起升高度是叉车进行产品配置时必须要定义的特征。对于产品的某些特征参数，如果它的任何参数值对产品的结构都不存在任何影响，就可以不考虑这种特征参数的信息。

3.逻辑关系

逻辑关系是产品特征参数间的相互依赖，或者相互排斥，或者即不依赖也不排斥的关系；也可以称之为与，或，非的关系。假设叉车产品存在这样一条规则：当选择了吨位为10吨的叉车，则必须选择双胎，不能选择单胎。这种规则就是叉车的特征参数间的逻辑关系。通过简单的逻辑性语言：与，或和非，来描述产品特征参数间的互斥性和共存性，从而有效的实现对逻辑关系的定义与识别。存在于同一产品系列内的逻辑关系其实是一种因果关系，即由某一条件而产生的各种结果。在这些因果关系之间又存在着复杂的逻辑推理规则。对于一个系列的产品，它会存在非常多的逻辑关系，维护逻辑关系的工作量很大。因果关系中，不同的原因会产生相似的结果，可以让这些不同的原因间进行相互继承，所以又扩展出了“继承”关系。通过继承关系的应用，能有效的减少定义逻辑关系的工作量，提高计算机的识别速度。同时，在逻辑关系的定义中，充分发挥了WEB的优越性，在提高软件响应速度的同时，还提供了由因及果，由果及因的两种向导式的定义模式供用户选择，可以让用户从不同的角度分析自己的产品，快速准确的定义出逻辑关系。在由果及因的模式下，系统还可以实现复杂条件的定义。对于因果和继承类的逻辑关系式，我们可以通过简单的示意代码来表示：

因果关系：（A ++ B++C） = > （++D）（表示当A，B和C同时存在时，必定存在D）

继承关系：（++E）=（++C）（表示当E存在时的结果是继承C存在的所有结果）

（其中： ++表示选择，--表示不选择，+-表示可以选择，==表示继承类关系，=>表示因果类关系。）

逻辑关系的类型有二种：因果关系和继承关系。因果关系是指一种基于特定原因按照产品特征而得出相关结果的关系类型。继承关系是指某种特征参数完全继承了另一种特征参数所表现出来的逻辑规则。

逻辑关系的信息是由多个逻辑表达式形成的因果组合。逻辑表达式是指通过与，或，非的三种逻辑标识，将产品参数连接在一起而形成的字符串。在这种规则的基础上再定义出相关的推理规则，系统就能自动推算出未定义的产品特征参数间的存在的逻辑关系。

企业用户在维护产品特征参数间的逻辑关系时，系统需要进行自动检测当前定义的逻辑关系与已存在的逻辑关系之间有无矛盾。这样就需要计算机进行逻辑推理，可以称之为简单的智能识别。我们可以仿照数学中与，或，非的推理公式和逻辑关系的充分必要条件来建立基于产品配置的逻辑推理规则。

4.配置型BOM

在BOM的父项与子项的构成关系上存在是否可选的逻辑控制开关以及相关的逻辑条件信息，这样的BOM叫配置型BOM。逻辑条件是由产品特征参数组成的特定的字符串表达式，表示该父子构成关系能够成立的条件。也可以认为是BOM数据的控制开关，当条件成立时，则对应的父子构成关系信息有效，反之则无效。详见图4。

图4 配置型BOM示意图

六、配置向导

配置向导是指系统引导用户进行产品特征参数选配的过程。在配置过程中要具有较好的智能性，主要表现在下面三个方面。

第一：系统自动依据逻辑关系实现对特征参数的智能屏蔽和智能选取功能。举例，如果存在下面的逻辑关系：当选择的吨位为10T时，必须选择的制动方式为动力制动，肯定不能选择单胎；则软件在引导用户选择时，如果用户选择了吨位为10T的叉车，系统自动为用户选择了制动方式为动力制动，同时单胎作为不可选项被屏蔽。

第二：用户在选配参数时，系统可以自动根据配置型BOM的节点配置情况，过滤对产品结构没有影响的特征参数，找到对产品结构有影响的特征参数（有效参数）以供用户选择。

第三：在需要用户选配的特征参数中，系统可以根据基本项目信息自动为这些特征参数选择默认值。

正是由于配置向导具备这三个方面的智能性，所以用户的配置过程就变得简单高效

七、配置算法

当用户确认并向系统提交了订单的配置信息后，产品配置器会对提交的配置信息进行逻辑关系方面的分析检验；当提交的配置信息通过检验，被确认为有效的配置后，系统会扫描配置型BOM相关节点的特征参数信息，并进行逻辑推理以判断相关节点的有效性，最终实现从配置型BOM中提取出有效节点的数据，生成制造BOM。运算过程的时间长短取决于BOM的复杂程度。系统进行配置运算时的算法过程：对配置BOM相关信息直接读入临时表，扫描临时表中每个BOM节点，基于订单选配的信息进行逻辑推理，逻辑检验，删除无效节点，全部处理完成后将临时表的数据存入到输出表作为结果进行保存。

八、数据库设计

图5 数据关系图

图5是数据库表的关系参考图。从图中可以看出一些字段间的对应关系：N02表的系列编号字段对应N01表的系列编号，N07表的序号字段来源于N06表的序号字段。

图6是产品系列数据表。该表用于保存产品系列的信息，主要字段为系列编号和系列说明。

图6 产品系列数据表

系列编号：长度是一定的，它的长度保存在系统的一个全局参数中，在用户应用该系统前，要先确认该长度是否合适。因为制造业的产品系列数通常是小于100的，所以本系统的系列编号默认长度为2，能满足大多数企业的实际需求。

系列说明：是对该系列的产品作一个简单的说明。

图7 特征参数数据表

图7是特征参数数据表。它的主要字段说明如下：

系列编号：表示该特征参数所隶属的产品系列；用于存贮产品系列的信息。
配置编号：表示该特征参数在系统中的编号，该编号是按照一定的规则由系统自动生成；用于存放特征参数的系统编号。
配置说明：表示对该特征参数的简单描述；用于存放特征参数的说明性信息。
配置类型：共有二种：一级特征（F1），选项（O）。
是否默认参数：表示该参数是否是默认值。只对选项类型的参数有效；0表示否，1表示是。
选择性：在用户进行产品配置时，表示该参数是否可以让用户进行选择；对一级特征有效。
用户编号：表示用户自定义的特征参数编号，方便用户记忆与操作；用于存贮用户编号信息。
是否基本特征：表示该特征参数是否具备普遍性，只对一级特征有效；0表示“否”，“1”表示是。
最大选择数：表示在选配时，对一级特征下的选项参数选择时，最多可以选择的个数，只对一级特征有效。

图8是逻辑关系表。用于记录产品逻辑关系的信息。主要字段说明如下：

逻辑表达式：表示作为逻辑条件的由多个或一个的特征参数按照与、或、非关系组合而成的字符串；用于保存逻辑条件信息。
逻辑说明：表示对逻辑表达式的一种翻译性说明，实现与操作用户进行实时友好交互。
约束类型：共有二种类型：因果和继承。
相关表达式：表示作为逻辑结果的由一个特征参数组成的字符串。
相关说明：表示对相关表达式的一种翻译性说明，实现与操作用户进行实时友好交互。
系统因表达式：表示按一定规则自动生成的系统识别码。
系统果表达成：表示按一定规则自动生成的系统识别码。

图9 配置订单数据表

图9是配置订单数据表。用于记录具有配置信息的订单。

主要字段说明如下：

订单行号：表示订单中某一具体的订单行对应的序号。
配置表达式：表示基于用户编码规则生成的字符串。
配置说明：表示对配置表达式的翻译性说明。
系统表达式：表示基于系统编号规则生成的字符串。
项目号：表示订单行中的产品编号。
需求数量：表示订单中该产品的订购数量。
需求时间：表示订单中该产品的交货时间。

图10 BOM配置信息表

图10表示BOM节点的配置信息表。主要字段说明如下：

系统表达式：表示按系统编号规则生成的字符串。
逻辑表达式：表示按用户编号规则生成的字符串。
逻辑说明：对逻辑表达式进行翻译性说明。
N06．ID：表示产品结构的节点所对应的序号。
系列号：表示本节点配置时，所选择的产品系列。

图11 订单BOM数据表

图11是订单BOM数据表。该表用于记录产品配置器运行后生成的基于订单的产品结构树。

主要字段说明如下：

父项目号：表示产品结构中结点的上一级物料编号。
子项目号：表示产品结构中结点的下一级物料编号。
构成数量：表示产品结构中结点的下一级物料所需要的个数。
相关工序：表示与加工工艺相关工序信息。
低级码：表示物料在产品结构中所表示的层数。
操作用户：运行产品配置器的用户帐号。
N05.ID：表示对应的订单的序号。
订单号：表示对应的订单的订单号。
运算时间：表示产品配置器运算的开始时刻。

图12 基本项目数据表

图12是基本项目数据表。该表主要用于记录矩阵类项目的默认配置参数和相关排斥型的特征参数。

主要字段说明：

基本项目号：表示矩阵类的项目编号。只有属性为矩阵的项目才能进行基本项目设置。
相关选项：表示对应的矩阵项目的默认配置和排斥性配置。

九、结束语

安徽叉车集团公司通过企业供应链中的产品配置器的应用，从单个订单角度来看，更好地看到客户需求变更信息的在各业务操作流程中的传递，供应链上的所有企业更清晰地看到需求、生产、和供应情况，交货期平均缩短了15天左右，计划兑现率可以比实施前提高了20％，按产品配置器快速生成标准成本，提高工效20～30倍，大大减少了工作人员的工作量。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (8/6/2006)


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