PDM在产品设计阶段成本控制中的应用研究

作者：韩庆兰 高艳

欢迎访问e展厅 展厅 3 PDM/PLM/CAPP展厅 图文档管理系统, CAPP... 目前用于成本控制的技术很多.但是没有一种有效的全方位的使管理产品成本得到降低及控制的技术。笔者在从事协同产品设计中的成本控制研究的基础上提出一种利用PDM来全方位协同控制产品成本的方法。成本控制是在成本形成过程中通过设定目标、系统的物人、谊息反债、指导和调节等程序环节，使各项具体或全部成本消耗控制在规定的范围内。在现代社会高竞争、动荡的市场需求环境下，设计阶段的成本控制以协同环境为背景.PDM则成为协同产品设计不可缺少的技术集成平台。以产品模型为核心，PDM可以通过产品结构管理、配置管理、报表管理等在成本控制领域有效地管理目标成本设定及分解、成本估算和成本优化的信息。 1、PDM及相关技术 PDM是一门管理所有与产品相关的信息和过程的技术。PDM将各个CAx信息化孤岛集成起来，为协同产品设计提供数据支持平台统一瞥理各种数据库，以保证数据在任柯时刻的统一性、完整性和版本的正确性。在设计阶段，基于PDM的成本控制可以通过有效协同各方面的数据、技术及人员来进行，从而大大提高工作效率，编短设计周期快速有效地完成产品开发任务。 PDM集中管理CAD、CAPP、CAM等系统生成的产品几何信息、技术信息和管理信息等。CAD系统主要进行产品的工程设计.由其确定的产品荃本结构、零部件信息、基本加工信息通过CAD/PDM接口在PDM系统中注册工程图，由PDM系统建立零件主记录一图纸主记录--工程图对象链对其进行管理。CAPP系统进行工艺规划，PDM对其生成的工序、工位、简要工装等信息的管理原理与对CAD信息的管理类似。CAM系统则生成工艺路线、工时计划、材料定额、零部件装配工艺及相关制造工具等信息。 2、PDM中成本相关信息的导出 2.1建立零部件主模型 零部件主模型是利用一些关键的参数来描述零部件外型以及各尺寸之间的联系，包括两个紧密关联的组成部分:零部件几何模型即三维模型以及与其相对应的事物特性表。 2.1.1特征建模。特征建模即以与零部件相关的材料、精度、形状、技术、装配、加工等方面的特征为基础，建立基于动态信息模型表达的模型。其中动态信息棋型的表达由CAD系统来完成。操作过程如下: 1)利用H朋的项目管理功能进行任务分解，并建立初始结构树，同时下发任务; 2)设什人员依据项目任务中给出的附件，浏览产品结构树找到需要进行设计的零部件节点，选中并单击“三维模型设计”。 3)PDM系统依据零部件节点属性信息，包括零件代号、名称、所属部件代号、部件名称等，生成相应的XML文件，存储于特征建模子系统的安装目录下; 4)启动特征建模子系统，读取xML文件的内容，将霉件属性信息保存到数据库; 5)打开三维模型界面，设计零部件三维棋型、零部件的成本信息随三维模型的设计同时添加，并将设计结果先保存到特征建模子系统; 6)调用“保存到PDM”功能，特征建模子系统生成相应的XML文件，并通过PDM系统发布的web服务读取xML文件.依据文件中给出的内容，将零件属性信息存储到PDM数据库中; 7)创建零部件对象的描述文档，将零件三维模型上传到PDM文件仓库中.纳人文档管理范围，经历版本控制和生命周期的变迁过程。 在特征建模的同时将成本信息一并添加进去得到零部件的成本特征模型。成本特征模型是利用特征来描述产品成本的信息集合，由特征描述信息、模型特征参数、特征体积、加工时间、单位时间工资、制造成本、材料成本及其他信息组成. 2.1.2事物特性表。事物特性是表征产品，部件、军件的几何特性、功能特性和制造特性等的信息集合，通过这些特性可以对一个产品、部件和零件进行描述。事物特性表规定了特性数据的表示格式，使零部件的特性数据能够方便地在不同的系统之间交换，是产品建模的基础。构建该表的主要目的是构建能够进行变型的模块化系统，支持有效的检索和变型设计。 零部件的几何模型与相应的事物特性表相结合组成霉部件的主模型。经过不同的方式对零部件主摸型进行处理可以形成不同形式的主文档，如零件或部件工程图、主工艺过程规划和主忧程序等。 2.2过立产品模型 完整的产品需要各种信息来描述，如产品的几何形状和结构情况需要CAD模型、仿真模型、工程图和BOM等;产品的制造特性需要有工艺过程规划、Nc程序、检验计划和安装说明来描述。产品模型是上述所有产品信息的逻辑集成体，由所有与产品有关的几何、技术和管理等各方面的数据结构化集成，是产品开发设计过程的结果，在PDM的工作流管理系统控制下完成，用以指导物理产品的生产。 基于PDM的产品摸型以产品结构为基础，通过对产品数据对象的抽象和提取，形成一裸类树，包括产品类、数据类和关系类产品建模过程就是对产品数据合理的分层组织和抽取的过程。建立的产品模型由零件主记录、文档主记录、图纸主记录和模型主记录构成。各零部件通过零件主记录相联系。PDM通过对象标识号建立各零部件零件主记录之间的联系。将各零部件的零件主记录、文档主记录及图纸主记录用层次化的文件夹封装后得到层次化的产品结构。零件主记录描述零件的基本属性，如零件的标识号、名称、材料、图号等，产品结构说明各霉部件之间的关系。将零件主记录和产品结构相结合可派生出任意的BOM.用于指导产品及其组成部分的制造、装配。 3、基于PDM的成本控制模式与实现 3、1基于PDM的成本控制模型 设计阶段的成本控制原理是:首先，根据市场需求确定售价.考虑适当利润后确定产品目标成本，将目标成本层层分解至部件层、零件层、特征层;然后，根据各种方法和数据估算各层级的成本导最后将各层级的估算成本与其目标成本相比较，根据比较结果考虑可采欢的相应措施，使目标成本达成。 基于PDM的成本控制是在协同开发环境下，借助PDM集成cAx及各种建棋工具，进行信息处理和信息交流共享，实现多领城、多学科协同交流共同完成设计阶段的成本控制。 依据上述原理，笔者建立基于PDM的成本控制模型如图1。 3.2基于PDM的成本控制流程 3.2.1PDM用于目标成本的设定与分解 1)目标成本的设定。通过协同设什系统的客户服务模块，客户对产品提出的需求，企业将满足客户需求的产品及其几何特征和性能要求等愉入订单管理系统。企业通过市场分析和实际情况确定产品战路，考虑实现产品战略的技术、信息管理策略。结合客户和市场需求分析将确定的拟梢产品及其几何特征和性能要求等输入PDM系统作为产品成本设计的指导。 设定目标成本的第一步是确定新产品的售价.这需要企业进行大量的技术和市场分析来确定。技术分析包括本企业拥有哪些技术优势和所在行业面临的技术方面的变迁。市场分析针对总体的市场环境会怎样影响消费者行为来进行。PDM存储了大量的产品各方面的历史信息。有关人员根据需要提取相关信息进行分析。 根据第一步确定的省价考虑适当的利润后确定产品总目标成本。 2)目标成本的分解。将PDM产品数据库中初步符合拟销产品要求的产品结构检出.按照产品结构并考虑适当变化后将总成本分解到各零部件，得到部件层及零件层的目标成本.技照产品结构树各末端的零部件属性将零件层的目标成本通过特征一成本逆映射分解到各特征，得到特征层的目标成本。此时一设计阶段目标成本的设定与分解完成。 3.2.2PDM用于成本枯算 PDM的产品结构管理模块对产品结构进行管理，设什阶段的成本估算主要依称该摸块来完成。设计人员在PDM系统中可随时查阅材料价格、加工工艺成本(主要是工时信息)、装配工艺成本等信息作为参考来估算新产品成本。 对于企业巳有的生产产品所需零部件部分，可通过位索零部件历史数据库得到该零部件的成本。对于断设计件.通过佣“将CAD系统设计的零件几何特征信息检出并结合以邢用以指导各零件成本的计算。其材料成本从两方面确定:一是由工程技术部门的技术文件提供的制造单位产品所需的各种原材料用盆(包括消耗盘和正常损耗最);二是由供应部门提供的每种材料的标准单价.主要包括运杂费和购价等。把各种原材料的标准消耗量乘其标准单价，就求得产品标准材料成本。各自侧零件由毛坯加工而成，用来加工不同的零件的毛坯的几何特征不同。以巨轴类零件为例.若该零件的，加表明其生成偏用棒材类毛坯.如用捧材类毛坯大类下的毛坯小类四方捧加工，应按圆轴类零件的圆截面的直径和轴长下一个底面为正方体的长方体形料。此时的单件毛重用底边长x高x材质的比重求得。单件毛重x消耗系数后得到单件材料的定顺，考虑单位成本后即可得到零件的成本。一般而言，消耗系数由企业根据历史经验或其他方法确定。 通过PDM将CAPP系统设计的加工及装配工艺规划检出用以指导各零部件工艺成本的计算。将工艺工时信息与单位工时成本相乘后得到工艺成本。将零部件的材料成*及加工成本和装配成本汇总后可得到产品的估算成本。 3.2.3PDM用于成本优化 各部门和人员通过PDM系统产生准确的产品估算成本，依据估算成本来不断地调整零部件的设计、工艺，使估算成本与目标成本相吻合，进而实现设计相关的成本控制。 将各层级的估算成本与目标成本对比，对于符合要求的，考虑汇总。对于不符合要求的.通过PDM的产品配里管理模块和事物特性表进行优化。 PDM提供对各零部件类的版本管理和零部件的几何特征及其他重要属性的管理。对零部件不同版本的管理通过零件主记录进行，对零部件的几何特征及其他重要属性的管理通过事物特性表进行。通过产品配里器设定的各项规则，选择符合几何及物理特性等的零部件版本配置出相应的产品，然后按照前述方法重新计算零部件及产品成本。若成本仍不符合要求则考虑通过事物特性表进行军部件变型设计来达成。首先由PDM产生一个唯一的零件识别号，将其传递到叹认刃中，然后在CAD中通过事物特性表进行变型设计可以直接辐人特性值或复制相似的实例修改有关特性后完成变型设计，变型设什完成后，利用零件识别号将结果注册到PDM中。而后按照前述方法计算经过变型设计的零部件的成本。如此，用两种方法不断进行成本优化，直至达到目标成本。将成本估算的结果与目标成本规划的产品总目标成本比较，若估算成本小于或等于总目标成本，完成成本优化;若估算成本大于总目标成本，进行下一轮的成本分解、估算、优化。 4、结论 成本控制是企业永恒的主题。基于PDM的成本控制将为我国企业实施成本控制提供新的方法和途径。笔者通过PDM系统的功能结构.实现对各应用系统如CAD/CAPP/CAM等生成信息的调用，来进行设计阶段的成本控制，主要研究了PDM如何在成本控制领域的应用过程，从而实现了设计阶段利用PDM平台集成各种计算机先进技术进行成本控制的合理性和高效性的统一。

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