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面向PDM系统柔性事物编码模型的研究 |
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作者：赵韩 柳吉庆 董玉德 |
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在企业的设计、生产和经营活动中，积累了大量的产品数据资源，这些资源通常以不同形式存在于不同部门和计算机辅助系统中，为实现产品数据资源的有效管理，越来越多的企业相继实施了产品数据管理(PDM)系统。为实现PDM系统在企业中的顺利运作，必须要保证能够实现快速有效地检索识别产品数据。编码是一种对产品数据资源进行识别和分类有效手段，建立统一、简洁、完善、无二义的编码系统对于各种不同应用系统的数据交换、共享、处理和查询有着重要的意义，一个良好的事物分类编码系统是进行信息集成的基本保证。由于企业生产特点不尽相同，事物编码的结构、层次往往有着较大的差异。即使在一个企业内部，针对不同的产品数据对象，例如产品、部件、零件等也往往采取不同的编码策略，因此要求编码系统具有较强的灵活性和通用性，满足不同层次和结构的多事物编码需求，提供给企业用户进行个性化定制的空间，做好企业实施PDM系统的基础工作。
1 编码功能分析
PDM系统作为数据集成平台，编码功能的优劣关系着是否能够有效管理企业中相关产品零部件及其关联的图文档信息，一个良好的编码系统应能满足以下几个基本要求：
(1)识别和分类应确保编码的唯一性，做到一物一码，同时编码中可以包含编码对象的一些属性和特征，从而方便利用编码进行事物的分类，提供灵活便捷的数据组织方式。
(2)开放性和集成性编码系统应具有良好的开放性，以便进行扩充，同时能够与PDM、ERP等管理信息系统进行良好的集成。
(3)规范性符合数据处理技术的要求，便于计算机信息管理系统的处理。
(4)简易性在编码过程中，编码系统采用自动或半自动向导式的编码方式，用户不需要进行编码规则和各个编码部分涵义的记忆，简洁明了，易于理解。
(5)柔性可定制编码系统应充分考虑不同企业在事物编码规则上的异同，允许用户根据自身情况进行灵活定制，从而有效缩短实施周期和降低实施的难度。
根据上述分析，笔者提出一种面向PDM系统的事物编码模型，如图1所示。
图1 面向PDM系统的事物编码模型
编码规则是对某一类事物编码所有对象编码结构的相关定义。可描述为CR=(CRID，CCS，CCRS)，其中CRID为此编码规则的唯一标识，CRID为隶属于此编码规则的码段集合，CCRS为组成码段间相互关系的集合，编码系统所有生成的最终码值唯一对应于某一编码规则，码值的取值需符合对应码段属性定义，满足对应码段相互间的约束关系。
编码码段是编码结构的基本组成单位，可描述为CC=(CID，CRID,ClassType,ValueType,Length,Postfix)其中CID为某编码码段的唯一标识，CRID是此码段所属编码规则的标识，ClassType为码段所属的类型，ClassType∈ClassTypeSet，ClassTypeSet={ClassCode，FlowCode，AssistCodc，UserDefineCode}为本文所定义的所有码段类型集合，ValueType为对应编码码段取值类型，取值类型集ValueTypeSet={数字码，字母码，混合码}，Length为码段值的选取长度，Postfix为码段后缀，通常用作码段之间的分隔符定义，本文将之归为码段的组成部分之一。
本文将编码码段做如下类型划分定义：
(1)分类码段(ClassCode)是编码系统中重要的组成部分之一，通过预定义码段对应码值集所具有的涵义，从而对事物进行有效分类管理，某编码规则所包含的分类码段应能完全涵盖所有编码对象成员，同时分类划分应避免出现交叉引起的一物多码的情况。
(2)流水码段(FlowCode)是编码系统中不可缺少的一部分，是实现编码唯一性的重要手段，一个编码系统有且仅有一个流水码段。需要定义流水码段的取值空间、增长步长以及与分类码段值的关联关系，一般由系统自动生成。
(3)辅助码段(AssistCode)是对编码系统的有效补充，有助于提高编码的灵活性，例如整个编码系统的固定前后缀。
(4) 用户自定义码(UserDefineCode)是需要由用户手动输入码值的码段类型，例如零部件的几何尺寸信息等。
编码规则中所包含的码段集合并不是简单的罗列，组成码段之间存在着多种关联约束关系，定义码段间关系集CCRS={Rs，Rh，Rd)，详细说明如下：
相邻排列关系Rh编码规则中的编码段按照一定的顺序排列出现，表现为码段之间的相邻排列。当码段A紧邻码段B，并出现在B的前一位置时，可称码段A、B满足相邻排列关系，记为Rs(A，B)。
层次关联关系见：分类码段往往具有一定的层次性，体现为码段间的一种“父子”关系，子码段的取值通常受父码段的取值影响，例如对产品的多级分类编码。这种关系可记为Rh(A，B)，其中码段B是码段A的子码段。层次关联关系是一种偏序关系，即∨A，B，C∈CCS：Rh(A，B)
∧Rh(B，C)＝＞Rh( A，C)，如果∨cc∈CCS∧cc≠A＝＞Rh(cc，A)不成立，则称A为所属编码规则的一个根码段。
生成依赖关系Rd：描述流水码段与其他码段间的取值约束关系，流水码段值一般采用系统自动生成的方式，生成的流水码段值除了要受流水码段本身属性定义约束(下限值、上限值、增长步长)外，其取值要依赖于编码规则下其他若干码段的相关取值。设A，B∈CCS∧A ClassType=FlowCode∧B．ClassType≠FlowCode，如果A的取值受B的取值影响，则记为Rd(A,B)，DGC={cci|cci∈CCS∧Rd(A，cci)，1≤i称为流水码段彳的生成依赖码段集，其中甩为编码规则中的码段个数。
在完成码段结构定义后对分类码段的码值集进行预定义，赋予分类码段值涵义，从而便于用户在最终编码生成中分类码段值的选取以及相关码值含义的解析。由于分类码段往往具有层次性，因而分类码段值表现为一个更为丰富的树形结构关联，如图2所示。
图2 编码码段与码值关联关系
2 关键算法实现
2．1 流水码值自动生成
流水码值是实现编码唯一性的重要组成部分，流水码值的生成一般受其他码段码值的影响，由系统自动生成，其实现的具体算法如下：
输入：采用的编码规则cr，除流水码值外的其余码段值集合cvs
输出：流水码值cfv
{
根据编码规则cr结构定义，找到对应的流水码段cc，由与cc相关的生成依赖关系集合可确定cc对应的流水码段生成依赖集dgc；
根据dgc包含的码段集属性定义，对cvs的值进行转换，转换规则为：cvs中与dgc相对应的码值，保持不变，cvs中无dgc码段对应的码值用等长度单字符通配符进行替换，转换后的码段值集合为cvs’；
根据cc所定义的长度以及在编码码值中的起始位置，用等长度的单字符通配符插入到cvs’字符串对应位置中，形成模糊查询编码值cvs”；
利用cvs”在已编码码值库中查找所有相关匹配记录，查找得到当前最大流水码值识别号cfvmax；
如果选取优先采用废号策略，则需在库中查找识别号最小值到咖"甜之间有无可用值，如果有则将此值赋予cfv并返回，否则进行到下一步；
令cfv=cfvmax+步长，返回cfv的值。
}
2．2 码值解析
码值解析是编码生成的逆向过程，将已编码码值与相关定义的编码系统结构进行对照比较，对编码码值进行解析，得到码值各个组成部分所对应的编码涵义，直观明了地呈现给用户，让用户能够了解编码所蕴含的相关信息，码值解析的过程具体步骤如图3所示。
图3 码值解析过程结构树
(1)匹配编码规则搜索 利用已知的编码码值，搜索到该编码值生成所依据的编码规则，匹配搜索可分成以下几个层次进行，长度匹配(Length—Identity)、辅助码匹配(AssistCode．Identity)、码段定义特征匹配(Classcode-Identity)，长度匹配是指搜索编码系统中长度定义与待检测编码码值长度相同的编码规则，如能保证不同编码规则的编码长度不一致，则采用长度匹配即可确立待检测码值唯一可用的匹配编码规则；关键字匹配指利用编码规则的辅助码，如编码规则固定字符前后缀，各码段分隔符等，根据其在编码值中的起始位置索引及取值在待检测码值中进行搜索判断；码段定义特征匹配是根据编码码段的定义信息(长度、类型)等进行匹配判断。
(2)分类码值提取 待检测码值是一个包含了多码段类型所对应码值的组合体，其中分类码值的信息是最为重要的一部分，通过获取码值所对应编码系统的码段结构定义，忽略编码系统辅助码、流水码以及码段间分隔符等码值信息，提取待检测码值中所包含的分类码值。
(3)码值涵义解析 在系统编码数据库中，搜索相关码值所对应的标识号，从而获取解释信息，如果码值所对应的码段间存在层次关联关系，则其涵义解析是个迭代的过程，父码值的标识是进行子码值标识确立的依据。
3 应用实例
国内某重型机械制造企业的主要产品包括工业万向轴、齿式联轴器、剪刃等，其生产的每一类产品通常对应一套编码方法，以往采用专人手工管理编码的方式进行编码维护，由于公司的迅速发展壮大以及管理人员各自习惯的不同，常常引起编码管理的混乱，为此公司组织实施了PDM系统，笔者上文所述的编码模型成功应用于该企业的编码规则制定和管理中，以剪刃产品编码规则为例进行说明，其编码结构定义如图4所示。
此编码规则采用树链式混合结构，共有8个码段，根据上文所建立的模型可知：码段1为辅助码段，码段2—7为分类码段，码段8为流水码段，码段卜8相邻码段之间满足相邻排列关系，根据这种关系和各个码段的相关属性定义，可以快速定位一个码段在编码中的起始索引位置，为系统关键算法的实现提供了先决条件。码段2、3以及码段4、5、6码段之间各自满足层次关联关系，码段2、4、7为编码规则的3个分类根码段。根据企业的编码规则规定，码段7没有作为流水码自动生成的判定依据，因此此编码规则中流水码段8的生成依赖码段集为码段1-6。企业管理人员根据自身企业实际编码的需求，通过上述码段结构以及码段关系的相关定义，并对分类码段的相关码值信息录入存储，实现了编码结构的柔性定制。
4 结束语
本文结合在企业的PDM系统对信息分类管理和高效检索识别的实际需求，对编码系统的组成要素以及相互关联关系进行分析，建立了一个适用于PDM系统的多层次、结构柔性可定制的事物编码模型，能够在不同企业编码环境下对不同事物采取灵活、有效的编码策略，满足企业对编码的个性化需求，实际应用表明，本文提出的编码模型在企业信息管理系统的实施过程中具有普遍的参考意义。
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(9/14/2011) |
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