关键词： 变型设计；自动装配；组合设计；设计重用；大批量定制（MC）；PDM

随着市场竞争的日益加剧和客户需求的多样化、个性化，使得企业在成本、质量、交货期和客户满意度方面面临着越来越大的压力，迫使企业不得不采用大批量定制（MC，Mass customization）等先进的设计、制造和管理技术. 大批量定制技术的实施需要PDM 系统的支持以管理企业目前存在着的大量产品设计和工艺资源，同时管理设计和生产过程中产生的各种信息，通过产品配置和产品族管理来缩短订单产品的通过时间.

为了使机械制造业能够对市场进行灵活而快速的响应，尽可能重用原有的设计资源并缩短订单通过时间，作者在实施自主开发的PDM 系统的过程中，针对企业CAx 系统及PDM 系统的应用现状，从资源重用、信息集成的角度，研究并开发了支持设计重用的产品快速组合设计系统，同时以SolidWorks为三维设计平台开发了支持快速组合设计的变型设计系统，并得到了相应的验证.

1 系统的支持平台及主要功能

1 .1 系统的支持平台

本支持平台以客户需求和未来市场需求预测为基础，以产品族设计为核心，根据客户订单从产品族中配置产品满足订单. 将产品开发过程分为客户需求分析、产品族设计、产品配置三部分.

当接到客户订单时，首先对订单进行分析，确认订单产品是否能够接受. 若订单能够接受，则对订单产品进行处理和分解，确定订单产品是属于产品快速组合设计的哪种情况，即直接配置、产品变型设计还是产品全新设计. 产品的变型设计是从产品族中配置出相似产品，在相似产品的基础上进行变型设计，可以进行标准化审核，作为产品族的一个产品实例. 订单产品设计完成后，能够自动生成产品的模型图，在产品生产以前对产品的各种参数进行分析以减少设计的失误. 由于每个部门对产品数据的需求不同，从产品结构中生成不同的BOM 视图供各部门使用. 图1 为系统支持平台的运行流程.

1 .2 系统支持平台的主要功能

（1）设计资源管理系统. 设计资源管理是PDM环境下产品快速组合设计系统的基础. 设计资源管理企业中已有的设计资源. 对设计资源进行分类，使设计资源能够有效查询和利用. 在设计资源管理中不仅管理零部件，而且支持零部件的设计并建立零部件模型. 当已有零部件无法满足设计要求时，通过改变零部件模型的可变尺寸参数来生成满足条件的零部件. 本平台采用支持设计重用、多层次的产品设计资源可重用模型. 该模型通过分层的组织结构形式，反映产品设计资源在重用过程中的信息需求.

（2）产品族管理系统. 在大批量定制环境下，只有拥有能够迅速变型的产品族，才能实现对客户需求的快速设计. 产品族管理系统必须能够建立产品族并且能对产品族进行维护，能够预测将来的产品需求. 面向整个产品族进行设计，需提取符合顾客群需要的产品变型参数，其设计结果是形成可变型的动态产品模型. 在此动态产品模型的支持下，当针对单个客户需求进行设计时，可以快速配置出满足客户需求的产品. 因此，产品族管理系统还需实现与相关CAD 系统的集成，并支持产品模型及各零部件模型的变型设计.

（3）BOM 管理系统. 对于同一产品，在企业不同部门需要的产品信息并不相同. BOM 提供了满足不同部门需求的产品信息，产品的BOM 信息在其生命周期的不同阶段具有不同的内容，形成了产品结构的多视图. 无论是设计BOM 还是制造BOM，其中的每一结点可看作零件（或组件、虚拟件、中间件等），对零件进行重用时不仅重用了零件的设计数据，同时也重用了零件的所有数据.

（4）产品配置管理系统. 通过产品族的设计可形成可变型的产品模型，为产品配置打下了基础. 对订单进行分解后，在产品族结构中，根据产品族中零部件之间的配置规则配置订单产品.

产品配置是产品快速组合设计重要的实现手段. 它根据客户选定的选项对产品模型进行变型，通过CAD 系统向客户展示该个性化产品并提供报价.若客户满意则可生成可供制造的产品模型并投入生产部门进行制造. 如果客户需求不能得到满足，则可向设计人员提供最相似的产品实例，使定制设计有较高的起点从而缩短工作时间. 产品配置本身并不能实现产品的快速组合设计，它为产品族和客户需求之间建立了联系. 产品快速组合设计的真正实现还依赖于产品族的设计以及零部件的变型设计等.

产品配置有三种途径，分别是产品配置、产品变型设计、产品全新设计.

2 系统各模块的设计

通过SolidWorks API 可开发相应的应用系统来扩展系统的功能. 本系统各应用程序开发工具采用Visual C + + 、Visual Basic 和Visual C # ，各应用程序与SolidWorks 的接口插件开发采用Visual C + + ，开发接口采用基于OLE DB 的ActiveX 技术. 所开发系统的结构如图2 所示.

2 .1 与运行平台的集成接口

系统与SolidWorks 的集成实现如图3 所示. 通过属性编辑器对零部件的总体信息和特有属性进行统一的管理，属性编辑器的界面如图4 所示. 基本信息包括代号、名称、规格、材料、设计者、日期和备注，这些内容正好对应二维图纸中标题栏的主要属性，符合设计人