1 引言
生物的基因保存了最能適應環境的生命信息。它通過成千上萬年的、無數代的優勝劣汰的自然選擇，才得以獲得各種與環境相適應的特征，并通過基因的形式保存下來。而機械產品信息中的大量精華以往由于沒有行之有效的方法給予保存，結果不斷地被重復制造出來，又不斷地被丟棄。人們在進行著大量相同內容的重復設計，不僅浪費了寶貴的人力資源，也浪費了寶貴的物力資源。產品信息標準化是一項保存和充分利用產品信息精華的最有效的方法。
各種生物基因的形成是自然界的自發的行為，是一個復雜而漫長的過程。而各種產品信息基因的形成則是人類的自覺行為，需要多方面協作，進行艱苦而堅持不懈的工作。本文在產品信息基因模型的基礎上，將產品信息標準化作為一項系統工程進行了研究。
2 產品伯息標準化系統工程的主要原則
產品信息標準化是一門系統工程，涉及多種學科，如機械、計算機、電子、管理等，也涉及到多種產業部門，如通用機械、紡織機械、造船、航空航天、石油機械、儀器儀表、電子機械等等。實踐還證明，產品信息標準化絕不是一個單純的技術問題，而如同先進制造系統一樣，是一技術、組織和管理的綜合間題，如圖1所示。
圖1 產品信息標準化系統工程的框架
產品信息標準化系統工程的主要原則有：
(1)第一把手原則 產品信息標準化的開展首先需要領導特別是第一把手的強有力的支持。產品信息標準化決不能滿足于小打小鬧，必須對企業產品結構進行重組，必須將產品設計、工藝、制造和銷售維護等人員組織在一起共同進行產品信息標準化的工作。只有企業最高領導才能組織各方面力量，整理出企業的典型產品和零部件、功能模塊及功能特征等產品信息基因。因此要求企業領導有遠大的抱負、能著眼于企業長遠利益。
(2)標準化先于計算機化原則 要求把產品信息標準化作為企業計算機化的基礎和前提，將產品信息標準化作為企業先進制造工程的一個重要組成部分，標準化部門將參與企業信息管理現代化的決策。產品信息標準化的結果將為CAD、CAPP、CAM等系統提供配套的基因庫，先進的計算機軟件只有配上實用的產品信息基因庫(數據庫、知識庫)才能發揮出其巨大的作用。現在的大容量的計算機存儲技術的發展已為產品信息基因庫的建立提供了較好的條件。產品信息標準化的重要性將不會亞于其它的CAD等技術。它也將是一門新興的信息產業。CAD等計算機技術與產品信息標準化相結合才能如虎添翼，離開產品信息標準化，CAD等計算機技術只能是一些繪圖工具而已。
(3)直接利益原則 當人們的工作與直接利益聯系起來時，可以提高工作的效率。因此，將產品的變型設計任務交由銷售部門去承擔，而產品的創新設計交由新，產品研究部門承擔。設計與銷售直接掛鉤，設計人員直接參加銷售，一方面可以使設計人員得到用戶的第一手的資料，另一方面可以使設計人員更注重產品信息標準化，因而由此而得到的產品在交貨期、質量和成本上都有很強的競爭力。
(4)整體優化原則 在產品設計時以在新產品中合理利用過去產品圖紙的比率作為重要的考核指標，而不是以新出圖紙多少作為考核設計人員的指標；不僅注重新產品的開發，也注重現有產品的標準化以降低成本，提高產品的競爭力。
(5)面向過程原則 產品信息基因包括功能可實現，性、可制造性、可維護性等特性，因此產品信息基因的提取需設計、制造、銷售等人員組成的多功能項目組協同工作。
(6)全球戰略原則 先進制造系統的特點是全球制造業的集成化，產品信息標準化也必須面向全球集成戰略。正在實施中的信息高速公路將為產品信息標準化的全球戰略提供極大的方便。產品信息標準化所面向的產品品種越多、范圍越大，其效益也越大，當然難度將大幅度增加。
(7)柔性和魯棒(robust)性原則 產品信息標準化在時間域中是一個動態過程，隨著時間的變化，產品信息基因逐漸增多并不斷更新；在空間域中是一個分布化工作過程，不同的地區和企業進行著不同內容或相似內容的產品信息標準化工作。這種情況下無法進行集中控制，因為集中控制的難度很大，而這又不是少數人所干得了的。因此，產品信息標準化需要強調柔性和魯棒性，以免出現“一統就死，一放就亂”的情況。Internet或未來的信息高速公路將為產品信息標準化的分布化工作提供有利條件。產品信息基因的計算機存儲和管理技術將為產品信息標準化的動態進程創造最佳環境。
3 產品信息標準化的基本內容
產品信息標準化是CAD、CAPP、CAM等系統相結合的重要工作。通過與CAD、CAPP、CAM等系統配套提供產品信息基因模型庫，使CAD、CAPP、CAM等系統能充分利用以往的設計信息，通過對以往產品信息的少量修改，迅速推出新的產品。生物基因遺傳的生命信息是經過自然選擇過的，所產生的生物個體一般對自然環境有很好的適應性；產品基因所傳遞的產品信息則是在實踐應用的基礎上經過標準化而得到的，由此所獲得的產品無論在質量和成本上都有良好的市場競爭力。當前的產品市場的特點是國際性和多變性。由此帶來的結果是產品生命周期大大縮短，產品品種大大增加。企業為了生存，需要提高新產品的開發能力。傳統的制造系統只是對大批量生產的產品進行標準化，并且往往是在較小的范圍內進行產品標準化。而在先進制造系統中，為了滿足不斷增長的新產品開發要求，為了提高不同企業的協同開發和生產能力，其產品信息標準化的內容和深度以及實施范圍都有很大的變化。
產品信息標準化的主要內容是從現有的產品信息中提取產品信息基因。在此基礎上建立產品信息基因庫并進行產品信息基因的編碼。產品信息標準化由于所面對的產品基因不同，可以分為五個方面：
(1)典型零件的標準化 通常情況下，可以將零部件按其特性分成A、B、C三類(圖2)。C類零部件是標準件，其數量約占產品零部件部數的30%，成本的5%。B類零部件為相似件，可以用參數化設計的方法從原先已有的零部件中派生出來，因而設計開發的工作量比較小，加工方面的標準化程度也比較高。B類零部件一般占產品零部件總數的60%，成本的25%。A類零部件是與用戶需求有關的特殊零部件，必須根據用戶的需求進行設計、開發和加工。A類零部件的數量很少(10%)，但因其十分復雜，故所占成本比例較高(70%)。
根據關于產品基因的定義，典型零件包括標準件和相似件。典型零件的標準化主要是對相似件的標準化和對專用件的相似化。其目標是將B類零件盡可能地變為C類零件，而將A類零件盡可能地變為B類零件。
圖2 典型零件標準化的ABC分析
(2)零件功能特征的標準化 主要是將常用的零件功能特征進行分類整理及標準化，建立相應的圖庫，用于支持交互式CAD系統。不同種類的產品中A類零件的功能特征有較大不同，因此宜根據產品大類分別建立自己的專用功能特征庫。同時對各類產品中的B和C類零件則建立通用的零件特征庫。如圖3所示。
圖3 零件特征庫與產品的關系
(3)典型產品的標準化 典型產品的標準化包括模塊化和系列化。可用于產品的變型設計和參數化設計。在CAD系統中，用戶根據需要，只要輸人一些參數即可獲得所需的產品的完整信息。
(4)功能模塊的標準化 有一些功能模塊具有很高的標準化水平如齒輪減速箱，更多的功能模塊只有一些示意圖，給出其基本原理。隨著計算機應用水平的提高，應將更多的功能模塊進行標準化、模塊化和系列化，利用計算機進行變型設計和參數化設計。如某系列工業汽輪機采用了積木塊設計原理，可以按用戶要求通過標準化功能模塊的組合，以較快的速度得到新產品的概念設計模型，并給出產品報價。
(5)工藝標準化工藝標準化 包括工藝文件、工序、工時定額、數控程序及工夾量具等的標準化。典型零件和功能特征的標準化工作的好壞直接關系到工藝標準化的水平和難易程度。
產品信息標準化的最后結果將是大量的不同層次和結構的產品信息基因。傳統的方法是將各種標準化文件，以書面的形式表示產品信息基因。當產品信息基因數量很多時，在使用上將有許多不便之處，并會嚴重影響推廣和使用。可行的方法是將產品信息基因存儲在數據庫中，以大容量光盤作為存儲介質，并建立一個數據轉換模塊，使產品信息基因容易地被各種不同類型的CAD系統所調用。
4 產品伯息標準化系統工程中的觀念的變化
產品信息標準化系統工程中觀念的變化可以用表1的形式表示。
表1 產品信息標準化中觀念的變化
5 結束語
產品信息標準化是一個系統工程，需要企業第一把手親自抓，需要企業各個部門的通力配合。產品信息標準化的主要內容是產品信息基因的提取，包括典型零件、功能特征、典型產品、功能模塊和標準化工藝信息的提取。產品信息標準化是一個動態過程和分布化過程，計算機數據庫技術和網絡技術為產品信息基因的提取、集中、存儲和維護提供有利條件。產品信息標準化涉及許多觀念上的變化。
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