刮板输送机配置系统的软件开发

赵海贤

ZHAO Hai-xian

（承德石油高等专科学校 机械工程系，承德 067000）

0 引言

刮板输送机是煤矿采煤工作面的关键设备之一，由于刮板输送机使用环境特殊且须满足与其他设备的配套性要求，因此它是典型的定制产品。在定制过程中由于刮板输送机结构复杂，参加配置的技术人员很难对本企业的所有产品参数了解很详细，会出现不必要的变型产品，产品型号增多，对产品类型和结构的管理就会出现混乱，出现重复设计和借用混乱的情况。为缩短产品设计周期，提高效率，对刮板输送机配置系统进行软件开发有着重要的意义。

国内的一些大型煤机制造企业实施“甩图板”工程较早，图纸有计算机文档，虽然产品数据管理不完善，但有实施的技术力量和硬件设施，为配置系统产品平台的设计和软件开发提供了技术基础。

1 刮板输送机配置方法[1～3]

目前产品配置方法可分为基于模块化产品配置和基于产品族和产品平台的配置，刮板输送机结构复杂，设计和配置受外界环境影响很大，其模块化程度不高，因此基于模块化的配置方法不适合；基于产品族的配置方法是通过对每一层的节点的选择来进行配置的，其过程相对复杂。对基于产品族的配置方法改进，提出基于产品平台的产品配置方法，通过识别客户需求，寻找客户所需的产品平台，利用此平台进行产品的配置。由于产品平台借助其辅助参数可以基本决定产品不变的结构，而经常变型的结构通过重新设计或变型设计可随之确定，其过程相对简单，提高工作效率。

由文献[4]，在分析已有刮板输送机产品类型的基础上，通过产品平台参数提取和映射，建立了相应产品平台及结构树。将刮板输送机的结构分为三部分，一部分是属于产品平台的零部件，产品平台是一系列产品共享的零部件或模块，一部分是借助辅助参数确定的零部件，另一部分是经常变型的零部件，因此刮板输送机结构的配置也相应分为三部分。

1.1 刮板输送机平台结构的配置

由于每一个产品系列对应的结构树中，平台部分都已经确定，因此只要打开其结构树，相应的不变零部件的型号就可确定，直接输出进行生产即可。例如刮板的型号、图号以及中部槽型号等相应的平台零部件型号都已确定，直接将其图纸输出，经过生产调度，送到生产部直接进行生产加工。

1.2 借助辅助参数结构的配置

需要借助辅助参数才能确定的结构，它只能由一部分特征参数决定，还需结合客户需求确定的辅助参数来确定其结构，例如 “电动机”，只需知道辅助参数“电机功率”就能决定其型号，其型号也可随之确定。

1.3 刮板输送机变型结构的配置

产品中定制的部分，它随客户需求的不同而不同。定制结构一般采用变型设计或重新设计。如果部件的各部分结构受环境影响很大，或者是各部分结构尺寸变形很多的情况，就可以通过重新设计来得到客户所需的结构；而对于部件的某一部分经常变形的情况，则可以使用变型设计的方法。

对于定制零部件的配置设计，一般采用提取零部件特征属性作为识别相似件的标准，对于特征属性的概念,许多专家学者们针对不同的应用领域给出了不同的定义。最有影响的首推Pratt&Wilson 的定义：特征是一个零件的表面上有意义的区域，共分为通道特征、凹陷特征、凸起特征、过渡域特征和变形特征等六类特征。这种基于形状特征分类的定义也被 STEP 标准所采用[5]。当零部件的属性特征被提取后，零部件的变型设计就变得很简单，只需输入该零部件的属性特征，利用模糊模式识别方法，即可得到最接近的客户需求的零部件，在此零部件对应的CAD图中进行相应的变型设计就很容易实现。

2 刮板输送机配置系统的软件开发过程

产品配置的核心是产品配置系统，它能协助设计人员完成配置任务，一般由存储产品模型的知识库和可视化的开发环境工具所组成。在进行软件开发之前，首先要清除企业中存在的一些障碍，例如图号编码不统一，每一个设计人员之间没有沟通，个人的CAD图存在个人电脑中，没有共享，成为一个个信息孤岛。因此在建立数据库之前，首先要统一图号编码，便于产品查询和产品配置。

2.1 刮板输送机数据库设计

数据库是信息系统的核心和基础，把信息系统中大量的数据按一定的模型组织起来，提供存储、维护、检索数据的功能，为支持产品配置功能，我们采用SQL Server2000作后台数据库。在数据库设计中，我们可以通过不变型部件和零件中的parent_code形成产品结构树中平台结构树结构；变型部件和零件中的parent_code形成产品结构树中变型结构树结构，通过零部件中的ConfID指针来存储有关零部件配置的一系列信息，再根据配置项中配置变量的输入，与配置信息进行匹配，从而实现产品结构的快速配置[6]。

2.2 刮板输送机可视化开发与运行环境的选择

开发与运行环境的选择会影响到数据库设计，本例的刮板输送机配置系统是在windows xp中完成系统开发任务的，并使用Visual Basic开发系统程序，使用SQL Server 2000作为数据库管理系统。在系统实现过程中，首先要根据对系统功能的分析设计出需要的数据库，包括各个数据表和数据关系图的详细结构。

3 刮板输送机配置系统实现的功能及过程

刮板输送机产品的配置软件的结构框架如图1所示。

软件实现过程：

步骤1：首先分析客户需求，并做适当引导，让顾客用最精确的语言表达他的定制需求。将客户描述产品的功能和属性转化成结构参数，提取出产品的特征参数和辅助参数。

步骤2：输入客户所需产品特征参数，利用模糊模式识别方法，在所有产品平台中找到最符合客户需求的产品平台序号。

步骤3：根据步骤2得到的平台序号，打开其相应的产品结构树，由于结构树中的零部件分为三类，因此产品结构的配置也分为三部分：对于属于平台的部分，即不变的零部件，其零部件的编号已经确定，这部分零部件可直接输出进行生产加工；对于借助辅助参数确定的零部件，要求输入辅助参数，当此部件结构确定后，再根据配置约束和配置规则，确定与其相关的零部件；对于经常变型的零部件，则需输入此零部件的关键尺寸，根据此关键尺寸利用模糊模式识别的方法，找到一个最接近的零部件，打开相应的CAD图进行修改，直至满足客户需求。

步骤4：当步骤3的各部分结构都确定后，即整体结构都确定后，利用冲突约束进行检验，若存在冲突，则需返回到步骤3，进行重新配置；若不存在冲突，则提取各零部件的具体信息， 最后输出产品的物料清单即BOM表和相应的价格。此软件实现过程如图2所示。

4 结束语

基于产品平台的产品配置方法，通过找到客户所需的平台来实现其具体的配置，由于产品的特征参数可以完全确定产品的零部件结构，或借助辅助参数及约束决定产品的结构，这部分结构或模块就可以直接进行生产制造，这样就缩短了产品开发时间，提高了工作效率。此方法已应用到刮板输送机的具体实践中，其软件的开发实现提高了企业对客户需求的响应速度，取得了良好的经济效益。

[1] 王海军. 面向大规模定制的产品模块化若干设计方法研究[D]. 大连理工大学,2005.

[2] 祁国宁,杨青海,黄哲人,等.面向大规模定制的产品开发设计方法研究[J]. 中国机械工程,2004,15(19)： 1697-1701.

[3] Tseng M M,Jiao J.Design for Mass Customization.Annals of the CIRP,1996,45(1)：153-156.

[4] 李国平,赵海贤,张换高,檀润华. 刮板输送机产品平台建立及配置方法研究[J]. 计算机集成制造系统. 2008,14(2)： 241-247.

[5] 刘华伟. 基于自定义特征的零部件设计系统研究与开发[D]. 华中科技大学,2004.

[6] 范斌. PDM中产品结构与配置管理的开发与研究[D]. 武汉理工大学,2005.