文摘：在研究新产品设计过程和数据组织特点的基础上，提出了一种基于pdm的数据组织策略。在新产品设计过程中，要求产品信息模型动态响应用户需求，频繁动态修改和反复回溯，以及产品数据的多样性、复杂性和海量性，决定了新产品开发独特的数据组织形式。为此，提出了一种基于配置规则的中性树产品模型管理策略，全面描述了产品结构树，利用pdm管理各阶段的产品设计信息，从而有效支持新产品的设计。关键词：新产品设计、产品数据管理、动态响应、动态修改、反复回溯随着市场竞争的日益激烈，新产品的上市时间已经成为决定企业竞争优势乃至生存的主要因素。如何缩短新产品的上市时间，加快新产品的设计速度，是企业必须面对和解决的问题。新产品设计是一个创造性的思维过程，有良好的数据组织作为支撑。目前设计师不得不花费大量的精力查阅相关资料，尤其是对于设计各个阶段的资料的查询和修改，浪费了宝贵的时间，从而导致设计师无法集中精力进行设计的创造性思维。为了充分发挥设计人员的创造力，提出相应的设计数据组织策略具有重要意义。目前国内外主要文献中，对新产品设计方法的论述居多，对新产品设计的数据组织形式的研究尚不多见，但每种设计方法的实现基础都有相应的数据组织策略。参考文献[1，2]对概念设计进行了研究，强调在概念设计中如何实现和动态响应用户需求；文献[3]提出用自动功能分解的方法组合基本机构产生新机构，实现动态改变基本结构的设计。基于各种方法的设计特点，研究和总结支持新产品设计的数据组织策略，建立新产品设计的数据信息模型，支持新产品的设计过程。1新产品设计特点及设计流程1.1新产品设计特点新产品设计数据的管理不同于现有产品的数据管理，它适应于新产品的设计特点。主要特点如下：1 .用户需求的不确定性。在产品设计之初，根据用户提出的要求确定产品的技术体系。但由于用户需求的模糊性，产品技术体系的不确定性只有随着设计的逐步深入才会逐渐清晰，在此期间可能会提出新的需求。因此，新产品的设计过程是一个动态响应用户需求的过程，新产品的设计数据管理形式应该支持这种逐渐清晰的需求变化。2.产品结构树的动力学。由于新产品设计过程中受诸多不确定因素的影响，随着设计的细化，相应的产品结构树也会随之调整。因此，相应的数据组织策略应该支持产品结构树的动态修改。3.新产品设计过程的重复。其实新产品的设计过程也是一个循序渐进的自上而下的设计过程，从粗到细。在某些情况下，可能需要重新考虑一个不合适的废弃设计，并返回到原来的设计状态重新继续工作。因此，新产品的设计数据管理策略应该能够支持产品设计中的追溯或重复功能。4.产品设计中数据的复杂性。在新产品设计过程中，需要新技术、新材料、专利等信息的支持，设计过程中产生了大量的数据、报表、图纸等。这些数据类型多样复杂，需要有效管理，支持对这些数据的建立、修改、查询等操作。DIV 1.2新产品设计流程新产品的设计是一个自上而下的过程。这个过程是动态实现和响应用户需求的过程，也是通过动态生成产品结构树的过程
另外，产品设计过程的可重复性，对于数字化产品模型来说，属于产品结构树的修改。在设计之初，用户提出一定的需求，在此基础上，用户分解相应的功能，接下来是产品的各种分析和详细设计。在此期间，由于用户需求的变化或某些设计因素的影响，会重复设计，这种修改是动态的。最后根据用户需求和配置规则生成相应的产品结构树。新产品设计过程的示意图如图1所示。/DIV 2新产品设计的数据组织策略2.1用户需求不确定性的数据组织策略在新产品设计的整个过程中，用户的需求是不断变化的。为了支持对用户需求的响应，提出了一种基于配置规则的中性树产品数据管理策略。在新产品设计过程中，应对各阶段的产品设计信息进行全面统一的管理，通过产品结构树对各种信息进行综合管理。这种结构树应该能够全面地描述产品的层次关系，即组件、部件和零件之间的完整关系。对于一个系列的新产品，应该能够全面描述整个系列的产品结构树。因此，提供了一种中性树机制来满足这一需求，它最完整地描述了所设计产品的完整结构树。中性产品结构树的数据组织是每个子装配、部件或零件用每个节点表示，相关数据与每个节点放在一起，最终建立基于产品结构树的产品信息树。根据这个产品结构信息树，按照用户的要求和一定的配置规则，选择相应的零部件进行装配，形成相应的产品结构树，可以据此操作生成设计过程的其他阶段。
段（如，制造、装配等）所需的信息。 以中性产品结构树及相应的配置机制建立的示意模型如图2所示。由图中可以看出，新产品设计中用户的需求通过相应的配置规则进行了体现。 在建立中性产品结构树时，可建立适应新产品设计的可互换件及替换件，充分考虑用户可能的各种需求，扩展所建立的中性产品结构树的适用范围，通过指定的配置规则，产生相应的产品结构树。
<DIV> 2.2 产品数据的动态组织策略 新产品结构树是一个动态形成的过程，其间要作大量的修改如增加一个节点、删去一个节点或对某一个节点作局部修改，而这些相应的修改必然会对产品结构树其它部分有所影响，为此我们提出的数据组织策略就是为新产品设计提供一个支持环境，支持相应的动态修改及其影响部分的自动调整，充分反映设计者的意图。 产品结构树是一个具有层次结构的拓扑形状，越往底层各节点所代表的结构越简单，可能仅仅表示某一个零件，同理，上层所代表的往往是各个子装配体，其自带一个装配结构，对它的修改影响会向下传递甚至于到其它结构。针对这种情况，对于产品结构树中的每一个包含于上层结构的子装配体或零件，使用pdm系统提供的指针功能，也即是说，产品结构树的层次关系，除根节点以外，都是通过一种对相应独立存在于数据库中的零部件的引用，数据库中只有零、部件的一个存储实例，对此实例或其引用的修改会联动修改产品结构树中所有对此零部件具有引用关系的结构，这种联动修改极大的维护了产品结构树的实时更新，保障了产品结构树相关数据的完整、统一性。 应用此种策略的数据组织形式如图3所示。</DIV>在图3中，建立产品结构树的原则是“引用”。如果在需要建立某零部件的引用关系时，其尚不存在，应先创建该零部件，再通过引用关系使用该零部件。为此需要组织相应的子装配体、零件，以方便查询。可以采取建立子装配文件夹、零件文件夹的方法。
<DIV> 2.3 支持产品设计数据回溯的组织策略 因为新产品的设计是一个反复和回溯的过程，产品的设计过程是一个试探着前进的过程，过去的设计应能够进行保留，以方便满足因某种原因需返回过去废弃的设计的要求。 有两种支持产品设计数据回溯的组织策略。一是动态产品数据组织策略的引申使用。动态产品修改策略使用的是引用原则，如要废弃某一设计，只要切断相应的引用关系即可，该设计的实例仍旧保存于数据库中，如在某种情况下重新需要使用该设计时，只要重新建立引用关系即可。二是利用pdm软件提供的版本管理功能来实现,针对某一目的而设计的零部件，可能因某种原因需放弃或需作重大修改，则可使用版本管理功能，产品结构树的引用关系并未切断，只是使用了具有引用关系的零部件的另一个版本，如果需要，可将废弃的版本提到工作状态，也即实现了产品设计数据的回溯。版本功能不仅可以实现零、部件整体的回复或回溯，还可以实现相关文档的版本管理，这种方式极大的支持了整个设计过程的数据回溯要求。设计数据回溯组织策略的示意如图4所示。 </DIV>2.4 针对设计数据复杂性的组织策略 新产品开发涉及大量的信息，有些是支持新产品开发的各种资料库，有些是产品设计过程中产生的各种文档，所有这些信息的格式是很复杂的。对于这种复杂的异构信息的组织策略，采用产品数据管理pdm（product data management）技术来进行。pdm是一门新兴的产品数据管理技术,它提供了一种平台或框架以管理各种格式的数据、资料的机制，并且它还具有一些进行数据组织的工具，如版本管理、流程管理及一定程度上的配置管理，为了完整实现用户的要求，可利用系统提供的itk接口扩充系统功能。基于以上因素，采取pdm软件来管理支持新产品开发的各种资料及产品开发过程中产生的各种文档。以美国eds公司生产的面向企业级的iman作为工作平台进行产品数据管理的研究和实施的。iman系统的具体功能和用法，详见相关文献[3、4]。
3 总结
产品信息的组织是一个复杂的过程，但组织的好坏直接影响着产品开发的进度和质量。本文结合自己进行产品数据管理的实际经验，阐述了新产品开发的数据组织形式特点，并提出了相应的组织策略和实施方案，最终的目的是更有效的组织新产品设计数据，支持新产品的开发，采用的基于pdm的各种数据组织策略，一是利用pdm对各种格式数据的有效管理，二是利用系统提供的一些功能。但由于系统是一种商业化软件，并非是针对新产品数据组织软件，用户必须优化利用系统本身提供的功能及进行相应的二次开发才能满足要求。各种数据组织策略的实施是互相交叉引用而非孤立使用的，通过动态建立和修改产品结构树状的信息模型，支持新产品开发的全过程。
