产品配置建模方法与关键技术

［餐■・■理］叶红朝产品配置建横方法与关键技术

的基础上构造了产品模型。

基于模型的配置建模方法提高了模型的可维护性，但配置模型的共享性不强。

２．３基于约束的配置建模

通过定义构件的约束建立起可描述实体的配置模型表达。该方法对配置模型中的参数、构件间的接口关系等定义为变量，参数关联、构件的兼容性、选配关系等由约束条件进行定义，模型的建立转化为对变量和变量间约束的表达。Ｒａｆａｅｌ等０１提出了结构化约束建模和基本配置单元的推理方法。基本配置单元由一些预定义的构件和构件间的连接构成，配置模型是这些配置单元的组合。

基于约束的配置建模方法在解决复杂深层参数求解问题中具有一定的优势，但由于变量问各种约束关系的构建复杂，因此它的通用性受到限制。

２．４基于本体的配置建模

本体表示是目前研究较多的１种知识表示方法，本体是用于描述或表达某一领域知识的１组概念或术语。本体作为应用领域的概念模型，不同的建模方法、算法、语言和软件工具之间能够共享相同的背景知识，实现系统间的互操作。Ｆｅｌｆｅｒｎ培等“］在构建配置知识库时提出了采用率体来构建产品配置模型，并将配置本体进一步细化，包括：构件种类、功能类翌、资源、泛化、聚合、连接和端口、兼容性关系、附加的建模概念和约束、功能配置知识，采用统一建模语言（ｕＭＬ）来描述产品配置模型。张劲松等［５］也提出了基于本体的配置建模方法，定义了构件、功能、资源、关系、端口以及约束等配置本体的基本概念，给出了基于本体的电脑配置模型的应用实例。

基于本体的产品配置建模方法提高了模型的共享性和可靠性，但在配置模型中的层次结构关系方面存在不足。

２．５基于ＧＢＯＭ的配置建模

Ｈｅｇｇｅ等在１９９１年提出了创成式ＢＯＭ（ＧＢＯＭ）“］。ＧＢＯＭ是产品族抽象结构的表示。王世伟等”１以ＧＢＯＭ作为产品族的知识表示方法，提出了基于ＧＢＯＭ的产品配置模型ＧＰｃＭ（ＧＢＯＭ－ｂａｓｅｄＰｒｏｄｕｃｔｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎＭｏｄｅｌ）。在ＧＰＣＭ中，用配置单元来表示预先设计的零件或模块，用约束来表示设计知识和规则。分析了模型中配置单元的构成：标准配置单元、可修改的配置单元和可参数化的配置单元，给出了配置单元的约束关系。

基于ＧＢＯＭ的产品配置建模继承了创成式ＢＯＭ产品族建模理论的优点，充分体现了模型的可配置性，有利于实现基于配置模型的产品多样化。但该模型在表达层次结构关系方面也存在不足。

３产品配置建模的关键技术

配置问题求解方法是产品配置建模的关键技术，是指如何对建立的产品配置模型进行求解。实际上，问题的求解方法往往和表示它的模型紧密联系在一起的，不同的表示模型可能会采用不同的求解方法。现有的产品配置求解方法大致有以下３类。

３．１基于规则的方法

在基于规则的配置系统中，需要定义１个设计目标以及一系列ｉｆ＿“ｔｈｅｎ规则，通过规则描述构件间的关系和动作。采用向前或向后推理的方法，在每一步，系统都需要检查整个规则集。当数据库中的当前状态信息符合某一规则的所有条件时，相应的规则被激活，并执行相应的处理。处理完毕后，数据库的状态可能已经发生改变，此时需要再搜索１个规则，如此循环往复直至得到最终的配置方案。

基于规则的方法能够实现较复杂的产品配置，多应用在一些特定的专家系统中，但随着模型的扩充和规则的增加，会带来较大的规则维护和管理问题。３．２基于模型的方法

１９８０年左右出现了基于模型的推理方法。基于模型推理的前提是存在系统模型。系统模型由可分解的实体以及它们之间的相互作用组成。基于模型的推理将知识和知识的使用进行了分离，提高了系统的健壮性（可解决更广范围的问题）、可维护性（便于知识扩充）和重用性。由于配置设计是１个由零件逐渐组成和求解的过程，因此，该方法得到了广泛的应用。

根据不同的模型描述，可以把基于模型的求解方法分为３种类型：基于逻辑的方法、基于资源的方法和基于约束的方法。

（１）基于逻辑的方法大多数基于逻辑的方法采用描述逻辑作为知识表示的形式化工具。系统的主要推理方式是包含推理（ｓｕｂｓｕｍｐｔｉｏｎ）和分类推理（ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ）。描述逻辑具有较强的表达能力，有利于知识的获取。利用包含推理和分类推理，知识的描述能够被清晰地分类表示。并且，当新的描述被加入，或者现有描述被改变时，系统能够自动地维护知识库的一致性。基于逻辑的配置技术通过一些简单的问题引导客户，利用客户的输入进行初始的选择。通过一系列由系统引导的问题逐步分类细化客户需求，配置出最终的产品。在描述一些复杂的配置问题时，基于逻辑的

轻Ｉ机械ＬｉｇｈｔＩｎｄｕｓｔｒｙＭａｃｈｉｎｅｒｙ２００７年第５期

配置技术可能会导致描述的指数倍增加，从而降低系统的效率。

（２）基于资源的方法在基于资源的方法中，组件与组件之间，组件与外部系统之间交互的接口都用抽象的资源来表示。基于资源的系统为配置任务提供了１个资源产生和消耗的模型。在这个模型中，每１个组件都将产生、消耗一定数量的某类型资源。外部系统也将产生、消耗一定数量的某类型资源。外部系统表达了客户的需求。因此，配置问题可以被看成是系统资源平衡的问题口］。配置的目的就是搜索一系列的组件，使整个系统资源达到平衡。在基于资源的配置方法中，配置是从客户的资源需求开始。选择１种能够满足客户某类资源需求的组件，将它加入配置方案中。不断重复这个过程，直到最后所有的资源需求达到平衡。该方法适用于以满足客户功能需求为目的的配置工作，如：模块化产品（计算机）的配置。在这类配置中，每１个组件都为客户提供部分功能，所有组件的集合满足客户的全部功能。

（３）基于约束的方法配置问题被表示为１个约束满足问题（ＣｓＰ）或动态约柬满足问题（ＤｃｓＰ）。该方法将问题描述与问题求解分成２个相互独立的部分，配置设计中组件、接口、参数等被定义为变量，而约束条件表示组件问的选择以及其他技术要求。和产品装配序列问题中。阴向阳等“”给出了配置设计中的约束知识，认为配置设计的功能推理、结构推理都具有约束满足问题的特点，可采用约束求解方法进行配置推理。李伟等［”３采用约束满足问题ｃｓＰ来表示和求解产品配置问题，并以ＤｃｓＰ为基础提出了１种基于交互式约束满足问题（ＩｃｓＰ）的配置方法。ｓａｂｉｎ等““提出了条件约束满足问题（ｃｏｎｄｃｓＰ）的求解方法，利用约束条件控制变量参与问题的求解，将约束分为活动性约束和兼容性约束，并给出了几种有效的问题搜索方法。

基于约束的推理方法能解决许多复杂的、需要深层次求解的配置问题，但通常需要根据具体的问题研究出不同的求解方法。约束求解方法是产品配置设计中经常采用的技术。

３．３基于实例的方法

基于实例的推理方法（ｃＢＲ）实际上是１种类比推理方法。它利用以往的配置方案（实例）来求解与之相似的新的配置问题。这种配置推理的过程是：根据客户需求检索相似配置方案，并调整使之适应新的配置问题，最后把新的配置实例存储在实例库中。这种推理方法的前提条件是相似问题有相似配置方案。因此，它只适用于少数标准产品进行变形定制的情况。表１口”对目前常用的一些配置建模方法与关键技术进行了归纳

Ｐｕｒｖｉｓ等‘叮将约束满足技术应用于产品配置设计比较，为产品配置提供了选择方法。

表１产品配置建模与关键技术

４结束语

从上面的分析可以看出，目前国内外对产品配置建模方法和关键技术的研究工作取得了一定的进展，各有特色，各有适用的范围。为了能最大程度地利用企业已有设计资源和设计知识，提高产品配置设计的通用性和求解效率，合理组织和表达产品配置模型，是提高产品配置效率的有效手段。

参考文献：

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