[科普中国]-集成产品信息模型

集成产品模型是指描述或者表示产品全生命周期的状态和数据的集合如形状、结构、材料、工艺、价格、性能等。即集成产品模型包括产品生命周期内有关产品的所有信息，如产品的市场需求信息、功能信息、性能信息、设计信息、制造信息、装配信息、使用信息、维护信息、报废信息、回收利用信息、质量信息等。

简介产品设计制造过程可以看作是一个围绕集成产品模型的信息处理过程和信息传递过程，'是设计制造者通过建立、获取、转化、索引、结构化和分析集成产品模型的过程，设计制造同时又是一个蕴涵大量信息的创造性行为，其中绝大多数的产品设计制造信息是非结构化的，很难通过计算机工具加以处理。产品设计制造信息是以各种各样的媒介存在着，包括文字、图形、视频、声频、图档、实体模型、数据库文件等。这些产品设计制造信息是影响产品设计制造质量、效率和成本的关键。

模型是为了理解事物而对事物做出的一种抽象，是根据研究目的而做出的系统本质方面的表达，它以各种可用的形式提供被研究系统的信息。

集成产品模型作为记录和传递产品设计制造思想的主要媒介，在产品设计制造过程中扮演着重要的角色。在传统的产品设计制造过程中，对产品模型的要求比较单一，除了要求产品模型能够准确表达和反应产品设计的正确结果信息之外，对于产品模型的表达形式、模块划分、可重组性、自适应性等方面没有提出特殊的要求。随着生活水平的提高，人们对产品的要求不仅仅局限于原有的功能方面的要求，而越来越注重产品性能。因此，原有的产品模型的概念、内容、表达方式、组织方式和可重用性、自适应性等各方面都必须随之扩展。

集成产品的信息模型简单来讲，就是反映产品全生命周期信息系统的概况，是对产品的形状、功能、性能、技术、制造和管理等信息的抽象理解和表示。集成产品模型就是为了满足产品设计制造过程中所需的各种信息的抽象、组织形式，产品的设计制造必须满足用户对产品的要求，用户对产品的性能要求越来越高，因此，在产品的设计制造过程中必须考虑产品性能方面的要求，集成产品模型的建立必须考虑产品的性能信息模型1。

特点集成产品模型由各活动的定义及其全部过程实施的知识所构成，包括与产品有关的所有几何信息、性能信息、功能信息等，用来为产品全生命周期各个阶段和各个部门提供服务。产品全生命周期集成产品信息模型将整个产品开发活动和过程视为一有机整体，所有的活动和过程都围绕一个统一的产品模型来协调进行，它具有以下特点：

①系统性按“系统”的观点理解产品，产品是它生命周期循环过程的总和，从构思到生命循环周期的终结中的任何部分都不可忽略。

②完整性最大限度地提供和表达丰富的集成产品模型，即包含产品生命周期内的所有信息，覆盖产品设计、性能分析、工艺过程设计、制造、维护与重用、售后服务乃至产品报废及回收重用等领域，满足产品开发各阶段对集成产品模型的需求。

③一致性不同应用领域对同一产品有一致的信息描述，以实现集成产品模型共享。

④多维性集成产品模型是提供产品开发过程中各种信息的途径，在表达上应既有整体表达，又有局部表达，能根据应用领域的不同，提供产品的多种“视图”，以支持产品开发各阶段的活动。同一种信息在不同的应用领域具有不同的描述结构，如设计特征与工艺特征、设计尺寸与工艺尺寸等，它们是集成产品模型在设计域和工艺域的不同映象，即集成产品模型具有“多维性”。

⑤支持双向建模全生命周期集成产品模型是一个开放的概念，只靠自上而下或自下而上的建模策略难以建造，必须支持自上而下从全局到局部和自下而上从局部到全局的双向建模。

结构及信息分类产品是企业生产活动的源头及终结。产品中包含了大量的信息，这些信息以不同的形式，通过不同的载体存在表现出来。信息的结构及存在形式与信息所在系统的物理结构、功能及组织形式紧密相关。为了描述信息的特性，常常需要对集成产品模型的结构和信息进行合理的分类。合理的刻画集成产品模型的结构和信息类别是产品建模的一个重要方面。刻画集成产品模型的结构和信息类别有多种方法。

①按产品制造流程划分：

功能信息描述产品和零件的功能

性能信息描述产品的性能特征，包括产品的舒适性、美观性、机械产品的动力性等

结构信息描述产品的构成元素及其构成关系

设计信息描述产品设计过程中所用到的信息

工艺信息描述产品的工艺特征

制造信息描述制造特征

装配信息描述产品零件之间的装配特征

评价信息描述产品的评价指标及其权值大小，评价方法，以及产品质量的优劣。内容包括技术评价如先进性、新颖性等，企业的主观评价，因为产品的开发与企业有关：

顾客信息描述产品的使用对象的情况

市场信息描述产品的市场分布、产品定货等信息

维护信息描述产品的售后服务、维修等存在的优势和问题，如零配件是否容易购买，维修的成本高低，维修好的时间长短等情况。

②按照信息的结构特征划分：

结构化信息这类信息结构简单，可用关系模型来表示其数据结构，完全可以在关系数据库中存放与管理。如一般的管理信息、质量信息等。

非结构化信息这类信息结构复杂，一般无法用关系模型来表示，用数据库来存放和管理有一定的困难。如产品的几何模型、工艺信息、数控程序、声音、图像等。

③按照信息的生成方式划分：

人工输入信息这类信息完全靠工作人员通过手工方式或系统提供的人机界面输入到系统中，以进行管理和交流。如产品设计任务书、设计规范等原始信息。自动生成信息这类信息通过计算机应用程序自动生成，不需要人工的干预。如有限元分析结果、统计结果等信息。

半自动生成信息这类信息不完全由程序生成，需要进行人工干预，如编辑、修改、转换。如产品几何模型、工艺规程等信息。

④按照信息的使用范围划分：

全局信息也称公共信息，这类信息要在产品开发各活动之间传送、交换和共享，体现了各活动间的相互关系和作用。如物料清单仍、工艺规程、生产计划等信息。

局部信息也称私有信息，这类信息只在各应用系统内部传送、处理和使用，不直接与其它应用系统发生关系。如设计规范、工艺经验等信息。

⑤按照信息存在的属性划分：

显示信息显示地描述了产品及零部件的外形、制造要求等信息，如产品形状、尺寸、精度、材料、技术要求等。

隐式信息隐式地描述了在设计过程中定义的集成产品模型，这些隐式信息隐含的定义在产品显示信息中。如零部件的功能描述、功能结构关系、结构形状选择、参数匹配等。

本词条内容贡献者为:

李嘉骞 - 博士 - 同济大学