一种基于数据挖掘的产品装配模型智能配置系统

技术领域

本发明属于数字化生产制造领域，涉及一种基于数据挖掘技术的，适用于特种工业泵产品的装配及配置模型系统，。

背景技术

企业资源计划(Enterprise Resource Planning,ERP)、制造执行系统(Manufacturing Execution System,MES)、以及客户关系管理(Customer RelationshipManagement,CRM)等系统是目前编制与管理企业项目订单、相关零部件生产与配置信息的软件系统，现在已经得到了广泛的运用。ERP、MES、CRM系统普遍采用数据库和结构化的方式进行数据管理与储存，提供相应的数据与应用接口，可以用于配置信息的数据提取与数据集成，实现系统应用与功能的扩展。

特种工业泵产品属于定制型产品，每个产品均为满足客户不同要求而定向设计配置的。虽然在ERP系统中可以完成简单的配置信息表，但在多数情况下以人工操作方式为主，一方面通过人工识别订单信息，另一方面还需要手工编写相应的配置表，未发挥ERP与MES、CRM系统中的数据库与系统应用功能，工作人员不但需要具备足够的工作经验，还要有细致认真的工作态度。即便如此，也存在着明显的工作效率低的问题。

发明内容

本发明针对ERP与MES、CRM系统数据库没有得到充分利用，在产品大规模定制时配置清单人工操作容易出错而且效率低下的问题，为了实现面向订单的产品快速智能配置设计、减少人工操作、提高生产效率、使配置清单的生成更加准确、时效与规范，提出如下解决方案：

首先，建立面向订单化的工业泵的配置知识库，包含订单信息库、零件物料库、装配模型知识库、模块库、检索关联规则库，然后对应开发基于数据挖掘技术的配置信息提取模块，装配信息检索模块、相似度计算模块、面向模块化的配置管理模块、结果展示模块、配置生成与复用模块。

配置知识库包含配置系统所有的输入、生成与输出的数据，订单信息库作为配置编制工作的任务来源；零件物料库为存在于ERP系统中的物料信息集合，记录了每个零部件的图号、材质、重量等属性信息；装配模型知识库记录了工业泵所有型号设备的组成信息与装配规则，包含部件装配图与合装图等信息；模块库包含经过模块化分类与储存的最小零部件信息集合；检索关联规则库包含任务信息与装配知识库之间的检索原则，模块之间的互斥、耦合的规则，模块组合的规则。

配置信息提取模块从订单信息库中提取结构化的订单任务信息，从已有的装配模型知识库中提取基本装配规则信息，从零件物料库中提取对应零部件物料信息，从模块库与检索关联规则库里提取对应的零件模块信息与组合规则，组成配置知识库。

装配信息检索模块，读取配置知识库中的结构化信息，对提取的订单任务信息组合成的数据模型与装配知识库中的已有装配模型进行比对，将比对结果非零的装配模型作为检索数据集。

相似度计算模块，根据装配信息检索模块的数据，计算待处理的订单任务信息模型与检索数据集中的每个装配模型的相似度，并进行排序。

面向模块化的配置管理模块，根据已有的装配模型知识库，通过检索关联规则，对装配模型进行模块化划分。在进行相似度计算时，不仅可以按照近似规则去调用装配知识库中已有最接近的装配模型对应的历史配置清单，还可以直接运算订单信息数据，检索关联规则库与模块库，通过组合模块信息，直接得出配置清单。

结果展示模块，对选取的历史配置清单或者是模块化配置清单进行读取展现，经过结构化数据的修改后，作为待生成的配置清单的基本初始信息。

配置生成与复用模块，上述生成的基本信息配置清单，经过人工添加非结构化信息，手动修正完善后予以发布到系统中，供其他人员使用。

本发明所述的一种基于数据挖掘的产品装配模型智能配置系统，具体工作过程如下：

(1)从目前已有的装配图纸、历史配置清单中提取各工业泵装配模型对应的配置清单，将每个装配模型与其对应的配置清单一起储存在配置知识库中，以给定规则的关键锚点作为装配模型的属性标签。所述的配置清单包括装配模型中的各个零部件的图号、名称、数量、材质、制造工艺等等的属性信息，同时保证各个零部件的属性信息与零件物料库中的数据一一对应。

(2)从ERP与CRM系统中提取订单任务信息，以其结构化信息作为本身数据锚点，形成待处理装配模型，加上属性标签。

(3)以待处理装配模型属性标签为检索依据，对装配知识库中的装配模型进行检索对比，将比对结果非零的装配模型作为检索数据集。

(4)将待处理装配模型与检索数据集中的装配模型进行相似对比，以属性标签作为对比触发点，对数据集中的装配模型按照相似度进行排序。

(5)根据相似度计算结果选取一个装配模型，提取该装配模型的配置清单，将该配置清单作为待处理装配模型的初始配置清单。选取相似装配模型有两种方案，一种来源于已经生产过的历史模型，调用其对应的历史配置清单直接使用；另一种是来源是运算订单信息数据，检索关联规则库与模块库，通过组合模块信息，直接得出近似配置清单。

(6)判断初始配置清单有无待处理模型中需求的零部件，如零部件数量一致，则根据待处理模型中的详细信息对对应的零部件信息进行修改；如初始配置清单中的零部件数量大于待处理模型中需求的零部件，则删除多余的零部件信息；如初始配置清单中的零部件数量少于待处理模型中需求的零部件，则相应添加对应的零部件信息。

(7)上一步过程中对零部件的信息修改，是对该零部件所有信息，包括名称、图号、重量、材质等信息进行同步修改，同时保证修改后的零部件信息与ERP中零件物料库对应的零部件信息保持一致。

(8)将经过修改后的初始配置清单，作为待处理模型的对应的配置清单，发布至ERP系统，等待复用，完成配置工作。

进一步说明，所描述的相似度通过以下公式进行计算：

其中：

i表示装配模型中第1至第n个属性标签

Ai表示待处理装配模型中第i个属性标签的信息

Bi表示配置知识库中与Ai同名属性标签的信息，如果B的个数小于n,则用0补齐到n。

有益效果：

(1)在配置清单的设计过程中，采用数据挖掘等技术，可以充分的挖掘与重用已有的装配模型的属性、特征等数据信息，做好数据收集与积累工作。

(2)可以检索与推送相似的配置清单，自动生成相应的装配清单，自动修改部分结构化信息，大幅度减少人工参与，提高工作效率与设计质量。

(3)配置清单与零件物料库中的每个零部件是一一对应的，保证了配置清单的准确性与规范性。

(4)在面向个性化需求订单的应用环境中，采用模块化的装配模型分类方法，有利于最大化的设计重用，以最少的模块、零部件，更快速的满足更多的个性化需求。

有益效果

应用现代信息技术，将工业产品生成过程中所需要各种信息进行模块化组合与迅速调用，充分利用ERP与MES、CRM系统数据库，实现了面向订单的产品快速智能配置设计、减少人了工操作，使配置清单的生成更加准确、时效与规范，在产品大规模定制时生产效率高。

附图说明

图1为本发明的系统框图；

图2为本发明的方案路线图。

具体实施方式

为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施方式对本发明作进一步描述；需要指出的是，此处所描述的具体实施方式仅仅用于解释本发明，并不限定本发明。

如图1所示，一种基于数据挖掘的产品装配模型智能配置系统，包括首先建立面向订单化的工业泵的配置知识库，包含订单信息库、零件物料库、装配模型知识库、模块库、检索关联规则库，然后对应开发基于数据挖掘技术的配置信息提取模块，装配信息检索模块、相似度计算模块、面向模块化的配置管理模块、结果展示模块、配置生成与复用模块。

其中，配置知识库包含本配置系统所有的输入、生成与输出的数据；

(1)订单信息库作为配置编制工作的任务来源。本系统从ERP与CRM系统读取配置任务的订单信息，因其数据具备一定的结构化特点，且包含部分的装配体标签数据，将其结构化信息组成待处理装配体模型，作为配置编制工作的任务原始数据之一。

(2)零件物料库为存在ERP系统中的物料信息集合，记录了每个零部件的图号、材质、重量等属性信息。所有的装配体都是由一个个零部件组成的，每一个零部件对应的属性信息都需要作为这个装配体模型数据的组成部分，零部件在ERP系统中的物料信息应与装配模型中的零部件属性信息是一一对应的。

(3)装配模型知识库记录了工业泵所有型号设备的组成信息与装配规则，包含部件装配图与合装图等信息。每一个装配体模型数据的最初来源均来自于装配图纸，装配图纸清晰的展现了本装配体模型的零部件组成信息，装配关系，属性及标签信息，将这些信息以配置清单结构化的方式进行重组，成为装配体模型。同时，也存在一些没有装配图纸，但是有过生产经验的历史配置清单，同样也可以为其加上属性及标签，重组为装配体模型。

(4)模块库包含经过模块化分类与储存的最小零部件信息集合。在工业泵的系统结构中，根据不同零部件之间的安装关系、使用原则，将整个装配模型拆解为几个或者十几个子装配模型，即模块。模块是零部件可组合、分解和更换的最小单元，把一个复杂的装配体模型分解成多个小的独立、互相作用的模块组件。模块是具有独立功能和输入、输出的标准部件，内部有独立的配合关系，有单独的属性信息，模块内部的零部件不与外部零部件有直接且单独的连锁关系，具有相对独立性；模块之间有高度的通用性，通过规定装配模型组合规则，对这些模块进行选择和组合，就可以构成不同功能、或功能相同但性能不同、规格不同的产品。

(5)检索关联规则库包含任务信息与装配知识库之间的检索原则、模块之间的互斥和耦合的规则，模块组合的规则。由订单信息库输出的待处理模型具有多个特征标签，建立相关的检索原则，对装配知识库中已有的装配体模型进行检索，与待处理模型进行比对，按照相似度规则进行排序展现；对采取模块化方式进行运算的装配体模型，建立模块之间的互斥、耦合的规则，予以管理。

下面按照图1的方案路线图对各功能模块进行举例说明。

(1)配置信息提取模块从ERP与CRM系统中提取订单任务信息，以其结构化信息作为本身数据锚点，形成待处理装配模型，加上属性标签。该属性标签包含该装配模型的图号、名称、材质、运行参数等，其关键组成零部件的结构属性、材质、制作规格等，其搭配的外购件规格，其装配模型组成范围等信息。

(2)装配信息检索模块读取待处理装配模型的标签数据，以待处理装配模型属性标签为检索依据，与装配知识库中的装配模型进行检索对比，将比对结果非零的装配模型作为检索数据集。

(3)将待处理装配模型与检索数据集中的装配模型进行相似对比，以属性标签作为对比触发点，计算待处理的订单任务信息模型与检索数据集中的每个装配模型的相似度，对数据集中的装配模型按照相似度高低进行排序。

(4)数据集中的装配模型来源于配置知识库中的装配图或者是历史配置清单，已根据与待处理装配模型的相似度进行了排序，此时人工介入，根据实际订单信息需求，选取其中一个装配模型，即可作为待处理装配模型的初始配置清单。

(5)在进行相似计算时，还可以采取面向模块化的配置管理模块功能，根据已有的装配模型知识库，通过检索关联规则，直接运算订单信息组成的待处理装配模型数据，检索关联规则库与模块库，通过组合模块信息，直接得出待处理装配模型的初始配置清单。

装配图、历史配置清单、模块库应作为配置知识库中装配模型库的组成部分，是装配体模型的三种表现形式，装配图作为装配模型数据的准确来源，历史清单对其模型库的数据做出补充，最终为了平衡产品的标准化、通用化与定制化、柔性化之间的矛盾，保持产品较高通用性的同时提供产品的多样化配置，模块化的产品方案是解决定制化生产和批量化生产这对矛盾的一条出路。

(6)结果展示模块，对选取的历史配置清单或者是模块化配置清单进行读取展现，经过结构化数据的修改后，作为待生成的配置清单的基本初始信息。

此初始配置清单包含待处理模型的所有组成零部件的信息，如零件的图号、名称、标准编号、材质、数量、重量等基本信息，此时开始需要人工的参与操作，判断初始配置清单有无待处理模型中需求的零部件，如零部件数量一致，则根据待处理模型中的详细信息对对应的零部件信息进行修改；如初始配置清单中的零部件数量大于待处理模型中需求的零部件，则删除多余的零部件信息；如初始配置清单中的零部件数量少于待处理模型中需求的零部件，则相应添加对应的零部件信息。

(7)上一步过程中对零部件的信息修改，是对该零部件所有信息，包括名称、图号、重量、材质等信息进行同步修改，同时保证修改后的零部件信息与ERP中零件物料库对应的零部件信息保持一致，故此处清单中的所有零件信息是与零件物料库中的对应零件信息是同步的。

(8)配置生成与复用模块，上述生成的基本信息配置清单，经过人工添加非结构化信息，手动修正完善后予以发布到系统中，发布至ERP系统，等待复用，完成配置工作。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式详细描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解，本发明的保护范围显然不局限于此具体实施方式。在不偏离本发明原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。