航空產(chǎn)品BOM重構(gòu)模式研究

撰文/中國(guó)空空導(dǎo)彈研究院 袁永建洛陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 趙俊霞

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航空產(chǎn)品BOM重構(gòu)模式研究

撰文/中國(guó)空空導(dǎo)彈研究院 袁永建
洛陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 趙俊霞

通過(guò)航空產(chǎn)品各階段BOM的研究，分析了BOM的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及內(nèi)涵。利用BOM重構(gòu)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)EBOM→PBOM→MBOM轉(zhuǎn)換。對(duì)于保證BOM數(shù)據(jù)傳遞過(guò)程的完整性、正確性和一致性，提高企業(yè)數(shù)據(jù)管理水平具有重要的意義。

一、引言

BOM（Bill of Material，物料清單）是企業(yè)信息化技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，是以產(chǎn)品結(jié)構(gòu)為核心的各種數(shù)據(jù)的總稱，是產(chǎn)品組成的物料及層次關(guān)系、數(shù)量關(guān)系的結(jié)構(gòu)化表達(dá)，是航空、航天等大型制造企業(yè)產(chǎn)品數(shù)據(jù)組織的重要形式。BOM涵蓋產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝、制造以及生產(chǎn)準(zhǔn)備等過(guò)程，是聯(lián)系設(shè)計(jì)、工藝和制造等部門(mén)的重要紐帶，是保障產(chǎn)品在全生命周期內(nèi)的協(xié)調(diào)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

二、BOM的分類

在產(chǎn)品研制和生產(chǎn)過(guò)程中，不同的部門(mén)結(jié)合各自任務(wù)將各個(gè)階段的產(chǎn)品信息劃分為不同的BOM信息。BOM的數(shù)據(jù)演變和傳遞過(guò)程構(gòu)成了航空企業(yè)的數(shù)據(jù)流，其分類如下。

1.設(shè)計(jì)BOM

在產(chǎn)品研制階段，設(shè)計(jì)人員從設(shè)計(jì)圖樣上獲得用來(lái)組織和管理產(chǎn)品所需的零部件物料清單，即設(shè)計(jì)BOM (Engineering BOM，EBOM)。設(shè)計(jì)BOM主要包含產(chǎn)品的設(shè)計(jì)屬性（物料號(hào)、名稱數(shù)量和材料等）、裝配層次關(guān)系以及管理信息。設(shè)計(jì)BOM結(jié)構(gòu)如圖1所示。

設(shè)計(jì)BOM描述產(chǎn)品的屬性信息。

（1）產(chǎn)品的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，包括零件對(duì)象之間的裝配關(guān)系、單裝數(shù)量。

（2）產(chǎn)品設(shè)計(jì)屬性信息，包括編碼、名稱、版本、材料牌號(hào)、規(guī)范、毛料尺寸、單件重量、工藝類型、特檢、熱處理狀態(tài)和表面處理狀態(tài)。

圖1 EBOM結(jié)構(gòu)

（3）產(chǎn)品相關(guān)的數(shù)據(jù)對(duì)象：包括三維模型、二維圖樣、明細(xì)表、審簽單、目錄單和更改單。

（4）產(chǎn)品配置信息：包括產(chǎn)品的所屬部門(mén)、有效性等信息。

2.工藝BOM

在工藝準(zhǔn)備階段，工藝部門(mén)在設(shè)計(jì)BOM的基礎(chǔ)上，按照制造要求重新定義了產(chǎn)品的裝配關(guān)系、增加工藝屬性（承制單位、零組件類型等）；根據(jù)企業(yè)工藝裝備、人員技能以及其他制造資源的分布特點(diǎn)，制定產(chǎn)品各組成的工藝分工路線。最終產(chǎn)生工藝BOM (Process BOM，PBOM)。工藝BOM結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 PBOM結(jié)構(gòu)

工藝BOM增加的工藝屬性信息如下。

（1）面向工藝計(jì)劃的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，包括對(duì)象(包括工藝組合件)之間的裝配關(guān)系、單裝數(shù)量和工藝路線等信息。

（2）產(chǎn)品相關(guān)的數(shù)據(jù)對(duì)象，包括工藝計(jì)劃、車(chē)間分工、材料定額信息、工藝計(jì)劃資料更改單以及材料定額更改單等信息。

3.制造BOM

在生產(chǎn)準(zhǔn)備階段，制造部門(mén)在工藝BOM基礎(chǔ)上增加詳細(xì)的工藝內(nèi)容、材料定額、制造資源（工裝、設(shè)備、刀具和量具等）以及工時(shí)定額等信息，最終形成制造BOM(Manufacturing BOM，MBOM)。制造BOM結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 MBOM結(jié)構(gòu)

制造BOM的增加的制造屬性信息如下：

（1）面向制造的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，包括零件對(duì)象（包括部分工藝組合件）之間的裝配關(guān)系、單裝數(shù)量等信息。

（2）對(duì)象的制造屬性信息，包括材料牌號(hào)、規(guī)范、毛料尺寸和下料依據(jù)等信息。

（3）產(chǎn)品相關(guān)的數(shù)據(jù)對(duì)象，包括交接狀態(tài)表、工裝工具申請(qǐng)單、材料定額表、工藝文件、工藝更改單、工裝返修/定檢單和工裝工具種類表等信息。

制造BOM是詳細(xì)描述產(chǎn)品制造過(guò)程的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，也是生產(chǎn)管理系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，對(duì)于縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，協(xié)調(diào)各部門(mén)的工作具有舉足輕重的作用。

4.其他BOM

質(zhì)量管理部門(mén)根據(jù)產(chǎn)品的制造BOM和工藝BOM對(duì)質(zhì)量的要求，提取產(chǎn)品中的自制件、外協(xié)件以及采購(gòu)件的質(zhì)量要求，產(chǎn)生質(zhì)量BOM (Quality BOM，QBOM)。

采購(gòu)部門(mén)根據(jù)制造BOM中零部件的外購(gòu)和外協(xié)信息，制定產(chǎn)品的外購(gòu)件的BOM清單，即采購(gòu)BOM(Buying BOM，BBOM)。

本文重點(diǎn)研究航空產(chǎn)品EBOM→PBOM→MBOM的轉(zhuǎn)換、衍生關(guān)系，即重構(gòu)過(guò)程，其他BOM不再贅述。

三、EBOM→PBOM→MBOM重構(gòu)過(guò)程

航空產(chǎn)品BOM重構(gòu)過(guò)程中最終目的是生成MBOM以指導(dǎo)產(chǎn)品的生產(chǎn)。由于EBOM是源頭，PBOM、MBOM需在EBOM產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整、信息的補(bǔ)充和完善，即BOM重構(gòu)。EBOM→PBOM→MBOM重構(gòu)過(guò)程如圖4所示。

圖4 BOM轉(zhuǎn)化流程

PBOM主要體現(xiàn)產(chǎn)品工藝結(jié)構(gòu)和工藝分工信息。MBOM體現(xiàn)了零部件加工和裝配過(guò)程，包含產(chǎn)品制造過(guò)程中所需要的完整的工藝、配套和資源信息。

四、EBOM的接收

設(shè)計(jì)部門(mén)完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)并發(fā)布后，形成完整的EBOM結(jié)構(gòu)信息，工藝部門(mén)通過(guò)以下兩種方式接收EBOM。

（1）在傳統(tǒng)工作模式下，工藝部門(mén)收到設(shè)計(jì)部門(mén)發(fā)放的電子數(shù)據(jù)以后，整理成指定的格式后，采用手動(dòng)或批量導(dǎo)入到工藝系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)EBOM的接收。

（2）實(shí)現(xiàn)協(xié)同工作的情況下，設(shè)計(jì)部門(mén)通過(guò)協(xié)同研發(fā)平臺(tái)發(fā)放數(shù)據(jù)，工藝部門(mén)在直接工藝信息平臺(tái)中接收EBOM。

隨著企業(yè)信息化建設(shè)的深入發(fā)展，設(shè)計(jì)部門(mén)和工藝部門(mén)逐步消除信息孤島，構(gòu)建統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)研制、生產(chǎn)過(guò)程中所需的數(shù)據(jù)信息的快捷、準(zhǔn)確的傳遞，減少工作量，提高工作效率，保證數(shù)據(jù)的唯一性和及時(shí)性。

五、PBOM重構(gòu)

PBOM是EBOM向MBOM轉(zhuǎn)化的中間環(huán)節(jié)，是MBOM的初期階段，主要用于工藝策劃活動(dòng)。

PBOM的構(gòu)建過(guò)程就是從EBOM到PBOM的重構(gòu)過(guò)程，流程如圖5所示。

（1）產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整。將EBOM中的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)映射到PBOM結(jié)構(gòu)中，對(duì)EBOM中零組件結(jié)構(gòu)關(guān)系按照生產(chǎn)組織要求進(jìn)行局部調(diào)整。依據(jù)零部件在實(shí)際制造中的要求，通過(guò)EBOM中添加虛擬零部件（在設(shè)計(jì)BOM 中出現(xiàn)，但在實(shí)際生產(chǎn)中并不制造的零部件）、中間零部件（在設(shè)計(jì)BOM 中不出現(xiàn)，但在實(shí)際生產(chǎn)中因?yàn)楣に囈?，既要制造的零部件）、工藝合件（因設(shè)備、材料、工藝性等因素將一個(gè)零件分開(kāi)制造或多個(gè)零件合并制造），實(shí)現(xiàn)零部件的裝配關(guān)系調(diào)整。

（2）工藝分工。工藝分工是統(tǒng)籌規(guī)劃的過(guò)程，即根據(jù)資源配置狀況將零組件的加工和裝配任務(wù)分別發(fā)放到匹配的部門(mén)，合理有效的調(diào)配資源。PBOM重構(gòu)過(guò)程目的是根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)布局來(lái)合理分配零組件生產(chǎn)任務(wù)，根據(jù)工藝分離面（工藝分離面是根據(jù)裝配要求進(jìn)行的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)劃分）劃分出來(lái)的零組件之間的包含關(guān)系來(lái)管理這些零組件，并確定零組件的流轉(zhuǎn)路線。在進(jìn)行工藝分離面劃分時(shí)應(yīng)合理分配組件、分組件的裝配工作量，減少產(chǎn)品總裝的工作量。

（3）數(shù)據(jù)一致性檢查。PBOM重構(gòu)完成后與EBOM進(jìn)行數(shù)據(jù)一致性檢查，檢查是否存在遺漏的數(shù)據(jù)項(xiàng)，分析兩者差異是否合理。

圖5 EBOM→PBOM的重構(gòu)

六、MBOM重構(gòu)

MBOM是指導(dǎo)產(chǎn)品制造過(guò)程的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，是企業(yè)開(kāi)展生產(chǎn)重要的依據(jù)，為ERP等生產(chǎn)管理系統(tǒng)運(yùn)行所需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。MBOM重構(gòu)過(guò)程如圖6所示，詳細(xì)內(nèi)容如下。

（1）劃分裝配單元。裝配單元?jiǎng)澐质歉鶕?jù)生產(chǎn)的裝配層次要求劃分為產(chǎn)品、部件、組件和分組件的過(guò)程。進(jìn)行裝配單元?jiǎng)澐謺r(shí)應(yīng)該考慮到產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)組成，工藝上的開(kāi)敞性，是否有利于裝配接口的協(xié)調(diào)，以及是否有利于減少總裝階段的工作量等。在實(shí)踐過(guò)程中，要根據(jù)具體的要求和以往的經(jīng)驗(yàn)等，權(quán)衡主次，以求得合理劃分裝配單元?jiǎng)澐值耐緩健?/p>

（2）劃分生產(chǎn)單元。生產(chǎn)單元是裝配工藝編制和組織生產(chǎn)的最小組成。針對(duì)每個(gè)裝配單元再細(xì)分為若干個(gè)生產(chǎn)單元，確定生產(chǎn)單元中需參加裝配的零組件。

（3）構(gòu)建工藝流程樹(shù)。工藝流程樹(shù)用于規(guī)定產(chǎn)品加工、裝配、檢測(cè)和調(diào)試等工藝順序。首先按照產(chǎn)品裝配單元和生產(chǎn)單元結(jié)構(gòu)關(guān)系，確定各裝配單元的裝配層次，形成裝配單元結(jié)構(gòu)樹(shù)；然后按照裝配順序，確定裝配層次，形成關(guān)系結(jié)構(gòu)樹(shù)。裝配單元結(jié)構(gòu)樹(shù)和裝配關(guān)系結(jié)構(gòu)樹(shù)關(guān)聯(lián)形成工藝流程結(jié)構(gòu)樹(shù)。

（4）確定制造資源。工藝流程樹(shù)構(gòu)建完畢后，根據(jù)工藝流程確定每道工序生產(chǎn)所需要的制造資源，如材料、工裝、刀具、量具和設(shè)備等。

（5）添加工藝信息。為明確流程單元的制造/裝配分工以及相互關(guān)系，還需要編制工藝規(guī)程，形成詳細(xì)的工藝內(nèi)容、工時(shí)定額和材料定額信息，提交工裝申請(qǐng)等生產(chǎn)用工藝信息。

（6）數(shù)據(jù)一致性檢查。MBOM重構(gòu)完成后與PBOM進(jìn)行數(shù)據(jù)一致性檢查，重點(diǎn)檢查是否存在遺漏的數(shù)據(jù)項(xiàng)，分析兩者差異是否合理。

圖6 MBOM產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

隨著數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)航空企業(yè)逐步建立三維設(shè)計(jì)、工藝協(xié)同工作環(huán)境。在三維數(shù)字化工藝設(shè)計(jì)環(huán)境導(dǎo)入設(shè)計(jì)BOM，在可視化環(huán)境中進(jìn)行工藝分離面的劃分，添加工藝組件，進(jìn)行工藝流程設(shè)計(jì)，劃分裝配工序，構(gòu)建工序模型，最終在三維數(shù)字化環(huán)境下完成MBOM的重構(gòu)過(guò)程。

七、結(jié)語(yǔ)

航空企業(yè)通?；赑DM數(shù)據(jù)管理平臺(tái)進(jìn)行BOM數(shù)據(jù)的重構(gòu)管理，并實(shí)現(xiàn)BOM數(shù)據(jù)向生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)傳遞。基于PDM平臺(tái)管理BOM數(shù)據(jù)如圖7所示。

圖7 基于PDM的BOM管理

在產(chǎn)品的全生命周期中，BOM信息是核心的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，是產(chǎn)品信息數(shù)字化定義的重要內(nèi)容，是連接產(chǎn)品工程設(shè)計(jì)和生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理的橋梁。通過(guò)對(duì)BOM重構(gòu)技術(shù)的研究，有效保證BOM數(shù)據(jù)的完整性、正確性和一致性，提高企業(yè)信息化應(yīng)用的集成水平，支持產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)和生產(chǎn)管理信息的集成，并優(yōu)化企業(yè)的資源配置，為降低企業(yè)生產(chǎn)和運(yùn)行成本提供有效的數(shù)據(jù)支撐。