基于產(chǎn)品全生命周期的多BOM管理研究與實踐

康瑩 燕昊 王瑤 何淳真 王瑞

[摘? ? 要] 物料清單（Bill of Material， BOM）是產(chǎn)品所需的明細及其結(jié)構(gòu)，是制造企業(yè)的核心數(shù)據(jù)，貫穿了整個設(shè)計、制造過程。在產(chǎn)品設(shè)計、工藝、生產(chǎn)等不同階段，會產(chǎn)生不同形式的BOM，它們之間存在互相依存、層層遞進的關(guān)系。目前，隨著企業(yè)信息化程度越來越高，對BOM管理的需求越來越迫切，如何在產(chǎn)品全生命周期內(nèi)有效地管理BOM數(shù)據(jù)，成為企業(yè)重點關(guān)注的問題。為了實現(xiàn)對產(chǎn)品不同階段BOM的有效管理，本文在闡述BOM分類的基礎(chǔ)上，提出了基于產(chǎn)品全生命周期的多BOM管理方案，以達到對產(chǎn)品BOM進行統(tǒng)一管理的目的。

[關(guān)鍵詞] 產(chǎn)品全生命周期管理（PLM）;物料清單（BOM）;多BOM管理

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2019. 17. 039

[中圖分類號] F273? ? [文獻標(biāo)識碼]? A? ? ? [文章編號]? 1673 - 0194（2019）17- 0095- 04

0? ? ? 引? ? 言

產(chǎn)品全生命周期管理[1]（Product Lifecycle Management，PLM）是一門用來管理產(chǎn)品全生命周期的信息的創(chuàng)建、管理、分發(fā)和應(yīng)用的解決方案。物料清單[2]（Bill of Materials，BOM）貫穿于產(chǎn)品概念設(shè)計、詳細設(shè)計、工藝規(guī)劃、樣機試制、加工制造、銷售維護直至產(chǎn)品消亡等過程，構(gòu)建有效的PLM系統(tǒng)離不開BOM的支持。隨著企業(yè)信息化程度越來越高，對BOM統(tǒng)一管理的需求也越來越迫切，可以說，BOM數(shù)據(jù)已經(jīng)成為企業(yè)最重要的信息之一，是從設(shè)計到制造各環(huán)節(jié)之間進行數(shù)據(jù)資源共享、集成的基礎(chǔ)和橋梁。BOM作為產(chǎn)品設(shè)計制造的主線，能夠幫助企業(yè)建立統(tǒng)一的產(chǎn)品知識庫，確保產(chǎn)品數(shù)據(jù)的完整性、一致性和有效性，提高產(chǎn)品設(shè)計制造效率，促進產(chǎn)品設(shè)計制造的一體化發(fā)展。本文將在基于Teamcenter的PLM系統(tǒng)環(huán)境下，介紹BOM的概念、分類及多BOM的體系構(gòu)建和管理方法，并在Teamcenter中對多BOM管理進行實踐。

1? ? ? BOM的演變過程

根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計、工藝、制造各階段的不同需求，BOM可以分為不同類型，且不同階段BOM的結(jié)構(gòu)、屬性都有較大的差異，不同階段BOM的演變過程反映了BOM數(shù)據(jù)在產(chǎn)品全生命周期不斷成熟和完善的過程。BOM在產(chǎn)品全生命周期的演變過程如圖1所示。

通過對制造企業(yè)現(xiàn)有產(chǎn)品物料清單的梳理調(diào)研，總結(jié)現(xiàn)有的BOM類型如下：

（1）工程BOM。工程BOM是產(chǎn)品的數(shù)據(jù)源頭，是設(shè)計師從客戶需求著手，從產(chǎn)品功能的角度形成的產(chǎn)品零部件結(jié)構(gòu)樹，包含產(chǎn)品的物料清單和他們之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系。在工程BOM構(gòu)建中，需要按照產(chǎn)品、組件、部件、零件的層級進行搭建，特別需要關(guān)注匯總表、輔助圖檔、配套件的處理方式。

（2）工藝BOM。工藝BOM是工藝人員在接收到設(shè)計師下發(fā)的設(shè)計BOM及設(shè)計圖文檔之后，利用工藝設(shè)計手段，對設(shè)計BOM進行調(diào)整并補充工藝信息得來的，是在不修改設(shè)計BOM的同時對設(shè)計BOM的完善補充的過程，為工藝任務(wù)分工和工藝文件編制等工藝準(zhǔn)備奠定基礎(chǔ)。

（3）裝配BOM。裝配BOM通常由裝配人員從制造裝配的角度對工藝BOM進行調(diào)整來得到。裝配BOM通?？梢栽贓RP中對其成本、編碼等信息進行定義，同時考慮工藝加工過程信息，形成制造BOM。

（4）制造BOM。制造BOM是指在BOM結(jié)構(gòu)中添加各合供方提供的零部件，管理不同零部件的加工狀態(tài)和標(biāo)識。同時對不同承制廠商提供的多個同種零件進行區(qū)分管理，實現(xiàn)批次、序列號的統(tǒng)一管理。

（5）批次BOM。批次BOM是交付給客戶時的產(chǎn)品狀態(tài)。對批次BOM的管理主要是為了控制管理每一批次產(chǎn)品的技術(shù)狀態(tài)，包括各批次產(chǎn)品中零部件及其相關(guān)替代、維修等準(zhǔn)確信息，在此基礎(chǔ)上跟蹤、管理、記錄產(chǎn)品運行過程中的問題，目前該部分內(nèi)容在實際應(yīng)用中還未進行有效管理。

2? ? ? PLM中多BOM管理

（1）根據(jù)PLM中BOM的分類現(xiàn)狀，可以確定制造企業(yè)BOM管理的關(guān)鍵技術(shù)包括以下幾個方面：

①多視圖BOM管理，工程BOM、工藝BOM、裝配BOM、制造BOM、批次BOM的多視圖管理功能，能夠在產(chǎn)品設(shè)計、制造的不同階段實現(xiàn)以各視圖BOM結(jié)構(gòu)樹為核心的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理。

②BOM視圖轉(zhuǎn)換，多BOM視圖之間是層層遞進、相互依賴的，可以根據(jù)實際需要進行不同階段BOM的視圖轉(zhuǎn)換。

③BOM流程管理，通過BOM數(shù)據(jù)的流程審批，保證BOM數(shù)據(jù)的有效性和正確性，通過記錄審簽信息，便于審簽過程的追溯和歷史信息記錄。

④BOM變更管理：通過記錄BOM變更前后的版本及變更的審批過程，保證變更過程可控，變更結(jié)果可信。

⑤BOM數(shù)據(jù)集成：BOM集成主要包括：設(shè)計工具與PLM系統(tǒng)集成，設(shè)計BOM系統(tǒng)與工藝BOM系統(tǒng)集成、與ERP系統(tǒng)集成等等，各BOM的轉(zhuǎn)換間需要傳遞零部件的編碼、名稱、圖號等信息，與ERP系統(tǒng)集成傳遞采購及生產(chǎn)資料。

（2）根據(jù)多BOM管理的關(guān)鍵技術(shù)，可以從以下幾個方面構(gòu)建產(chǎn)品多BOM管理體系：

①工程BOM管理：工程BOM管理主要包括了幾個方面：設(shè)計BOM的搭建、設(shè)計BOM的流程審核及變更管理、產(chǎn)品變量配置等。在產(chǎn)品設(shè)計過程中，目前可以利用NX進行三維裝配來直接獲得設(shè)計BOM，也可以通過手工搭建的方式一層層搭建設(shè)計BOM;通過BOM流程審簽可以對工程BOM進行審核，通過BOM的規(guī)則配置，可以對BOM進行變量控制，形成全產(chǎn)品線可配置BOM，通過變更申請可以對工程BOM的更改進行有效控制，追溯更改原因和更改過程。

②工藝BOM管理：工藝BOM能夠描述工藝、工廠、產(chǎn)品和資源之間的關(guān)系。工藝BOM管理主要包括了工藝BOM的搭建、BOM的流程審核、工藝文檔管理、變更管理等等。其中工藝BOM一般通過設(shè)計BOM轉(zhuǎn)換而形成，也可以通過手工搭建完成;工藝文檔管理過程與設(shè)計BOM的文件類似，一般能夠支持工藝文檔的創(chuàng)建、修改和簽審。此外，工藝BOM還可依據(jù)工藝規(guī)程進行構(gòu)建。

③制造及批次BOM管理：制造BOM管理包括了制造BOM與批次BOM的建立、維護與審核，交付文檔管理、電子檔案管理、替換件管理、試驗管理、壽命信息管理等。

④維修維護管理：維護維修主要包括維護BOM建立、維護與審核、服務(wù)計劃和服務(wù)數(shù)據(jù)的創(chuàng)建及更改管理。其中，維護BOM數(shù)據(jù)主要通過在制造BOM的基礎(chǔ)上增加維修變化實物信息來獲得。如果維護維修涉及外部的維修廠，則需根據(jù)企業(yè)實際業(yè)務(wù)情況制訂管理規(guī)范，明確維修記錄和跟蹤管理方式。

3? ? ? 基于PLM的產(chǎn)品多BOM管理實踐

本章以Teamcenter系統(tǒng)為基礎(chǔ)，探討基于PLM的產(chǎn)品多BOM的演變過程及管理方式。主要內(nèi)容包括：基于Teamcenter的工程BOM結(jié)構(gòu)樹搭建;工程BOM到工藝BOM的轉(zhuǎn)變過程;制造BOM、批次BOM的搭建方式;BOM的集成;基于BOM的報表數(shù)據(jù)下發(fā);BOM的審批及變更等[3]。

3.1? ?基于Teamcenter的 工程BOM搭建

工程BOM的搭建方式有兩種，一種是在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時與裝配同步搭建，另一種是在Teamcenter系統(tǒng)中手動搭建，搭建出的工程BOM樹如圖2所示，主要包括了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中所包括的各個零部件的編碼、圖號、名稱等信息。

3.2? ?工程BOM到工藝BOM的轉(zhuǎn)變

工藝部門接收到工程BOM后，需要將工藝設(shè)計的零部件分給多為工藝人員，分配給每個工藝人員的零部件信息以工藝任務(wù)的形式保存在數(shù)據(jù)庫中，工藝人員在工藝數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)內(nèi)瀏覽接收到的工程BOM，根據(jù)工程BOM的信息映射出工藝BOM，并在此基礎(chǔ)上添加工藝設(shè)計及裝配信息，形成可用的工藝BOM，如圖3所示。

3.3? ?制造、批次BOM的搭建方式

生產(chǎn)部門在工藝BOM的基礎(chǔ)上添加零部件的加工狀態(tài)及標(biāo)識，待產(chǎn)品生產(chǎn)加工階段，再按照產(chǎn)品的每一批次添加各批次產(chǎn)品中零部件及其相關(guān)替代、維修等準(zhǔn)確信息，本文只是提出制造BOM與批次BOM的構(gòu)建方式，目前其在Teamcenter系統(tǒng)中還未能完全實現(xiàn)。

3.4? ?BOM數(shù)據(jù)流程與集成

在每一種視圖搭建完成之后，需要對BOM結(jié)構(gòu)發(fā)起流程審簽，如圖4所示，在BOM審簽完成之后，通過集成接口，將BOM數(shù)據(jù)下發(fā)到ERP等其他信息系統(tǒng)。

3.5? ?BOM的查詢與數(shù)據(jù)下發(fā)

BOM信息在BOM搭建完成后可以進行查詢和匯總操作。查詢操作主要是可以依據(jù)產(chǎn)品的一個或多個屬性在系統(tǒng)中查詢所對應(yīng)的零部件版本，同時依據(jù)已定義的BOM結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)開發(fā)的報表形式生成多種BOM表，如圖5所示，并下發(fā)至各個應(yīng)用系統(tǒng)。

4? ? ? 結(jié)? ? 語

一般制造類企業(yè)都存在研制種類多，研制周期短的問題，只有實現(xiàn)了產(chǎn)品全生命周期的多BOM的統(tǒng)一管理，才能適應(yīng)需要快速研發(fā)的市場環(huán)境。產(chǎn)品BOM貫穿了產(chǎn)品的設(shè)計、工藝、制造等全生命周期，是企業(yè)的核心數(shù)據(jù)，本文研究了多視圖BOM的分類及其在研制過程中帶來的諸多優(yōu)勢，同時展示了其在PLM系統(tǒng)Teamcenter中的實踐，但是對于多視圖BOM中的制造BOM、批次BOM的實踐方式，以及多BOM的完整性檢查，BOM的一致性維護及自動化管理等方面仍未進行全面深刻的分析，相信后續(xù)在這些方面的深入研究一定能為產(chǎn)品的多BOM管理帶來更大收益。

主要參考文獻

[1]童秉樞，李建明.產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM）技術(shù)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2000.

[2]蔣薪.BOM演變與制造工藝系統(tǒng)集成的研究[D].北京：北京航空航天大學(xué)，2002.

[3]任榮升，徐建良.制造業(yè)中BOM建模及算法解決方案[J].微計算機信息，2006，9（3）：23-25.

[4]田碌俊.基于BOM流的設(shè)計制造集成技術(shù)研究[D].西安：西北工業(yè)大學(xué)，2006.