面向信息集成的裝配BOM轉(zhuǎn)換方法研究

張 輝，吳家家，費(fèi)天鳴，張勝文

(江蘇科技大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院, 鎮(zhèn)江 212003)

隨著信息化的深入,產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(product data mana gement,PDM)和企業(yè)資源計(jì)劃(enterprise resource planing,ERP)等現(xiàn)代技術(shù)的廣泛應(yīng)用,信息孤島凸顯,信息集成問題亟需解決．而物料清單(bill of materials,BOM)作為企業(yè)PDM和ERP等系統(tǒng)的信息核心,其多視圖的轉(zhuǎn)換成為了企業(yè)實(shí)現(xiàn)信息集成的關(guān)鍵途徑[1-3]．

近年來,國內(nèi)外研究學(xué)者對(duì)BOM的轉(zhuǎn)換問題作了大量研究,提出一系列不同的解決方法．典型的BOM轉(zhuǎn)換方法有：基于特征識(shí)別的BOM轉(zhuǎn)換方法[4]、基于遺傳算法的BOM配置方法[5]、基于可配置規(guī)則的BOM視圖轉(zhuǎn)換方法[6]和基于工藝管理的BOM轉(zhuǎn)換方法[7]等,這些方法只能解決由PDM控制基本信息、ERP為PDM提供支持的集成方式,而不能解決由ERP控制基本信息及對(duì)等集成等方式,并且忽視了系列化產(chǎn)品高度相似性的特點(diǎn),導(dǎo)致轉(zhuǎn)換效率低下[8-9]．

基于上述研究成果可知,設(shè)計(jì)BOM(engineering BOM，EBOM)向制造BOM(manutacturing BOM,MBOM)轉(zhuǎn)換主要包括關(guān)系結(jié)構(gòu)和屬性信息的轉(zhuǎn)換．零部件的屬性信息,都是唯一和相對(duì)穩(wěn)定的．在BOM的轉(zhuǎn)化過程中,只要將其相應(yīng)的自然屬性轉(zhuǎn)化即可．MBOM轉(zhuǎn)換的難點(diǎn)在于關(guān)系結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換．因此,文中提出了一種基于相似匹配技術(shù)的裝配BOM轉(zhuǎn)換方法，首先,通過規(guī)則組合的方式完成裝配BOM的轉(zhuǎn)換,構(gòu)建EBOM與裝配BOM之間一一映射的轉(zhuǎn)換模型,并以此創(chuàng)建裝配BOM模版庫；然后,采用相似匹配的方法,比較計(jì)算新產(chǎn)品EBOM與轉(zhuǎn)換模型中EBOM的相似性,從裝配BOM模型庫中獲取模版,再通過BOM比較優(yōu)化的方式,實(shí)現(xiàn)裝配BOM的快速轉(zhuǎn)換；最終,借助PDM平臺(tái),實(shí)現(xiàn)與裝配工藝設(shè)計(jì)的無縫集成．

1 BOM概述

BOM作為一種管理性文件,是制造信息的數(shù)據(jù)載體,是制造業(yè)企業(yè)PDM和ERP等系統(tǒng)的信息核心,貫穿于產(chǎn)品生命周期各個(gè)階段,成為企業(yè)信息集成的關(guān)鍵所在．從系統(tǒng)分類的角度看,BOM在PDM系統(tǒng)中被稱為設(shè)計(jì)BOM(EBOM),表達(dá)的是產(chǎn)品設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)．在物料需求計(jì)劃(material requirement planning,MRP)系統(tǒng)中被稱為制造BOM(MBOM),表達(dá)的是產(chǎn)品實(shí)際裝配結(jié)構(gòu)．隨著制造企業(yè)信息化的逐步深入,BOM作為聯(lián)系產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)制造的主線,是信息化集成的重要數(shù)據(jù)載體,是各個(gè)信息系統(tǒng)集成的橋梁．

設(shè)計(jì)BOM,一般被稱為產(chǎn)品的零件明細(xì)表．它是產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員依據(jù)客戶需求而創(chuàng)建的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)表,用來表達(dá)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)意圖，描述了產(chǎn)品零部件之間的設(shè)計(jì)關(guān)系和產(chǎn)品的設(shè)計(jì)指標(biāo),從而反映出產(chǎn)品設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)信息和屬性信息．

制造BOM,一般被稱為產(chǎn)品的物料清單．它是工藝設(shè)計(jì)人員依據(jù)企業(yè)生產(chǎn)制造能力,結(jié)合產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特征而創(chuàng)建的產(chǎn)品裝配的零件表．它是企業(yè)生產(chǎn)制造的工藝規(guī)劃清單,包括各種物料需求的清單,可以反映出產(chǎn)品制造裝配的結(jié)構(gòu)信息和屬性信息．

MBOM與EBOM的主要差異性在于:

(1) 在MBOM中,產(chǎn)品零部件的層次關(guān)系表達(dá)的一定是實(shí)際的裝配過程;而在EBOM中,產(chǎn)品零部件的層次關(guān)系表達(dá)一般是產(chǎn)品的功能結(jié)構(gòu)．

(2) 在 MBOM中,一般包含了能夠表達(dá)裝配順序的時(shí)間屬性;而EBOM是產(chǎn)品功能結(jié)構(gòu)的表達(dá),沒有具體的時(shí)間屬性．

(3) MBOM面向制造現(xiàn)場(chǎng),其物料含義更為廣泛,涉及原材料、工具工裝等多種物料信息;而在EBOM中,通常涉及的物料信息都是在零件明細(xì)表上出現(xiàn)的．

裝配BOM(assembly BOM,ABOM)作為一個(gè)過渡階段,與EBOM相比,二者在零部件的層次結(jié)構(gòu)上是不同的．EBOM的零部件層次結(jié)構(gòu)表達(dá)的是設(shè)計(jì)視圖,而在ABOM中,零部件的層次結(jié)構(gòu)是制造視圖,反映真實(shí)的裝配過程．ABOM與MBOM相比,二者之間零部件層次結(jié)構(gòu)是一致的,但MBOM中涉及的制造信息更廣泛,包含了工藝制造信息以及生產(chǎn)管理方面的信息．因此,ABOM只是EBOM向MBOM轉(zhuǎn)換過程中的一個(gè)中間階段．具體的三者之間所含信息的比較,如表1．

表1 EBOM、MBOM、ABOM的信息比較

從以上分析可知,MBOM轉(zhuǎn)換的實(shí)質(zhì)就是對(duì)零部件關(guān)系及本體信息進(jìn)行再設(shè)計(jì)的過程．本體信息再設(shè)計(jì)就是增加工藝及生產(chǎn)管理信息,這是一個(gè)連續(xù)定義的過程．而MBOM零件關(guān)系在設(shè)計(jì)就是EBOM向ABOM的轉(zhuǎn)換過程,通過ABOM的構(gòu)建,可以提高M(jìn)BOM轉(zhuǎn)換的高效性及數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,并且可以輔助裝配工藝設(shè)計(jì)．因此,ABOM是產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造過程的橋梁,ABOM轉(zhuǎn)換是不可避免的工作,且其轉(zhuǎn)換效率直接影響產(chǎn)品工藝設(shè)計(jì)周期以及其他重要環(huán)節(jié)．

2 裝配BOM轉(zhuǎn)換基礎(chǔ)模型

2.1 結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換規(guī)則

ABOM轉(zhuǎn)換規(guī)則(簡(jiǎn)稱轉(zhuǎn)換規(guī)則)是在BOM轉(zhuǎn)換過程中,定義EBOM與ABOM之間關(guān)系屬性的映射過程．轉(zhuǎn)換規(guī)則是ABOM轉(zhuǎn)換的依據(jù),源自于企業(yè)在各類BOM設(shè)計(jì)及轉(zhuǎn)換過程中所遵循的業(yè)務(wù)準(zhǔn)則．

在企業(yè)的裝配轉(zhuǎn)換規(guī)則的基礎(chǔ)上,依據(jù)企業(yè)現(xiàn)有需求,將零部件劃分為繼承部件、外協(xié)部件、虛擬部件以及中間部件4種類型．并且以零部件的類型,為每種類型的部件定制了相應(yīng)的轉(zhuǎn)換規(guī)則,最終形成ABOM轉(zhuǎn)換的組合規(guī)則．針對(duì)各類型部件的具體的轉(zhuǎn)換處理規(guī)則如下．

(1) 繼承部件:在ABOM中零部件關(guān)系與其在EBOM中的零部件關(guān)系完全一致的部件．在ABOM轉(zhuǎn)換過程中,零部件關(guān)系直接繼承EBOM中的零部件關(guān)系．

(2) 虛擬部件:在實(shí)際的生產(chǎn)制造過程中,不是按照設(shè)計(jì)的組合進(jìn)行裝配的部件,在EBOM中存在的而在ABOM中無相應(yīng)記錄．在ABOM轉(zhuǎn)換過程中,將該部件下屬零部件按照實(shí)際裝配過程轉(zhuǎn)移至相關(guān)父件的節(jié)點(diǎn)下．

(3) 中間部件:在實(shí)際制造生產(chǎn)中,某些較大部件都是由幾個(gè)子部件裝配而成,這些子部件就是中間件,也是ABOM中重要的組成要素,但在EBOM中并不出現(xiàn)．在ABOM轉(zhuǎn)換過程中,依據(jù)裝配制造需求,結(jié)合EBOM中的相關(guān)信息及工藝要求,在裝配中增加中間件零部件關(guān)系信息．

(4) 外購部件:在實(shí)際裝配制造過程中,受制造成本和加工能力的制約,企業(yè)會(huì)選擇直接從外部購買某些產(chǎn)品配件,稱之為外購件．在ABOM中只有外購部件本身,不展開其下級(jí)零部件的表達(dá)．在ABOM轉(zhuǎn)換過程中,外購部件只保留外購部件自身節(jié)點(diǎn)．

2.2 基于組合規(guī)則的裝配BOM轉(zhuǎn)換方法

基于組合規(guī)則的ABOM轉(zhuǎn)換方法是以裝配轉(zhuǎn)換規(guī)則為基礎(chǔ),通過定義EBOM中零部件的零件類型以及裝配轉(zhuǎn)碼,并以此為驅(qū)動(dòng),實(shí)現(xiàn)從EBOM視圖中裝配關(guān)系到ABOM視圖中裝配關(guān)系之映射的BOM視圖轉(zhuǎn)換方法．其中,組合規(guī)則就是指裝配轉(zhuǎn)換規(guī)則，不會(huì)將轉(zhuǎn)換規(guī)則固化,具有靈活、可優(yōu)化、適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)．

在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中,BOM的表現(xiàn)形式為樹狀結(jié)構(gòu)．結(jié)構(gòu)樹包括零件節(jié)點(diǎn)、部件節(jié)點(diǎn)和產(chǎn)品節(jié)點(diǎn)．零件節(jié)點(diǎn)構(gòu)成部件節(jié)點(diǎn)和產(chǎn)品節(jié)點(diǎn),部件點(diǎn)構(gòu)成產(chǎn)品節(jié)點(diǎn)．因此,BOM視圖轉(zhuǎn)換就是BOM結(jié)構(gòu)樹的節(jié)點(diǎn)以及節(jié)點(diǎn)屬性的轉(zhuǎn)換．為了明確裝配節(jié)點(diǎn)之間的層次關(guān)系和順序關(guān)系,在EBOM中部件的劃分和轉(zhuǎn)換基礎(chǔ)上,賦予EBOM中各級(jí)節(jié)點(diǎn)部件、組件或零件相應(yīng)的裝配轉(zhuǎn)碼且作為節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)．現(xiàn)定義裝配轉(zhuǎn)碼作為BOM的節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí),具體編碼規(guī)則如圖1.

圖1 裝配BOM轉(zhuǎn)碼編寫規(guī)則

Fig.1Assembly BOM transcoding rules

根據(jù)復(fù)雜產(chǎn)品的實(shí)際裝配特點(diǎn),對(duì)裝配轉(zhuǎn)換代碼的編碼規(guī)則定義如下:

(1) X表示系列產(chǎn)品的型號(hào),其后的轉(zhuǎn)換代碼用數(shù)字表示,并且具體位數(shù)的設(shè)置嚴(yán)格遵循企業(yè)的生產(chǎn)要求規(guī)范;

(2) 第1、2位用01到99的整數(shù)表示,作為一級(jí)工藝轉(zhuǎn)換代碼,且對(duì)于進(jìn)入一級(jí)的部件其后續(xù)數(shù)字用0表示;

(3) 第3、4位用01到99的整數(shù)表示,作為二級(jí)工藝轉(zhuǎn)換代碼,其后續(xù)四位用0表示;

(4) 第5、6位用01到99的整數(shù)表示,作為三級(jí)工藝轉(zhuǎn)換代碼,其后續(xù)兩位用0表示;

(5) 第7、8位用01到99的整數(shù)表示,作為四級(jí)級(jí)工藝轉(zhuǎn)換代碼.

基于以上的裝配轉(zhuǎn)碼編碼規(guī)則,定義EBOM結(jié)構(gòu)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的裝配代碼,具體的層級(jí)關(guān)系如圖2.

圖2 裝配轉(zhuǎn)碼指派圖Fig.2 Assembly code assignment diagram

基于上述組合規(guī)則,通過裝配代碼驅(qū)動(dòng),文中提出基于組合規(guī)則的ABOM轉(zhuǎn)換方法．部件類型的定義以及裝配代碼指派,部分裝配代碼可自動(dòng)生成,完成對(duì)部件的數(shù)據(jù)描述．采用深度優(yōu)先[10-11]或?qū)挾葍?yōu)先的遍歷搜索物料類型描述為“繼承部件”、“外協(xié)部件”、“外購部件”節(jié)點(diǎn),全部保留；描述類型為“虛擬部件”和“中間部件”的節(jié)點(diǎn),根據(jù)裝配代碼增加相應(yīng)的節(jié)點(diǎn),將這些“虛擬部件”和“中間部件”添加到相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)上．最終,完成ABOM轉(zhuǎn)換，具體的轉(zhuǎn)換流程如圖3．

圖3 裝配BOM轉(zhuǎn)換流程Fig.3 Assembly BOM conversion process

具體轉(zhuǎn)換過程如圖4．

圖4 基于規(guī)則的裝配BOM轉(zhuǎn)換實(shí)例Fig.4 Rule based example of assembly BOM conversion

3 基于相似匹配算法的裝配BOM轉(zhuǎn)換

3.1 子圖匹配問題的定義

子圖同構(gòu)[12-13]．給定一個(gè)數(shù)據(jù)圖G1=,如圖5,其中,V1為數(shù)據(jù)圖G1中的頂點(diǎn)集合;E1為數(shù)據(jù)圖G1中邊的集合;一個(gè)查詢圖G2=,如圖6,如果存在一組映射(n,m),其中n∈G1,m∈G2,使得兩個(gè)圖的對(duì)應(yīng)點(diǎn)相同,查詢圖中的邊在數(shù)據(jù)圖中都存在,并且邊的權(quán)值相同．例如查詢圖6可以與數(shù)據(jù)圖5中上三角同構(gòu)．

圖5 數(shù)據(jù)圖G1Fig.5 Data graph G1圖6 查詢圖G2Fig.6 Query graph G2

VF2算法是一種通用的圖同構(gòu)算法,是一種深度優(yōu)先的回溯算法,該算法的核心就是搜索和剪枝．用states來存儲(chǔ)搜索過程中的部分匹配，M(s)為中間狀態(tài)s代表的部分匹配,M1(s),M2(s)為當(dāng)前states的部分匹配中,G1和G2中的點(diǎn)．起初,狀態(tài)是S0,M(s0)是空集,即還沒有任何匹配．之后遞歸的進(jìn)行搜索．

匹配過程Match(s).如果當(dāng)前狀態(tài)s代表的部分匹配M(s)包含了G2(query graph)中的所有節(jié)點(diǎn),則已經(jīng)找到了G2在G1中同構(gòu)的子圖,搜索結(jié)束．否則,在當(dāng)前的局部匹配基礎(chǔ)上,再匹配一個(gè)點(diǎn)．首先,找出所以可能進(jìn)行匹配點(diǎn)對(duì)集合P(s)．然后,對(duì)于每一個(gè)匹配對(duì)p,檢查加入匹配p是否可行．即加入p后,兩個(gè)圖還是否同構(gòu)．以及加入p之后,是否還有就擴(kuò)展的可能性(即實(shí)行一些剪枝策略)．如果加入匹配p可行,則將p加入s,遞歸調(diào)用Match(s),繼續(xù)搜索．如果剛才若干次調(diào)用Match(s)后都沒有找到同構(gòu)的子圖,則說明當(dāng)前從狀態(tài)不可能擴(kuò)展出可行的子圖同構(gòu)匹配．所以,將生成改狀態(tài)時(shí)加入的兩點(diǎn)匹配p從s中刪除,回溯到上一個(gè)狀態(tài)．

3.2 面向BOM結(jié)構(gòu)的匹配問題

BOM主要有BOM結(jié)構(gòu)樹和BOM結(jié)構(gòu)表兩種表達(dá)形式,而BOM結(jié)構(gòu)樹是在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中BOM結(jié)構(gòu)的可視化表達(dá),如圖7．圖7也是一個(gè)數(shù)據(jù)圖,可以通過一個(gè)三元組G定義G=,其中,E為數(shù)據(jù)圖B中的所有頂點(diǎn)集合,也是BOM結(jié)構(gòu)所有節(jié)點(diǎn)的集合;V為數(shù)據(jù)B所有邊的集合,也是BOM結(jié)構(gòu)中節(jié)點(diǎn)的連接關(guān)系,W為數(shù)據(jù)圖中邊的屬性值,即圖中每條邊都帶有一個(gè)相應(yīng)的屬性值w，并且BOM結(jié)構(gòu)樹與數(shù)據(jù)圖的結(jié)構(gòu)和節(jié)點(diǎn)組織形式是一致的,因此,BOM結(jié)構(gòu)相似匹配就是一個(gè)圖相似匹配的問題．

圖7 BOM結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)圖Fig.7 BOM structure data diagram

BOM結(jié)構(gòu)相似性匹配主要分為層次結(jié)構(gòu)相似和節(jié)點(diǎn)屬性相似兩個(gè)方面,層次結(jié)構(gòu)相似就是比較BOM的層級(jí)數(shù),要求查詢BOM的層級(jí)數(shù)不大于模版BOM的層級(jí),否則不可能相似．節(jié)點(diǎn)屬性相似就是比較整個(gè)BOM節(jié)點(diǎn)的相似度,在各個(gè)層級(jí)中任意選取節(jié)點(diǎn)組合(兩個(gè)BOM各取一個(gè)節(jié)點(diǎn)),計(jì)算相似度．而復(fù)雜產(chǎn)品零部件數(shù)量極大,特別是船用柴油機(jī),零部件數(shù)量高達(dá)上萬,因此其BOM的節(jié)點(diǎn)數(shù)量也是巨大的,在可能相似節(jié)點(diǎn)組合的過程中會(huì)造成組合爆炸．因此,文中在VF2算法的基礎(chǔ)上,提出了面向BOM結(jié)構(gòu)的匹配算法．

VF2算法[14-15]作為一個(gè)解決圖匹配或者子圖匹配問題的常用算法,它在處理有限的復(fù)雜組合問題是具有一定優(yōu)勢(shì),適用于解決BOM結(jié)構(gòu)匹配的問題．在BOM結(jié)構(gòu)匹配過程中,查詢圖就是新產(chǎn)品的EBOM結(jié)構(gòu),而數(shù)據(jù)圖是模版庫中大量成熟產(chǎn)品的EBOM．因此,定義查詢圖為B(圖8),而數(shù)據(jù)圖是一個(gè)集合Gn={G1,G2,G3,…,Gn}．BOM相似匹配的結(jié)果分為兩種:一種是完全匹配,即查詢圖B(圖8)與數(shù)據(jù)圖G(圖7)同構(gòu),可以直接重用該EBOM多應(yīng)的ABOM；另一種是部分匹配,需要計(jì)算匹配值,選擇較高的EBOM對(duì)應(yīng)的ABOM重用．用s存儲(chǔ)搜索過程中的部分匹配,M(s)為中間狀態(tài)s代表的部分匹配的點(diǎn)集．起初,狀態(tài)是S0,M(S0)是空集,M0(s)，M1(s)表示當(dāng)前states的部分匹配中B和G1中的點(diǎn)．

圖8 BOM結(jié)構(gòu)查詢圖Fig.8 BOM structure query diagram

BOM相似匹配方法的具體步驟如下:

第一步:獲取查詢圖B中的頂點(diǎn)a0,在數(shù)據(jù)圖Gn中找出可能與a0匹配的集合P(s),驗(yàn)證確定任一個(gè)匹配對(duì)(a0,a1),(a0∈B,a1∈Gn),加入部分匹配集合M(s);

第二步;在當(dāng)前的局部匹配M(s)基礎(chǔ)上擴(kuò)展搜索,找出所以可能進(jìn)行匹配點(diǎn)對(duì)集合H(s),檢查每一個(gè)匹配對(duì)h是否可行,并將可行組合加入M(s);

第三步:如果M0(s)包含了B中的所有節(jié)點(diǎn),則找到了B與G1中同構(gòu)的子圖,搜索結(jié)束,輸出G1的標(biāo)識(shí),否則循環(huán)第二步,直至當(dāng)前狀態(tài)s擴(kuò)展搜索,輸出G1的標(biāo)識(shí)以及M(s);

第四步:返回第一步執(zhí)行,直至集合P(s)中所有匹配對(duì)搜索完畢．

該方法的具體流程如圖9,B∈M0(s).

3.3 基于子圖匹配的裝配BOM轉(zhuǎn)換

通過對(duì)企業(yè)的系列產(chǎn)品的BOM相似性分析可知,在BOM相似匹配過程中,極少會(huì)出現(xiàn)子圖同構(gòu)甚至圖同構(gòu)的結(jié)果,一般還是部分匹配的結(jié)果．那么就會(huì)出現(xiàn)多個(gè)與查詢圖能夠構(gòu)成部分匹配的模版,因此,需要對(duì)查詢圖與模版的匹配度進(jìn)行分析計(jì)算,擇優(yōu)選取模版,提高ABOM的轉(zhuǎn)換效率．

圖9 BOM相似匹配方法流程Fig.9 BOM similarity matching method flow

產(chǎn)品一般分為零件、組件以及部件3種層次結(jié)構(gòu),各個(gè)層次結(jié)構(gòu)對(duì)于產(chǎn)品整體功能的影響是不同的．因此,在BOM相似匹配過程中,零件、組件以及部件的相似度對(duì)于整個(gè)BOM結(jié)構(gòu)的相似性的貢獻(xiàn)度也是不同的．另外,為了提高匹配搜索的效率,還有一些類似分類碼、層次數(shù)等判定性等影響元素．因此,對(duì)產(chǎn)品相似性有貢獻(xiàn)的基本特性設(shè)置不同的計(jì)算方法[16-17]．

在應(yīng)用BOM相似度計(jì)算方法時(shí),需要先確定對(duì)產(chǎn)品相似性有貢獻(xiàn)的基本特性．在BOM結(jié)構(gòu)中,其判定性相似特性都是分類碼和層次數(shù)．分類碼描述了產(chǎn)品所屬的類型系列,層次數(shù)表明產(chǎn)品BOM結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特性．而定量特性中,部件的匹配對(duì)于整個(gè)BOM結(jié)構(gòu)的影響最大,因而權(quán)重最高,組件、零件依次降低．

通過對(duì)BOM相似匹配特性的分析,將相似特性分為定性特性和定量特性．因此,需要從數(shù)據(jù)圖的定量特性和定性特性兩個(gè)角度構(gòu)建數(shù)學(xué)計(jì)算模型,及權(quán)重設(shè)置．

定義判定性匹配特性集合為:

CD={c1,c2,……,cd}

定義計(jì)算性匹配特性集合為:

Cs={c1,c2,……,cs}

則BOM的匹配相似度Q為：

式中：σ為同一個(gè)特性的相似程度,取值范圍為0～1,其計(jì)算方法是，當(dāng)特性ci為定性特性時(shí)只能取0或1;當(dāng)特性ci為定量特性時(shí),用較小值除以較大值．wsi為特性ci的權(quán)重．

具體的如表2．

表2 EBOM匹配特性計(jì)算表

基于子圖匹配的ABOM轉(zhuǎn)換就是通過圖匹配的方式,在ABOM模版庫中搜索匹配BOM模版,再通過BOM比較檢查的手段,分析EBOM與模版ABOM之間的差異性并修改優(yōu)化,從而快速完成ABOM轉(zhuǎn)換．因此,該方法主要分為3個(gè)核心階段:BOM基礎(chǔ)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)圖庫的構(gòu)建,EBOM匹配，BOM比較優(yōu)化．

基于子圖匹配的ABOM轉(zhuǎn)換流程如圖10.

圖10 ABOM的轉(zhuǎn)換流程Fig.10 ABOM conversion process

通過分析可知,基于子圖匹配的ABOM轉(zhuǎn)換的方法,適用用于解決復(fù)雜產(chǎn)品的ABOM轉(zhuǎn)換,并且模版庫的樣本基數(shù)越大,搜索速率上的優(yōu)勢(shì)越明顯．與基于規(guī)則的ABOM轉(zhuǎn)換方法相比,基于子圖匹配的ABOM轉(zhuǎn)換方法自動(dòng)化程度更高,轉(zhuǎn)換效率也更高．但是,在模版匹配不到相似BOM結(jié)構(gòu)的情況下(即匹配的相似度低于70%),就需要采用基于規(guī)則的方法,通過人機(jī)交互式進(jìn)行ABOM轉(zhuǎn)換,從而保證了ABOM的高效與穩(wěn)定．

4 應(yīng)用實(shí)例

以船用柴油機(jī)關(guān)鍵件的裝配工藝設(shè)計(jì)過程為應(yīng)用實(shí)例,將上述ABOM轉(zhuǎn)換方法應(yīng)用于實(shí)踐．

在構(gòu)建BOM模板庫的基礎(chǔ)上,采用相似性匹配的方式在模板庫中搜索BOM模板,通過匹配相似度計(jì)算,選擇相似度較高的模板,并生成裝配模板BOM．在裝配模板BOM的基礎(chǔ)上,采用BOM比較手段,找出EBOM中是否有未完成轉(zhuǎn)換的節(jié)點(diǎn),如圖11．若存在未完成轉(zhuǎn)換的節(jié)點(diǎn),則采用基于規(guī)則的方法,通過人機(jī)交互的方式對(duì)未完成轉(zhuǎn)換的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行BOM轉(zhuǎn)換,生成ABOM,如圖12．

圖11 BOM比較檢查Fig.11 BOM comparison check

圖12 ABOM生成Fig.12 ABOM generation

ABOM轉(zhuǎn)換完成后,BOM的結(jié)構(gòu)層次發(fā)生了明顯的變化,增加了多個(gè)中間過程,更加符合實(shí)際的裝配過程,極大地提高了裝配工藝設(shè)計(jì)的效率,為MBOM的生成奠定的基礎(chǔ)．

5 結(jié)論

(1) 針對(duì)構(gòu)建MBOM過程中,操作復(fù)雜、效率低的現(xiàn)狀,提出了ABOM的概念,并給出相應(yīng)的ABOM轉(zhuǎn)換方法,從而保證了MBOM快速、準(zhǔn)確地生成．

(2) 依據(jù)企業(yè)現(xiàn)行的ABOM轉(zhuǎn)換規(guī)則,結(jié)合實(shí)際裝配工藝設(shè)計(jì)需求,提出了一種基相似匹配算法的ABOM轉(zhuǎn)換方法．解決了ABOM手動(dòng)生成效率低、易出錯(cuò)等問題．

(3) 通過該方法生成的ABOM,實(shí)現(xiàn)了EBOM向MBOM的準(zhǔn)確而高效的轉(zhuǎn)換,保證產(chǎn)品全生命周期中各階段BOM信息的一致性,顯著提高了BOM結(jié)構(gòu)的制造效率與質(zhì)量,也為企業(yè)各種先進(jìn)制造系統(tǒng)的集成提供了一種參考．