以制造BOM為核心的制造工藝設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理

1、-. z.干貨推薦 | 以制造BOM為核心的制造工藝數(shù)據(jù)管理2017-09-28文/賈曉亮振明田錫天許建新制造BOM可顯示產(chǎn)品制造的階層關(guān)系、工藝路線、工藝裝備、材料等，是離散型制造企業(yè)重要的根底和生產(chǎn)數(shù)據(jù)。對(duì)于制造企業(yè)信息化而言，建立以制造BOM為核心的產(chǎn)品數(shù)據(jù)流是一項(xiàng)核心工作。本文基于對(duì)產(chǎn)品生命周期各階段BOM的研究，分析了制造BOM的涵、構(gòu)造，提出以制造BOM為核心的制造工藝數(shù)據(jù)管理，并面向制造企業(yè)數(shù)據(jù)管理的需求，對(duì)以制造工藝數(shù)據(jù)為根底的制造數(shù)據(jù)管理進(jìn)展了論述。來(lái)源：互聯(lián)網(wǎng)0 引言離散型制造企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中，需要準(zhǔn)確的產(chǎn)品構(gòu)造、零件分類、工藝路線、工藝裝備、材料定額和工時(shí)定額信息。物料清

2、單BOMBill of Material，BOM是目前企業(yè)組織產(chǎn)品數(shù)據(jù)的重要形式，它可能包含產(chǎn)品設(shè)計(jì)信息和工藝信息等，是聯(lián)系設(shè)計(jì)、工藝、生產(chǎn)等部門的重要紐帶。制造企業(yè)在生產(chǎn)中需要可顯示產(chǎn)品制造的階層關(guān)系、用料依據(jù)等的BOM，它是計(jì)算本錢的重要根底數(shù)據(jù)。由于BOM的復(fù)雜性，采用手工進(jìn)展數(shù)據(jù)的匯總，不但費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、易出錯(cuò)，而且很難滿足應(yīng)用的需求，這已成為制約企業(yè)實(shí)現(xiàn)信息化的瓶頸問(wèn)題。對(duì)于制造企業(yè)信息化而言，建立以BOM為核心的產(chǎn)品數(shù)據(jù)流是一項(xiàng)核心工作。1 BOM的概念和涵從概念上，BOM是指構(gòu)成一個(gè)物料項(xiàng)的所有子物料項(xiàng)的列表。所謂物料項(xiàng)是指所有在產(chǎn)品的制造過(guò)程中出現(xiàn)的物體形態(tài)實(shí)體，這些實(shí)體包括原材

3、料、標(biāo)準(zhǔn)件、成品、零件、裝配件、構(gòu)型件、工裝、工具和夾具等，它們是組織產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、工藝、生產(chǎn)等所有與產(chǎn)品相關(guān)活動(dòng)的依據(jù)。每個(gè)物料項(xiàng)本質(zhì)都是一個(gè)對(duì)象，具有屬性和方法，屬性包括產(chǎn)品數(shù)據(jù)的全部容，并依賴于產(chǎn)品生命周期不同階段和不同制造企業(yè)具體環(huán)境。物料項(xiàng)之間的語(yǔ)義關(guān)系也十分豐富，如零件和數(shù)字模型及圖紙的描述關(guān)系、零件和原材料間的加工關(guān)系、零件和工裝夾具之間的基準(zhǔn)依賴關(guān)系、子物料項(xiàng)與父物料項(xiàng)間的裝配關(guān)系、功能一樣的兩個(gè)物料項(xiàng)間的互換關(guān)系等。產(chǎn)品的生命周期過(guò)程，就是物料項(xiàng)依據(jù)不同的語(yǔ)義關(guān)系相互作用的過(guò)程。目前，制造企業(yè)在信息化過(guò)程中分別在PDM、CAPP、ERP系統(tǒng)中進(jìn)展BOM的管理。實(shí)際上，制造企業(yè)的

4、產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、工藝數(shù)據(jù)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)之間具有一致性和傳遞性，但由于BOM的階段性和多視圖的特性，對(duì)BOM的本質(zhì)及其如何組織、管理產(chǎn)品數(shù)據(jù)還需進(jìn)展深入研究。按照產(chǎn)品生命周期不同階段對(duì)BOM進(jìn)展劃分，可得到不同的階段和視圖，如工程BOMEngineering Bill of Material，EBOM、工藝BOMPlanning Bill of Material，PBOM、制造BOMManufacturing Bill of Material，MBOM、客戶BOMCustomer Bill of Material，CBOM等。這些BOM分別反映了產(chǎn)品數(shù)據(jù)在不同時(shí)期的容和構(gòu)造，同時(shí)它們之間的數(shù)據(jù)演變和傳

5、遞構(gòu)成了產(chǎn)品數(shù)據(jù)流。1EBOMEBOM是產(chǎn)品在工程設(shè)計(jì)階段的BOM形式。它主要反映產(chǎn)品的設(shè)計(jì)構(gòu)造和物料項(xiàng)的設(shè)計(jì)屬性。物料項(xiàng)的設(shè)計(jì)屬性是產(chǎn)品功能要求的具體表達(dá)，如重量要求、壽命要求、外觀要求等。它包含物料項(xiàng)的圖紙信息，即物料項(xiàng)的原始幾何信息和構(gòu)造關(guān)系。EBOM是設(shè)計(jì)部門向工藝、生產(chǎn)、采購(gòu)等部門傳遞產(chǎn)品數(shù)據(jù)的主要形式和手段，EBOM是產(chǎn)品數(shù)據(jù)的源頭。2PBOM PBOM是產(chǎn)品工藝方案階段的BOM，對(duì)于大型復(fù)雜機(jī)械產(chǎn)品如飛機(jī)、汽車等尤其重要。大型復(fù)雜機(jī)械產(chǎn)品由于零部件數(shù)據(jù)龐大，構(gòu)型復(fù)雜，生產(chǎn)形式多種多樣。因此，建立產(chǎn)品的工藝方案對(duì)組織產(chǎn)品的生產(chǎn)組織極其重要。在制造過(guò)程中，PBOM的形成將設(shè)計(jì)別離面轉(zhuǎn)

6、變?yōu)楣に噭e離面，它對(duì)于組織工藝設(shè)計(jì)、安排生產(chǎn)方案、制定采購(gòu)方案都具有重要的作用。3MBOM MBOM是在PBOM的根底上，增加詳細(xì)的工藝、材料、制造資源工裝、刀具、量具、設(shè)備等、工時(shí)定額、材料定額信息，是詳細(xì)描述產(chǎn)品制造過(guò)程和制造數(shù)據(jù)的根底性數(shù)據(jù)。MBOM作為制造部門主要數(shù)據(jù)，可用于工藝設(shè)計(jì)、工藝分工、工藝管理及工藝文件的跟蹤，它也是生產(chǎn)的依據(jù)，是ERP系統(tǒng)運(yùn)行所需的根底數(shù)據(jù)。MBOM的完整性和準(zhǔn)確性對(duì)于縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，協(xié)調(diào)各部門的工作具有舉足輕重的作用。4CBOM CBOM是在產(chǎn)品生產(chǎn)完成后，反映產(chǎn)品最終構(gòu)造的BOM，是具有客戶化構(gòu)型配置的物料清單。在CBOM中不僅表達(dá)了產(chǎn)品的構(gòu)造，而且還

7、包含產(chǎn)品零部件的備用件、配用件、專用工具等信息。目前，也有人提出質(zhì)量BOMQuality Bill of Material，QBOM的概念，即以零組件質(zhì)量跟蹤為目的的基于產(chǎn)品架次或批次管理的產(chǎn)品構(gòu)造配置視圖，用于記錄、維護(hù)、查詢和跟蹤實(shí)際交付產(chǎn)品狀態(tài)的數(shù)據(jù)管理。QBOM實(shí)際上是以MBOM為根底并進(jìn)展跟蹤，通過(guò)MBOM實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品零組件狀態(tài)及其質(zhì)控信息的管理。對(duì)于不同行業(yè)的制造企業(yè)，其BOM的概念和涵雖然是一致的，但由于生產(chǎn)的產(chǎn)品及生產(chǎn)組織方式的不同，關(guān)于BOM的模型和管理方式會(huì)有較大的區(qū)別，尤其是對(duì)于大型復(fù)雜機(jī)械產(chǎn)品的BOM管理，產(chǎn)品生命周期BOM的一致性維護(hù)是一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題。但總的來(lái)說(shuō)，同一行

8、業(yè)的制造企業(yè)，其BOM的管理思路和方式根本是一致的。不同行業(yè)產(chǎn)品制造過(guò)程中各階段BOM的關(guān)系如圖1所示。圖1 產(chǎn)品制造過(guò)程中各階段BOM2 以制造BOM為核心的制造工藝數(shù)據(jù)管理由BOM的概念和涵可以看出，制造BOM是制造數(shù)據(jù)管理的核心容，制造BOM數(shù)據(jù)通常由CAPP系統(tǒng)產(chǎn)生，并為PDM、ERP、MES等系統(tǒng)提供一致的制造工藝數(shù)據(jù)，以保證制造工藝數(shù)據(jù)的唯一性、實(shí)時(shí)性、有效性和平安性。以制造BOM為核心的制造工藝數(shù)據(jù)管理主要包含以下幾方面的容：1產(chǎn)品、零組件圖號(hào)管理制造企業(yè)的PDM系統(tǒng)將傳統(tǒng)的基于圖樣的管理模式轉(zhuǎn)換為基于圖號(hào)的管理模式，從而將工程技術(shù)狀態(tài)及構(gòu)型管理由事后整理模式轉(zhuǎn)變?yōu)榘磁?架次實(shí)

9、現(xiàn)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)查詢管理模式，保證實(shí)際工程狀態(tài)和產(chǎn)品構(gòu)型的準(zhǔn)確性和有效控制。因此，制造BOM中與EBOM管理的圖號(hào)實(shí)現(xiàn)有效的集成與共享是制造工藝數(shù)據(jù)管理的根底。2PBOM管理工藝人員在EBOM根底上通過(guò)配置，將設(shè)計(jì)別離面轉(zhuǎn)變?yōu)楣に噭e離面，增加工藝方案信息，確立產(chǎn)品零部件的裝配順序和裝配構(gòu)造，以形成PBOM，并以此為依據(jù)實(shí)現(xiàn)工程更改的全過(guò)程控制。3EBOM到MBOM轉(zhuǎn)換 MBOM是以工藝別離面為根底的基于產(chǎn)品架次或批次管理制造產(chǎn)品構(gòu)造視圖，它是以EBOM和PBOM為根底的。因此，不同階段的BOM比擬與轉(zhuǎn)化技術(shù)是實(shí)現(xiàn)BOM多視圖的關(guān)鍵，尤其對(duì)于大型復(fù)雜機(jī)械產(chǎn)品而言，其BOM的管理涉及海量數(shù)據(jù)的處理，對(duì)

10、于數(shù)據(jù)的組織、提取需要適宜的技術(shù)手段。制造BOM管理應(yīng)實(shí)現(xiàn)以工藝零組件劃分和裝配工藝規(guī)劃為核心，以產(chǎn)品、零組件圖號(hào)映射的EBOM信息集成，并在PBOM根底上，獲取各專業(yè)工藝設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)形成產(chǎn)品的MBOM。4工藝設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)MBOM要反映各專業(yè)的工藝設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，包括構(gòu)造化工藝數(shù)據(jù)和工藝文件，構(gòu)造化工藝信息的重要作用除作為MBOM重構(gòu)的重要依據(jù)外，其本身還是企業(yè)的單一工藝數(shù)據(jù)源，其中，構(gòu)造化工藝數(shù)據(jù)和對(duì)應(yīng)的工藝文件經(jīng)過(guò)映射存儲(chǔ)在工藝數(shù)據(jù)庫(kù)，它們之間的映射關(guān)系是制造工藝數(shù)據(jù)管理的一個(gè)核心容。5制造資源數(shù)據(jù)制造資源數(shù)據(jù)是制造工藝數(shù)據(jù)管理的一個(gè)重要局部，制造資源，如工裝、設(shè)備、刀具等。對(duì)于大型復(fù)雜機(jī)械產(chǎn)品而言其

11、數(shù)量十分龐大，它的狀態(tài)控制非常關(guān)鍵。6工程更改數(shù)據(jù)工程更改控制是工藝系統(tǒng)控制數(shù)據(jù)有效性的一個(gè)瓶頸。沒(méi)有有效的工程更改控制體系，就無(wú)法保證MBOM和技術(shù)狀態(tài)控制的正確性。以制造BOM為核心的制造工藝數(shù)據(jù)管理應(yīng)對(duì)工程更改良行有效的控制，包括工程更改生成控制、工程更改發(fā)放、工程更改執(zhí)行，以保證產(chǎn)品數(shù)據(jù)在產(chǎn)品全生命周期過(guò)程中的協(xié)調(diào)一致。7制造數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)匯總在以制造BOM為核心的制造工藝數(shù)據(jù)管理中，有大量的統(tǒng)計(jì)匯總和報(bào)表輸出工作，它實(shí)際是對(duì)制造工藝數(shù)據(jù)應(yīng)用的直接表達(dá)，不同的部門基于MBOM根據(jù)各自的要求獲取相關(guān)的數(shù)據(jù)，并輸出報(bào)表，用于生產(chǎn)過(guò)程。以制造BOM為核心的制造工藝數(shù)據(jù)管理體系如圖2所示。圖2 以制

12、造BOM為核心的制造工藝數(shù)據(jù)管理3 以制造工藝數(shù)據(jù)為根底的制造數(shù)據(jù)管理對(duì)于制造企業(yè)，其數(shù)據(jù)管理包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理、制造數(shù)據(jù)管理和生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)數(shù)據(jù)管理等，其中制造數(shù)據(jù)管理是最復(fù)雜的容。制造數(shù)據(jù)管理包括制造工藝數(shù)據(jù)與管理、制造資源數(shù)據(jù)管理與優(yōu)化配置、生產(chǎn)方案數(shù)據(jù)、制造過(guò)程數(shù)據(jù)包括技術(shù)文件等管理、業(yè)務(wù)流程數(shù)據(jù)管理等，它需要滿足企業(yè)對(duì)工藝設(shè)計(jì)、制造數(shù)據(jù)管理和集成共享的要求，其中制造工藝數(shù)據(jù)是制造數(shù)據(jù)管理的根底。由于制造BOM確定了產(chǎn)品、零組件的制造過(guò)程及所需的制造資源，是連接產(chǎn)品設(shè)計(jì)與產(chǎn)品制造的橋梁，而且也為ERP系統(tǒng)提供重要的根底數(shù)據(jù)。實(shí)際上，很多企業(yè)在實(shí)施ERP系統(tǒng)時(shí)，由于對(duì)工藝數(shù)據(jù)的重要性缺少認(rèn)識(shí)

13、，根本沒(méi)有考慮實(shí)施CAPP系統(tǒng)，因此也就無(wú)法快速有效地獲取工藝數(shù)據(jù)。目前，對(duì)制造工藝數(shù)據(jù)的組織及其與生產(chǎn)方案數(shù)據(jù)、制造過(guò)程數(shù)據(jù)等的集成管理研究仍落后于企業(yè)的需求，是制約企業(yè)信息化的瓶頸之一。在制造企業(yè)中，需要建立以制造BOM為核心的CAPP系統(tǒng)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)以制造工藝數(shù)據(jù)為根底的制造數(shù)據(jù)管理。并以工藝數(shù)據(jù)庫(kù)為根底，基于BOM的管理，進(jìn)展各專業(yè)工藝的設(shè)計(jì)機(jī)加、裝配、鈑金沖壓、焊接等，并逐步形成產(chǎn)品的制造BOM，保證工藝數(shù)據(jù)的完整性和一致性，實(shí)現(xiàn)工藝數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，為ERP系統(tǒng)提供完整的工藝數(shù)據(jù)，主要包括制造資源的使用與生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備數(shù)據(jù)，制造資源包括設(shè)備、工裝、工作中心等生產(chǎn)用的根底數(shù)據(jù)；生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備

14、包括由CAPP向ERP系統(tǒng)提供的包含工藝路線、材料定額、工時(shí)定額等信息的制造BOM?；谝陨系姆治?，面向產(chǎn)品生命周期管理，制造企業(yè)需要建立以制造工藝數(shù)據(jù)為根底的制造數(shù)據(jù)管理，即面向數(shù)字化的產(chǎn)品制造數(shù)據(jù)管理Digital Product Manufacturing Data Management，DPMDM。 DPMDM是以制造工藝數(shù)據(jù)管理為根底，它構(gòu)成產(chǎn)品制造數(shù)據(jù)的五維空間模型。DPMDM描述和定義產(chǎn)品生命周期設(shè)計(jì)、分析、工藝、制造、裝配、效勞的數(shù)字化過(guò)程，包含制造數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)之間的相互關(guān)系，使其成為計(jì)算機(jī)中可實(shí)現(xiàn)、可管理和可使用的信息。圖3為DPMDM的數(shù)據(jù)空間模型，其中，每一個(gè)維描述產(chǎn)品制

15、造數(shù)據(jù)的不同階段、不同層次、不同數(shù)據(jù)類型、不同版本和不同位置的信息及其關(guān)系。圖3 DPMDM的數(shù)據(jù)空間模型1產(chǎn)品構(gòu)造層次維：以制造BOM為根底，以層次化的方法描述DPMDM產(chǎn)品構(gòu)造。零件層上建立每個(gè)零件的總體信息、管理特征、材料特征、外表要求、特征信息、尺寸位置公差模型。根據(jù)制造BOM構(gòu)造關(guān)系，逐步形成組件層、部件層、產(chǎn)品層數(shù)據(jù)，建立完整的產(chǎn)品數(shù)據(jù)。2生命周期維：基于制造BOM，用于描述和定義產(chǎn)品生命周期設(shè)計(jì)、分析、工藝、制造、裝配、效勞等不同階段的產(chǎn)品制造數(shù)字化定義所包含的制造信息以及信息之間的相互關(guān)系。3數(shù)據(jù)類型維：描述DPMDM的數(shù)據(jù)類型。構(gòu)造化數(shù)據(jù)指可以以一定的數(shù)據(jù)構(gòu)造進(jìn)展數(shù)據(jù)的表示和存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)類型，通常以字段方式存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中。如工藝中的工序號(hào)、名稱、設(shè)備、工裝等信息。非構(gòu)造化數(shù)據(jù)指數(shù)據(jù)具有整體性和關(guān)聯(lián)性，以特定的文件格式存儲(chǔ)。如工序圖、工藝文件。DPMDM以MBOM為核心組織數(shù)據(jù)，應(yīng)以適宜的數(shù)據(jù)粒度，將構(gòu)造化數(shù)據(jù)對(duì)象和非構(gòu)造化數(shù)據(jù)對(duì)象相關(guān)聯(lián)。4版本維：描述和定義產(chǎn)品生命周期各種類型的制造數(shù)據(jù)的版本及版本演變歷程，反映的是整個(gè)制造過(guò)程，可追溯制造過(guò)程的的多方案比擬及優(yōu)化。5應(yīng)用系統(tǒng)維：通過(guò)不同類型的制造數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的集成應(yīng)用，產(chǎn)品的制造