趙曉莉

(中國燃?xì)鉁u輪研究院，四川成都610500)

基于TeamCenter平臺的TBOM研究

趙曉莉

(中國燃?xì)鉁u輪研究院，四川成都610500)

產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(PDM)系統(tǒng)通過包含產(chǎn)品結(jié)構(gòu)信息的物料清單(BOM)，來進(jìn)行設(shè)計、工藝、制造等環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)的組織和管理，由此產(chǎn)生了設(shè)計BOM(EBOM)、工藝BOM(PBOM)和制造BOM(MBOM)等。若產(chǎn)品試驗過程數(shù)據(jù)按BOM來組織和管理，則可與設(shè)計、工藝、制造等環(huán)節(jié)關(guān)聯(lián)，構(gòu)建產(chǎn)品全生命周期數(shù)據(jù)管理。就試驗BOM(TBOM)進(jìn)行了深入研究，即從EBOM入手，依靠中性BOM(NBOM)，最終演變成TBOM。通過對TBOM的維護(hù)，可滿足不同企業(yè)對試驗數(shù)據(jù)管理的需求。

產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)；BOM；NBOM；TBOM；產(chǎn)品全生命周期管理

1 引言

產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(PDM)是以軟件為基礎(chǔ)，管理所有與產(chǎn)品相關(guān)的信息和過程的技術(shù)，是一種在產(chǎn)品數(shù)據(jù)與工作流集成思想指導(dǎo)下，以產(chǎn)品數(shù)據(jù)和過程為中心，科學(xué)合理地對企業(yè)業(yè)務(wù)流程、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)和過程進(jìn)行管理的集成平臺[1]。我國汽車、航空發(fā)動機等制造業(yè)領(lǐng)域的多家設(shè)計及制造單位，都建立了基于TeamCenter平臺的PDM系統(tǒng)，且已基本形成以PDM系統(tǒng)為基礎(chǔ)平臺的數(shù)字化設(shè)計/制造的數(shù)據(jù)管理，電子數(shù)據(jù)發(fā)放已經(jīng)成為主流。

電子數(shù)據(jù)是以產(chǎn)品物料清單(BOM)為主線，貫穿整個設(shè)計/制造過程，其中包含設(shè)計環(huán)節(jié)的設(shè)計BOM(EBOM)、工藝環(huán)節(jié)的工藝BOM(PBOM)及制造環(huán)節(jié)的制造BOM(MBOM)。隨著人們對單一數(shù)據(jù)源認(rèn)識度的提升，研制人員逐步發(fā)現(xiàn)了研制階段各個環(huán)節(jié)之間關(guān)聯(lián)的重要性，產(chǎn)品全生命周期管理(PLM)也孕育而生，無法在PDM系統(tǒng)中管理的內(nèi)容，諸如需求管理、平臺化功能結(jié)構(gòu)定義、多學(xué)科性能優(yōu)化仿真管理、項目進(jìn)度管理跟蹤、試制試驗管理、產(chǎn)品服務(wù)與保障系統(tǒng)等，都可與PDM系統(tǒng)一道全部納入到PLM系統(tǒng)中進(jìn)行管理。鑒于此，本文對如何把試驗環(huán)節(jié)中的試驗BOM(TBOM)在PLM中進(jìn)行管理和應(yīng)用，并與EBOM、MBOM等產(chǎn)生關(guān)聯(lián)關(guān)系，進(jìn)行了研究。

2 BOM的組織模型

現(xiàn)在的BOM早已超越了傳統(tǒng)產(chǎn)品物料清單的概念和意義，產(chǎn)品設(shè)計、制造、試驗、管理、質(zhì)量及維護(hù)支持等階段信息，都是以工程設(shè)計數(shù)據(jù)主模型為核心開展。主模型能捕捉到必要信息、幾何和非幾何屬性，從而創(chuàng)建設(shè)計、生產(chǎn)、試驗和服務(wù)所需數(shù)據(jù)的上下文特定視圖[2]，生成EBOM，并由此產(chǎn)生相互關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)集合，即各種類型BOM(xBOM)。xBOM的相互關(guān)聯(lián)、依賴和傳遞，都是以BOM模型來進(jìn)行組織和管理，而在產(chǎn)品研制的各個階段，BOM的形式和內(nèi)容都不盡相同。BOM的組織結(jié)構(gòu)示例見圖1。

圖1 BOM的組織結(jié)構(gòu)示例Fig.1 Structure of BOM

BOM模型包含了部件與零件之間的父子裝配關(guān)系、零件使用的條件約束關(guān)系、功能類似零件之間的可替換關(guān)系等。這些關(guān)系在單一的PDM系統(tǒng)的零組件中都無法準(zhǔn)確表達(dá)，只能通過BOM來表達(dá)。

BOM分為不可配置和可配置BOM兩大類。不可配置BOM一般通過TeamCenter平臺，從集成的CAD工具中按零部件裝配關(guān)系自動生成產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹，如EBOM。可配置BOM(如中性BOM(NBOM)、MBOM、PBOM、TBOM等)并不體現(xiàn)某種具體產(chǎn)品，而是一系列產(chǎn)品零部件的綜合信息，可通過產(chǎn)品結(jié)構(gòu)編輯器(PSE)獲得具體產(chǎn)品的BOM信息。BOM的演變關(guān)系見圖2，以下就xBOM模型進(jìn)行簡要描述。

圖2 BOM的演變Fig.2 The evolution of BOM

2.1 EBOM

EBOM是產(chǎn)品設(shè)計部門用來組織和管理產(chǎn)品結(jié)構(gòu)組成信息的物料清單，是產(chǎn)品設(shè)計工程在完成產(chǎn)品設(shè)計后獲得的。EBOM數(shù)據(jù)是源頭，是面向工藝、制造、試驗傳遞產(chǎn)品數(shù)據(jù)的主要形式[3]。

2.2 PBOM

PBOM是工藝設(shè)計部門用來組織和管理生產(chǎn)某種產(chǎn)品的設(shè)計數(shù)據(jù)及其相關(guān)零部件的工藝文件，可用于工藝設(shè)計和生產(chǎn)制造管理，明確了解零件間的制造與裝配關(guān)系，跟蹤零件制造方法、地點、人員、物料和過程信息[3]。

2.3 MBOM

MBOM是生產(chǎn)制造部門用來組織和管理實際制造和生產(chǎn)管理過程中生產(chǎn)某種產(chǎn)品所需的零部件BOM。MBOM是制造執(zhí)行系統(tǒng)、企業(yè)資源計劃系統(tǒng)運行所需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)[4]，對縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期、協(xié)調(diào)各部門工作具有重要作用。

2.4 NBOM

NBOM代表零件生產(chǎn)前技術(shù)工作的結(jié)果，是生產(chǎn)進(jìn)行的重要依據(jù)，是實物BOM形成的依據(jù)。實物BOM是指包含有實物信息(如實物批次信息等)的BOM，包括實做BOM和維護(hù)BOM兩種[5]。實做BOM從生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)中捕獲，包括與設(shè)計結(jié)構(gòu)的差異，捕獲序列號、批次號和安裝時間等信息。維護(hù)BOM可隨時間演變，包括壽命特征值、故障、替換單元體等，能捕獲實物產(chǎn)品結(jié)構(gòu)完整的演變歷史。

NBOM通常來自于EBOM或PBOM，用以管理產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)層次，同時可管理與產(chǎn)品相關(guān)的技術(shù)資料、零部件信息及服務(wù)工藝、故障碼等。需要定義發(fā)動機的成附件或零件是否跟蹤、是否序列化及是否為批次等信息，用于實物零件管理。

2.5 TBOM

TBOM是產(chǎn)品在研發(fā)或服役過程中產(chǎn)生的一種BOM形態(tài)，需更多地記錄一些試驗相關(guān)數(shù)據(jù)，描述從設(shè)計到試驗狀態(tài)和操作狀態(tài)階段的物理產(chǎn)品的配置信息，記錄了單個產(chǎn)品及其可追蹤部件、組裝部件和系統(tǒng)的完整歷史[5]。在任何一個環(huán)節(jié)開展的服務(wù)工作和配置變更等相關(guān)信息，都能從產(chǎn)品壽命特征、壽命限度、適用性及利用率等屬性查詢。

3 TBOM的技術(shù)特點

對研發(fā)周期長的復(fù)雜產(chǎn)品，如航空發(fā)動機，要歷經(jīng)基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究、技術(shù)論證、驗證機研制和型號研制等多個階段，需要依賴可靠穩(wěn)定的系統(tǒng)來構(gòu)建試驗的狀態(tài)管理。因PDM系統(tǒng)中已保存了從設(shè)計到制造各階段的數(shù)據(jù)，記錄了不同階段產(chǎn)品模型的變化和版本的演化過程。而與產(chǎn)品模型關(guān)聯(lián)的試驗數(shù)據(jù)管理，可分為研發(fā)試驗數(shù)據(jù)和批產(chǎn)檢驗(驗證)試驗數(shù)據(jù)兩類。通過PLM系統(tǒng)中MRO模塊的TBOM結(jié)構(gòu)，可清晰記錄與EBOM關(guān)聯(lián)的版本、產(chǎn)品履歷和相關(guān)試驗信息。TeamCenter平臺中TBOM結(jié)構(gòu)的模擬展現(xiàn)如圖3所示。

圖3 TBOM結(jié)構(gòu)樹[5]Fig.3 Structure of TBOM

3.1 產(chǎn)品研發(fā)TBOM

研發(fā)產(chǎn)品是設(shè)計-試驗反復(fù)迭代的過程，且要進(jìn)行零件的改進(jìn)及其改進(jìn)零件的不同組合試驗，依賴實做BOM真實記錄這些改變信息，即串換件裝配完成后的實物狀態(tài)，生成TBOM，根據(jù)TBOM的要求組織管理試驗數(shù)據(jù)。

3.2 產(chǎn)品批產(chǎn)TBOM

設(shè)計定型后的成熟產(chǎn)品試驗，僅僅是為驗證生產(chǎn)過程是否受控，產(chǎn)品性能、功能是否滿足設(shè)計指標(biāo)要求。其試驗數(shù)據(jù)一般以維護(hù)BOM為基礎(chǔ)來構(gòu)建TBOM，并組織和管理試驗數(shù)據(jù)。后期維護(hù)中，該試驗數(shù)據(jù)可為產(chǎn)品性能衰退提供依據(jù)，也為克服、延緩產(chǎn)品性能衰退和功能喪失提供支撐。

4 基于TeamCenter平臺的TBOM構(gòu)建方法

航空發(fā)動機設(shè)計制造數(shù)據(jù)都在基于TeamCenter平臺下進(jìn)行，在設(shè)計/制造協(xié)同過程中，制造廠在EB?OM的基礎(chǔ)上如果能完成MBOM，并由MBOM構(gòu)建實物BOM。如果中間環(huán)節(jié)沒有BOM傳遞，則可直接從EBOM轉(zhuǎn)換成實物BOM。下面以EBOM直接轉(zhuǎn)換成實物BOM為例，來說明如何在TeamCenter平臺下構(gòu)建TBOM。

4.1 NBOM的構(gòu)建

NBOM以EBOM為基礎(chǔ)構(gòu)建，為滿足其構(gòu)建需要，構(gòu)建前需對EBOM做必要調(diào)整。構(gòu)建步驟為：

(1)在設(shè)計零組件中定義零件物流表單，填寫是否序列化、是否批次、是否可跟蹤、是否壽命有限等屬性。

(2)在BOM行中定義實例名稱屬性，該屬性用于實物BOM中唯一確定的實物件名稱。需要注意的是，該功能用于區(qū)分統(tǒng)一裝配下相同的多個子件的安裝位置，是否使用根據(jù)具體情況確定。

(3)在EBOM中定義運行時間、燃機時間、壽命等特征。

(4)確定需要跟蹤的實物的BOM行及其管理方式。

完成上述信息后，方可由專人在系統(tǒng)中建立NBOM。

4.2 實物BOM的構(gòu)建

基于NBOM，創(chuàng)建產(chǎn)品實物BOM，且包含產(chǎn)品(如航空發(fā)動機)履歷本信息、與對應(yīng)整機或大部件相關(guān)的試驗狀態(tài)和有效試驗數(shù)據(jù)等信息。由于發(fā)動機實物BOM反映外場發(fā)動機的實際配置，因此需記錄實際發(fā)動機的序列號、批次號信息，以便在外場服務(wù)或維修時，可在維護(hù)BOM上確定對應(yīng)的成附件，并基于此記錄其維護(hù)事件。

4.3 NBOM和實物BOM的匹配關(guān)系

在TeamCenter平臺的實際操作中，可通過以下幾個步驟實現(xiàn)BOM之間的轉(zhuǎn)換。

(1)通過TeamCenter平臺中的Structure Context功能記錄產(chǎn)生實物BOM時的規(guī)劃BOM狀態(tài)，包括BOM結(jié)構(gòu)、版本規(guī)則和產(chǎn)品配置規(guī)則，并依次為依據(jù)之一判定實物產(chǎn)品中的零件是否與規(guī)劃的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有偏離。

(2)通過物理零件與規(guī)劃零件的物理實現(xiàn)關(guān)系，確定二者之間占位信息的匹配性、批或序列信息的匹配性及替代件或替換件的匹配信息。如果批或序列信息確實，則將零件設(shè)置為缺失，即表示結(jié)構(gòu)中并沒有真正安裝物理零件。

(3)通過物理實現(xiàn)關(guān)系及Structure Context中保存的信息，使得實物BOM可使用規(guī)劃BOM中零件的三維設(shè)計結(jié)果查看實物BOM的可視化信息，如圖4所示。

Test-BOM Technology Based on Platform of TeamCenter

ZHAO Xiao-li
(China Gas Turbine Establishment，Chengdu 610500，China)

Product Data Management system organizes and manages product data which include informa?tion of product structure on the basis of bill of materials(BOM)in stages of design,process and manufac?ture,generating design-BOM,process-BOM and manufacture-BOM etc.The framework of BOM was adopt?ed to organize test data to build data management of product lifecycle from design，process，manufacture to test.The evolution of test-BOM was presented from design-BOM to neutral-BOM,and then to test-BOM. It will meet requirements of test data management in different enterprise to build test-BOM.

product data management(PDM)；BOM；neutral-BOM；test-BOM；product lifecycle management

TP391

：A

：1672-2620(2014)03-0027-03

2014-03-07；

：2014-06-04

趙曉莉(1973-)，女，山西左權(quán)人，高工，碩士，長期從事航空發(fā)動機信息化技術(shù)研究，目前主要從事航空發(fā)動機全生命周期管理技術(shù)研究。