中航工業(yè)西安航空動(dòng)力控制有限責(zé)任公司 雷煥麗 閻 紅 呼延剛毅 董會(huì)波

西 安 微 電 子 技 術(shù) 研 究 所 苑紹磊

隨著航空制造企業(yè)信息化技術(shù)的深入，我們對(duì)工藝信息的產(chǎn)生、流動(dòng)、共享等的管理和維護(hù)提出了更高的要求。BOM（Bill of Material）作為傳遞工藝信息的載體被國(guó)內(nèi)外各航空制造企業(yè)采用，作為企業(yè)技術(shù)工作和生產(chǎn)活動(dòng)的技術(shù)基礎(chǔ)和企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)工作的法規(guī)、依據(jù)，有效指導(dǎo)和協(xié)調(diào)著各部門的工作，在完成生產(chǎn)任務(wù)、確保產(chǎn)品質(zhì)量、提高總體效益以及促進(jìn)技術(shù)發(fā)展等方面起著關(guān)鍵作用，良好的BOM管理能給企業(yè)帶來長(zhǎng)久可持續(xù)發(fā)展的動(dòng)力。

目前，雖已有學(xué)者對(duì)樹形BOM的流程化建模展開研究，并取得了一定的理論成果。但這些研究是以設(shè)計(jì)BOM為出發(fā)點(diǎn)，其研究缺乏針對(duì)性，使得其成果難以在實(shí)際中得到應(yīng)用。文中結(jié)合航空制造業(yè)現(xiàn)狀及調(diào)研走訪同行多個(gè)企業(yè)開展BOM數(shù)據(jù)整理和維護(hù)，特別是數(shù)據(jù)規(guī)范化工作中所表現(xiàn)出來的難點(diǎn)，提出了作為產(chǎn)品數(shù)據(jù)末端-----裝配BOM數(shù)據(jù)的規(guī)范化研究。以裝配型生產(chǎn)為研究對(duì)象，裝配BOM為基礎(chǔ)，構(gòu)建了一種適用于ERP系統(tǒng)需求的裝配BOM數(shù)據(jù)模型方法。一方面，從產(chǎn)品裝配工藝設(shè)計(jì)初期出發(fā)，到產(chǎn)品總成，明確了裝配BOM數(shù)據(jù)研究對(duì)象的范疇；另一方面，從產(chǎn)品信息流出發(fā)，以設(shè)計(jì)信息為源頭，明確裝配BOM數(shù)據(jù)產(chǎn)生的過程。

1 國(guó)內(nèi)航空制造業(yè)BOM數(shù)據(jù)的現(xiàn)狀

隨著工信部推進(jìn)兩化深度融合，也迫使我們航空制造業(yè)信息化建設(shè)進(jìn)程不斷深入，越來越多的企業(yè)不再局限于一個(gè)部門、車間或分廠的信息化管理如制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）、試驗(yàn)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（TDM）、采購管理系統(tǒng)等，伴隨著企業(yè)資源規(guī)劃（ERP）和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM）等公司級(jí)別信息系統(tǒng)的引入、一個(gè)多系統(tǒng)集成、多部門參與、多視圖融合的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)需求逐漸顯現(xiàn)出來（見圖1）。而物料清單BOM數(shù)據(jù)在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，可以是被計(jì)算機(jī)高效識(shí)別的產(chǎn)品數(shù)據(jù)文件，是產(chǎn)品中重要數(shù)據(jù)在整個(gè)壽命周期中相互傳遞信息的載體。構(gòu)建有效的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)離不開物料清單的支持。同時(shí)，產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)也對(duì)各個(gè)階段的物料清單提供了管理平臺(tái)，并貫穿于產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造、裝配和試驗(yàn)，直至使用維護(hù)和報(bào)廢的壽命周期，而且不同階段有不同的物料清單。

圖1 基于多系統(tǒng)全面集成的裝配基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息架構(gòu)Fig.1 Frame of assembly foundation date based on multiple system intergrated fully

由于航空工業(yè)的歷史原因，人為的造成部分產(chǎn)品的研制、生產(chǎn)呈現(xiàn)出參研、參制單位之間“廠所分離”、“一廠多所”、“一所多廠”的格局，使得基礎(chǔ)數(shù)據(jù)不可避免的出現(xiàn)設(shè)計(jì)屬性與制造屬性不連貫，屬性的設(shè)計(jì)緯度和制造維度不一致問題，影響到系統(tǒng)的正常運(yùn)行問題日益凸顯。

BOM表達(dá)的是產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)或裝配視圖，是一種以產(chǎn)品為中心的建模方法。航空制造企業(yè)BOM管理領(lǐng)域雖然具體實(shí)現(xiàn)形式多樣，根據(jù)企業(yè)不同的業(yè)務(wù)管理流程有不同的管理模式，并沒有實(shí)現(xiàn)完全統(tǒng)一，但其中涉及工藝規(guī)劃設(shè)計(jì)過程的一般只有3類：EBOM、PBOM、MBOM。根據(jù)《HB7802 BOM通用要求》中的內(nèi)容，其定義如下：

設(shè)計(jì)BOM（Engineering BOM，EBOM）:包含按設(shè)計(jì)要求劃分而成的結(jié)構(gòu)和各零部件組成的組成關(guān)系，反應(yīng)產(chǎn)品的屬性和零件間設(shè)計(jì)關(guān)系的物料清單。EBOM是企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)部門用來組織和管理構(gòu)成某種產(chǎn)品所需的零部件物料清單。產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員根據(jù)客戶需求或者設(shè)計(jì)要求進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程師完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)后，設(shè)計(jì)BOM從設(shè)計(jì)圖紙?zhí)崛∠嚓P(guān)數(shù)據(jù)，包括：產(chǎn)品名稱、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、零部件版本和有效性、物料明細(xì)等。

工藝BOM（Process Bill of Material，PBOM）:包含EBOM的部分屬性信息，工藝組件和零組件工藝分工路線等工藝信息，反映生產(chǎn)交付順序的物料清單。工藝BOM是企業(yè)的工藝設(shè)計(jì)部門用來組織和管理生產(chǎn)某種產(chǎn)品及相關(guān)零部件的工藝文件，它是工藝部門在設(shè)計(jì)BOM的基礎(chǔ)上，根據(jù)企業(yè)工藝裝備特點(diǎn)，編制產(chǎn)品的裝配件、零部件和最終產(chǎn)品的制造方法。PBOM可能修改EBOM中定義的零部件裝配順序，同時(shí)可能因?yàn)楣に囆枰砑庸に囂摂M件。PBOM以制造零件為項(xiàng)目，包含制造零件的車間流轉(zhuǎn)信息及工藝分工信息，不包含產(chǎn)品件及標(biāo)準(zhǔn)件信息。

制造BOM（Manufacturing BOM，MBOM）：包含產(chǎn)品所有的裝配、制造零組件，反映工藝裝配關(guān)系，并說明配套來源的分層次的物料清單。是企業(yè)生產(chǎn)制造部門用來組織和管理在實(shí)際的制造和生產(chǎn)管理過程中生產(chǎn)某種產(chǎn)品所需的零部件物料清單。MBOM主要根據(jù)EBOM信息，結(jié)合PBOM中對(duì)EBOM的修改信息以及零部件的工藝信息，決定零部件之間的裝配關(guān)系和裝配數(shù)量以及零部件和最終產(chǎn)品的制造流程及方法，MBOM在MPR Ⅱ/ERP中起著相當(dāng)重要的作用。

任何企業(yè)實(shí)施或上線任何先進(jìn)信息管理系統(tǒng)來輔助企業(yè)“各種活動(dòng)或業(yè)務(wù)流程的管理”，必須結(jié)合企業(yè)自身實(shí)際狀況與需求進(jìn)行業(yè)務(wù)流程的重新梳理與系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。對(duì)于ERP系統(tǒng)，整個(gè)核心就是各類BOM數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備與系統(tǒng)運(yùn)算處理。

國(guó)內(nèi)大部分中小型企業(yè)（制造企業(yè)）編制BOM都停留在產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員手工操作階段，主要存在以下問題：各部門之間BOM工作脫節(jié)，業(yè)務(wù)流程管理不夠規(guī)范，產(chǎn)品數(shù)據(jù)基礎(chǔ)非常薄弱。

對(duì)于我們廠所合一的企業(yè)來講，最終數(shù)據(jù)是以產(chǎn)品的成臺(tái)配套為核算依據(jù)，裝配屬于企業(yè)制造的末端，又是最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，但裝配又不能完全按照制造加工的模式流程進(jìn)行生產(chǎn)，裝配有自己獨(dú)特的生產(chǎn)模式與流程。企業(yè)在實(shí)施ERP系統(tǒng)之初，經(jīng)過與實(shí)施顧問的多番溝通與方案論證之后，沒有按照已有的BOM構(gòu)建模式進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，而是結(jié)合企業(yè)本身的數(shù)據(jù)現(xiàn)狀與生產(chǎn)管理模式，將制造階段的BOM數(shù)據(jù)分割為兩個(gè)階段即制造BOM與裝配BOM。直接將航標(biāo)中規(guī)定的PBOM與MBOM所包含 的信息屬性合二為一為MBOM進(jìn)行企業(yè)MBOM數(shù)據(jù)構(gòu)建，裝配BOM作為產(chǎn)品成品配套與出庫。因此，裝配BOM即ABOM（Assembly Bom ，ABOM）就此誕生。

裝配BOM由生產(chǎn)單位的裝配人員從制造裝配的角度來對(duì)工藝BOM進(jìn)行調(diào)整得到。目前，大部分生產(chǎn)單位沒有將裝配BOM在信息系統(tǒng)中進(jìn)行結(jié)構(gòu)化管理，配套明細(xì)表也都是紙質(zhì)文檔，由手工編輯創(chuàng)建。作為ERP的數(shù)據(jù)源，裝配BOM是物料資源計(jì)劃（ERP）計(jì)算和成本核算的基礎(chǔ)和依據(jù)。

針對(duì)這種現(xiàn)狀，嘗試從系統(tǒng)工程的視角，對(duì)裝配BOM數(shù)據(jù)作為設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的延伸，嘗試以ERP[1]對(duì)末端數(shù)據(jù)的需求出發(fā)，依照總裝作為數(shù)據(jù)流末端的供給者，追溯至源頭數(shù)據(jù)的提供者：跨越從設(shè)計(jì)研發(fā)開始到制造這個(gè)冗長(zhǎng)的制造信息供應(yīng)鏈條中，分析裝配BON對(duì)源頭數(shù)據(jù)的重復(fù)調(diào)用與結(jié)構(gòu)規(guī)律，以期解決航空制造業(yè)面臨的裝配BOM數(shù)據(jù)離散式分布存儲(chǔ)導(dǎo)致的提取過程日益復(fù)雜化的矛盾。

2 BOM基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的意義

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（Foundation Data）是針對(duì)零件或產(chǎn)品對(duì)象本身具有的屬性、信息、特征的描述和表達(dá)的數(shù)據(jù)?；A(chǔ)數(shù)據(jù)與元數(shù)據(jù)（Meta Data）、主數(shù)據(jù)（Master Data）不同，其針對(duì)的是具體的對(duì)象，但又與對(duì)象所處于的業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)、應(yīng)用系統(tǒng)無關(guān)。對(duì)其所賦予的各類信息的后續(xù)應(yīng)用通過不同的業(yè)務(wù)場(chǎng)景進(jìn)行數(shù)據(jù)篩選而實(shí)現(xiàn)。BOM基礎(chǔ)數(shù)據(jù)作為各種信息系統(tǒng)中信息的基本單位和信息的顯性承載形式，其重要性受到越來越多的單位所關(guān)注。在企業(yè)業(yè)務(wù)運(yùn)行的各個(gè)不同階段，不同的部門將產(chǎn)生不同形式的BOM，而BOM之間又存在互相依賴關(guān)系。如何對(duì)其進(jìn)行有效地管理一直是企業(yè)非常關(guān)心的問題。

一個(gè)具有良好結(jié)構(gòu)的裝配BOM最重要的是能清晰的表達(dá)企業(yè)產(chǎn)品的裝配層次結(jié)構(gòu)，并方便企業(yè)在各業(yè)務(wù)系統(tǒng)中管理和應(yīng)用。

根據(jù)企業(yè)產(chǎn)品自身生產(chǎn)制造特點(diǎn)，梳理對(duì)自身企業(yè)利用價(jià)值比較大的是ABOM（Assemble bill of material）數(shù)據(jù)，同時(shí)也是構(gòu)建其他BOM數(shù)據(jù)類型中結(jié)構(gòu)最復(fù)雜的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，需綜合考慮產(chǎn)品在形成過程中的所有消耗，實(shí)際的產(chǎn)成品成本、生產(chǎn)計(jì)劃完全依賴于ABOM數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與完整性，ABOM數(shù)據(jù)作為ERP系統(tǒng)中產(chǎn)品配套、出庫的最重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，其組織格式設(shè)計(jì)和合理與否直接影響到各系統(tǒng)的處理性能。因此，根據(jù)實(shí)際的使用環(huán)境，靈活地設(shè)計(jì)合理且有效的ABOM是十分重要的。

3 ABOM數(shù)據(jù)分析

ABOM以EBOM作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，是以EBOM作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)內(nèi)容，在EBOM結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上形成具有裝配結(jié)構(gòu)關(guān)系和實(shí)現(xiàn)裝配過程的物料清單，包括裝配配套明細(xì)、二次必?fù)Q件明細(xì)、隨機(jī)備件明細(xì)和包裝箱等信息，稱為裝配ABOM。

3.1 ABOM數(shù)據(jù)形成過程

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)主要是以成臺(tái)產(chǎn)品ABOM作為ERP數(shù)據(jù)的核心，它管理與產(chǎn)品相關(guān)的“信息”（ERP）和“過程”（CAD/CAPP/UG NX）技術(shù)，是過程技術(shù)向信息轉(zhuǎn)化、信息向過程技術(shù)轉(zhuǎn)化的重要中間過程。裝配BOM包含五類裝配虛擬件需在ERP系統(tǒng)中處理，即：隨機(jī)備件、二次必?fù)Q件、選配件、部件、小組件。需要在系統(tǒng)中設(shè)計(jì)虛擬件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，再開發(fā)相應(yīng)的程序進(jìn)行處理，同時(shí)研究復(fù)雜的配套庫存計(jì)算算法，實(shí)現(xiàn)零組件的配套出庫系統(tǒng)計(jì)算。

通過分析，涉及ABOM虛擬件的處理、多版本、狀態(tài)及有效性管理，此過程是相當(dāng)復(fù)雜。尤其技術(shù)狀態(tài)的臨時(shí)變更將導(dǎo)致ABOM數(shù)據(jù)不斷更新與維護(hù)而產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，必須確保產(chǎn)品技術(shù)狀態(tài)信息正確。

3.2 各BOM的轉(zhuǎn)換關(guān)系

ABOM是以EBOM作為源數(shù)據(jù)、依據(jù)工藝MBOM的分工路線為指導(dǎo)，從而進(jìn)行ABOM的構(gòu)建，通過預(yù)留接口達(dá)到無縫導(dǎo)入公司ERP系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)共享（見圖2）。

圖2 EBOM、MBOM、ABOM的轉(zhuǎn)換關(guān)系Fig.2 Conversion of EBOM, MBOM, ABOM

3.3 ABOM構(gòu)建難點(diǎn)分析與解決方案

根據(jù)梳理的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息傳遞方向，確立構(gòu)建的主要技術(shù)難點(diǎn)：一是基于PDM系統(tǒng)下ABOM的構(gòu)建規(guī)則；二是ERP和PDM系統(tǒng)ABOM數(shù)據(jù)的屬性差異；

原因分析：（1）EBOM的構(gòu)建規(guī)則[2]與特點(diǎn)差異性比較大，研究ABOM的構(gòu)建規(guī)則必須結(jié)合EBOM的構(gòu)建特點(diǎn)，尋找二者的結(jié)構(gòu)差異，方能進(jìn)行ABOM數(shù)據(jù)創(chuàng)建；（2）ABOM構(gòu)建過程虛擬件的設(shè)置；（3）企業(yè)TC升級(jí)過程，PDM系統(tǒng)ABOM數(shù)據(jù)的定期維護(hù)、清理、更新PDM系統(tǒng)ABOM數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)遷移問題。

解決方案如下：

（1）通過梳理ABOM構(gòu)建范圍，研究EBOM的構(gòu)建特點(diǎn)，尋求與ABOM異同點(diǎn)，定制ABOM的構(gòu)建規(guī)則，實(shí)現(xiàn)對(duì)唯一數(shù)據(jù)源EBOM的直接引用，降低人工參與編輯與更改錯(cuò)誤，如圖3、圖4所示。

圖3 產(chǎn)品EBOM To ABOM 的結(jié)構(gòu)變化Fig.3 Structure transformation from EBOM to ABOM

確定好哪些屬性是ERP和PDM的共有屬性后，才能做同步更改，BOM作為PDM和ERP的系統(tǒng)集成的關(guān)鍵，是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理的核心，分析了PDM和ERP兩系統(tǒng)的BOM，研究集成中的BOM和EBOM、PBOM的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，給出PDM和ERP集成的兩個(gè)共有屬性。

（2）ABOM中虛擬件的定義。

原始虛擬件的定義：是指在實(shí)際制造過程中并不形成的物料，作為一種過渡件處理。為處理設(shè)計(jì)圖紙和實(shí)際制造工藝之間的差異，如圖5所示，P則為設(shè)計(jì)設(shè)置的設(shè)計(jì)虛擬件，這種類型的虛擬件提前期為零，一般無須存儲(chǔ)，只有虛擬件下屬的子件才有出入庫事物。這類虛擬件的設(shè)置通常出現(xiàn)在設(shè)計(jì)圖紙上，但卻不出現(xiàn)在實(shí)際加工過程中的組件。通常分為3種情況。

圖4 ABOM數(shù)據(jù)模型Fig.4 Data model of ABOM

圖5 原始虛擬件的定義Fig.5 Definition of virtual part

虛擬件的衍伸含義：是指為適應(yīng)實(shí)際物流過程需要，建立物料清單經(jīng)常用到的一種說明產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的形式，它可以出現(xiàn)在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的任意一層，在工程設(shè)計(jì)、制造過程、物流過程通過定義物料類型來標(biāo)識(shí)。

·作為一組物料的代表。

作為一組物料的代表虛擬件可用來代表規(guī)格和數(shù)量完全相同的一組物料，如二裝必?fù)Q件***（2Z）、隨機(jī)備件 ***（SJ）。

·一組可選件的統(tǒng)稱。

一組可選件的統(tǒng)稱在模塊化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中，具有一系列可選物料的基本組件（特征件），也具有虛擬件的性質(zhì)。代表的是一組必選其一的物料，是一個(gè)沒有具體化的抽象的物料，可以出現(xiàn)在BOM的任何一層出現(xiàn)。

·裝配虛擬件。

裝配虛擬件是裝配過程中實(shí)際不存在但需要展開存在的各類零組件信息數(shù)據(jù)，裝配過程中包含6類裝配虛擬件在ERP系統(tǒng)中的處理，即：二次必?fù)Q件、油封件、選配件/替代件、部件、小組件、隨機(jī)備件等，如圖6所示。

圖6 實(shí)際制造過程虛擬件的定義Fig.6 Definition of virtual parts manufacturing process

圖6中，A為替代件通過設(shè)置優(yōu)先級(jí)來保證ABOM的配置；B為選配件可以是彈簧、噴嘴、調(diào)整件、層板、油嘴、選配類鎖緊件等零組件，可以通過優(yōu)化參數(shù)進(jìn)行初始ABOM配置。

（3）TC升級(jí)過程，建立數(shù)據(jù)備案風(fēng)險(xiǎn)預(yù)案，做好ABOM數(shù)據(jù)遷移準(zhǔn)備，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程備份與管理維護(hù)。

4 結(jié)束語

文中主要通過對(duì)ABOM基礎(chǔ)數(shù)據(jù)相關(guān)信息進(jìn)行系統(tǒng)分析，對(duì)在ERP系統(tǒng)建設(shè)中ABOM數(shù)據(jù)做了重點(diǎn)分析與模型構(gòu)建，明確PDM系統(tǒng)管理的ABOM基礎(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)[2]。在2014年ERP系統(tǒng)二期實(shí)施過程中，形成了企業(yè)級(jí)別的標(biāo)準(zhǔn)：《基于模型定義產(chǎn)品裝配工藝設(shè)計(jì)規(guī)范XXXX-2014》、《ABOM構(gòu)建和管理要求XXXX-2014》、等。為進(jìn)一步推動(dòng)設(shè)計(jì)制造并行協(xié)同與一體化奠定了夯實(shí)的基礎(chǔ)，同時(shí)也為基于MBD技術(shù)的裝配工藝設(shè)計(jì)全面實(shí)現(xiàn)做好了源頭數(shù)據(jù)梳理與預(yù)先探索；為后續(xù)滿足下游用戶ERP/MES/TDM/DPM/RFID/EDI等系統(tǒng)對(duì)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的迫切需求做好了集成基礎(chǔ)準(zhǔn)備。

管理的變革，流程的優(yōu)化整合是永無止境的，沒有最好，只有更好。對(duì)于制造企業(yè)來說，物料需求總是ERP/MRPⅡ的核心，為系統(tǒng)提供完美、科學(xué)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，將是我們一直努力與探索的方向。

[1] 程國(guó)卿,吉國(guó)力.企業(yè)資源計(jì)劃ERP教程.北京:清華大學(xué)出版社, 2008:131-133.

[2] 雷寧寧,李文華,王政.工程機(jī)械行業(yè)PLM&ERP集成下的BOM研究.現(xiàn)代制造工程,2013(8):28.