耿育科 鄭 煒 李 輝

（中航西安飛機(jī)工業(yè)集團(tuán)股份有限公司，陜西 西安 710089）

1 BOM 及BOM 管理的含義

自主創(chuàng)新是推動我國制造業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。國家及有關(guān)部門在制造業(yè)自主創(chuàng)新嘗試活動中發(fā)揮了重要的領(lǐng)導(dǎo)作用，使制造業(yè)的大規(guī)模創(chuàng)新改革獲得充足動力。為了進(jìn)一步提高制造業(yè)的生產(chǎn)效果和經(jīng)濟(jì)效益，企業(yè)在信息化建設(shè)過程中采用了先進(jìn)的產(chǎn)品生命周期管理理念，利用信息與計算機(jī)技術(shù)，消除產(chǎn)品設(shè)計、全生命周期制造過程中的不良因素[1]。BOM 管理是產(chǎn)品生命周期系統(tǒng)內(nèi)的重要組成部分，能夠體現(xiàn)生命周期內(nèi)物料清單視圖中的各類信息，使該類信息能夠被共享，為加強(qiáng)對生命周期的管控提供重要理論依據(jù)。

1.1 BOM 概念

BOM 又被稱為物料清單系統(tǒng)，主要用于描述組成產(chǎn)品的零部件之間關(guān)系的信息，可以直觀地體現(xiàn)出物料結(jié)構(gòu)的關(guān)系，貫穿于制造業(yè)產(chǎn)品生命周期的各個階段，是制造業(yè)的核心數(shù)據(jù)。

1.2 BOM 管理的含義

BOM 管理是產(chǎn)品數(shù)據(jù)組織與管理的1 種形式，以結(jié)構(gòu)化的BOM 數(shù)據(jù)為核心，將產(chǎn)品工程數(shù)據(jù)和文檔聯(lián)系起來，以清單列表或樹狀圖的形式展現(xiàn)，為用戶或其他應(yīng)用系統(tǒng)提供產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不同視圖的描述。在制造業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)經(jīng)營過程中，BOM 管理內(nèi)容可為重大決策事項提供充足的理論依據(jù)，貫穿于產(chǎn)品生命周期各階段，例如客戶訂單確認(rèn)、產(chǎn)品設(shè)計任務(wù)分配、設(shè)計內(nèi)容變更、成本核算與原材料采購等。

21 世紀(jì)初，產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理理念被廣泛應(yīng)用在國內(nèi)制造行業(yè)，主要目標(biāo)為管控產(chǎn)品設(shè)計、制造、配置、維護(hù)及服務(wù)各階段。產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)軟件應(yīng)當(dāng)能夠存儲、更新和處理生產(chǎn)過程中的各類產(chǎn)品信息[2]。在將BOM 管理技術(shù)應(yīng)用在產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理過程中時，需要做好產(chǎn)品架構(gòu)配置、模塊化平臺化產(chǎn)品設(shè)計、BOM 數(shù)據(jù)自動采集、跨部門數(shù)據(jù)統(tǒng)一發(fā)布管理、數(shù)據(jù)變更與執(zhí)行管理等工作。

1.3 BOM 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特征

BOM 數(shù)據(jù)主要用于描述目標(biāo)產(chǎn)品中的加工裝配結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品及零部件層次關(guān)系、產(chǎn)品配置數(shù)量以及零部件主要參數(shù)等方面。BOM 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特征主要體現(xiàn)在以下4 個方面：1） 層次性特征。BOM 產(chǎn)品零部件之間具有裝配與被裝配的關(guān)系，可體現(xiàn)出鮮明的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)參數(shù)。2） 復(fù)雜性特征。在產(chǎn)品制造期間，產(chǎn)品BOM 數(shù)據(jù)內(nèi)部包含數(shù)以千計的子零部件信息，使表達(dá)出的數(shù)據(jù)對象能夠更加完善。3）多聯(lián)性特質(zhì)。產(chǎn)品通常由父零件及多個子零件組成，而子零件也會存在于多個父零件的裝配系統(tǒng)內(nèi)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)性十分密切。4） 動態(tài)性特征。BOM 數(shù)據(jù)處于長期動態(tài)變化中，會在生產(chǎn)時間與空間不斷變化的情況下發(fā)生明顯改變。時間變化或工程變更會導(dǎo)致產(chǎn)品BOM 結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不同版本；空間變化會導(dǎo)致BOM 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不同視圖。

2 基于產(chǎn)品研制過程的BOM 劃分及BOM 視圖轉(zhuǎn)換

2.1 BOM 劃分

基于產(chǎn)品研制過程的BOM 劃分主要包括設(shè)計制造并行協(xié)同模式下的EBOM 管理、PBOM 管理、MBOM 管理、BBOM 管理和SBOM 管理等。

EBOM（工程物料清單，Engineering BOM）：表征產(chǎn)品設(shè)計的結(jié)果，產(chǎn)品設(shè)計數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化表達(dá)。在設(shè)計階段形成，反映產(chǎn)品組成的物料清單（包括硬件、軟件或其集合體），是工程數(shù)據(jù)架構(gòu)之一，需直觀展現(xiàn)出產(chǎn)品設(shè)計的意圖以及任務(wù)，明確產(chǎn)品及組件結(jié)構(gòu)關(guān)系、數(shù)量等信息。PBOM（工藝物料清單，Process BOM）：表征工藝設(shè)計的結(jié)果，產(chǎn)品工藝設(shè)計數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化表達(dá)。

在EBOM 基礎(chǔ)上添加零組件分工路線，是MBOM 創(chuàng)建的依據(jù)。

MBOM（制造物料清單，Manufacturing BOM）：表征制造工藝設(shè)計的結(jié)果，產(chǎn)品制造數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化表達(dá)。反映產(chǎn)品制造物料清單，是生產(chǎn)拉動計劃、物料需求計劃以及成本核算的依據(jù)，反映了零件制造、裝配制造之間的關(guān)系。

BBOM（建造物料清單，Building BOM）：表征產(chǎn)品生產(chǎn)制造的狀態(tài)，對產(chǎn)品實物及設(shè)備的序列號信息、制造資料、超差偏離信息以及檢驗記錄等進(jìn)行記錄，反映了對產(chǎn)品實物狀態(tài)的持續(xù)追蹤與管控。

SBOM（服務(wù)物料清單，Service BOM）：表征產(chǎn)品外場狀態(tài)信息，以EB0M 及BBOM 為基礎(chǔ)，為服務(wù)構(gòu)型管理的開展提供唯一數(shù)據(jù)源，用于產(chǎn)品在使用階段和維修維護(hù)階段狀態(tài)的完整紀(jì)實。

2.2 設(shè)計制造各階段BOM 視圖的屬性定義及轉(zhuǎn)換

在BOM 視圖轉(zhuǎn)換過程中，需要首先明確BOM 視圖與視圖之間的關(guān)系，如圖1 所示。在產(chǎn)品全生命周期中，由于不同BOM 信息數(shù)據(jù)需要構(gòu)建完整的產(chǎn)品信息描述方式，因此BOM 管理完成了產(chǎn)品信息不同階段。產(chǎn)品BOM 視圖主要由設(shè)計視圖、工藝視圖、制造視圖、裝機(jī)視圖和服務(wù)視圖等構(gòu)成。

EBOM 視圖：可直觀展現(xiàn)出工程設(shè)計組織產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)關(guān)系，包括設(shè)計意向與任務(wù)。EBOM 用于描述設(shè)計屬性與裝配式層次關(guān)系，例如產(chǎn)品的節(jié)點屬性、三維模型、二維圖樣及資料。系統(tǒng)內(nèi)部層級由種類層、型號層和專業(yè)層構(gòu)成?，F(xiàn)階段設(shè)計部門主要將EBOM 作為向工藝部門、生產(chǎn)部門和采購部門傳達(dá)信息及數(shù)據(jù)的重要方式，是產(chǎn)品數(shù)據(jù)源頭之一。

PBOM 視圖：用于產(chǎn)品工藝規(guī)劃階段，通過在PBOM 視圖上增添工藝組合件、分工路線等內(nèi)容，對非結(jié)構(gòu)化設(shè)計文檔進(jìn)行全面匯總。PBOM 視圖是生產(chǎn)工藝任務(wù)分工與工藝文件編制的重要基礎(chǔ)，可切實提升組織工藝設(shè)計、生產(chǎn)設(shè)計、采購設(shè)計環(huán)節(jié)的質(zhì)量與效率。

MBOM 視圖：在制造階段對EBOM 進(jìn)行重構(gòu)，并基于規(guī)劃的節(jié)點進(jìn)行工藝詳細(xì)設(shè)計，最終基于MBOM 組織制造所需的數(shù)據(jù)集。該視圖主要由產(chǎn)品裝配結(jié)構(gòu)、零部件制造內(nèi)容組成，可以直觀地體現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)工藝與配置結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，編制出與配套來源相關(guān)的物料清單。在PBOM 視圖實際應(yīng)用期間，應(yīng)當(dāng)借助工藝規(guī)劃流程，增加資源內(nèi)部信息量，構(gòu)建起與生產(chǎn)模式一致的裝配關(guān)系，使產(chǎn)品零部件、標(biāo)準(zhǔn)件、成品以及材料組成單元的信息更加全面精準(zhǔn)。表征制造工藝設(shè)計結(jié)果，是生產(chǎn)拉動計劃、物料需求計劃以及成本核算的依據(jù)。

BBOM 視圖：以產(chǎn)品實物為對象，對產(chǎn)品零組件及設(shè)備的序列號信息、制造資料、超差偏離信息、各類檢驗記錄以及質(zhì)量證明單等進(jìn)行記錄，實現(xiàn)對產(chǎn)品生產(chǎn)流程的全方位管控，使產(chǎn)品生產(chǎn)全過程能夠被直觀展現(xiàn)出來。

SBOM 視圖：表征產(chǎn)品外場狀態(tài)信息，以EB0M 及BBOM為基礎(chǔ)，為服務(wù)構(gòu)型管理的開展提供唯一數(shù)據(jù)源，是保證正在使用中產(chǎn)品服務(wù)構(gòu)型數(shù)據(jù)的一致性及完整性的基礎(chǔ)，用于產(chǎn)品在使用階段的狀態(tài)完整紀(jì)實。建立與產(chǎn)品資源工程特點相同的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹，保證以結(jié)構(gòu)樹為核心的各類數(shù)據(jù)能夠更好應(yīng)用于變更工程，從根本上提升工程設(shè)計可行性。

圖1 設(shè)計制造各階段BOM 視圖的轉(zhuǎn)換

3 面向產(chǎn)品全生命周期的BOM 管理

3.1 單一數(shù)據(jù)源管理方法

在面向產(chǎn)品生命周期開展BOM 管理工作期間，主要借助BOM 數(shù)據(jù)以及內(nèi)部重要的產(chǎn)品信息，使產(chǎn)品全生命周期中的設(shè)計、制造、維護(hù)及管理等環(huán)節(jié)得到全程監(jiān)管，保證精益思想準(zhǔn)備應(yīng)用在企業(yè)各職能領(lǐng)域，控制產(chǎn)品生產(chǎn)期間的業(yè)務(wù)流程時間與物資利用率。面向產(chǎn)品生命周期的BOM 管理工作主要應(yīng)用以設(shè)計BOM 為基礎(chǔ)的單一數(shù)據(jù)源管理手段，掌握唯一可控的產(chǎn)品數(shù)據(jù)版本。

單一產(chǎn)品數(shù)據(jù)源的概念表述了1 種數(shù)據(jù)的組織方式，并不代表在進(jìn)行數(shù)據(jù)管理時使用1 個集中式的數(shù)據(jù)庫。單一產(chǎn)品數(shù)據(jù)源是企業(yè)內(nèi)部底層數(shù)據(jù)，也是與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)相關(guān)的共同數(shù)據(jù)訪問源。在社區(qū)管理工作中，應(yīng)當(dāng)借助數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、資源管理系統(tǒng)以及產(chǎn)品定義系統(tǒng)為工具，設(shè)置產(chǎn)品結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)訪問目標(biāo)。在從單一產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫和虛擬數(shù)據(jù)庫內(nèi)讀取相應(yīng)內(nèi)容后，經(jīng)過系統(tǒng)專項處理，生成單一產(chǎn)品數(shù)據(jù)源模擬數(shù)據(jù)內(nèi)容，滿足其他系統(tǒng)數(shù)據(jù)應(yīng)用要求。a） 產(chǎn)品全生命周期內(nèi)部零部件需要在邏輯上組成單一產(chǎn)品數(shù)據(jù)源，增強(qiáng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)一致性。模塊內(nèi)部數(shù)據(jù)應(yīng)該包括產(chǎn)品全生命周期數(shù)據(jù)內(nèi)容，使數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)更加完整。b） BOM 是產(chǎn)品數(shù)據(jù)組織和管理的框架，以BOM 為主線進(jìn)行組織、關(guān)聯(lián)，產(chǎn)品數(shù)據(jù)按照關(guān)聯(lián)關(guān)系和物料項緊密聯(lián)系起來。實現(xiàn)工藝系統(tǒng)與生產(chǎn)管控系統(tǒng)、制造執(zhí)行系統(tǒng)、工程更改、物資采購系統(tǒng)、物料定額消耗系統(tǒng)等之間的信息交換。c） 產(chǎn)品全生命周期管理工作中，相關(guān)設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)針對客戶多元化需求及市場發(fā)展特征、國家頒布的設(shè)計技術(shù)文件及標(biāo)準(zhǔn)，生成精準(zhǔn)的EBOM 視圖；由EBOM 視圖經(jīng)過專項工藝設(shè)計與加工生成PBOM 視圖；最后對PBOM 視圖內(nèi)部細(xì)節(jié)、生產(chǎn)工藝和材料制造等內(nèi)容進(jìn)行細(xì)化，適度調(diào)整零部件裝配結(jié)構(gòu)順序，生成MBOM 視圖。視圖轉(zhuǎn)換期間的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)經(jīng)過了系統(tǒng)的調(diào)整和配置，從根本上加強(qiáng)了BOM 變更環(huán)節(jié)管控力度，保證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、完整性和一致性，使制造過程符合標(biāo)準(zhǔn)要求，有利于實現(xiàn)產(chǎn)品構(gòu)型（技術(shù)狀態(tài)）管理。d）對產(chǎn)品研制不同階段產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、組織和整理，形成面向制造的完整的結(jié)構(gòu)化單一產(chǎn)品數(shù)據(jù)源。將BOM 作為構(gòu)建單一產(chǎn)品數(shù)據(jù)源的基礎(chǔ)，并在該基礎(chǔ)上細(xì)化數(shù)據(jù)內(nèi)容，例如增加保留單、偏離單、拒收單、重量超差單、代料單、標(biāo)準(zhǔn)件定額數(shù)據(jù)以及材料定額數(shù)據(jù)等。

3.2 面向全生命周期的BOM 數(shù)據(jù)一致性管理

在全生命周期BOM 數(shù)據(jù)管理工作中，需要建立起業(yè)務(wù)一體化管理平臺，將產(chǎn)品研制過程從傳統(tǒng)的串行模式提升為設(shè)計、制造和服務(wù)的并行工作模式。以EBOM 為基礎(chǔ)，明確產(chǎn)品數(shù)據(jù)源，對產(chǎn)品制造、交付及服務(wù)等階段數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理，形成以BOM 為主線、MBOM 為核心、覆蓋全生命周期的BOM 數(shù)據(jù)管理體系。

3.2.1 EBOM 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化、完整化

EBOM 數(shù)據(jù)主要包括產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，將綜合保障、成品庫、軟件、標(biāo)準(zhǔn)件庫、材料庫、設(shè)計文件、設(shè)計制造統(tǒng)一資源等納入管理，從而構(gòu)建完整的、結(jié)構(gòu)化的EBOM。在設(shè)計文件中，將數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化，并且將技術(shù)文件與設(shè)計結(jié)構(gòu)樹中的相應(yīng)模塊關(guān)聯(lián)，就可以從文件中提取結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。設(shè)計過程要按設(shè)計規(guī)范要求填寫，書寫格式統(tǒng)一、規(guī)范。

遵循產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理中數(shù)據(jù)源唯一性和完整性的原則。在設(shè)計EBOM期間，對產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)集進(jìn)行細(xì)化處理，增強(qiáng)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計與工藝設(shè)計的協(xié)同性。要求在工程設(shè)計過程中提高數(shù)據(jù)利用率，獲得更加專業(yè)精準(zhǔn)的工藝設(shè)計成果。落實設(shè)計數(shù)據(jù)共享目標(biāo)，使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)定義環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)能夠全面展現(xiàn)給各參與部門，從根本上提高產(chǎn)品設(shè)計水平。

3.2.2 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)化PBOM

基于設(shè)計EBOM 數(shù)據(jù)構(gòu)建完整的結(jié)構(gòu)化PBOM。在EBOM 的基礎(chǔ)上添加非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、例如技術(shù)單新增零件、設(shè)計二維EBOM 補(bǔ)充的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、工藝組合件、工藝構(gòu)型件以及拒收單特制件等。PBOM 數(shù)據(jù)繼承EBOM 數(shù)據(jù)屬性，EBOM 以外的新添加數(shù)據(jù)在零件類型信息欄添加零件類型屬性信息，與EBOM 表達(dá)方式一致。在EBOM 的基礎(chǔ)上添加所需數(shù)據(jù)，形成完整的結(jié)構(gòu)化PBOM。

3.2.3 以消耗式工藝設(shè)計構(gòu)建MBOM

以設(shè)計EBOM 為數(shù)據(jù)源頭構(gòu)建完整的PBOM，基于完整的結(jié)構(gòu)化PBOM，將零組件、成品、標(biāo)準(zhǔn)件以及材料等通過件號、版次、有效性以及安裝數(shù)量等條件自動匹配，采用自頂而下的消耗式方法開展產(chǎn)品設(shè)計工作，使產(chǎn)品工藝指令能夠被落實到各環(huán)節(jié)。由系統(tǒng)自動提取形成結(jié)構(gòu)化MBOM，在該過程中只進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)取和應(yīng)用，不進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化和重構(gòu)，杜絕數(shù)據(jù)的二次轉(zhuǎn)接，實現(xiàn)產(chǎn)品MBOM 與設(shè)計EBOM 和PBOM 的一致性。

3.2.4 面向全生命周期的BOM 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

在面向全生命周期的BOM 數(shù)據(jù)管理中，以設(shè)計EBOM為源頭，構(gòu)建產(chǎn)品結(jié)構(gòu)化PBOM；以結(jié)構(gòu)化PBOM 為基礎(chǔ)，以消耗式方法構(gòu)建結(jié)構(gòu)化MBOM；以結(jié)構(gòu)化MBOM 為依據(jù)，以產(chǎn)品實物為對象，持續(xù)追蹤與管控產(chǎn)品實物狀態(tài)；以設(shè)計EBOM 和BBOM 為基礎(chǔ)，開展服務(wù)構(gòu)型管理，保證正在使用中的產(chǎn)品的服務(wù)構(gòu)型數(shù)據(jù)的一致性。

3.3 BOM 數(shù)據(jù)全局變更管理方法

變更管理主要包括訂單變更和工程變更2 類。訂單變更和工程變更都會引起B(yǎng)OM 數(shù)據(jù)的更改。對于訂單變更和工程變更導(dǎo)致的多版本BOM 數(shù)據(jù)，選用BOM 的產(chǎn)品配置管理方法。

產(chǎn)品配置主要用于描述技術(shù)方案或產(chǎn)品在使用過程中的產(chǎn)品功能以及物理特性，將客戶個性化需求用適當(dāng)?shù)呐渲梅绞竭M(jìn)行實例化轉(zhuǎn)變。在BOM 管理過程中，產(chǎn)品配置是面向產(chǎn)品生命周期的重要功能，需要滿足產(chǎn)品特定范圍內(nèi)的各類需求，高效利用零部件庫以及零部件數(shù)據(jù)，構(gòu)建起產(chǎn)品配置模型，實現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)高效組織與管理目標(biāo)。

在產(chǎn)品生產(chǎn)業(yè)務(wù)規(guī)則發(fā)生明顯變化的情況下，借助面向產(chǎn)品全生生命周期的BOM 數(shù)據(jù)只轉(zhuǎn)變原裝配轉(zhuǎn)換規(guī)則組就可實現(xiàn)相應(yīng)功能[3]。同時，采用可配置轉(zhuǎn)換規(guī)則下的BOM 轉(zhuǎn)換方式，能夠更好適應(yīng)生產(chǎn)企業(yè)發(fā)展變化需求，使BOM 數(shù)據(jù)全局變更管理工作中的積極作用能夠被充分發(fā)揮出來，對實現(xiàn)企業(yè)高效穩(wěn)定發(fā)展目標(biāo)意義重大。

4 結(jié)語

BOM 是產(chǎn)品全生命周期管理系統(tǒng)中重要數(shù)據(jù)，對提升產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量與生產(chǎn)效率具有重要意義。為了從根本上發(fā)揮出BOM 管理積極作用，需要相關(guān)部門加大BOM 關(guān)鍵技術(shù)研究力度，做好嚴(yán)格的BOM 設(shè)計管理工作，保障BOM管理內(nèi)容規(guī)范可行。