PDM中BOM管理技術(shù)的研究

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1 　引言

在信息集成的研究和實(shí)施中,企業(yè)的信息集成框架是一項(xiàng)最基本的內(nèi)容,它直接決定了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)人員之間信息交互和共享的行為方式以及產(chǎn)品信息的流動(dòng)方式,對(duì)產(chǎn)品信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、企業(yè)的組織模式以及整個(gè)集成產(chǎn)品開(kāi)發(fā)環(huán)境的建立具有深刻的影響。

在制造型企業(yè)中,企業(yè)是以BOM為主線(xiàn)組織新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)的。BOM(物料清單) 是計(jì)算機(jī)可以識(shí)別的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)文件,是產(chǎn)品數(shù)據(jù)在整個(gè)生命周期中傳遞的載體。BOM 貫穿于產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)、計(jì)算分析、詳細(xì)設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃、樣機(jī)試制、加工制造、銷(xiāo)售維護(hù)直至產(chǎn)品消亡。

PDM(Product Data Management 產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理) 作為對(duì)企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的管理系統(tǒng),已經(jīng)在國(guó)外的一些著名企業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。美國(guó)著名的制造信息咨詢(xún)公司CIM Data 公司總裁ED Mill 給出PDM的定義:“它是一門(mén)管理所有與產(chǎn)品相關(guān)的數(shù)據(jù)和相關(guān)的過(guò)程的技術(shù)”。具體來(lái)說(shuō):就是在企業(yè)做市場(chǎng)調(diào)查產(chǎn)品售后服務(wù),乃至升級(jí)換代這一周期內(nèi)構(gòu)建的并行協(xié)作化的研發(fā)環(huán)境,將數(shù)據(jù)、過(guò)程、資源管理等三大要素結(jié)合,把所有和產(chǎn)品有關(guān)的數(shù)據(jù)資源和過(guò)程資源有效綜合,貫穿于整個(gè)產(chǎn)品生命周期。構(gòu)建有效的PDM系統(tǒng)離不開(kāi)BOM(Bill of Materials 物料清單)的支持,BOM 貫穿于整個(gè)產(chǎn)品生命周期,而且不同的階段有不同的BOM 視圖與之對(duì)應(yīng)。BOM 是構(gòu)成一個(gè)物料項(xiàng)的所有子物料項(xiàng)的清單。這里將論述BOM 在PDM系統(tǒng)中的重大作用,并將它應(yīng)用到一個(gè)小型的AutoCAD圖紙管理PDM系統(tǒng)的構(gòu)建過(guò)程中。

2 　BOM模型

BOM是由物料條目( Item) 組成。所謂物料條目是指在產(chǎn)品形成過(guò)程中,原材料所經(jīng)歷的某種形態(tài)。比如企業(yè)生產(chǎn)或購(gòu)買(mǎi)的零件,由零件組成部件乃至最終形成的產(chǎn)品,都可以認(rèn)為是物料條目。物料條目之間包含多種關(guān)系:包括部件和零件之間的父子裝配關(guān)系、圖紙和零件之間描述和被描述的關(guān)系、功能類(lèi)似的零件之間的可替換關(guān)系等。這些關(guān)系在單一的物料條目中無(wú)法表達(dá),只有多個(gè)物料條目組合在一起,形成BOM,由BOM 來(lái)表達(dá)。因?yàn)橐部梢园袯OM看作物體形態(tài)變化過(guò)程的表達(dá)。

一般來(lái)說(shuō),一個(gè)產(chǎn)品的生命周期可以分為這樣幾個(gè)部分:工程設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、制造和銷(xiāo)售等,它們也各自對(duì)應(yīng)一個(gè)企業(yè)相應(yīng)的不同部門(mén)。對(duì)一個(gè)部門(mén)來(lái)說(shuō),它對(duì)產(chǎn)品的理解角度不同,因此它所需要看到的BOM視圖也是不同的。這4 個(gè)部門(mén)可以分別對(duì)應(yīng)這樣的4 個(gè)BOM 視圖: EBOM ( Engineering Bill of Materials 工程設(shè)計(jì)物料清單) 、PBOM (Planning Bill of materials 工藝設(shè)計(jì)物料清單) 、MBOM (Manufacturing Bill of materials 制造物料清單) 、CBOM (Customer Bill of materials 客戶(hù)物料清單) 。

但對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程來(lái)說(shuō),決不只有BOM這樣一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù),比如有關(guān)零件和模型的尺寸表示的幾何數(shù)據(jù)庫(kù),關(guān)于測(cè)試與分析的鑒定數(shù)據(jù)庫(kù)等。如何把物理上分布于不同地點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)有機(jī)結(jié)合,組成一個(gè)邏輯上同一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù), 從而引出了SSPD ( Single Source of Product Data 單一產(chǎn)品數(shù)據(jù)源) 這樣一個(gè)概念。它能夠建立不同數(shù)據(jù)庫(kù)之間的嚴(yán)格約束,從而保證分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的一致性。

3 　實(shí)際應(yīng)用

下面介紹一個(gè)根據(jù)BOM理論建立的一個(gè)AutoCAD 圖紙管理PDM 系統(tǒng),詳細(xì)說(shuō)明BOM 的構(gòu)建過(guò)程。某CAD 設(shè)計(jì)部門(mén)長(zhǎng)期使用AutoCAD 設(shè)計(jì)圖紙,留下來(lái)大量圖紙。但是這些大量電子圖紙(或紙質(zhì)圖紙) 分布在設(shè)計(jì)人員的電腦上,格式不規(guī)范,管理分散,共享程度低,工程技術(shù)人員的工作效率低、重復(fù)而且不規(guī)范,從而造成大量技術(shù)資料的流失。為了解決這一問(wèn)題,急需一套AutoCAD 圖紙管理系統(tǒng)。根據(jù)以上關(guān)于BOM的理論分析,經(jīng)過(guò)對(duì)圖紙各種屬性的分析,得出這樣幾個(gè)對(duì)象:項(xiàng)目、圖紙、零部件和人員等。

(1) 項(xiàng)目對(duì)應(yīng)于一張項(xiàng)目總圖,還包括項(xiàng)目名和負(fù)責(zé)人等屬性。根據(jù)自頂向下設(shè)計(jì)原則,項(xiàng)目可以分為部件零件,其中部件可以由下層部件和零件組成。從這個(gè)意義上說(shuō),一個(gè)項(xiàng)目就是一棵樹(shù),如圖1所示。

(2) 圖紙是一個(gè)項(xiàng)目的具體體現(xiàn)。是設(shè)計(jì)人員對(duì)這個(gè)項(xiàng)目的具體描述,包括總圖、部件圖、零件圖等。

(3) 零部件是現(xiàn)實(shí)世界的具體存在事物,有可能是設(shè)計(jì)部門(mén)需要設(shè)計(jì)的,也有可能是設(shè)計(jì)部門(mén)拿來(lái)就可以用的基礎(chǔ)。

(4) 人員是對(duì)參與某個(gè)項(xiàng)目人員的描述。

根據(jù)以上的描述,設(shè)計(jì)出如下的數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)(見(jiàn)表1～表5) :

根據(jù)表5 可以生成需要的樹(shù)形結(jié)構(gòu),并且同時(shí)得出這個(gè)項(xiàng)目所需要的所有材料,也就是物料清單BOM。詳細(xì)分析如下:

(1) 對(duì)任何一張圖紙drawing ID ,如果它的parent drawing ID 為NULL ,則它就是總圖。

(2) 對(duì)任何一張圖紙drawing ID ,如果它的parent drawing ID不為NULL,則可以根據(jù)parent - drawing ID 找到它的兄弟節(jié)點(diǎn)。

(3) 對(duì)任何一張圖紙drawing ID ,尋找字節(jié)點(diǎn)的過(guò)程,就是編歷表的過(guò)程,如果某個(gè)drawing ID 的parent  drawing ID 是前面那一張圖紙的drawing ID ,則找到的圖紙就是前面那張圖紙的子節(jié)點(diǎn)。

(4) 分別用0、1 和2 來(lái)代表總圖、部件圖和零件圖。在構(gòu)造項(xiàng)目樹(shù)的過(guò)程中,如果type 是0 或者1 ,則必須繼續(xù)尋找此節(jié)點(diǎn)子節(jié)點(diǎn);如果type 是2 ,則不再在此節(jié)點(diǎn)尋找子節(jié)點(diǎn)。

 (5)根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)造樹(shù)型結(jié)構(gòu)的過(guò)程,同時(shí)也是生成BOM的過(guò)程。根據(jù)每一個(gè)葉子節(jié)點(diǎn)的drawing ID ,然后結(jié)合tblaccessory Draw 和tbl Accessory ,可以很容易地生成BOM,這樣即生成了EBOM,也就是工程設(shè)計(jì)物料清單。

4 　結(jié)語(yǔ)

討論了PDM和BOM的原理和構(gòu)成,并且根據(jù)這一原理,結(jié)合實(shí)際的工作,設(shè)計(jì)了用于管理AutoCAD 圖紙的PDM 系統(tǒng),詳細(xì)分析了此系統(tǒng)的BOM部分的設(shè)計(jì)過(guò)程。雖然根據(jù)以上的分析,一個(gè)完整的BOM 應(yīng)該包括EBOM、PBOM、MBOM 和CBOM 等幾個(gè)不同階段的BOM。但對(duì)我國(guó)的部分小型CAD設(shè)計(jì)部門(mén)來(lái)說(shuō),一個(gè)小型的僅擁有一個(gè)EBOM視圖的PDM系統(tǒng)已經(jīng)足夠,并不需要更多的BOM 視圖就可以完成工程。因此,這個(gè)系統(tǒng)并沒(méi)有涉及到更多的BOM視圖。不同的BOM視圖之間還有一個(gè)相互轉(zhuǎn)換的問(wèn)題,對(duì)此必須站在部門(mén)的角度,從單一產(chǎn)品數(shù)據(jù)源出發(fā)來(lái)配置BOM 的功能,否則,很可能造成不同部門(mén)的物料清單的不一致。因此,有關(guān)BOM在更加復(fù)雜環(huán)境中的應(yīng)用還有待進(jìn)一步地探討。