PLM中BOM核心技术的研究

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欢迎访问e展厅 展厅 3 PDM/PLM/CAPP展厅 图文档管理系统, CAPP... 21 世纪的市场机制是以消费者为向导的市场机制，也就是说：企业的产品必须是满足消费者不断变化的需求的产品。消费者的需求通常包含5 个方面的内容：产品质量、产品价格、售后服务、环境保护以及个性化特色，所以企业想在日益激烈的市场竞争中立于不败之地，必须以更短的新产品上市时间( Time) 、更优的产品质量(Quality) 、更低的产品成本(Cost) 、更好的服务( Service ) 和满足环保要求( Environment ) 的“TQCSE”五要素去赢得用户和更大的市场份额。 为实现这一目标，制造企业纷纷将先进的产品开发、生产、组织管理技术引入企业，产生了准时制生产(J IT ：J ust In Time) 、计算机集成制造(CIM：Computer Integrated Manufacturing) 、并行工程(CE ： Concurrent Engineering) 、敏捷制造(AM：Agile Manufacturing) 等先进制造模式。这些先进制造模式反映了制造企业信息化发展的方向： (1) 集成，主要是指信息集成、过程集成、企业集成； (2) 协同，包括企业内部协同和企业外部协同； (3) 知识管理，包括知识沉淀和知识管理两个方面。 目前，各种制造理念中真正能将上述3 方面有机融合一起的应当首推产品生命周期管理( PLM： Product Lifecycle Management) 。PLM 将先进的管理思想和一流的信息技术有机地融入到现代企业的生产和商业运作中，使企业在数字经济时代能够有效地调整经营手段和管理方式。其主要内涵是：在产品的整个生命周期内通过一组应用系统实现企业的信息集成和企业内外全方位协同，并能有效地捕捉产品知识资产。在PLM 的协同环境中，使各环节能有机联系起来的主要纽带就是BOM(bill of material) 。 BOM实质上是产品结构关系的反映。在PLM中BOM 配置管理主要包括3 个方面内容：产品结构定义、产品结构配置管理、关联集成与产品结构相关的各种信息。图1 是PLM 系统中BOM 模块功能模型。 1 BOM配置管理的功能模型 在产品生命周期的不同阶段，BOM有不同的表象视图，为了准确反映其功能模型，我们采用了IDEF0建模方法描述其具体细节，如图1 所示。 从图1 中可以清晰看到：BOM 配置管理对应产品整个生命周期中可分为4 个阶段：产品需求拓扑结构形成、设计BOM 配置、制造BOM 配置、销售和维护BOM 配置。 (1) 产品需求拓扑结构的形成它是以市场调研信息为依据，并结合企业的产品发展战略通过需求分析而形成，在此基础上我们采用质量功能配置方法(QFD ：Quality Function Deployment ) 通过特定的矩阵构造质量屋，以图形的形式表示出用户需求、产品的工程特性及相互关系，进而采用模糊数学的方法，将用户的需求映射到产品生命周期的各个阶段； (2) 设计BOM 的配置一方面配置完成产品的设计结构，另一方面将产品的设计信息(图纸、设计说明书、质量文档) 关联到相应的BOM 节点上； (3) 制造BOM 的配置制造BOM 来源于设计BOM ，配置时有两种情况， 一种是面向装配的制造BOM 配置，另一种是自制件BOM 配置。前者是将产品的装配信息(如装配工艺路线、生产提前期、虚拟件标识等) 关联到相应的BOM 节点上，后者是将自制件的原材料信息、生产工艺信息、库存信息等集成到自制零件上； (4) 其它BOM 的配置主要是针对销售BOM 和设计BOM 而言，它们均以设计BOM 为基础，按照一定的配置准则配置而成。主要用于产品后期的销售和维护。 2 BOM配置管理的信息模型 在图1 所示的功能模型的基础上， 我们用IDEF1X建立了BOM 配置管理的信息模型，如图2 所示。 图2 所示的信息模型中有2 个地方值得特别说明：一是BOM 基础结构实体采用单层BOM 结构。所谓的单层BOM结构是指具有相同的父项子项实例在数据库中只记录1次；二是设计BOM 实体、制造BOM实体、其它BOM 实体均采用多层BOM 结构。所谓多层结构是指BOM 树上的每个节点，在数据库里都有记录。这样的数据结构存储有2 个方面好处： ①BOM基础结构采用了单层BOM 数据结构，这样能将相同件号不同版本的零部件实例有机地集成在一起，非常方便使用者选配，并为零部件后续的版本管理和变更管理打下了基础。②具体的BOM结构采用了多层BOM数据结构，这样能将其结构信息准确、清晰地记录完整。 3 BOM配置管理的核心算法 从图2 所示的信息模型可以看出，BOM 结构在数据库的存储是一对多的非线性结构，它在界面上表现为树型视图。BOM 的配置、存储、读取和查询等操作所涉及的核心算法是实例遍历，但由于BOM 结构本身的复杂性使得这种遍历非常复杂。下面是笔者在从事BOM 配置模块开发时，通过研究所得到的一种较为实用的BOM 结构深度遍历算法模型，该算法主要内核有2 个部分： ( 1) 实例封装由于BOM结构的每个组成节点都包含了属性、结构关系等复杂的信息，所以使用前将这些信息以节点为单位封装为1 个个对象实例，然后根据这些实例的关系，构成图3 所示的孩子—兄弟链表。该链表左边的指针域表示结点的父—子关系，右边的指针域表示结点的兄弟关系。 (2) 深度遍历有了图3 所示的对象实例链表，我们就可按图4 所示的运算流程进行遍历运算。 图4 所示的逻辑流程图的程序实现要采用递归算法。递归算法的语言描述为： Procedure deepSearch ( F) {. . . If - Children ( F) {. . . C = F. Children. . . } If - Brother (C) {. . . F = C.Brother deepSearch ( F) } . . . } 4 结语 BOM 配置管理的成功实现对企业准确、及时地生产出消费者满意的产品起着举足轻重的作用。本文提及的基于PLM 的BOM配置管理的功能模型、信息模型和核心算法是笔者多年从事BOM 配置管理理论研究和编程实践的心血凝成。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (4/27/2006)