基于BOM的产品数据多视图集成研究

作者：项艳梅 朱林 刘清华

欢迎访问e展厅 展厅 3 PDM/PLM/CAPP展厅 图文档管理系统, CAPP... 1 引言 PDM系统的产品结构管理用于组织从多个数据源得到的产品数据，使生命周期各个阶段的用户都能访问到正确的和相关的产品数据。从产品的设计、生产到制造成最终的产品，产品结构信息跨越了企业几乎所有的业务部门，它在产品整个生命周期中占有重要地位。产品生命周期内不同阶段的产品体现为产品结构的不同视图，产品结构视图有多种表现形式，能够集中并反映产品结构信息和零部件信息的主要是各种BOM即物料清单。 目前对物料清单BOM的研究主要集中在BOM的含义、分类特征、信息来源及其实现机理上。在处理BOM的统一性与零部件个性之间的矛盾时，虽然使用成组技术可以将零部件分类，但并不能彻底描述不同类型零部件属性之间的差别。产品结构BOM可分为单层BOM和多层BOM，单层BOM 将相同的零部件装配关系只记录一次，而多层BOM 要详尽地记录零部件结构信息，这使数据冗余大、顺序号的维护及与ERP 的数据交换很困难。目前在PDM 集成框架下，BOM 的生成主要以单层BOM形式。但这种形式并不能反映零部件属性及与之相关的其他信息。这不仅影响了产品在后续阶段的生产制造，也使产品数据信息的正确性与一致性在集成系统中变得难以控制。因此，有必要建立一种集成产品数据不同视图的机制，便于在产品生命周期的不同阶段，不同用户都能获得一致的产品数据。 2 产品数据管理模型 2. 1 产品结构树 PDM系统中产品数据管理模型主要用产品结构树表示。产品结构是相互关联的零件按照特定的装配关系组装起来构成部件，一系列的零件和部件装配在一起形成的结构。将产品按照部件、零件进行分解，并且将部件进一步分解成子部件和零件，直到不能分解为止，由此形成的分层树状结构，称为产品结构树，如图1所示。 产品结构将与零部件相关的几乎所有信息集中起来，如产品中各零部件的基本属性、与其他文档的联系，以及设计、制造此零部件的相关任务、工艺、加工、人员分配信息等。其优点是： ①将复杂产品简单化成单一、具体的零部件，方便管理; ②提供产品数据多种视图的描述，如设计视图、工艺视图、制造视图等; ③支持产品信息的提取和产品材料明细表的生成。 由于产品结构集中了产品如此多的生产制造信息，必须加强对其数据的有效组织和管理，不然将给企业带来各种资源的巨大浪费和生产制造过程的紊乱。 2. 2 PDM中的产品结构管理 PDM系统的产品结构管理主要包括产品以下三种： (1) 产品结构的层次关系管理 产品结构管理中的层次关系管理主要是零部件基本属性的管理和结构维护。本文提出用以下方式管理零部件及其属性。如零件Part ： Part = [C ，N ，M，W，S ，B ，X0 ，X1 ，X2 ， ⋯，Xn ] 其中，C 代表零部件的代号;N 为零部件的名称;M 为零部件的材料;S 为零部件的供应商B 为备注;X1～Xn 为零部件的待增属性; [ C ，N ，M，W，S ，B]称为零部件的共性，即零部件共有的属性; [X0 ，X1 ，X2 ， ⋯，Xn ]称为零部件的个性，即一个零部件不同于其他零部件的独有属性。零部件的共性及个性属性可根据情况增减。查询零部件时可按照单个或多个零部件属性进行单独或联合查询。 (2) 零部件与相关文档的关系管理 零部件与文档的关系管理可以有两种方式： ● Objects ——Folder ——Documents ● Objects ——Documents Objects = [ 产品，部件，零件] ;Folder = 文件夹;Documents = 文档 第一种方式通过文件夹的分类管理实现对对象的各种不同文档的分类管理，如图纸、文件等。第二种方式是对象与文档直接发生联系，当与该零部件相关的文档数据不多时操作简便。 (3) 版本管理 产品的设计过程是动态变化的，设计对象(如零部件、结构关系) 在设计过程中不断被更改，就产生许多版本。本文将版本管理分为零部件版本管理和文档版本管理，它们之间有相互的引用关系。零件与文档都有各自不同的版本，这样会有很多可能的匹配，大大增加了产品结构管理的复杂性。 3 产品数据多视图 3. 1 产品数据多视图简介 对产品而言，视图是指从一个特定角度所反映出的产品信息，多视图就是从不同侧面在产品生命周期的不同时期对产品信息进行描述的多种视图。不同的产品BOM所组成的信息数据共同构成产品全生命周期过程中完整的产品信息描述， 也就是产品的BOM 多视图。产品生命周期中最主要的产品视图包括：设计视图、工艺视图和制造视图。视图的表达形式有多种，如图形、表格、网状等。下文主要讨论表格化的产品视图： (1) 设计视图(EBOM) 设计BOM是设计部门产生的数据;工程设计人员根据订单和设计要求设计出产品的设计结构( 如图2 所示，产品由子部件A、零件B1 、B2 组成) 、具体零部件的CAD 图纸、基本属性、产品设计说明书等。设计BOM的主要数据来源是CAD 图纸信息、零部件基本属性值、零部件引用关系及产品设计结构信息，这些数据主要在CAD 系统和PDM系统产生。图2 是产品的设计BOM视图。 (2) 工艺视图(PBOM) 工艺设计人员以EBOM 数据为依据，利用CAPP 系统工具为每个零部件划分工场、工序，指定简要的装配工艺流程，由此生成工艺BOM。产品的工艺BOM 保留了设计BOM的设计结构而加进了对零部件具体的工艺规划B1 ，B2(图3) ;也可能会增加其他工艺信息，如装配工艺、工装、工艺分工等。 如上分析，产品信息都是以产品BOM为主线统一管理的。由于设计视图的数据随更改单的变化而变化，工艺视图的数据也跟着变化。制造视图的数据由工艺视图决定，工艺视图的数据变化也影响到制造视图的数据，同时制造部门的工装、夹具、材料等信息也影响到工艺的制定，进而影响工程设计。故从整个数据流程看，从设计BOM到工艺BOM再到制造BOM是一个动态连锁变化的过程。整个产品从设计到生产，跨越多个应用系统，如何方便快速地生成产品BOM报表，送入下一应用系统进行数据处理，并及时得到反馈，对产品从设计到投入市场的时间长短具有重要意义。 3. 2 产品数据多视图的实现方法 PDM系统中产品数据是以BOM 为主线组织管理的，故产品数据多视图的实现需要以BOM为基础。下面以设计视图为对象分析其生成原理。在产品设计部门形成的设计结构是设计BOM信息的主要载体;产品结构中的零部件对象是BOM中的主要实现对象，零部件及零部件与各种文档的关系可以用表1 、表2 数据结构记录。 由于不同零部件有不同的数据类型，因而其数据结构是动态变化的。此数据结构将零部件结构关系和与各种文档的联系记录进设计BOM表中;零部件和文档的属性值信息可用对象属性值集合的并集表示，如一个零部件对象的属性值集合可表示为Part0 = [ C ，N ，M，W，S ，B ，X1 ，X2 ] 。其中C ，N ，M，W，S ，B 表示所有零部件的共性属性，X1 ，X2 表示此零部件的个性属性。则此产品中所有零部件的属性值集合的并集为(假设有n 个零部件) ： TOLn = COMn + DIFn COMn = [C ，N ，M，W，S ，B] DIFn = [ I1 ，I2 ，I3 ， ⋯，Ii ， ⋯，In ] (i = 1 ⋯n) Ii = [X1 ，X2 ， ⋯，Xx] Ii 表示第i 个零部件的个性属性值集合，如Part0 的个性属性值集合为I1 = [ X1 ，X2 ] 。合并后的数据结构如表3所示。 COMn 表示所有零部件的共性属性集，属性项是固定的;DIFn 表示所有零部件个性属性项的并集，其个数是变化的。这种方式将产品的绝大部分重要信息都集中于BOM表中，使用户能够准确把握产品信息，也为各个分系统之间的信息集成建立基础。其他视图数据可用类似方法获得。 4 产品BOM 多视图集成 产品BOM数据是连接工程数据与生产经营的桥梁，企业中各个部门需要依据统一的BOM格式组织数据并进行生产，为了使不同用户在产品生命周期的不同阶段获得一致的产品数据，需要在多个应用系统中集成产品数据的不同视图。笔者在产品全生命周期管理系统( IntePLM) 的开发过程中提出了一种产品多视图集成机制，用来管理生命周期不同阶段的产品视图。图5 为产品BOM多视图集成框架。 产品多视图集成框架基于InteCAD ， InteCAPP ， IntePLM，ERP 等应用系统，采用B/S 结构，支持开放基于网络的异地设计与制造，采用COM/ DCOM技术进行系统间数据通信。IntePLM系统与其他系统的数据通信主要通过ADO 连接不同的底层数据库，调用COM组件的dll函数实现数据传输，如将PLM中的工艺BOM传送到ERP数据库。下面是多视图集成中用到的对象结构： BomInfo ：Type ; / / 传输对象的数据结构 Objid ： Integer ; / / 对象标志号 Pvalue ：String ; / / 对象属性信息 Objrelid ： Integer ; / / 对象引用标志号 Status ：String ; / / 对象状态 Insert by ：String ; / / 工艺人员 Modified by ：String ; / / 修改人员 Modification date ：String ; / / 修改日期 End Type 集成框架系统根据产品视图的主要数据来源，利用BOM视图生成器生成BOM的过程如下： ● IntePLM根据InteCAD 提交来的产品数据，建立零部件结构、零部件和相关数据(如图纸和文档) 的联系;如从图纸的明细表读取零部件属性值信息，根据图号决定零部件装配层次关系，建立新零部件的同时也建立零部件与该图纸的联系，从而形成设计BOM视图。 ● InteCAPP 从IntePLM中获得产品设计结构的零部件汇总信息后，对产品设计结构进行分解和转换，变成可用于指导生产的工艺结构;设计人员为每个零部件制定工艺卡片并提交给IntePLM系统，同时建立零部件与此卡片的联系，PBOM生成器获得源数据后即可生成产品的工艺BOM视图。 ● ERP 与IntePLM 集成生成制造BOM 视图。制造BOM实际包含了装配流程中所有的数据，如生产部门信息：机床设备情况、刀具量具情况等，要随时根据实际生产情况调整，解决各种实际问题。 对于各BOM 视图生成器生成的BOM 视图由BOM管理器统一管理，根据数据信息的流动需求和用户请求，BOM 管理器控制各视图之间的数据传递和数据流向。它作为各BOM 视图的传递接口， 将用户所需的BOM视图版本发送到相应的应用系统，减少了用户数据检索的时间，也保证了产品视图的数据准确性和完整性。 5 结论 产品多视图集成是企业各应用系统如CAD/CAPP/PLM/ERP之间进行产品信息交换和共享的管理机制。产品生命周期的不同阶段生成准确、完整的产品数据视图是企业顺利生产的关键。本文通过对产品BOM多视图的分析，给出了产品多视图的实现方法，并结合实践提供了一种在集成应用系统中有效管理产品数据多视图的机制。这不仅使产品在这个生命周期过程中有完整、准确的数据依据，也可以在后续生产中识别产品生产中问题发生的来源等过程信息，对完善企业的信息流通具有重要意义。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (5/8/2006)