基于PDM的动态BOM管理技术

作者：张旭辉 宁汝新 张旭

欢迎访问e展厅 展厅 3 PDM/PLM/CAPP展厅 图文档管理系统, CAPP... 随着经济全球化和全球信息化的加速，作为我国的支柱产业之一的制造业将直接面临更加激烈的竞争。PDM系统由于提供了面向产品全生命周期的数据一致性管理，并可在全企业范围为设计和制造建立一个并行化的产品开发协作环境，因此已成为企业信息化的重要支撑平台之一。 在制造业中，BOM作为核心基础数据的载体，是产品数字化定义的重要内容，是连接企业产品工程设计和生产经营管理的桥梁，利用BOM能够传递各部门的数据和变更信息，实现全局产品数据信息的统一。BOM是产品全生命周期管理中的核心内容之一，也是企业从事产品生产、原材料采购、成品销售的信息源头，在制造业信息化中占有十分重要的地位。 1、BOM基础理论 BOM(Bill of Material)指的是物料清单，而物料是一个广义的概念，除原材料之外，还包含零部件、成品、半成品、外购件、毛坯、服务件(备品、备件)等更大范围的物料。PDM系统中的BOM一般指的是产品结构清单。 1.1BOM的组成 目前，PDM系统与其他系统(如CAPP,ERP等)之间的信息集成主要基于BOM的数据传递，比如人们使用EBOM(Engineering BOM),MBOM(Manufacture BOM)等各种BOM来传递由各个分系统产生的数据，因为各个企业的具体情况不同，加上BOM使用的阶段不同，决定了不同的企业以及企业内不同阶段对于BOM格式、内容的需求不同。但不管BOM的内容如何变化，它都包含2个最基本的部分:一个是BOM所需要反映的对象，二是这些对象的属性或者与之相关的对象的关系，前者为BOM的本体，后者为BOM的从体。这些关系主要包括物料之间的父子关系、加工关系、替换关系、依赖关系以及与图文档之间的描述关系等。 1.2动态BOM管理的需求与定义 在产品开发的不同阶段，BOM有各自不同的组织方式和独特的含义。在工程设计阶段，表达的往往是各个物料项(零部件)的结构关系或功能关系;而进人到工艺设计阶段，则要表达对于某一物料项的物理形态的转变，即对物料的机械加工或装配信息和过程进行表达;随着开发工作的推进，BOM的格式和内容都会不断发生变化;另外，在企业实际生产过程中，客户、协同设计、协同制造、供应商等无时无刻不在影响着产品的变化，更进一步加深了BOM使用的复杂性。在当今的市场条件下，企业为了追求最大利润，对内需要根据市场不断的变化调整自己的产品，同时在外部充当的角色及合作伙伴也处于变化过程中，因此如果企业仅仅以某一种BOM或几种BOM格式来进行数据的定义和传输，将不能满足不断发展的企业需求。为了能够方便地进行企业间及企业内的信息交互，BOM应该是“动态”的，而不是“静态”的，用户不仅可以控制其具体格式，而且可以根据自己的要求进行产品数据的输出或获取。 从这个角度出发所形成的动态BOM管理主要包含了3方面的含义: (1)柔性的BOM结构定义。用户可以根据企业实际情况对BOM结构，即对BOM表头进行柔性的设置，并可根据设定的BOM结构进行信息的输出，从而可以扩大BOM的适用范围。 (2)BOM的可配置性。不同的用户可以通过相应的配置条件，如有效性、视图等来获得配置后的BOM信息。 (3)BOM的可追溯性。在企业中频繁的更改容易导致产品开发过程中，尤其是协同产品开发中BOM信息的不一致，必须通过合理的机制去对BOM数据的更改进行控制和追溯。 2、基于PDM的动态BOM管理体系结构 图1为基于PDM的动态BOM管理体系结构，它采用B/S工作模式。该体系结构共分4层，底层是异构分布的计算机硬件环境、操作系统、网络与通信协议、数据库;第2层是BITPDM系统的基础构架;第3层是基于基础构件的功能组件，包括动态BOM管理、产品结构与配置管理、更改管理、BOM定制管理等;第4层是企业应用系统，包括CAD,CAPP,ERP等应用软件。 系统间的集成往往是多对多的，由于产品开发涉及的领域、阶段不同，各部门、各用户对于信息的获取也不同，因此起信息集成平台作用的PDM在BOM的管理与使用上必须具有足够的柔性，并有一定的“通用性”，进而能够在产品不同、需求不同、数据的异构等情况下方便地进行系统间的信息集成。 从图2中可以看到，传统的BOM管理形式比较单一，需要为每一种类型的BOM单独进行管理，如果添加了新的系统，则需要根据新系统的需求从底层重新进行BOM的定义，实现过程比较复杂，且周期较长。动态BOM则能很好地解决这个问题，它能够根据分系统的需求灵活地定义BOM格式，且能根据一定的配置条件进行数据输出，方便地实现与分系统进行信息集成。 图3表示在动态BOM管理模式下的BOM生成过程。首先用户在产品配置模型下根据一定的配置条件进行产品配置，配置后的产品信息为产品的精确配置信息，如果用户对于得到的结果不满意，可以对产品进行再配置，直到得到需要的结果，然后进一步选择要进行输出的BOM格式，即BOM实例的选择。如果系统中存在的BOM实例不能满足需求，如新产品的某些信息无法以已有的BOM表的格式进行输出，则需要进行BOM实例的创建，如果考虑为以后类似产品的使用，还可以创建BOM模板，然后通过模板来生成BOM实例，BOM实例选定以后，就可以依据其结构进行产品数据输出，输出方式可采用中间数据库的形式，也可采用基于物理文件的输出方式，如XML文件等。 3、基于PDM的动态BOM管理实现关键技术 3.1虚拟电子仓库管理技术 电子仓库是PDM系统的数据存储和组织机制，它利用网络和UDDI/WebService/SOAP/XMLIWSDL等技术将多个相互独立的企业内部电子仓库连接起来，屏蔽了产品数据的物理存储位置，为用户提供一个统一的虚拟空间，并可通过权限控制保证数据的安全。利用虚拟电子仓库去存储和管理BOM中引用的物理文件，用户可以根据BOM中物料或物料关系所对应的物理文件的路径信息，并通过PDM系统提供相应的基于Web的访问虚拟电子仓库接口，去进行物理文件的上传和下载。 3.2BOM结构定制技术 BOM定制技术是指提供给用户柔性的定义BOM结构的方法，其中包括BOM模板的定义和BOM实例的定义。对于模板和实例的管理大致相同，但模板的使用必须先经过实例化的过程，将其转换为BOM实例，才能够投人使用。BOM实例的定义采用如下方法: (1)选择法。用户可以对已经存在的BOM对象的属性集进行选择，然后根据其选择的属性进行相应的BOM信息的输出。 (2)继承法。用户可以对已经存在的BOM对象进行属性的修改，如添加或删除某一种属性，形成新的BOM属性集。系统可以根据最新的属性集进行BOM信息的输出。 (3)混合法。结合以上2种方法，根据特定的需要，对BOM属性集进行定义。 以上3种方法对BOM信息的输出都是针对特定用户的，即对相应权限的用户有效。不同用户之间可以定义不同的BOM属性集。 3.3可配置BOM技术 传统的BOM往往是一个产品在数据库中对应一个BOM，随着用户需求的多样化与个性化，接踵而来的是产品的系列化及其种类的急剧增加，但产品与产品之间却存在着大量的相同或相似零部件，如果对每一种产品的BOM进行单独存储，势必造成大量的数据冗余，且容易导致数据不一致。因此可以将结构或功能相似的产品进行统一管理，形成产品配置模型。除此之外，对于单个产品在其开发过程中的各个阶段的组织管理方式不尽相同，如在设计阶段产品结构往往按功能关系进行分解，而到了制造阶段，一般按装配关系进行分解，同时还要增加一些装配加工属性信息，这个过程中甚至还要增加或删除一些零部件。为了保证产品在开发过程中信息的完整和一致，必须对BOM进行统一管理，因此在产品配置模型中还需加人视图、有效性等信息，通过对产品及其所属零部件的视图、有效性管理，用户可以根据相应的配置方法，得到某一视图下的产品详细信息。这样，不同阶段、不同部门的用户，根据当前的需求，通过一定的配置方法，包括按照状态、视图、选项变量及它们之间的组合等，能快速准确地获取自己所需的产品数据。 3.4更改管理技术 用户需求的改变、设计缺陷的改进、设计工艺的提高、生产条件的变化等都会导致BOM的信息变更，为了保证BOM信息的一致性，对于这种变化及由变化带来的影响，必须采用更改管理进行控制。更改管理的内容主要包括:更改的标识，更改的监视，更改记录及更改的评价。其中更改标识是对进行更改的物料或物料关系进行标识;更改监视是对更改流程进行监视，包括更改申请、更改审批、更改执行和更改的发布;更改记录是为了进行更改管理而做的记录工作，包括更改申请表的状态、更改任务单的状态等的记录，通过它可以对BOM包含对象的更改历史信息进行记录;更改评价是对修改前后的BOM信息进行比较，并对更改结果满足性等问题进行记录并做出相应评价。 3.5基于XML的数据传递 XML数据是完全基于文本的，几乎所有的系统都能够接收和理解XML数据，从而消除了不同组件模型和操作系统之间存在的差异，增强了系统的互操作性。 同时，XML数据通过HTTP或者SOAP协议传输，可以通过企业防火墙，无需另开传输端口，使得企业之间的数据交换成为可能。因此，基于XML进行BOM数据的传递是有效的解决方法之一。 4、系统实现 BIT PDM为自主开发的B/S结构PDM系统，具有开放、集成、标准的体系结构，实现了过程管理、数据对象生命周期管理、产品结构与配置管理、文档管理、电子仓库管理等基本功能。采用C#/ASP.Net/ADO.Net进行开发，以Oracle9i为数据服务器。在进行BOM格式定义时采用基于类型与属性管理模块的方法，对BOM的格式进行柔性定义。用有效性、视图等配置条件对产品进行配置，同时运用更改管理对BOM的更改进行控制。目前已在某兵器研究所投人初步使用，使用效果良好。 5、结束语 市场的变化势必导致企业生产经营策略的转变、企业产品的改进以及企业间关系的变动。动态BOM正是基于此而提出的，它旨在提高企业间及企业内部在信息集成方面的适应程度，为企业间的协作打下良好的基础。通过提供动态BOM管理机制，一方面可以协助用户根据企业自身的情况合理利用BOM，如柔性地定制BOM结构、配置BOM等，另一方面能够在PDM的实施过程中加快速度，降低风险，最终为企业带来实际效益。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (5/7/2008)