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基于Winchill的PDM系统BOM管理研究 |
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作者：阙清贤 彭剑 朱素英 |
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前言
根据应用范围的不同，可以将制造业中的信息技术分为单项技术、部门级、企业级以及企业间级四个层次。单项技术所涉及的范围较小。一般只是用来解决某个技术问题，如CAx技术、MRP计算等。企业问级信息技术则从不同企业之间的合作关系、供应链关系出发，实现企业外部环境的信息化。与此相对应，BOM在企业的应用范围也存在着四个层次：面向单项信息技术的BOM技术、面向部门级信息技术的BOM技术、面向企业级信息技术的BOM技术和面向企业问级信息技术的BOM技术。随着虚拟企业、动态联盟技术的发展，如今面向企业间的BOM应用己经成为研究的重点。BOM是研究产品数字化数据的产生、加工、拓延、控制和管理的重要组成部分。在产品生命周期的不同阶段。由于产品结构关系的不同，存在着各种不同的BOM，如设计BOM(Engineering BOM：EBOM)、工艺BOM和制造BOM(Manufacturing BOM：MBOM)等。目前对这些BOM之间的联系与变化，及其与其他产品数据和过程的联系，尚缺乏深入的研究；从BOM研究的现状和发展趋势中看，在BOM相关研究中迫切需要解决的：
(1)BOM是研究产品数字化数据的产生、加工、拓延、控制和管理的重要组成部分。在产品生命周期的不同阶段，由于产品结构关系的不同，存在着各种不同的BOM，如设计BOM、工艺BOM和制造BOM等。目前对这些BOM之间的联系与变化，及其与其他产品数据和过程的联系，尚缺乏深入的研究；
(2)制造BOM是生产经营管理系统中的关键数据，其建立方法一直采用以手工为主的方式，割裂了制造BOM与其他BOM以及产品数据和设计过程之间的联系，迫切需要解决集成环境下的制造BOM构造问题；
为解决上述问题，我们急需建立一个完善的数据管理平台。它既能支持对异构数据的管理，将各方面产品信息集中管理以备检索利用；同时还能保证把正确的信息在正确的时刻，采用正确的方式传递给正确的人。Windchill是美国著名软件公司PTC(Parametric Technology Corporation)公司的产品。它是第一个以Web为中心的企业级的PDM系统，它将Web的优势带入产品数据管理敲著名的电信公司朗讯(Lucent)定义为标准PDM平台。它被阿伯丁集团评为十佳CPC工程之一。本文将以Windchill为基础。结合国内某企业的实际运转情况，构筑一个产品数据管理平台。
1 Windchill平台概述
从整体上来说，Windchill是一种B/S (Browsed Server，B/S)模式的3层体系结构：客户端，服务器，数据库。图1所示为基于Windchill的某企业PDM系统的体系结构。
图1 Windchill的3层体系结构
客户端主要包括2个：①web浏览器，起着用户接口、执行Windchill Applets小程序、展示HTML页面和表格作用；②Bootstrap client，这是可选的客户端组成元素，有了它可以允许从当地文件系统上下载类文件。服务器层包含了主要的商业逻辑并且承担着处理所有商业数据的作用。它由以下几个组件组成：HTTP Web服务器、HTTP网关、Method服务器、服务器管理器。这些组件组成在一起可起到数据库访问、客户端分布和交互、用户权限和安全机制的作用，数据库层是保存元数据和大量的非结构数据的地方。数据库可以是一个专门的服务器或建立在Windchill服务器主机上。
2 物料清单(BOM)
物料清单((BUM)是产品结构的技术性描述文件。它表明了产品组件、子件、零件直到原材料之间的结构关系，以及每个组装件所需要的各下属部件的数量。物料清单是一种树型结构，称为产品结构树。一般在MRPII和ERP系统中，BOM是指物料之间的关系树，BOM可以从顶至底的跟踪和检索信息，也可以自底至顶的跟踪检索信息。利用这些数据之间的层次关系可以作为很多功能模块的设计基础。
2.1 设计BOM (EBOM)
EBOM又称工程BOM是企业产品设计部门用来组织和管理构成某种产品所需的零部件物料清单。产品设计人员根据客户需求或者设计要求进行产品设计，在产品设计工程师完成产品设计工作后，设计BOM从设计图纸提取相关数据，这些数据包括：产品名称、产品结构、零部件的版本和有效性、物料明细表、物料汇总表、产品使用说明书等。
2.2 工艺BOM
工艺BOM是工艺工程师根据工厂的加工能力，在EBOM基础上再设计一出来的BOM。PBOM主要完成零部件的装配工艺与自制件的加工工艺。当零部件的工艺路线变更时，工艺BOM所影响的制造部门，生产调度部门和采购供应部门的相应的BOM数据也会改变。
工艺BOM需要描述两方面的内容：①再定义的零部件装配关系，即工艺BOM对设计BOM的装配关系修改情况数据：②零部件的工艺文件数据，即零部件的加工工序、工艺规程、加工设备、工时定额、工序提前期、生产类型和部件装配过程等数据。其中，再定义的零部件装配关系可以看成是从工艺角度出发的产品局部零部件的“设计BOM”。在工艺BOM新增加的零部件称为工艺中间部件，可以通过查询工艺文件数据来确定和区分确定部件的是否为虚拟部件和外协部件。
3 PDM系统中BOM管理模型
描述BOM的总的目标可以概括为：1.零部件的自然属性，包括产品的名称，规格型号、计量单位、物料类型等等有关产品的相关数据。2.零部件之间的装配关系和装配数量。设计BOM和制造BOM的不同之处主要的是对产品的零部件之间的装配关系的描述不统一。制造BOM是制造部门所需要的BOM，它可以由设计BOM转化生成，它是所有的BOM转化中最重要、最关键的。PDM系统中BOM分类管理如图2所示。
图2 PDM系统中的BOM管理模型
目前PDM发展到都是动态的BOM管理体系(如windchill)，它采用B/S架构模式。动态BOM管理模型如下图所示，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PDM系统的基础架构；其次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定制管理和版本管理等一系列的几本功能；第4层是企业应用系统，包括CAD、CAPP、ERP等应用软件。在企业的实际生产过程中，系统之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。
PDM系统对BOM的管理主要以产品结构与配置为基础，实现BOM与CAD/CAE等其他企业应用系统的集成，实现从EBOM到MBOM的重构，以及BOM的版本管理、更改管理及其相关文档的管理。
4 基于WINDCHILL的BOM管理的实现
以上海飞机制造厂(简称SAMF)PDM实施为例，在windchill的PDM平台上实现了BOM管理。主要内容包括：在PDM平台上搭建全机的EBOM和MBOM结构树；定制实用工具辅助EBOM结构树到MBOM结构树的重构过程；实现按架次自动生成全机MBOM结构报表；实现按架次过滤得出有效的MBOM结构及相应的AO、FO等工艺文件(即与BOM相关文档的管理)；自动生成不同架次的MBOM差异性报表；自动生成EBOM与MBOM的符合性检查报表。这里主要以搭建全机的EBOM和MBOM结构树、EBOM结构树到MBOM结构树的重构过程、自动生成不同架次的MBOM差异性报表为例说明上飞PDM中的BOM管理的实现。
4.1 上飞BOM结构模型
SAMF PDM数据处理的第一步是构造上飞PDM平台上的EBOM和产品结构树。综合考虑其数据结构以及目前工程数据的传送方式，同时结合目前PDM中MBOM表格式及上飞的生产、工艺过程上飞WINDCHILL的PDM平台上，上飞BOM产品结构树PDM管理模型如图3所示。
图3 PDM中BOM结构树管理模型
4.2 EBOM到MBOM的重构
工艺主管收到相关工程数据后，根据站位将数据分发到各工艺员，工艺员首先确定站位下有多少份装配大纲(简称AO，一种doc格式文档)，然后开始按AO从EBOM表重构MBOM表，一般情况是一个工艺员负责一个或几个站位。各站位的MBOM表重构完成后，按工位合并审核，经过审核流程通过后作为文档放到CPC平台上共享。
5 结论
研究基于Windchill的PDM中的BOM管理，对BOM的管理主要以产品结构与配置为基础。在PDM系统中实现了EBOM和MBOM结构树模型，实现从EBOM到MBOM的重构，以及BOM的版本管理、更改管理及其相关文档的管理等。大大提高了产品的生产效率，缩短了SAMF的产品生产周期。
本文作者创新点：在PDM系统中实现了EBOM和MBOM结构树，实现了从EBOM到MBOM的重构。建立了以产品结构与配置为基础的BOM管理，并将其在飞机制造业得到了实现，对其他制造企业实现BOM管理具有重要的参考意义。
参考文献
[1] 童秉枢，李建明．产品数据管理(PDM)技术．北京：清华大学出版社，2000．
[2] 王波兴，王波．构筑以Windchill为基础的PDM平台．机械科学与技术，2004．8：16-19．
[3] 蒋薪．BOM演变与制造工艺系统集成的研究．北京航空航天大学，博士学位论文。2002．3．
[4] 田碌俊.基与BOM流的没计制适茱成技术研究.西北工业大学，硕士学位论文.2006.3.
[5] 任荣升，徐建良.制造业中BOM建模及算法解决方案[J].微计算机信息，2006. 9-3:23-25
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(7/23/2009) |
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