PDM中BOM管理技术的研究及其应用

产品数据管理(PDM) 环境下的物料清单(BOM) 具有不同的形态及作用,是PDM中图纸管理的主线。通过定义和研究EBOM(Engineering BOM) 、PBOM (Planning BOM) 、MBOM (Manufacturing BOM) 及CBOM (Customer BOM) 4 种主要BOM,论述了BOM在PDM系统中的重要作用,并在此基础上介绍了根据这些理论开发的一个小型的AutoCAD 的PDM图纸管理系统。

在信息集成的研究和实施中,企业的信息集成框架是一项最基本的内容,它直接决定了产品开发人员之间信息交互和共享的行为方式以及产品信息的流动方式,对产品信息的数据结构、企业的组织模式以及整个集成产品开发环境的建立具有深刻的影响。

    在制造型企业中,企业是以BOM为主线组织新产品开发与生产的。BOM(物料清单) 是计算机可以识别的产品结构数据文件,是产品数据在整个生命周期中传递的载体。BOM 贯穿于产品概念设计、计算分析、详细设计、工艺规划、样机试制、加工制造、销售维护直至产品消亡。

    PDM(Product Data Management 产品数据管理) 作为对企业生产过程的管理系统,已经在国外的一些著名企业中得到广泛的应用。美国著名的制造信息咨询公司CIM Data 公司总裁ED Mill 给出PDM的定义:“它是一门管理所有与产品相关的数据和相关的过程的技术”。具体来说:就是在企业做市场调查产品售后服务,乃至升级换代这一周期内构建的并行协作化的研发环境,将数据、过程、资源管理等三大要素结合,把所有和产品有关的数据资源和过程资源有效综合,贯穿于整个产品生命周期。构建有效的PDM系统离不开BOM(Bill of Materials 物料清单)的支持,BOM 贯穿于整个产品生命周期,而且不同的阶段有不同的BOM 视图与之对应。BOM 是构成一个物料项的所有子物料项的清单。

    这里将论述BOM 在PDM系统中的重大作用,并将它应用到一个小型的AutoCAD图纸管理PDM系统的构建过程中。

    2 　BOM模型

    BOM是由物料条目( Item) 组成。所谓物料条目是指在产品形成过程中,原材料所经历的某种形态。比如企业生产或购买的零件,由零件组成部件乃至最终形成的产品,都可以认为是物料条目。物料条目之间包含多种关系:包括部件和零件之间的父子装配关系、图纸和零件之间描述和被描述的关系、功能类似的零件之间的可替换关系等。这些关系在单一的物料条目中无法表达,只有多个物料条目组合在一起,形成BOM,由BOM 来表达。因为也可以把BOM看作物体形态变化过程的表达。

    一般来说,一个产品的生命周期可以分为这样几个部分:工程设计、工艺设计、制造和销售等,它们也各自对应一个企业相应的不同部门。对一个部门来说,它对产品的理解角度不同,因此它所需要看到的BOM视图也是不同的。这4 个部门可以分别对应这样的4 个BOM 视图: EBOM ( Engineering Bill of Materials 工程设计物料清单) 、PBOM (Planning Bill of materials 工艺设计物料清单) 、MBOM (Manufacturing Bill of materials 制造物料清单) 、CBOM (Customer Bill of materials 客户物料清单) 。

    但对整个生产过程来说,决不只有BOM这样一个数据库,比如有关零件和模型的尺寸表示的几何数据库,关于测试与分析的鉴定数据库等。如何把物理上分布于不同地点数据库有机结合,组成一个逻辑上同一个数据库, 从而引出了SSPD ( Single Source of Product Data 单一产品数据源) 这样一个概念。它能够建立不同数据库之间的严格约束,从而保证分布式数据库的一致性。

    3 　实际应用

    下面介绍一个根据BOM理论建立的一个AutoCAD 图纸管理PDM 系统,详细说明BOM 的构建过程。某CAD 设计部门长期使用AutoCAD 设计图纸,留下来大量图纸。但是这些大量电子图纸(或纸质图纸) 分布在设计人员的电脑上,格式不规范,管理分散,共享程度低,工程技术人员的工作效率低、重复而且不规范,从而造成大量技术资料的流失。为了解决这一问题,急需一套AutoCAD 图纸管理系统。根据以上关于BOM的理论分析,经过对图纸各种属性的分析,得出这样几个对象:项目、图纸、零部件和人员等。

(1) 项目对应于一张项目总图,还包括项目名和负责人等属性。根据自顶向下设计原则,项目可以分为部件零件,其中部件可以由下层部件和零件组成。从这个意义上说,一个项目就是一棵树,如图1所示。

    (2) 图纸是一个项目的具体体现。是设计人员对这个项目的具体描述,包括总图、部件图、零件图等。

    (3) 零部件是现实世界的具体存在事物,有可能是设计部门需要设计的,也有可能是设计部门拿来就可以用的基础。

    (4) 人员是对参与某个项目人员的描述。

    根据以上的描述,设计出如下的数据库结构(见表1～表5) :

    根据表5 可以生成需要的树形结构,并且同时得出这个项目所需要的所有材料,也就是物料清单BOM。详细分析如下:

    (1) 对任何一张图纸drawing ID ,如果它的parent drawing ID 为NULL ,则它就是总图。

    (2) 对任何一张图纸drawing ID ,如果它的parent drawing ID不为NULL,则可以根据parent - drawing ID 找到它的兄弟节点。

    (3) 对任何一张图纸drawing ID ,寻找字节点的过程,就是编历表的过程,如果某个drawing ID 的parent  drawing ID 是前面那一张图纸的drawing ID ,则找到的图纸就是前面那张图纸的子节点。

    (4) 分别用0、1 和2 来代表总图、部件图和零件图。在构造项目树的过程中,如果type 是0 或者1 ,则必须继续寻找此节点子节点;如果type 是2 ,则不再在此节点寻找子节点。

    (5)根据数据库构造树型结构的过程,同时也是生成BOM的过程。根据每一个叶子节点的drawing ID ,然后结合tblaccessory Draw 和tbl Accessory ,可以很容易地生成BOM,这样即生成了EBOM,也就是工程设计物料清单。

    4 　结语

    讨论了PDM和BOM的原理和构成,并且根据这一原理,结合实际的工作,设计了用于管理AutoCAD 图纸的PDM 系统,详细分析了此系统的BOM部分的设计过程。虽然根据以上的分析,一个完整的BOM 应该包括EBOM、PBOM、MBOM 和CBOM 等几个不同阶段的BOM。但对我国的部分小型CAD设计部门来说,一个小型的仅拥有一个EBOM视图的PDM系统已经足够,并不需要更多的BOM 视图就可以完成工程。因此,这个系统并没有涉及到更多的BOM视图。不同的BOM视图之间还有一个相互转换的问题,对此必须站在部门的角度,从单一产品数据源出发来配置BOM 的功能,否则,很可能造成不同部门的物料清单的不一致。因此,有关BOM在更加复杂环境中的应用还有待进一步地探讨。