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BOM管理资料集锦


BOM 资料集锦

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BOM 表 ......................................................................................

................................... 2 PDM 与 ERP 集成中的 BOM 技术............................................................................. 6 分析:PDM 和 ERP 系统之间的区别与联系............................................................ 9 从 PDM 和 ERP 角度谈谈 BOM............................................................................... 13 PDM 中 BOM 管理技术的研究及其应用 ................................................................ 15 PDM 与 ERP 之间信息集成的实现方法.................................................................. 18 UGS 征文:BOM 演绎及在产品数据管理中的实现.............................................. 25 企业 BOM 信息管理系统的研究和实现.................................................................. 33 一种产品 BOM 展开及生成改进循环算法的实现.................................................. 38 先进制造环境下 BOM 的存储结构与表现形式研究与实现.................................. 49 ERP 系统开发中 BOM 结构模型的研究及应用 ..................................................... 57 柔性制造企业 BOM 管理方案设计与优化............................................................. 61 PDM 系统产品结构数据的自动入库及其 BOM 实现 .......................................... 62

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BOM 表

BOM 的英文全称为 Bill of Material,中文翻译为 BOM. 也称为“物料清单” BOM 是计算机可以识别的产品结构数据文件,也是 ERP 的主导文件。BOM 使系统识别产品 结构,也是联系与沟通企业各项业务的纽带。ERP 系统中的 BOM 的种类主要包括 5 类:缩排式 BOM、汇总的 BOM、反查用 BOM、成本 BOM、计划 BOM。 采用计算机辅助企业生产管理, 首先要使计算机能够读出企业所制造的产品构成和所有要涉及 的物料,为了便于计算机识别,必须把用图示表达的产品结构转化成某种数据格式,这种以数据格 式来描述产品结构的文件就是物料清单,即是 BOM。它是定义产品结构的技术文件,因此,它又 称为产品结构表或产品结构树。在某些工业领域,可能称为“配方”、“要素表”或其它名称。 在 MRPⅡ和 ERP 系统中,物料一词有着广泛的含义,它是所有产品,半成品,在制品,原材 料,配套件,协作件,易耗品等等与生产有关的物料的统称。 在通常的 MRPⅡ和 ERP 系统中 BOM 是指由双亲件及子件所组成的关系树。 BOM 可以是自顶 向下分解的形式或是以自底向上跟踪的形式提供信息。 在 MRPⅡ和 ERP 系统中中 BOM 是一种数据之间的组织关系,利用这些数据之间层次关系可 以作为很多功能模块设计的基础,这些数据的某些表现形式是我们大家感到熟悉的汇总报表。 BOM 有什么作用? BOM 是 PDM/MRPⅡ/ERP 信息化系统中最重要的基础数据, 其组织格式设计和合理与否直接 影响到系统的处理性能,因此,根据实际的使用环境,灵活地设计合理且有效的 BOM 是十分重要 的。 BOM 不仅是 MRPⅡ系统中重要的输入数据,而且是财务部门核算成本,制造部门组织生产等 的重要依据,因此,BOM 的影响面最大,对它的准确性要求也最高。正确地使用与维护 BOM 是 管理系统运行期间十分重要的工作。 此外,BOM 还是 CIMS/MIS/MRPⅡ/ERP 与 CAD,CAPP 等子系统的重要接口,是系统集成 的关键之处,因此,用计算机实现 BOM 管理时,应充分考虑它于其他子系统的信息交换问题。 BOM 信息在 MRPⅡ/ERP 系统中被用于 MRP 计算,成本计算,库存管理。BOM 有各种形式, 这些形式取决于它的用途,BOM 的具体用途有: 1、 是计算机识别物料的基础依据。 2、是编制计划的依据。 3、 是配套和领料的依据。 4、根据它进行加工过程的跟踪。
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5、 是采购和外协的依据。 6、根据它进行成本的计算。 7、 可以作为报价参考。 8、进行物料追溯。 9、 使设计系列化,标准化,通用化。 BOM 有哪些形式? 按照用途划分 产品要经过工程设计、工艺制造设计、生产制造 3 个阶段,相应的在这 3 个过程中分别产生了 名称十分相似但却内容差异很大的物料清单 EBOM、PBOM、CBOM。这是三个主要的 BOM 概念。 工程 BOM——E-BOM(Engineering BOM): 产品工程设计管理中使用的数据结构, 它通常精确地描述了产品的设计指标和零件与零件之间 的设计关系。对应文件形式主要有产品明细表、图样目录、材料定额明细表、产品各种分类明细表 等等。 E-BOM 通常仅限于图纸零件明细表出现的物料,说明图纸的层次和从属关系,做好技术文 档管理,虽然也有指导采购和估算报价的功能,但主要是为了管理图纸。 计划 BOM——P-BOM(Plan BOM): 是工艺工程师根据工厂的加工水平和能力,对 EBOM 再设计出来的。它用于工艺设计和生产 制造管理,使用它可以明确地了解零件与零件之间的制造关系,跟踪零件是如何制造出来的,在哪 里制造、由谁制造、用什么制造等信息。同时,PBOM 也是 MRPⅡ/ERP 生产管理的关键管理数 据结构之一。 实际上 BOM 是一个广泛的概念,根据不同的用途,BOM 有许多种类;设计图纸上的 BOM,计 划 BOM,计算最终产品装配的制造 BOM,计算成本的成本 BOM,保养维修 BOM 等。根据在不同 阶段应用侧重点不同,我们常常见到不同的 BOM 提法,常见的有: 设计 BOM——D-BOM(Design BOM): 设计部门的 DBOM 是产品的总体信息,对应常见文本格式表现形式包括产品明细表、图样目 录、材料定额明细表等等。 设计 BOM 信息来源一般是设计部门提供的成套设计图纸中标题栏和明细栏信息。有时候也涉 及工艺部门编制的工艺卡片上部分信息。 设计 BOM 一般在设计结束时汇总产生,如果存在大量借用关系的设计情况可以在设计阶段开 始就基本将设计 BOM 汇总出来,然后根据新产生的零部件安排设计任务。 对应电子视图往往是产品结构树的形式, 树上每个节点关联各类属性或图形信息。 主要在 PDM 软件中作为产品管理和图档管理的基础数据出现。 虚拟 BOM(虚零件): 虚拟件表示一种并不存在的物品,图纸上与加工过程都不出现,属于“虚构”的物品。其作用只 是为了达到一定的管理目的,如组合采购、组合存储、组合发料,这样在处理业务时,计算机查询 时只需要对虚拟件操作,就可以自动生成实际的业务单据。甚至也可以查询到它的库存量与金额, 但存货核算只针对实际的物料。虚拟件能简化产品的结构的管理。为了简化对物料清单的管理,在 产品结构中虚构一个物品。如下页图所示。如果对 A 产品 BOM 的定义采用左图的方式,那么,子 件 B、C 的 BOM 文件定义过程会重复引用到 D、E 与 F 物料,加大工作量,并且数据库的存储空 间也会增加。而采用右图的定义方式,增加一个“虚拟件”物料 K,并定义 K 的 BOM 文件,而 B、C 的 BOM 中只需要加入一个子件 K,无须重复加入子件 D、E 与 F 物料,从而达到简化 BOM 的目
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的,特别是在多个 BOM 中有大量的相同子件重复出现,这种定义方式的优越性就更加明显。另外, 如果当虚拟件的子件发生工程改变时, 只影响到虚拟件这一层, 不会影响此虚拟件以上的所有父项。 配置 BOM 和计划 BOM 也是出于相同的思想和考虑产生的。 配置 BOM(产品配置): 见图 计划 BOM(产品家族) 见图 物料清单(Bill Of Material 简称 BOM)是详细记录一个项目所用到的所有下阶材料及相关 属性,亦即,母件与所有子件的从属关系、单位用量及其他属性.在有些系统称为材料表或配方料 表。在 ERP 系统要正确地计算出物料需求数量和时间,必须有一个准确而完整的产品结构表,来 反映生产产品与其组件的数量和从属关系。在所有数据中,物料清单的影响面最大,对它的准确性 要求也相当高。 物料清单是接收客户订单、选择装配、计算累计提前期,编制生产和采购计划、配套领料、跟 踪物流,追溯任务、计算成本、改变成本设计不可缺少的重要文件,上述工作涉及到企业的销售、 计划、生产、供应、成本、设计、工艺等部门。因此,也有这种说法,BOM 不仅是一种技术文件, 还是一种管理文件,是联系与沟通各部门的纽带,企业各个部门都要用到 BOM 表。 物料清单充分体现了数据共享和集成,是构成 ERP 系统的框架,它必须高度准确并恰当并构 成”。 所以说,要使 ERP 运行好,必须要求企业有一套健全、成熟的机制,来对 BOM 建立、更改 进行维护,从另一个角度说,对 BOM 表更改进行良好的管理,比对 BOM 建档管理还得重要,因 为它是一个动态的管理。 ERP 的基本特点是:根据需求和预测来安排物料供应和生产计划,提出需要什么、需要的时间和 数量。ERP 方法的管理对象主要是制造业有相关需求的物料,因此产品数据库中应包含的基本内容 为物品主档(Item)和产品结构清单(BOM)。按照主生产计划和 BOM 可计算出对各级物料的毛需求 量,再加上考虑已有库存量和在制量则可算出动态的物料净需求量,这就生成了按生产进度要求的物 料需求计划 ERP。 ERP 只是一种指令计划,为了保证 ERP 的实现,需要考虑计划的执行与控制问 题,因而发展为制造资源计划 ERP,其中重要的内容是车间作业计划与控制。 因此,BOM 是 ERP 系统运行的依据,ERP 实施的广度和深度取决于 BOM 的覆盖面和数据内容。 BOM 的建立,尤其是新产品 BOM 的及时录入就成为制约 ERP 成功运行的瓶颈。 常见的表结构 NAME 名字 TYPE 备注 Part_no 母件代号 Char(24) 不能为空、重复,最大字符长度为 24 位 Part_no1 子件代号 Char(24) 不能为空,最大字符长度为 24 位 Yl_qty 用量 Numeric(8,4) 最长为 8 位,小数点 4 位,默认值为 0 Bad_r 不良率 Numeric(7,4) 最长为 7 位、小数点 4 位,默认值为 0 Stop 暂停 Char(1) Locator 工序号 Char(2) 不能为空、默认值为‘N’,最大字符长度为 2 位 No_pur1 暂停 Char(1) 默认值为‘N’ No_pur2 不发料 Char(1) 默认值为‘N’ Rem 位号 Varchar(250) 最长字符长度为 250 位
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Gg_person 更改人 Chan(20) 最大字符长度为 20 位 Ecn_no ECN 单号 Char(12) 最大字符长度 12 BOM 表与零件表的区别 物料清单同我们熟悉的产品零件明细表是有区别的,主要表面在以下方面: 1、 物料清单上的每一种物料均有其唯一的编码,即物料号,十分明确所构成的物料。一般零 件表明细表没有这样严格的规定。 零件明细表附属于个别产品不一定考虑到整个企业物料编码的唯 一性。 2、 物料清单中的零件、部门的层次关系一定要反映实际的装配过程,有些图纸上的组装件在 实际装配过程中并不一定出现,在物料清单上也可能出现; 3、 物料清单中要包括产品所需的原料、毛坯和某些消耗品,还要考虑成品率。而零件明细表 既不包括图纸上不出现的物料,也不反映材料的消耗定额。物料清单主要用于计划与控制,因此所 有的计划对象原则上都可以包括上物料清单上; 4、 根据管理的需要, 在物料清单中把一个零件的几种不同形状, 如铸锻毛坯同加工后的零件、 加工后的零件同再油漆形不同颜色的零件,都要给予不同的编码,以便区别和管理。零件明细表一 般不这样处理。 5、 什么物料应挂在物料清单上是非常灵活的,完全可以由用户自行定义。比如加工某个冲压 件除了原材料钢板外,还需要一个专用模具。在建立物料清单时,就可以在冲压件下层,把模具作 为一个外购件挂上,它同冲压件的数量关系,就是模具消耗定额。 6、 物料清单中一个母件子属子件的顺序要反映各子件装配的顺序,而零件明细表上零件编号 的顺序主要是为了看图方便。。 物料清单与零件明细表的区别 对比项 零件明细表 物料清单 零件顺序 绘图方便,不严格 实际加工装配顺序和层次 内容 限图纸上表达的零件 与产品有关的一切物料 材料定额 不表示 包含在采购件的用量中 零件编码 面向单个产品,唯一性也严格 面向全企业产品,考虑到唯一性 性质 技术文件 管理文件。 制作 BOM 表要求 ERP 系统本身是一个计划系统,而 BOM 表是这个计划系统的框架,BOM 表制作质量直接决 定 ERP 系统运行的质量。因此,BOM 表制作是整个数据准备工作重中之重,要求之高近乎苛刻, 具体要求有二方面: 1、覆盖率:对于正在生产的产品都需要制作 BOM,因此覆盖率要达到 99%以上。因为产品 BOM 表,就不可能计算出采购需求计划和制造计划,也不可能进行套料控制; 2、及时率;BOM 的制作更改和工程更改都需要及时,BOM 必须在 MRP 之前完成,工程更 改需要在发套料之前。这有二方面的含义:1)、制作及时;2)、更新及时。且这二者要紧紧相扣, 杜绝“二张皮”。 3)、准确率:BOM 表的准确率要达到 98%以上。测评要求为:随意拆卸一件实际组装件为 物料清单相比,以单层结构为单元进行统计,有一处不符时,该层结构的准确度即为 0 产品数据库(BOM)建立对实施 ERP 的制约是可想而知,众人都说实施 ERP 难,我们体会其 中最难的就是产品数据库的完善,不少企业实施 ERP 进展缓慢或实施不正常往往就卡在数据库的不
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完善问题上。但是,只要企业有强有力的实施班子,实施人员有锲而不舍的精神,闯过管理关和数据关, 成功实施 ERP 的路就会展现在面前。 (http://baike.baidu.com/view/414935.html )

PDM 与 ERP 集成中的 BOM 技术
随着市场竞争日趋激烈, 企业纷纷寻求有效的方法最大限度地提高产品质量, 降低产品成本, 缩短产品 开发周期。针对如何改变传统的设计制造模式,以充分利用企业现有资源, 使设计和生产效率大幅度提高, PDM 和 ERP 等现代技术应运而生。 PDM 偏重于设计领域, ERP 偏重于生产领域, 二者的集成是必然的, 而 BOM 是 PDM 和 ERP 的交汇点。 1 BOM 与 PDM/ERP 的关系

1. 1 BOM 在 PDM/ERP 中的地位 机械产品设计中, 产品模型是一个层次结构, 包括产品、部件、组件和零件。该层次结构可用一种根部 在上倒置的树状图来表示, 如图 1 所示是一眼镜产品的结构树。为了便于计算机识别, 必须把产品结构图 转换成规范的数据格式, 这种用规范的数据格式来描述产品结构的文件就是物料清单(BOM)。它主要包括 制造 BOM、计划 BOM 和成本 BOM。就其本质而言,BOM 是一种反映产品结构的技术文件,反映了产品与 零部件间层次关系, 包括构成父件的所有子件及其原材料信息, 有关产品及其零部件的编码、规格、材料 等信息。在任何制造环境中, 各部门都要从文件中获取特定的数据, 以指导生产。

PDM 是连接 CAD/CAPP 与 ERP 的核心模块, 在产品整个生命周期, PDM 以数据仓库(所有系统可共 用 1 个数据库) 为底层支持, 以物料清单(BOM ) 为其组织核心, 把定义最终产品的所有工程数据和文档 联系起来, 实现产品数据的组织和管理,诸如产品配制管理、图文档管理、工作流程管理、设计变更管理、 权限(角色) 管理、版本管理、项目管理、维修记录以及日志管理等等。PDM 系统根据各自的功能特点与 可解决工程问题的不同分为 3 大类:1) 以文档、数据管理为重点; 2) 以设计过程及产品结构管理为主面向 CAD; 3) 面向硬、软件异构系统集成平台。其中第 2 类与 BOM 信息最为密切, 经过转化处理, 达到 ERP 所需要的 BOM 信息。企业如何成功实施 ERP, 数据的可靠准确性是关键。ERP 系统中物料及物料清单 即 BOM 产生的数据是企业信息化中信息流的核心, 在 ERP 系统数据库中起着基础与桥梁作用。 BOM 建 立的合理与否最终关系到 ERP 系统在企业中能否运行流畅。 1. 2 PDM 和 ERP 的联系

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PDM 和 ERP 是管理整个产品定义和产品生命周期的核心。 随着 PDM 和 ERP 功能的扩大和外延, 其 部分功能也出现了相互重叠的区域, 如产品结构/物料清单(BOM ) 管理、产品零件的统计及管理等。如何 更好地共享 PDM 和 ERP 之间的信息, 对优化设计和制造过程来说是至关重要的, 而最好的解决方案是 实现二者的高度集成。PDM 和 ERP 的联系说明它们之间的集成是必要的, 而且是可行的,而建立统一的 BOM 是二者集成的关键所在。 2 PDM 与 ERP 的集成方法

PDM 技术和 ERP 技术是当前先进制造技术群中涉及企业管理的 2 个重要技术领域。从理论上 说,PDM 能够集成并管理所有与产品有关的信息与产品相关的过程。 ERP 则是在 MRP II 基础上发展起来 的、先进的企业经营管理模式。虽然 PDM 和 ERP 在管理重点上有所不同, 但是, 由于同一产品的形成周 期涉及 PDM 和 ERP 2 个领域, 所以, 对 PDM 和 ERP 进行系统集成研究, 对于有效缩短产品形成周期, 加速产品从设计领域到制造领域的转化, 从根本上促进企业的现代化进程具有十分重要的现实意义。PDM 系统与 ERP 系统的集成即是 CMS 系统集成的重点, 也是难点之一。 2. 1 PDM 和 ERP 系统的集成模式 PDM 和 ERP 系统的集成, 主要有以下 3 种模式。 1) 用系统的封装 封装性的概念来自于面向对象的程序设计, 是指把对象的属性和操作方法同时封装

在所定义的对象中。封装使数据和操作有了统一的模型界面, 提供了逻辑独立性。封装系统可以满足以文 件形式生成的所有数据的应用系统的集成需求。 2) 文件接口交换 接口交换是比应用封装更高层次的集成模式。通过抽取 PDM 和 ERP 系统中需要

共享的数据模型, 建立统一的数据结构或文件接口标准, 在 PDM 系统和 ERP 系统之间实现产品数据及 其相关文档无缝地双向传输。 3) 统一数据模型 建立统一数据模型是 PDM 和 ERP 系统的完全集成模式。由于 PDM 系统和 ERP

系统的底层都是关系型数据库, 关于产品的数据也都存放在各自的数据库中, 统一数据模型模式就是要建 立统一数据模型的数据库, 2 个系统都直接对数据库中的数据进行操作并交换数据。 可以建立抽象的统一数据模型, 借助于 PDM 系统和 ERP 系统各自开发的数据库访问工具实现 2 个系 统各自的数据模型与统一数据库模型的映射和相互之间数据的自动交换。

2. 2 统一 BOM 模型 产品结构和物料清单 BOM 是 PDM 和 ERP 系统最关键的接口。在这个层次上, 2 种技术的出发点不 同: PDM 系统的产品结构给出了产品“按设计角度”的视图, 或者产品具体是什么, 以及怎样用与之相关的 工程数据来描述; 而 ERP 系统的物料清单是“按制造角度”的视图, 它将零部件和装配看成同样的集合, 或 者说是描述产品怎样在车间生产以及怎样将它们装配起来。 为了真正实现 PDM 系统和 ERP 系统中不同 BOM 表的统一, 必须建立能够包含各种 BOM 信息的统 一 BOM 表。在 PDM 系统中的设计 BOM 和 ERP 系统中的制造 BOM、计划 BOM、成本 BOM 等都是 从统一 BOM 表中映射的不同视图。统一 BOM 表中的物料信息, 有些是设计 BOM 和制造 BOM 共有的, 有些只是制造 BOM 或者计划 BOM 特有的。统一 BOM 表必须能区分开这些信息。统一 BOM 是各类业 务应用公用的数据总线, 它与 PDM 系统中的产品结构管理模块、CAPP 系统中编制工艺卡片模块、ERP
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系统中的物料需求计划 MRP 模块等都有密切的关系。 PDM 系统和 ERP 系统中对 BOM 表的访问, 只 在 是对这些不同视图的访问。 这样, 既可保证各种 BOM 表中数据的一致性,也可方便地从 PDM 系统和 ERP 系统的不同模块中维护 各自相关的 BOM 表。统一 BOM 模型的提出, 实现了真正意义上 PDM 与 ERP 系统的完全集成。 2. 3 统一模型数据库 统一模型数据库是 PDM 系统数据库和 ERP 系统数据库的综合与统一。首先分别建立 PDM 系统和 ERP 系统的通用数据模型, 然后建立同一 BOM 表和 2 个系统的共享数据模型, 最后合并这些数据模型, 建立能同时支持 PDM 系统和 ERP 系统的统一模型数据库。统一模型数据库与 PDM 系统数据库和 ERP 系统数据库的关系如图 2 所示。

可以看出, 统一模型数据库是 PDM 系统数据库和 ERP 系统数据库的并集, 二者的交集就是统一 BOM 表和 2 个系统的共享数据模型。 2. 4 PDM 与 ERP 在 CMS 系统框架中的集成 CMS 系统的应用集成框架基于统一模型数据库, 支持 PDM 系统和 ERP 系统的各种应用软件的集成。 通过企业级 PDM 系统可以实现 CAD,CAPP, CAM , CA E 等 CAX 应用软件的集成。 企业级 ERP 系统的 扩充与延伸可以与 CRM , SCM , EC,OA 等系统实现集成。所以, CMS 系统的应用集成框架主要为 PDM 系统和 ERP 系统的集成提供标准接口。基于统一模型数据库的 CMS 集成框架如图 3 所示。PDM 系统 和 ERP 系统可以保留各自的数据库, 通过 CMS 集成框架实现 PDM 系统数据库和 ERP 系统数据库与统 一模型数据库的同步更新, 保持数据的完整性与一致性。

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结语

采用统一 BOM 技术, 建立统一模型数据库和基于统一模型数据库的 CMS 集成框架是实现 PDM 系统 和 ERP 系统完全集成的一个可行的实用集成方法, 它不仅适用于企业级应用集成, 也同样适用于企业间 的应用集成。 (http://articles.e-works.net.cn/pdm/Article37040.htm )

分析:PDM 和 ERP 系统之间的区别与联系
产品数据管理系统 PDM 和企业资源计划系统 ERP,是当前关系到企业核心能力的两个重要技术领域平 台。由于同一产品的形成周期涉及 PDM 和 ERP 两个领域,本文针对 PDM 和 ERP 系统之间的区别与联系进行 分析和研究,并探讨了两个系统之间的集成应用的方法。 中国正在成为世界的制造中心,以信息化带动工业化的战略是我国制定的一个长期的发展战略。 在全球化的压力下,中国的制造企业面临的是更加激烈的市场竞争,提升企业的核心竞争力,已经成为企 业的首要任务,而实现这个任务的一个有效途径就是加快企业信息化进程。 依托信息化手段, 开发出更新、 更好的产品。因此企业信息化正在成为企业行动的目标。 在企业信息化的呼声日益高涨的时候,经常听到的一些说法是:“ERP 是现今最佳管理模式”、 “企业信息化就是上 ERP”、“ERP 能够解决企业的所有问题”……事实果真如此吗? 通过不断的分类、组合、剖析和评估,企业信息化最终定位在四个业务领域,由四种主要的 IT 系统来表示,他们是企业资源计划(ERP)、供应链管理(SCM)、客户关系管理(CRM)、产品数据管理 (PDM)。这四种信息系统的有机结合,构成了企业信息化的重要组成部分。但企业信息化过程中如何正 确理解、选用和部署他们却并非易事。在企业信息化建设过程中,人们经常将信息化不同领域的概念混淆 起来,搞不清这多个系统之间的差异以及彼此之间的关系,以至于走了弯路。下面将选择企业资源计划
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(ERP)和产品数据管理(PDM)两个内容进行分析。 1. 前言 产品数据管理系统 PDM (Product Data Management System) 和企业资源计划系统 ERP (Enterprise Resource Planning),是当前关系到企业核心能力的两个重要技术领域平台。PDM 能够管理所有与产品有 关的信息和与产品相关的过程,它能帮助企业构造一个适合异构计算机运作环境的集成应用平台。ERP 则 是根据现代管理思想,对企业活动中和制造有关的所有资源和过程(包括产、供、销、人、财、物)进行 统一的管理,在目标上充分体现对成本的控制、对质量的控制和对客户服务的管理,着眼于企业制造领域 中连续的计算机化管理,主要用于生产制造阶段和后勤管理。虽然 PDM 和 ERP 在管理重点上有所不同,但 是,由于同一产品的形成周期涉及 PDM 和 ERP 两个领域,所以,对 PDM 和 ERP 进行系统集成应用,对于有 效缩短产品形成周期、加速产品从设计到制造的转化,促进企业的现代化进程具有非常重要的现实意义。 产品数据管理(PDM)技术诞生于 20 世纪中期,正式提出 PDM 这一概念是在 80 年代后期。1995 年 2 月, 主要致力于 PDM 技术和相关计算机集成技术的国际咨询公司 CIMdata 公司在其发布的 《PDM Today》 一文中,对 PDM 提出了简单的定义: “PDM 是一门用来管理所有与产品相关信息(包括零件信息、配置、文档、CAD 文件、结构、权限 信息等)和所有与产品相关过程(包括过程定义和管理)的技术。” ERP 是对企业和制造有关的所有资源和过程进行统一管理的技术,侧重于制造领域物流的管理, 其代表功能有:主生产计划、物料需求计划、原材料采购计划、车间作业计划、工装设备管理、财务系统 管理、库存管理等。所以,为了实现以 PDM 为代表的技术信息和以 ERP 为代表的制造信息之间的集成,必 须在有效发挥系统“1+1>2”的集成功能的前提下,在全局信息共享和过程目标一致的基础上,充分满足 PDM 和 ERP 系统在静态和动态两个方面的要求。 2. PDM 和 ERP 的区别 * 系统的早期功能:PDM 系统最重要的功能就是捕获和共享设计过程中产生的产品数据,该功能 的作用贯穿于整个企业之中。因此 PDM 的早期功能定位在产品文档和过程管理,而 ERP 功能全部是由财务 管理和生产制造管理引申出来的。 * 系统的目标: 系统希望达到的目标是期望通过对产品数据或过程的有效管理, “开源” PDM 实现 、 “生钱”,降低直接成本,提供企业的研发能力,进而提高企业的核心竞争力;但企业使用 ERP 的目的却 是“节流”、“省钱”,希望通过对于企业资源的有效管理,降低间接成本,提高制造能力。 * 系 统导向:PDM 系统是以促进智力资产再利用为导向;而 ERP 系统是以事务处理为导向。 * 管理方式:PDM 系统倡导的是创新,是以产品的研发为中心,目标是加快盈利的步调,在产品 和过程两个方面促进创新;ERP 系统强调的是控制,是由管理可见性的需求来驱动,并控制对财务有影响 的企业活动来实现的。 * 管理内容:PDM 管理的内容包括材料明细表(BOM)、产品结构、产品配置以及智力资产;而 ERP 系统管理的内容除了材料明细表(BOM)、产品结构和部分智力资产外,无法管理产品配置和全部的智 力资产。 * 管理 BOM 对象:PDM 管理的 BOM 是从工程和制造角度的 BOM,包括工程 E-BOM、工艺 BOM、制造
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M-BOM 或 P-BOM; ERP 系统一般只管理制造 M-BOM。 系统关心的产品结构给出了产品 而 PDM “按设计角度 (As Designed)”的视图,或产品具体是什么,以及怎样用与之相关的工程数据来描述,而 ERP 系统的材料明 细表是“按制造角度 (As Built)”的视图将零部件和装配看成同样的集合,或者说是描述产品怎样在 车间生产以及怎样将他们装配起来。 * 捕获产品定义数据:PDM 系统首要且最重要的功能就是捕获和共享任何形式的产品定义数据, 该功能的作用贯穿于整个企业之中,从产品设计生命周期的早期阶段就开始发挥作用,而这种关键能力在 ERP 系统中却并不能得到充分地展示。 * 有效捕获工程数据:PDM 系统能为多种设计、制造、分析软件建立应用接口,掌握它们之间的 关系并且在整个设计过程中跟踪其状态信息。而 ERP 系统不易于进行客户化,可以集成的系统种类较少, 开发工作量比较大。 * 产品结构和产品定义数据:PDM 系统采用了面向对象的数据管理工具,把产品定义数据与产品 结构部件、子装配、装配联系起来。用户能够利用导航工具、沿图形化的产品结构树来确定部件的位置, 并在此基础上展开描述部件的文字形式和图形化的产品定义数据。而工程零部件清单通过集成方式进入 ERP 系统后,作为创建制造 BOM 的起始点。 * 更改控制管理:PDM 的更改控制管理可以跟踪更改处理的全过程,从更改提出之时起,PDM 的 工作流确保合适的人员执行必要的任务并且负责通知到所有受影响的部门。当工程师接到一个处理设计更 改的任务时,将通过数据导航找到受影响的产品结构对象和设计数据,并保留更改的历史记录。ERP 系统 从产品计划视图的角度更改管理, 一旦更改的细节通过了设计过程, 并且更改对制造过程的影响已经清楚, 制造计划就在 ERP 系统中重新运行以决定在需求、存货等多方面进行更改。另外,ERP 系统没有对更改历 史记录的功能。 3. PDM 和 ERP 的联系 PDM 和 ERP 在管理内容等多方面存在着不同程度的区别。但是,现代企业的运作是基于资金流、 物流和信息流相相辅相成的一个动态系统,而产品的生命周期涉及 PDM 和 ERP 两个领域。所以,基于完整 的产品生命周期,以全局的眼光来看,PDM 和 ERP 则在以下几个方面有着密切的联系: * 管理目标的一致性:PDM 和 ERP 在管理目标上有着高度的一致性,PDM 和 ERP 虽然管理的业务 存在区别,但是,其管理目标都是试图通过科学的调度和控制,减少失误和返工,在尽可能短的时间内, 通过最少的资源耗费,用最为经济的手段和方式,保证产品的最早上市。 * 过程之间的连续性:企业中的设计研发过程是按照从整体到局部逐步细化的设计路线开展,而 生产制造等过程是按照从局部到整体的制造、装配过程来进行,而企业的最终产品正是这两个从不同路线 和领域开展的过程连接的结果。 * 处理业务之间存在着因果关系:生产、制造等领域使用的产品、零部件和产品结构,是企业设 计部门创造出来的零部件及产品结构及状态的表现形式。 * 过程的支持条件有着先天的联系:设计部门设计出来的产品,既是设计研发的产物,也是后续 生产过程开展的活动目标和对象。 4. PDM 和 ERP 的集成 鉴于 PDM 和 ERP 系统具有业务和逻辑上的联系,对 PDM 和 ERP 进行集成,从加快产品形成周期的
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角度出发,具有很大的可行性和很强的实践意义。以设计中心的 PDM 和以生产中心的 ERP 两个系统的结合 是企业信息化的核心任务。PDM 与 ERP 系统之间存在着共享的数据和过程的需求。通过这两个系统之间的 接口,把共享数据实时地在两个系统之间传递。 PDM 有两种不同的集成解决方案,第一种是数据级系统集成方案;第二种是互操作级系统集成方 案。 * 数据级系统集成方案: 数据级系统集成方案, 是在 PDM 系统和 ERP 系统中利用中间表或者中间文件来存储临时数据, PDM 系统和 ERP 系统事先约定中间表格式,PDM 和 ERP 分别开发脚本将各自输出到对方的数据整理成约定的中 间表或中间文件格式,定时调度侦听程序(Listener)处理中间表或中间文件里的数据。 这种方式 PDM 和 ERP 两侧开发量都比较大,并且依赖于两系统集成时的技术状态,一旦任何一方 系统发生更改,集成工作需要相应修改,系统维护工作量也有相当规模。 这种方式由于使用了侦听程序,还会消耗 PDM 和 ERP 两侧的硬件资源。同时由于侦听程序有固定 的扫描周期,所以不能很好保证系统间数据交互的实时性。 数据级的系统集成方案最大的诟弊在于本系统(PDM/ERP)的数据库表直接暴露给外系统 (ERP/PDM),外系统直接写入的数据不经过本系统的业务逻辑校验,容易造成错误的数据,从而诱发本 系统发生未知错误,增大了系统调试和维护的难度。 * 互操作级系统集成方案 类似于 PDM 和 CAD 的集成,互操作级集成方案是在本系统(PDM/ERP)里定制专门的菜单,来完成 对外系统(ERP/PDM)的数据的读取和写入操作。用户点击了 PDM 客户端的相应菜单,会触发系统执行相应 的程序,脚本程序调用 ERP 提供的接口函数,传递相应的数据参数。ERP 系统接收到接口函数发出的指令, 调用内部的程序生成物料主数据、物料清单等 ERP 内部的业务对象。ERP 的数据生成过程是由 ERP 内部程 序完成的,数据生成之前会经过 ERP 设定的业务逻辑规则校验。 利用这种集成方式,无须运行额外的侦听程序,利用 PDM、ERP 自身提供的服务器-客户端通讯机 制即可接收到来自外系统的操作指令。 利用这种集成方式,外系统相当于本系统的一个普通客户端,用户通过外系统和接口函数向本系 统传递生成业务数据的参数,完全等价于在本系统客户端创建一个业务数据。 由于互操作级系统集成存在很深的技术含量,因此,如果 ERP 和 PDM 不是隶属于同一厂商,很难 实现此层面的系统集成。 5. 结束语 实施企业信息化,绝不是单纯的从一个方面去考虑和选择。究竟如何选择,要根据企业自身的具 体情况去决定。如果企业重点要提升内部的资源管理和制造能力,侧重于“产、供、销、人、财、物”, 那么 ERP 就很适合;如果要提升企业的产品研发和设计能力,侧重于对企业的知识资产的管理,那么 PDM 就是最好的选择。如果二者都要,那么二者都选,系统集成也应该成为一个重要的工作加以考虑。
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(http://www.226e.net/article/9/Article22068_1.htm )

从 PDM 和 ERP 角度谈谈 BOM
BOM 是 PDM 和 ERP 系统的重要组成部分,是制造型企业的核心数据,也是 PDM 和 ERP 两大信息 平台的交汇点,在 PDM 系统中,BOM 是最终结果,我们一般称之为 EBOM。而在 ERP 系统中,BOM 是源泉, 我们一般称之为 MBOM。 其实在还有一种重要形式的 BOM, CM(Configuration Management) 属 管理范畴,我们称之为 SBOM—Super-BOM 或 Sales-BOM。 BOM 不仅仅是零件和物料的简单集合,同时还可以包含零部件所有有价值的属性信息,包括有 CAD 图纸、装配要求、技术规范、用户需求、质量标准、供应商数据、公差规范、定价数据、供应商报价、替 换件、结构有效性、引用标识等文档的交叉引用。由于不同行业的产品结构和制造方式千差万别,不同的 软件系统实施方案也不尽相同,要形成一个放之四海而皆准的通用标准,并非易事,只要是合适的就是最 好的。现以通信行业的产品设备为例谈一谈三种 BOM 的特点和关系,以及一种可行的实现方法。 一 EBOM---工程 BOM EBOM 是从面向功能的产品结构树提炼而来的,以结构件(机架/子框)明细表,机盘元件表的形式存 在。 PDM 系统(如 PRO/Intralink)可以自动从与之集成的 CAD(PRO/E)中,按照零部件的装配关系自动 形成产品结构树,同时自动提取相应的属性信息(图号/质量/材料/表面积等)。这种产品树结构完全是按照 设计者从功能的角度设计的装配关系。由于产品结构树是基于对象的,所以零部件的属性中可以添加任意 的内容,关联任意的文档。 产品结构树的产生有以下三种渠道: 1 全新产品开发:一切从头开始,由设计人员凭经验从上自下或从下自上构造产品对象。这种情况在 机械设计中并不多见,而在电路设计中比较常见。 2 在原有产品结构基础之上,部分借用,部分修改,构造新的产品对象。这种情况在机械设计中很多 见,而在电路设计中也比较常见。 3 根据产品配置规则,产生新的产品结构树,不做任何设计工作,不产生任何新增零件。这是我们将 要在下面介绍的由 SBOM 产生 EBOM 或直接产生 MBOM 的过程。 二 MBOM---制造 BOM

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MBOM 是 ERP 系统 PP 模块的主数据。也是 MRP 运行的关键输入数据。若 MBOM 不准,MRP 跑出 的计划订单肯定不准。MBOM 的组成元素完全是从制造者角度出发的“物料”概念,如产成品/半成品/原材 料/外协件等,而不是面向功能的零部件概念。在 ERP 系统中,MBOM 一般对应生产订单 BOM。 在 SAP 系统中,还有以下物料定义,完全是在设计阶段不曾遇到的概念: 1 虚拟件:产品结构中并不存在,或不存在物料库存,仅在制造过程之中出现的,为生产控制服务的 物料。 2 反冲物料:不通过生产订单领料,直接投料到车间,生产订单完工确认时才确定具体消耗的物料, 多指生产辅料。 3 替代件:顾名思义就是可以彼此替代的物料,可用于不同版本物料的选择,更新生产订单 BOM。 4 副产品:生产订单收货时,除了生产订单指定的物料外,还有其它的物料完工入库,这些物料就是 副产品。一般用于返工订单或维修订单拆下来的物料。它们是返工生产订单的组件,数量为负数。 在 SAP 中生产订单 BOM 一般为单层结构,除非组成物料中含有虚拟件。生产订单 BOM 还有一个十 分重要的组成部分, 那就是工艺路线(ROUTING), 同时还必须将生产订单 BOM 的组件分配到 ROUTING 包含的加工中心上。加工中心包含了有关生产订单成本的信息(制造费用,机器工时,人工工时)以及生产 提前期等信息,这些都是运行 MRP 及成本计算必需的信息。 在 ERP 系统中,MBOM 可以来自 EBOM (与 PDM 集成或重新输入),也可以直接来自 ERP 自带的 配置器 SBOM。 三 SBOM---销售 BOM 或超级 BOM 在 PDM 和 ERP 中都有各自的配置器(Configurator),SBOM 的组成元素是模块,即按模块化设计 思想形成的单元构件, 而整个 SBOM 是由这些构件按 IF-THEN 的关联(Dependency)联系起来的集合体, 而这些构件的子 BOM 一般来自相应的 EBOM。这也符合产品配置多半是基于功能的常规思维。在 SAP 系统中,这类物料被称为可配置物料(Configurable Material)。 由于 SBOM 包含了产品所有的可能情况,它不是一个具体存在的物料,它的结构是巨大的,所以我 们叫它超级 BOM。SBOM 中上下级组件只存在从属的语义关系,不是装配关系。 同时 SBOM 又主要是为销售人员服务的,所以我们又叫它销售 BOM。在 SAP 中对应一个销售订单 行向量(Item)。这时销售部人员还可以手工修改配置出来的结果,如增添物料,替代物料等,然后通知生 产计划部门。 四 三者之间的关系 EBOM、MBOM、SBOM 三者之间存在以下图示的关系。

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在 ERP 系统中,生产订单 BOM 一般直接从 SBOM 转变而来,但也可以是从 EBOM 中导入的物料 BOM,再加上参考工艺路线,或专为导入的物料指定的工艺路线。生产订单 BOM 的组件和工艺路线中的 工序内容都可以手工改变。 在 PDM 系统的配置器中可以将产品结构进行配置, ERP 系统的配置器也可以对从 EBOM 中导入的物 料 BOM 进行配置。同时产品设计时可以根据产品配置规则,产生新的产品结构树,不做任何设计工作, 不产生任何新增零件。(完) (http://software.e800.com.cn/articles/2007/12/1167669875915438441_1.html )

PDM 中 BOM 管理技术的研究及其应用
1 引言

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
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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。

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根据以上的描述,设计出如下的数据库结构(见表 1~表 5) :

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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。 (http://articles.e-works.net.cn/pdm/Article37164.htm )

PDM 与 ERP 之间信息集成的实现方法

随着企业信息化的不断深化, 许多企业已将产品数据管理(PDM, ProductDataManagement)系统作为产 品工程信息管理与集成的平台,统一存储与管理产品设计、工艺及资源信息。这些信息是企业资源计划 (ERP, Enterprise Resource Plan-ning)系统工作运行的重要输入信息。 PDM 与 ERP 系统间有大量信息都 存在共享现象。因此,在 PDM 与 ERP 系统之间实现信息集成,不仅能使产品的设计制造过程更加顺畅, 而且能避免由于信息重复输入而可能带来的错误,精确地传递信息,促使整个企业设计制造部门之间协同 工作。PDM 与 ERP 系统间的集成是企业信息化应用的必然需求。 PDM 与 ERP 系统之间需要集成的信息包括产品信息、工艺信息及资源信息等内容。然而,2 个系统 中集成信息往往以不同的结构、不同的语义表现和储存,因而不能被对方直接识别读取,信息集成必须经 过适当的转换才能完成。
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在制造业企业的生产运行管理中,通常以物料清单(BOM, Bill ofMaterials)的形式表达产品的设计信 息、制造信息和各种管理信息。 PDM 与 ERP 系统之间需要集成的信息也大量存在于 BOM 中。本文以 BOM 为信息载体,研究 PDM 与 ERP 系统之间的信息集成机制,提出一种基于信息转换的 PDM 与 ERP 系统间的信息集成方法。 1 常用的信息共享实现方法 目前,PDM 与 ERP 系统之间比较流行的集成方式主要有 3 种,分别是接口式、直接访问数据库和间 接式。然而,这 3 种集成方式并不能满足 PDM 与 ERP 系统间对于不同结构和语义信息的集成需求。 为了保证从设计到生产整个过程的数据一致性,文献利用 PDM 工程变更流程技术,提出了一套通过 工作流进行数据发布,由中间件将数据传输到 ERP 系统的集成方法。文献通过建立通用视图与功能视图, 定义了产品信息的集成信息模型,并提出了基于集成信息模型的 PDM 与 ERP 集成方法。 目前,PDM 与 ERP 系统集成的研究中,比较关注两系统间的协同信息传递和驱动,而缺乏对异构系 统间集成信息内容语义的统一规范和转换。如果需要集成的信息存在语义不同的现象,即使实现了 PDM 向 ERP 系统的信息传递,集成信息也很难被直接利用。因此, PDM 与 ERP 系统间的集成信息必须完成 转换和语义统一。 BOM 是 PDM 与 ERP 系统间集成信息的重要载体,它以树状层次结构表现了产品结构、产品配置状 态、库存状态等产品相关信息,这些信息共同构成了连接产品设计和生产经营管理的桥梁。 根据承载信息的不同,BOM 信息可以分为设计 BOM (EBOM, Engineering BOM)、工艺 BOM(PPBOM, Process Planning BOM)和制造 BOM(MBOM,Manufacturing BOM)等类型,分别是设计部 门、 工艺部门和生产制造部门组织和管理的信息, MBOM 是 ERP 运算的重要输入信息。 应用系统中, BOM 信息的 2 种常见的存储方法是单层结构表示法和多层结构表示法。单层 BOM 结构采用“单父-单子”的数据 结构, 清晰定义了产品结构, 易于反查零件, 但在 BOM 分解时效率较低。 多层 BOM 结构采用“单父-多子” 的数据结构,详尽地记录了从产品到零部件的每个层次结构与零部件配置关系信息。该方法分解速度快, 维护方便,但数据冗余度大,产品结构定义不清晰,零件不能反查。

在目前的大多数 ERP 系统中,多依据单层结构存储 BOM。PDM 与 ERP 系统的信息集成中, 也需要按 ERP 系统的要求拆分为单层 BOM 数据的格式。
2 PDM 与 ERP 集成信息内容 PDM 与 ERP 系统间共享的信息有很多,主要包括产品结构、零组件、工艺信息、原材料、设备、工 装、组织结构等,这些信息可以归纳为物料信息、产品的层次结构类信息、资源信息 3 方面。 1)物料信息是集成信息中的基础信息,主要包括零组件、产品、原材料等信息,是对物料基本属性内 容的描述; 2)产品的层次结构类信息是以层次结构进行存储的信息,包括产品结构、工艺过程结构等,层次结构 类的制造信息是 PDM 与 ERP 系统实际运作中密切相关的内容,其表现形式通常为 MBOM;

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3)资源信息包括组织结构信息及制造资源信息,组织结构信息中包含企业的部门结构与人员信息,制 造资源信息包括设备、工装信息,用于具体的生产制造。 PDM 与 ERP 系统间, 3 类集成信息与产品结构、工艺、资源等信息的逻辑关系如图 1 所示。按照 PDM 与 ERP 系统间需要集成的信息分类,分别定义零组件、产品结构、工艺计划、工艺规程、设备、工 装、组织结构等信息实体,以及实体之间的关系、实体中的属性信息,建立以 PDM 与 ERP 系统间的集成 信息 IDEF1x 模型,如图 2 所示。

3 集成技术及原理 3.1 集成信息的演变与转换

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PDM 与 ERP 系统对信息管理的侧重点不同,PDM 系统存储的信息不能直接为 ERP 系统所使用,两 系统间的共享信息必须进行信息转换,以实现集成信息的语义一致。 PDM 与 ERP 系统间的集成信息转换过程可以分为 BOM 结构的转换和 BOM 属性信息的映射 2 部分。 3.1.1 BOM 结构转换 BOM 结构变换可以归纳为增加零组件、删除零组件、BOM 结构调整和 BOM 结构细化分解等内容。 对应上述 4 种 BOM 结构的转换操作,定义 4 种 BOM 结构转换算子,分别是组合算子、删除算子、调整 算子与分解算子。 4 种算子的图形化描述如图 3 所示。结合运用 4 种算子,就可以实现 BOM 变换过程中 可能发生的结构转换。

EBOM 去掉外协件、外购件,根据工艺要求增加工艺件或调整 EBOM 的结构,对不易加工的组件做 进一步分解,完成 EBOM 向 PPBOM 的转换。工艺设计部门根据 PPBOM 的分派进行工艺设计,去掉不需 要制造的虚拟件,添加工艺过程以及工艺所需的物料、子装配件信息,完成 PPBOM 向 MBOM 的转换。 利用 BOM 结构变换算子,变换过程如图 4 所示。

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4 种 BOM 结构变换算子使 BOM 结构变换过程保持了信息的继承性和一致性。 3.1.2 BOM 属性映射 BOM 属性变换主要分为继承型映射和派生型映射 2 种类型。 1)继承型映射 直接引用原有 BOM 属性。 BOM 通过继承获得原 BOM 的属性并直接利用, BOM 属性与原 BOM 新 新 属性保持一致,这种映射主要针对零组件属性、材料属性等基础数据。 2)派生型映射 适用于属性衍生的情况。根据原有 BOM 的属性,经过派生和推理生成新 BOM 属性,新旧属性间具 有逻辑因果关系。派生型映射既可以通过原 BOM 属性直接推理得到新 BOM 属性,也可以经过多次属性 转换或利用其它信息推理得到新 BOM 属性。 MBOM 引用 EBOM 中的零组件设计属性,属于继承型映射;PPBOM 中的零组件编制单位是根据零组 件设计信息推理得出的,属于直接派生型映射;MBOM 的装配顺序信息是工艺过程设计得到的,其原材料 和制造资源信息又是装配工艺过程信息推理得到的,属于间接派生型映射,如图 5 所示。

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可见,通过 BOM 结构变换和属性映射的结合应用,就可以将 PDM 系统中的 EBOM 经由 PP-BOM 转换成 为 ERP 所需的 MBOM,使 PDM 与 ERP 系统间的集成信息达到语义一致。

3.2 集成方式与机制 PDM 系统中需要集成的信息经过转换与映射,形成符合 ERP 系统要求的 MBOM 信息,可以为 ERP 系统所使用。通过两系统间的集成,对语义互通的集成信息进行传递与共享。 3.2.1 PDM 与 ERP 系统集成方式 PDM 与 ERP 系统相互独立,数据组织各不相同,是异构系统,集成需要由两系统协调完成。从系统 集成的信息流方向和主动性来讲, PDM 与 ERP 系统的集成方式包括 PDM 主动、ERP 主动、两系统共同 主动 3 种。 PDM 主动方式由 PDM 系统将需要集成的信息与文档传递到 ERP 的开放数据环境中,并通知 ERP 系 统读取信息。该方式在确保了两系统间信息集成的同时,也保证了数据同步的特性。其余 2 种方式由于缺 乏数据同步机制的保障, ERP 系统无法及时获得集成信息,降低了集成效率。因此,PDM 主动方式是较 为理想的集成方式。 3.2.2 基于集成信息模型的集成机制 在 ERP 系统中,根据集成信息模型建立数据存储结构,分别对应于物料、层次结构与资源等相关信 息,提供一套开放数据环境,以及供外部系统读写信息的接口方法,同时提供一个消息监听服务。PDM 系 统根据集成信息模型对产品信息进行重新组织和提取,通过 ERP 系统的开放数据环境的接口,将 PDM 系 统转换后的产品相关信息写入到开放数据环境中,实现对集成信息的传递。信息传递完成之后, PDM 系 统利用网络消息机制向 ERP 系统发送一个集成完成的消息。ERP 系统的消息监听服务获得这个消息后, 通知 ERP 主程序及工作人员从开放数据环境中接收已集成的信息, 并将其应用到生产计划与制造中, 如图 6 所示。

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通过上述系统集成方式, ERP 系统可以及时准确地获得集成消息,并根据 PDM 系统输入信息做出 响应,避免了由于缺乏通信而引起的系统资源浪费,提高了集成的效率。 4 应用与实现 本文所研究提出的 PDM 与 ERP 系统间的信息集成方法已在一个企业的实际应用中实施。 该企业采用 美国 UGS 公司的 TeamCenter Engineer-ing(TCEng)软件作为其 PDM 系统。 利用本文介绍的集成方法, 企业 实现了该 PDM 系统与一个正在应用的 ERP 系统间的信息集成。 在应用实践中, 采用 TCEng 系统内部的产品结构编辑(PSE, ProductStructure Editor)模块对产品的 BOM 信息进行编辑和管理,采用作者所在课题组开发的集成工艺设计与管理系统(IPPM, In-tegrated Process Planning andManagement)进行工艺过程设计。利用 2 个模块完成了对 BOM 结构的插入、删除、结构调整、 细化分解等操作,以及 BOM 属性的自动继承和推理派生的操作。完成了基于 PSE 模块的工艺分解和基于 IPPM 的详细工艺设计功能,分别实现了由 EBOM 向 PPBOM 与 PPBOM 向 MBOM 的转换,并最终输出 了 MBOM 信息。 通过 TCEng 系统中对 BOM 信息的转换, 实现了与 ERP 系统间关于集成信息的语义互通。 在 TCEng 与该 ERP 系统集成中,以 PDM 主动的方式,完成了信息向 ERP 系统的传递。按照集成信 息模型的定义,在 ERP 系统中建立了包括零组件基本信息、MBOM 结构、MBOM 更改、原材料基本信息、 工艺基本信息等内容的开放数据库, 并由 TCEng 系统将集成信息写入到开放数据库的对应数据表中, 如图 7b 所示,完成集成信息的传递,实现了两系统间的信息集成。 5 结束语 本文对 PDM 系统与 ERP 系统间需要集成的信息进行了分析,总结了集成信息内容,讨论了信息传递方式 与集成方式。通过 PDM 与 ERP 系统间的集成信息模型,规范了 PDM 与 ERP 系统间集成信息的定义,提 供了广泛适用的集成信息定义方式和集成信息模型。本文提出的 BOM 信息转换方法解决了 PDM 与 ERP 系统集成的信息语义不一致问题。通过本研究内容在企业实际 PDM 和 ERP 系统中的应用实施,既验证了 本文提出的集成方法和信息控制的可行性,解决了企业多应用系统间的数据共享、集成和一致性问题,也 为 PDM 与 ERP 系统间集成提供了一种可行的解决方案。 (http://industry.ccidnet.com/art/18453/20080715/1506155_1.html )

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UGS 征文:BOM 演绎及在产品数据管理中的实现
1 前言 在产品数据管理(PDM)系统中,产品结构管理以产品物料清单为组织核心,把所定义 的最终产品的所有工程数据和文档联系起来,在一定的目标或规则约束下,向用户或应用系 统提供产品结构的不同视图描述。每一个 BOM 视图描述一种产品开发过程不同阶段的产品结 构数据,由不同的部门所使用,其形式和内容根据部门职能而不同于其它阶段的 BOM 视图。 通过 BOM 多视图,从产品开发的上游到下游传递了产品结构关系。随着用户需求、设计、工 艺的更改、生产条件的改变,各种相关 BOM 视图都将发生变化。因此,PDM 系统对 BOM 传递 产品结构信息提出了正确性、一致性及数据集成性等要求。 本文针对产品开发过程中的三种主要 BOM 视图:工程 BOM、工艺 BOM 和制造 BOM,在阐 明各视图间关系的基础上提出了不同 BOM 视图间的转换方法, 并将其应用于产品结构管理中, 解决产品开发过程中 BOM 视图自动生成及数据集成等问题, 保证 BOM 数据的正确性和一致性。 2 产品开发阶段的几种主要 BOM 产品开发过程按照实现功能划分,包括工程设计、工艺设计、样机试制等重要阶段。 在 PDM 系统应用中,根据不同阶段产品结构管理的要求,将产生多种类型的 BOM,从不同侧 面表示产品的组成形式以及相关属性项的值,实现对产品数据的管理和使用。 2.1 BOM 的类型 一般地把在产品的形成过程中出现的物体形态的实体统称为物料项,BOM 则是一种对 物料项之间的结构关系(包括装配关系、加工关系、基准依赖关系和互换关系等)的形式化 的表示方法。 在产品开发的不同阶段, 各部门为不同目的而设计、 使用和维护各自相关的 BOM, 并从其中获取特定数据。设计 BOM、工艺 BOM 和制造 BOM 是三种在产品开发中产生并主要使 用的 BOM。 设计 BOM 又称为工程 BOM(Engineering BOM,EBOM):一般由产品设计部门根据产品 装配系统图以及产品零部件明细表等产生,用以描述产品设计结构。其中产品装配系统图提 供组成产品的零部件之间的设计装配关系,产品零部件明细表具体说明零部件的种类,如通 用件、标准件、自制件、外购件和外协件等。EBOM 是工艺、制造等其它应用系统所需产品数 据的基础,常见的文本表现形式包括产品明细表、图样目录、材料定额明细表等。 工艺BOM(Process Planning BOM,PPBOM):由工艺设计部门在EBOM的基础上,对产 品结构进行工艺分解,建立装配件的装配工艺和各零件的制造工艺,并确定加工制造过程中 应使用的工装、模具等后生成。PPBOM是根据工厂的加工水平和能力对EBOM再设计出来的,使 用它可以明确地了解零件之间的制造关系,跟踪零件在何处制造、由谁制造、用什么制造等 信息,其常见的文本表现形式为产品工艺分单位目录等。 制造BOM(Manufacturing BOM,MBOM):制造工程部门在PPBOM基础上增加了物料项的 工艺流程(制造和装配工艺)、工装资源、原材料、半成品等信息形成的,反映了零件、装
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配件和最终产品的制造方法和装配顺序,如制造、装配工序内容及相应的加工设备、工装夹 具、刀具辅具等。它详细描述了产品制造过程,是ERP运算的输入信息,该BOM常见的文本表 现形式包括工艺路线表、关键工序汇总表、重要件关键件明细表、自制件明细表、通用件明 细表、通用专用工装明细表、设备明细表等。 2.2 设计 BOM 与工艺 BOM 的关系 设计BOM和工艺BOM中的产品结构信息分别从CAD和CAPP系统中获得, 属于上游初始BOM, 其输入信息来自产品设计人员和工艺设计人员对产品功能结构及产品的形成的定义,而其它 各种BOM,如制造BOM、采购BOM等,是在设计BOM和工艺BOM的基础上,结合其应用领域的管理 信息转换而来。 在对设计 BOM 进行工艺分解生成工艺 BOM 的过程中,需要注意保持两者间的一致性, 即工艺 BOM 中零部件号及零部件的个数要与原设计 BOM 中相同,但在 BOM 结构中所处位置可 以不同。造成两种 BOM 异构的主要原因来自对以下几方面制造中的因素的考虑: (1)设计 BOM 结构主要按产品设计分离面进行划分,而工艺 BOM 结构加入了工艺分离面 的考虑。即在形成 PPBOM 的工艺流程设计过程中,要考虑工装夹具的设计和选择问题而对设 计 BOM 结构中划分过粗的部分进行细化,对其中周期比较长的关键件进行再分解至工序,并 在结构中加入中间状态的节点。 (2)在工艺 BOM 形成过程中,考虑到定位和工装夹具制造等因素,设计 BOM 中的某些装 配关系会根据需要提前或推后进行,甚至把某些零组件移动到其它的装配工作中进行,这就 使得工艺 BOM 中的结构顺序要在原有设计 BOM 基础上进行调整。 (3)工艺分解过程中,工艺设计人员出于缩短生产周期的考虑,可对原来的串行进行的 工作进行调整变为并行工作;出于对使用有限资源的考虑,也可把原来的并行进行的工作调 整为串行工作。这样工艺 BOM 的结构就要适当改变以表示调整后的装配工作情况。

(4)其它因素,如对现有设备的先进程度、工人的劳动技能和制造过程的管理体制等的 考虑,也可能会影响到工艺 BOM 的结构变化上。 所以,工艺 BOM 结构的生成是工艺设计人员参考大量工艺设计知识,综合考虑产品制造各方 面的影响因素的创造性的体现。 因而工艺 BOM 与设计 BOM 一并成为其它 BOM 类型信息的来源。 2.3 设计 BOM、工艺 BOM 与制造 BOM 的演绎关系 制造 BOM 是制造部门用来详细描述零件、装配件和产品的制造方法和装配顺序的,它 所表达的产品制造结构可以根据设计 BOM 和工艺 BOM 所提供的原始信息转换而来。 从设计 BOM 和工艺 BOM 转换到制造 BOM 是产品生命周期的 BOM 转换中最实用的部分。 不同 BOM 间的演绎存在一定的转换关系,但其转换过程没有绝对的标准。下面两方面问题是 BOM 演绎中需要考虑的: (1)调整 BOM 结构: 由于设计 BOM 是按照功能对零部件关系进行划分的,而工艺 BOM 和制造 BOM 需要按照工作和装配顺序进行划分,因此从设计 BOM 到工艺 BOM 再到制造 BOM 的
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转换需要按工艺过程进行调整,重点注意对虚设件、工艺件和外协件等特殊部件的处理。调 整结果可能会使得设计 BOM 中的零部件父子关系与制造 BOM 中的父子关系产生差异,即设计 BOM 中的父子关系可能变成制造 BOM 中的兄弟关系,也可能将设计 BOM 中相关的属于兄弟关 系的零部件调整到一起,在制造 BOM 中形成父子关系。 (2)引用已有 BOM 组件模块:一个产品包含了大量的组件、通用件等,而此类对象在原 有的系列产品中已有模块化的工艺、装配关系,可以直接从 PDM 系统中引用此类对象的工艺 BOM 和制造 BOM 结构。这样可以简化大量的重复工作,缩短产品开发周期。同时,应不断保 存新建立的组件 BOM 结构,提供以后系列产品使用。 3 不同 BOM 视图间的转换 下游 BOM 的产生与上游 BOM 数据有关,是经过上游 BOM 施加一定的领域属性转换而来 的。BOM 的转换本质上也就是其视图的转换,是同一产品对象在不同阶段、对不同使用人员 的视图关系。BOM 视图可由 BOM 结构关系与 BOM 属性两部分组成,BOM 视图的转换也就是结构 和属性两方面转换作用的结果,以下进行具体分析和描述。 3.1 视图结构转换 在形成不同类型的 BOM 视图时,并非从零开始构造,而是可以从已有的 BOM 视图转换 而来。在 PDM 系统中,BOM 视图结构转换的重点在于从设计 BOM 到工艺 BOM 进而到制造 BOM 的转换上。转换过程中,不同的 BOM 视图对各种类型的特殊部件有不同的处理方法,因此 BOM 视图结构转换工作主要集中在对特殊部件的处理上。对比各种 BOM 视图结构,造成设计 BOM 和工艺 BOM 异构的特殊部件主要有关键件和外协件,造成工艺 BOM 和制造 BOM 之间异构的特 殊部件主要有虚设件和工艺件。上述各种特殊部件定义如下: 关键件 考虑工艺分离面等原因,在工艺分解过程中需要对设计 BOM 中划分过粗的零 件进行细化而生成的部件。 外协件 工艺 BOM 中。 本身及其所属的所有零部件都需外协加工的部件。其所属零部件不会出现在

虚设件 在设计BOM中出现,在工艺BOM中有定义,但在实际生产中并不制造,也不存 储的部件,在制造BOM中会删除虚设件。通过处理虚设件,可以使制造工作并行化,从而在资 源充足的情况下有效利用资源。 工艺件 在设计 BOM 中不出现,而在实际生产中因为工艺要求,既要制造又要存储的 部件。在制造 BOM 中会添加工艺件,同时工艺 BOM 中某些零部件会降级成为工艺件的下级子 件,这些零部件在工艺 BOM 中称为工艺子件。通过处理工艺子件,可以使制造工作串行化, 从而在资源有限的情况下节约利用资源。 PDM 系统中,以处理特殊部件为主要工作的 BOM 视图结构转换如图 1 所示:

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图1

PDM 系统中的 BOM 视图结构转换

相应的 BOM 视图结构转换的实现流程如图 2 所示:

图2

BOM 视图结构转换流程
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在转换过程中,将设计 BOM、工艺 BOM、制造 BOM 作为产品结构在产品开发不同阶段的三 个版本,BOM 结构转换就是根据已有 BOM 视图版本生成新版本的过程。相应地在图 2 所示的 转换流程中,产品结构树中的节点 N 也分别有 NE、NP、NM 三种版本,下标 E、P、M 分别代表 节点的设计、工艺、制造版本。整个流程中,各种特殊部件需要设计、工艺以及制造部门人 员进行定义,在对关键件进行处理时需要与工艺人员进行交互以获得关键件的细分信息。 3.2 视图属性映射 从面向对象技术的角度来看,BOM视图的数据子集构成了一个BOM的不同属性,当进行 BOM转换时,在BOM属性间存在一定的映射关系[4]。一个BOM属性项由节点标识和节点属性两 部分组成, 节点标识描述了BOM视图中一条物料信息在产品结构树中所处的位置, 是公共属性; 节点属性用于定义在不同部门任务要求的驱动下,该物料所体现的具体属性值。通过对各BOM 视图属性间的映射关系进行研究,可以将属性的映射方式总结为以下四种形式: 泛化映射 指两个 BOM 视图属性在逻辑上构成超类与类、父与子的关系,子视图从父 视图继承 BOM 视图属性。公共属性,如节点号、物料代号、物料版本、有效性类型、生效日 期、失效日期等,基本属于泛化映射。 关联映射 指映射后的 BOM 视图物料项属性数据是在原 BOM 物料项属性数据基础上, 在一定的约束条件下,通过物料之间的关联,派生出新的数据。 聚合映射 指映射后的 BOM 视图物料项属性数据,是由多个其它的 BOM 视图经过协同 数据处理而获得。 导出映射 获得。 在实际应用中,BOM 多视图属性映射是以上四种映射形式的合成映射,如图 3 所示, 工艺 BOM 视图属性向制造 BOM 视图属性的映射过程中,其节点属性:物料 ID、版本和名称均 不改变,属于泛化映射;节点制造数量属性是根据工艺的每台加工数量属性和生产纲领而计 算得到的,属于聚合映射;节点工艺属性生产类型为自制件的,针对机械加工企业来说,就 决定了该节点的制造车间属性应为机加车间,属于导出映射;节点工艺属性主要参数,如材 料、重量等都与该节点的制造资源有关,属于关联映射。 指映射后的 BOM 视图物料项属性是由其它 BOM 视图物料项属性进行推导而

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图 3 工艺 BOM 视图属性向制造 BOM 视图属性映射 在 BOM 视图属性映射中,既包括属性项的映射也包括属性值的映射,映射过程体现了 产品开发过程的数据集成性要求。 4 应用实现 现行的产品数据管理系统大多具备图形化的 BOM 视图编辑工具, 提供 BOM 视图的创建、 编辑、浏览等功能,可以在此基础上,通过客户化开发,实现不同 BOM 视图间的转换。

TeamCenter Engineering(TCEng)是UGS公司的商品化PDM软件,通过其中的产品结构 管理模块PSE(Product Structure Editor),不仅可以对系列产品的配置进行管理,还能方 便的对产品结构视图,即产品BOM进行处理。 4.1 在 TCEng 中定制 BOM 视图 在 TCEng 中, 产品结构管理模块 PSE 使用基于配置管理的产品结构管理模式, 通过 BOM 浏览功能进行修改和控制产品的结构。 TCEng 使用 BOMView Revision 存放产品结构, TCEng 在 的管理模块中添加本文所讨论的三种重要的 BOM 视图类型, EBOMView、 PPBOMView 和 MBOMView。 在产品开发过程中,设计阶段产品版本使用 EBOMView,工艺阶段使用 PPBOMView,制造阶段 使用 MBOMView,以保存产品结构。 在 PSE 模块中,BOMView 采用树型结构表示产品的装配结构,装配树的节点表示物料 项,可根据应用要求定制物料项的属性。表 1~3 给出了各类 BOMView 主要属性定义示例。 表1
属性 定义

设计 BOM 视图主要属性定义

设计数量 物料项设计时的参考数量 物料类型 物料项的生产类型,属于一般件、外协件、关键件中的一种 设计单位 物料项的设计部门 材料信息 包括材料名称、材料牌号、材料规格、技术条件、材料硬度与强度等
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表2
属性 装配数量 工艺类型 定义

工艺 BOM 视图主要属性定义

工艺设计中的零部件装配数量关系 物料项的工艺类型,属于一般件、外协件、虚设件、工艺子件中的一种

工艺设计单位 物料项的工艺设计部门 分工计划单号 工艺分解的任务单号 分工计划内容 工艺分解的任务内容

表3
属性 定义

制造 BOM 视图主要属性定义

装配数量 制造中的零部件装配数量关系 制造类型 物料项的制造类型,属于外协、机械加工、铸造、热处理、装配中的一种 工艺规程 针对产品或装配件,指装配工艺规程,对于零件表示机加工艺规程 车间工位 物料项的制造车间和工段信息 制造资源 主要包括刀具、夹具、量具、工作中心、辅料等信息

4.2 BOM 视图转换的实现 产品数据管理系统对 BOM 视图中的部件/零件间的联系的描述是通过父子层次关系表 达的,即每一个零件都隶属于某一部件,属于该部件的子件,BOM 视图的转换从数学模型上, 就是对原有的父子层次关系进行重新分配和建立的结果。 由于TCEng与CAD系统UG实现无缝集成,UG装配图中的产品装配结构可直接导入TCEng 作为设计BOM视图结构,形成EBOMView。在此基础上,根据图 2 所示BOM视图结构转换流程, 由设计部门定义物料类型,并由工艺部门细分关键件后,系统通过对外协件和关键件的处理, 自动完成从EBOMView到PPBOMView产品结构的转换,如图 4 所示。

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图 4 从 EBOMView 到 PPBOMView 的转换 在产品 PPBOMView 基础上,由工艺部门定义工艺类型,系统通过对虚设件和工艺件的 处理,自动完成从 PPBOMView 到 MBOMView 产品结构的转换,如图 5 所示。

图 5 从 PPBOMView 到 MBOMView 的转换 由图 4、图 5 中可以看出,各 BOM 视图的属性之间存在映射关系:由设计 BOM 到工艺 BOM 进而到制造 BOM,物料项的代号及名称均不会由于结构的变化而改变,属于泛化映射,而 且外协件的物料类型、工艺类型及制造类型均保持一致以传递零部件信息,也是泛化映射的 一种形式;由设计数量到工艺装配数量到制造装配数量,由于不同阶段产品结构发生变化所 引起的物料项数量属性之间存在计算关系,属于聚合映射及关联映射;由工艺 BOM 中的工艺 件类型到制造 BOM 中的制造类型为装配的属性映射属于导出映射。 5 结论

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BOM 作为贯穿整个产品生命周期的一种产品信息载体,在产品生命周期的不同阶段有 不同的视图表示,各种 BOM 视图本质上都是产品结构的表现,可以通过一定的映像方式进行 转换。本文从 BOM 视图属性映射和 BOM 视图结构转换两方面,主要讨论了产品开发阶段三种 重要 BOM 视图间的演绎关系,总结了 BOM 视图演绎的规律和方法,为进一步推广到产品生命 周期其它阶段的 BOM 演绎提供参考,以解决产品生命周期各阶段的 BOM 视图自动生成及数据 集成等问题。文中所给出的由设计 BOM 到工艺 BOM 进而到制造 BOM 转换技术在商品化 PDM 系 统 TCEng 中的应用实现,为 PDM 系统中的产品结构管理功能在企业中的应用提供了可供参考 的方法和步骤。(E-works)

(http://cio.it168.com/f/2007-08-17/200708171459828.shtml )

企业 BOM 信息管理系统的研究和实现

1 Web Services 的特点及体系结构

1.1 Web Services 特点

Web Services是一种新的面向服务的体系结构,是由URL标识的软件应用程序,其接口和绑定可以通 过XMI。构件进行定义、描述和发现,Web Services支持通过基于因特网的协议及使用基于XML的消息与其 他软件应用程序直接交互。

Web Services 的主要特点是具有协议的通用性;完全的平台、语言独立性和软件重用。通过采用 WebServices,部署和集成的费用大大降低,所有应用只要能连入 Internet 就可以使用和集成 Web Services, 流程的更改也无需更改大量代码,从而减少了支持现有的和正在开发的产品的总成本。

1.2 Web Services 体系结构

在 Web Services 领域共有以下 3 个组件:

a)服务提供者:提供服务及维护注册表以使服务可用;

b)服务代理:为服务提供交换场所,充当服务提供者与服务请求者之间的中介;
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c)服务请求者:与服务代理一起发现 Web Services,然后调用这些服务以创建应用程序。

服务提供者将服务部署在Web上,通过使用WebServices描述语言(WSDL)来描述给定Web Services提供 的功能;服务提供者将所部署的服务发布在web上,由服务代理帮助服务提供者和服务请求者找到彼此; 服务请求者使用API向服务代理寻求他所需要的服务。当服务代理返回结果时(将它们作为搜索结果),服务 请求者将这些结果与特定服务绑定。

Web Services 的基本结构如图 1 所示。

图 1 Web Services 基本结构图

2 基于 Web Services 的 BOM 信息管理系统

2.1 BOM 物料清单

在企业信息化系统软件中,BOM(bill of material)发挥着关键的纽带作用。BOM就是一种产品结构化的 信息表,反映产品结构中组件与子件的信息以及与组件、子件相关的其他信息,它是信息的载体,不仅反 映了信息的组成, 而且还包含着信息的表现形式。 BOM信息的使用贯穿了企业的多个部门, 如计划、 设计、 制造、财会等部门,由于这些部门都需要使用到这些BOM信息或它的子集,其中还包括对BoM的一些通用 的操作,如何利用现有的计算与网络设备进行高效的BOM数据交换、数据集成及保持数据的一致性便成了 必须解决的问题。

2. 2 基于 Web Services 的 BOM 架构

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通过对上述问题的分析及对 Web Services 的研究,笔者提出了适合企业 BOM 应用的一种新的分布式 体系结构,实现了一个基于 Web Services 的 BOM 信息管理系统,所实现的系统架构如图 2 所示。

图 2 基于 Web Services 的 BOM 架构图

本系统开发基于.NET Framework,采用C#作为开发语言,MS SQL Server 2000 作为后台数据库,XML 作为BOM信息数据传输载体,利用ADO.NET及DOM、SAX对数据进行操作,HTTP或HTTPS作为传输协议, 构建基于web Services的BOM信息管理系统。

本系统实现的主要功能层次有以下一些。

a)表示层与应用服务层:包括企业内部网站与Win Form类应用程序CAD、CAPP、PDM、ERP及其他需 使用到BOM数据的程序),这里系统所做的工作是将最终的BOM信息与数据集成到表示层中并显示给最终 用户。

b)BOM 信息外联应用:负责与外部相关企业或联盟企业进行部分 BOM 数据交互,外联 web Services 通过 Internet 透明地与外部企业进行 BOM 数据集成交互,并完成一系列事务。

c)BOM 信息内联应用:负责与企业内部 BOM 数据集成 Web Services 进行交互,同时实现系统的内部 应用逻辑。

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d)其他 BOM 组件服务:包括一系列负责处理 BOM 结构的相关通用操作,如根据某 BOM 字段过滤查 询、BOM 表反查等,这些 BOM 组件将给企业内部部门。

e)数据适配层:即系统扩展数据集成 Web Services,对 BOM 数据库进行集成,屏蔽了后台数据库的异 构性,对外交互的是一致的 XML 数据。

f)数据层:存储BOM信息系统中的BOM信息表结构、SPROC与具体数据。所构建的基于Web Services 的BOM信息管理系统基于上述的BOM架构与数据集成方案, 更好地满足了企业BOM的SSPD管理及相应应 用需求,具有程序编写代码量小,良好的信息交换及容易扩展和部署等优点,并且可以跨平台、跨防火墙 调用和访问相应方法。在基于XMI。和SOAP数据传输标准的BOM信息管理系统中,BOM信息核心数据交 互样例如下:

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几乎企业各个部门的活动都与 BOM 有关, 生产部门根据 BOM 生产产品, 供应部门根据 BOM 组织采 购,原材料仓库根据 BOM 发料,财务部门根据 BOM 计划能力需求等。即不同部门和系统都为不同目的 使用 BOM,每个部门都从 BOM 中获取待定的数据。所以 BOM 是企业设计部门与制造部门信息沟通的重 要纽带。企业内部各部门对 BOM 表的一些通用的操作可通过 BOM 组件来完成,这其中包括一系列负责 处理 BOM 结构的相关通用操作,如 BOM 节点信息的查询、BOM 表反查等,BOM 的结构示意如图 3。

笔者在此基础上为浙江省某企业在.NET 平台上开发了基于 Web Services 的 BOM 信息管理系统, 此系 统为企业的 BOM 信息数据交换提供了高效的支持和一致性保证。

图 4 为 BOM 信息管理系统中基于 Web 服务 BOM 组件所实现的一个信息系统界面。

图 3 BOM 结构示意图

基于 Web Services 的 BOM 架构具有完好的封装性,它不但可以封装数据,更重要的是它可以将一系 列企业内部系列标准化的 BOM 操作封装成方法供服务请求者调用,服务请求者不知道服务提供者如何实 现它的服务,服务提供者对于服务请求者如何使用它的服务也是一无所知。这些详细信息将被请求者和提 供者封装起来。封装使数据及方法使用的安全性有了大幅度的提高,同时封装对于减少复杂程度是很关键 的。开发人员可以将远程服务、本地服务和定制代码组合在一起集成到应用程序中。而且这种方法是的松 散耦合的,使用者不需要为每个需要使用这些 BOM 方法的节点工作站都安装这些方法就可以完成必需的 任务,这大大节省了 BOM 信息管理系统的开发、部署及集成的开销。

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图 4 基于 Web 服务 BOM 组件所实现的一个信息系统界面

3 结语

Web Services是基于组件的分布式技术变革的必然产物。本文提出了一种基于Web Services的BOM架 构,并用BOM信息管理系统验证了这种架构的正确性。此BOM架构的数据表示基于XML,Web Services 交互基于SOAP,提供了标准信息格式、良好数据交换、跨平台、可扩展的BOM信息系统解决方案,为企业 的BOM信息数据交换提供了高效的支持和一致性保证,同时基于Web Services的BOM架构和数据集成方案 给企业EAI的建设提出了崭新的思路,适合企业信息系统未来的发展方向。(万方数据)

(http://cio.ccw.com.cn/research/qiye/htm2008/20080910_500085.shtml )

一种产品 BOM 展开及生成改进循环算法的实现
0 引言
物料清单(Bill Of Materials)是描述产品零件结构化的表单,包含产品所有装配件、零件、原材料种类和 数量的清单,是 ERP、PDM、CIMS 等各种企业信息化系统中的核心数据,是企业进行 MRP(物料需求)运 算、库存管理、成本计算等的基础数据.在企业内部,各个部门之间主要通过信息化系统中的产品 BOM 模 型来进行联系和沟通,制定产品生产计划,管理产品的库存和销售等:所以在各种企业的信息化系统中, BOM 的数据结构和生成算法对系统的运行效率起着至关重要的作用.科学地定义 BOM 的构造和算法,是 提高企业信息化系统运行性能,降低企业运营成本的一种重要方法,

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在与某公司合作开发的汽车电机可重组装配生产线控制系统中, 用基于 C/S 结构的信息系统实现了车间 控制系统、车间加工系统、车间物流系统、库存管理系统等之间的产品数据信息交流,实现了产品 BOM 的自动展开和生成.本文分析了机械产品 BOM 的数据结构特点, 在开发的 C/S 系统中采用了 Microsoft SQL Server2000 数据库,应用 BOM 展开及生成的改造循环算法,并用 Visual Basic 来实现系统的整体界面, 得到产品 BOM 自动展开和生成的结果.

1 产品 BOM 的数据结构
与其他类型产品的 BOM 结构相比较,机械产品的 BOM 结构具有自身的特点:

(1)产品层次多 一般机械产品的层次结构中有部件、组件、装配件、零件、标准件等,一般大部分的机 械产品 BOM 结构都在 5 层以上;

(2) 重用性高 在机械产品中,一个零部件会在不同的结构层次中被重复使用,特别是某些标准件,比 如垫圈、螺母等.目前对于 BOM 数据结构的表达方式中,较常用的有多层 BOM 结构、层次编码 BOM 结 构、单层 BOM 结构等.以产品 PQS3.125. 196 (见图 1)为例,逐一分析这几种 BOM 结构的表达方式,并根 据机械产品 BOM 的特点,选择合适的 BOM 数据结构表达方式,建立 BOM 结构数据库.

图 1 产品 PQS3.125 . 196 的部分 BOM 结构图 1.1 多层 BOM 结构

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采用"单父-多子"的数据结构,它详细地记录了产品的结构信息,即便是同样的零部件结构,只要布在 于不同的产品中或者同一产品的不同层次中,也要再记录 1 次.产品 PQ53. 125.196 的部分多层 BOM 结构 见表 1.表中,列出了图 1 中产品 PQS3.125.125.196 的部分 BOM 结构,其中:单台数量表示父件中含子件的 数目:层次号表示子件在产品 BOll 结构树中所处的层次,如果子件不可再分解.在相应的层次号后面加字母 "N"。 在多层 BOM 结构的表达方式中,总共用了 22 条记录来表述产品 PQS3.125.196 的部分 B0M 数据结构. 在这种表达方式中,产品的结构互不影响,结构清晰,易于维护;但是数据的重复和冗余比校大,增加了数 据存储的数量.

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1.2 层次编码 BOM 结构 在系统中,对各个产品以及单机、部件、分部件、零件等进行数字编码,按照产品、部件、零件等的组 成或者附属关系,将这些编码拼接起来组成每个实体的层次码。产品 PQS3.125.196 的部分层次编码 BOM 结构的表达见表 2 所示(假设每个实体的编码为 3 位),总共用了 23 条记录来来表述产品 PQS3.125.19 日的部 分 BOM 数据结构。通过层次编码,可以较快地得到零部件在产品中所处的位置和层次信息。但是随着层 次的增加,子件层次编码长度会不断增加,使得数据存储的难度加大;同时一个子件在不同父件或者同一父 件的不同层次中,有不同的层次编码,使子件信息的查询增加了难度。

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1.3 单层 BOM 结构 采用"单父单子"的数据结构,只记录各父件和子件之间的对应关系,而对于各个部件在产品中的层次不 进行描述。单层 BOM 结构对于每种层次结构只定义 1 次,减少了数据的冗余和重复,因而可以大大节省 存储空间.产品 PQS3.125.196 的部分单层 BOM 的结构表达见表 3,总共只用了 17 条记录来表述产品 PQS3.125.196 的部分 BOM 数据结构。

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与表 1、表 2 相比较,表 3 的数据存储量大大减小,对于重复使用到的部件 PQS6.171.062,只需要定义 1 次,减少了数据的冗余,根据机械产品 B0M 结构的特点,本文采用了单层 BOM 数据结构,来构建产品 BOM 展开和生成的后台数据库。在 Microsoft SQL Server2000 数据库的 BOM 结构表中,以父件和子件图 号的复合为表的主键.

2 BOM 展开及生成的常规算法
在 ERP 等信息系统中,往往会用到产品 BOM 结构的查询,如展开查询、多级反查、物料需求计划的查 询等等,都需要用到产品 BOM 结构展开及生成之后的相关数据。同时,产品 B0M 结构的展开及树型结构 生成, 有利于用户对产品的整体结构产生直观的印象, ERP 等信息系统中重要的一个部分。 是 对产品 BOM 结构的遍历和展开,往往需要较长的时间;特别是那些结构层次复杂的产品,如何选择合适的遍历和展开算 法,对于信息系统的运行和维护有着重要的意义。目前对于产品 BaM 结构的展开及生成,到对不同的要 求, 有很多改进的算法,且然改进的算法喜不相同, 但是基本上都是从层次法和递归法这两种最基木的算法, 经过一定的改进衍生而得到的.

2.1 递归法

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在 BOM 的展开和生成过程中,从被查找的根节点起往下任选一子顶,并对选中某子项进行穷举直到叶 节点,然后再对其他子项进行同样操作.递归算法采用树的先根遍历,因此较好地展现了物料间的层次关系 和 BOM 树的结构。它利用堆栈操作,优点是程序简单;但正因为其堆栈操作,使得在递归调用过程中, 程序在执行的每步都需要将临时节点的信息压入堆栈,在进行大规模物料遍历时,系统资源消耗大,运行 效率将很低。

2.2 层次法 在 BOM 的展开和生成挝程中,从需要查找物料的最上一层开始,按照产品的层次,一层一层往下找, 直到找到物料最底层为止,最后把各层代号相同的物料合并,就是需要查拢的相关需求物料。层次遍历采 用临时表存放 BOM 树中某层物料的信息,克服了递归算法中堆栈操作,使用较为方便,能较好地按层次 遍历一个大规模的 BOM 树结构。但是由于其按层次搜索的特点,其物料的存放顺序未能展现物料间的父 子关系,而在大部分产品进行物料 BOM 结构的取代、删除以及检查物料的嵌套错误时,需要知道物料间 的父子关系,因而 BOM 遍历的层次算法将受到限制,同时也无法展示产品 B 侧的完整树型结构.

3 改进的循环算法
根据以上两种算法,结合在系统开发中的具体需求,提出了一种改进的循环算法.改造算法的目的是既 能较好地展现产品 BOM 的层次关系,也能统计相关物料的需求信息。算法通过建立 1 个临时的表, 储存 在遍历过程中甩到的物料件号和层次信息,然后通过遍历临时表中的记录,用循环的方式显示查询产品 BOM 的结构和产品所需物料的信息。

3.1 算法流程圈 根据算法的描述,具体的流程见图 2.

以图 l 所示的产品 PQS3.125.196 为例来说明该遍历算法的思想:首先构造一个临时表 TepForm , 其字 段信息如表 4 所示,同时把产品 PQS3.125.196 的图号和层次号插入表中. 然后查找 PQS3.125.196 的于件, 并以倒序的顺序插入到临时表中;同时把 PQS3.125.196 的相关信息输出,在临时表中删除该物料的记录, 此时临时表中的最后一条记录为 PQS6.171.060.层次号为 2(父件的层次号加 1, 判断当临时表的记录数大于 0 时,取出临时表中的最后一条记录,即 PQS6.171.060.查找它是否有子徐如果它有子件,则仍以倒序插入 临时表中,输出 PQS6.171.060 的相关信息并删除记录;如果没有子件,则输出 PQS6.171.060 的相关信息并 删除记录,同时跳到临时表中的上一条记录进入循环; 如此循环直到临时表的记录数为零, 到此遍历结束。

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3.2 算法实现的代码 在算法实现过程中,结合了 Visual Basic 语言中的 ADODB、MSFlexGrid 等一些特殊控件来实现. 其中 ADODB 数据控件主要用来连接 SQL server2000 数据库, MSFlexGrid 空间主要用来显示产品 BOM 结构, 同时用 Excel 表格来显示产品的物料需求计划。在遍历的过程中,把 BOM 结构的每一个节点元素储存在 Visual Basic 的 MSFlexGrid 中,并与数据库中的每一条记录相对应,这样可以方便地对产品 BOM 结构的 相关信息进行修改和容错检查.算法具体的代码如下: //定义一个连接字符串 Dim strCnn As String strCnn="Provider=MSDASQL; Driver={SQL Server);

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Server="Iocalhost"; Database= 库存管理; Uid= user"; Pwd="password" " //定义一个 ADODB 连接 Dim myCnn As ADODB.Connection myCnn. Open strCnn //定义一个 ADODB,用来连接数据库 Dim rstCX As ADODB.Recordset Dim rstCX2 As ADODB.Recordset Set rstCX.ActiveConnection =myCnn Set rstCX2.ActiveConnection = myCnn //判断输入的图号是否底层图号 rstCX.Source = "SELECT *FRCBOM 结构表 WHERE 父项=text.Text " rstCX.Close End sub End if //创建临时表 CREATE TABLE TepForm(TepID INT PRIMARY KEY, TepName VARCHAR, TepLevel INT) //插入被查询产品信息 INSERT INTO TepForm VALUES (, text. Text. 1) //用 ADODB 控件储存临时表 TepForm 信息 rstCX.Source = 6SELECT * FROM TepForm 6 rstCX. Open //判断临时表记录是否为空 Do ihile(rstCX.RecordCount >1) rstCX.MoveLast //判断物料是否有子项 rstCX2. Source ="SELECT*FROM BOM 结构表 WHERE rstCx.Fields("TepName")ORDER BY 图号 DESC" rstCX2. Open
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If rstCX2.RecordCount >1 Then For j = 1 To rstCX2.RecordCount //把手项插入临时表中 INSERT INTO TepForm VALUES C, rstCX2 .Fields(" 图号") , rstCX.Fields("TepLevel")+ 1) rstCX. Update Next j End If rstCX2. Close //在 MSFlexGrid 中输出相关信息 MSFlexGrid1.TextMatrix(i.rstCX.Fields("TepLevel")) rstCX2.Fields("图号") &"("& rstCX2.Fields(" 单台数量.) &:")" // 删除临时表中记录 DELETE FROM TepForm WHERE TepName=WHERE rstCX. Fields("TepName") rstCX. Update Loop 具体的实践证明:采用该算法之后大大提高了 BOM 遍历和底层物料清单生成的速度, 同时也较好地展示 了产品 BOM 树各层零件之间的结构关系;另外,通过对底层物料中那些重复子项的归并,就得到了产品的 底层物料需求清单,通过 Excel 的形式来输出。

4 应用实例
采用以上的改进循环算法,利用 Visual Basic 语言和 Microsoft SQL sever2000 数据库系统,开发了一个 基于 C/S 模式的信息系统,应用于某公司的汽车电机可重组装配生产线控制系统中,实现了该生产线中车 间控制、车间加工、车间物流、库存管理等各个模块之间的产品数据信息交流。在系统中,可以对任意层 次的产品和零部件进行 BOM 结构的查询、 BOM 结构树的自动展开和物料清单的生成。 在这个算法的基础 上,还编制了产品物料的替代、删除、嵌套检查、BOM 结构修改等模块.

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图 3 为产品 PQS3.125.196 查询所得到的 BOM 结构树.通过图 3 的产品 BOM 结构树, 可以直观地了解查 询产品各个层次的零部件组成以及它们之阔的对院数量关系;同时,也可以对产品的 BOM 结构进行修改, 修改的结果通过提交后会自动送入到数据库的 BOM 结构表中进行储存.

图 4 为产品 PQS3.125.196 的底层物料清单, 统计产品 BOM 结构树中底层物料的相关信息, 作为企业供 求部门、生产部门等的物料需求计划的依据,在企业的正常运作的各个环节中发挥了重要的作用.

5 结束语

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本文提出的基于单层 BOM 数据结构的改进循环遍历算法,通过建立的 1 个临时表储存相关的一些中间 量,然后通过 1 个简单的循环达到对产品 BOM 结构的遍历,使得遍历过程的速度和内存消耗大大降低, 提高了 BOM 遍历和展开的这度.通过在企业实际信息系统中的验证和应用,该算法比传统的层次算法和递 归算法在运行效率上有明显的提高.

(http://articles.e-works.net.cn/plmoverview/article52098.htm )

先进制造环境下 BOM 的存储结构与表现形式研究与实现

物料清单(BinfoMaterail,BOM)是产品结构的描述性文件,它反映了产品部件、子部件、零件直至原材料 之间的结构关系,以及每个装配部件所需要的各子部件的数量,BOM 有时也称为产品结构树。

在制造业企业产品全生命周期的不同阶段内,BOM与各个部门紧密联系,呈现出不同的表现形式,称为产 品结构多视图技术。如设计部门应用产品数据管理(Product Data Management,PDM)与CAD系统进行集 成产生设计BOM,并进行产品配置管理,使产品设计系列化、标准化及通用化;计划部门则在企业资源计 划(EnterPrise Resources, Planing, ERP)系统的支持下利用计划BOM来迅速查找零件是否属于采购件(包 括供应商信息)、外协件(包括外协单位信息)、标准件,还是自制件(包括材料、生产车间等信息),以便为 安排生产做准备;制造部门依据制造BOM的零件类型(轴类、箱体类等)组织生产;销售部门依据销售BOM 作为报价参考;财务部门依据成本BOM计算成本等等。其中设计BOM用来描述产品结构的来源,其他类 型BOM是在设计BOM的基础上经过转化而来的。 BOM是PDM系统与ERP系统集成的重要接口, 研究BOM 的存储结构及表现形式有重要的现实意义。

1 BOM 存储结构的类型

目前国内对 BOM 存储结构的描述较多,常见的有多层式、单层式两种方式。以图 1 所示的减速器产品简 化结构示例来描述这两种格式的存储结构的信息模型与实例如表 1 所示。

表 1 三种 BOM 存储结构及实例

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图 1 某减速器产品结构简图
从表 1 可知,多层式 BOM 结构采用“单父一多子”的数据结构,其中最底层零件的层次用“L”符号表示,以 下同。该结构特点是详细描述了某产品的结构,各个零/部件的储存都要记录一次对应的产品信息,容易获 取属于某产品的所有零/部件信息,查询算法简单,查询效率高;但缺点是数据存储冗余大,对于同版本同 一产品的零/部件要重复定义,如部件 B 重复定义了两次。虽然给出了某零/部件的层次关系,但无法给出 零/部件的上下级关系,只知道它属于哪一个产品,同一产品的相同层次的相同零/部件无法分清其上级部 件,无法用于制定象装配作业计划及物料需求计划等与产品结构树有关的活动。

单层式 BOM 结构采用“单父一单子”的数据结构,只记录各个父项与子项之间的对应关系,最高级父项编 码为空,其对应的子项为产品。这种存储结构与多层式 BOM 相比不但减少了数据存储的冗余,而且明确 定义了各个零/部件的上下级关系,通过递归算法查询可以得到一个完整的产品结构树。但缺点是如果其他 产品也有该零/部件,则可能存在数据存储冗余,如产品 M 也有部件 B,但组成部件 B 的零件 E 数量为 1, 而不是 2,则该结构无法描述这一规定,而且也不能直接查询出某零/部件所属的产品。

分析多层式 BOM 结构和单层式 BOM 结构的优缺点后, 将两种存储结构优点结合, 得到混合式 BOM 存储 结构,如表 1 所示。该结构在单层式 BOM 结构的基础上增加了产品编码项,BOM 表具有一对多的自反关 系,可以解决单层式 BOM 存储结构的缺点。该存储结构具有如下的优点:能查询某个产品的所有零/部件 组成;能通过递归算法查询产生一个完整的产品结构树或部件树;能正反向单级或多级反查某零/部件的直 接或间接上级;能快速查询某零/部件的所有所属产品等等,而这些功能正是 ERP 系统与 PDM 系统所必 备的。

2 BOM 的表现形式
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在 PDM 系统与 EPR 系统的 BOM 应用中,表现形式是通过输出格式来描述的。其常见的输出格式有如下 几种,如单级展开式、多级展开式、顺序汇总式、单层反查式、多层反查式、汇总反查式、矩阵式和对比 式等 8 种,结合图 2a、图 2b 所示的两个一级圆柱齿轮减速器产品结构(注意图中方框中的含义,如“输人 轴组件:021(1)”表示零/部件名称为输人轴组件,其编码为 021,属于 02 产品,装配数量为 1 个),各种 输出格式描述如下。

图 2 两种一级圆柱齿轮减速器产品结构简图
2.1 单级展开式

单级展开式显示某一部件的所有下属零/部件及装配数量关系,一个完整的产品是由若干部件构成的,因此 采用多个单级展开能完整表达产品的树结构。这种输出格式结构简单,查询性能高,其输出内容对应表 2。

表 2 单级展开式

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2.2 多级展开式

多级展开式也称为缩行式。该格式是按照产品制造的方式来描述产品结构的。即从最高层零/部件(产品)开 始按照子件所在的层次逐级向后缩排,同一层次的所有零/部件信息都显示在同一列上,各子件所处的位置 一目了然,这是一种完整的产品树型结构。这种输出格式结构复杂,由于涉及到递归算法,查询性能较低, 适合于产品结构配置及物料需求计划的分解,其输出内容对应表 3。

表 3 多级展开式

2.3 顺序汇总式

顺序汇总式直接对组成最终产品结构的最底层零件进行汇总,反映了一个最终产品所需的各种零件总数, 不反映产品的结构关系。如果某一零件用于多个装配部件,该格式将适合确定合适的采购总量。由于不反

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映产品的结构关系,该格式适合用来核算产品的成本、采购等活动。这种输出格式结构简单,查询方便。 其输出内容对应表 4。

表 4 顺序汇总式

2.4 单层反查式

单层反查式也称为单行跟踪式。其原理是在产品结构中,根据子件向上查询直接父件(上层),不包括间接 父件,该格式主要用来描述某一零/部件被用于何处。这种输出格式结构简单,查询性能较高,其输出内容 对应表 5,表 5 中括号内数字表示部件或装配件。

表 5 单层反查式

2.5 多层反查式

多层反查式也称为缩行跟踪式。其原理是在产品结构中,根据子件逐层向上查询父件(上层),而且最终能
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查询到顶层父件,将所有直接或间接用到该子件的部件全部列出。该清单主要用于评价工程设计变化的效 果及决定生成某零/部件需求的上层物料。这种输出格式结构复杂,由于涉及到递归算法,查询性能较低。 表 6 中描述了零件编号 9、19 及 36 的多层反查输出格式。

表 6 多层反查式

2.6 汇总反查式

汇总反查式主要对多层反查式的结果进行汇总,说明总用量是多少,哪些部件用到该零/部件,其输出格式 见多层反查式。

2.7 矩阵式

矩阵式是对具有大量通用零件的产品系列进行数据合并后得到的一种 BOM 输出格式。可在多个产品结构 之间进行多层次、横向查询。用来描述某零件在哪些产品中用到,用量是多少等。由于该清单没有描述产 品结构的装配关系,因此不能用于多层产品的制造过程,这种输出格式结构复杂,由于涉及到分类统计, 查询性能较低。其输出内容对应表 7,表 7 中的“一”符号表示某零/部件在该产品中不存在。

表 7 矩阵式

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2.8 对比式

对比式是在矩阵式查询的基础上, 对两种(或两种以上)产品(或部件)的结构进行比较, 输出公共的零件或部 件的用量,一般只输出相同的结构,不输出差异部分。这种清单可以比较不同产品之间所需要的零/部件的 比例。其输出格式见矩阵式,在此不再赘述。

3 SQL 脚本应用实例

某减速器制造企业的 EPR 软件是基于 Oracle 大型数据库软件设计开发的,其中 BOM 管理模块的数据库 信息模型采用混合式存储结构。由于 oracle 数据库提供了树型结构查询方法(包括正向单级、正向多级、 反向单级与反向多级等),因此能满足 BOM 各种输出格式查询功能。具体 SQL 查询语句实现如表 8 所示。

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4 结语 本文从数据库存储冗余度、 查询性能及查询实现功能等角度研究了 BOM 多种存储结构类型的优点和缺点, 给出了实用的混合式 BOM 存储结构信息模型,该模型不但能查询给定产品的所有零/部件,能通过递归算 法查询产生一个完整的产品结构树或部件子树, 还能进行正反向单级或多级查询某零/部件的直接或间接上 级部件等,基于该模型研究了某减速器产品的 BOM 的多种输出格式及用途。通过一个 PDM 软件的应用 实例,用 Oracle 数据库的 SQL 脚本实现了 BOM 的多种输出格式。如果将这些封装到数据库包中的 SQL 语句的存储过程或函数供外部调用,将大大降低 BOM 管理中间组件的复杂性,减少网络的传输量,并提 高 ERP 或 PDM 系统有关 BOM 数据的安全性。(end) (http://cad.newmaker.com/art_30128.html )

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ERP 系统开发中 BOM 结构模型的研究及应用
陈琦 刘杰

摘 要:BOM 是 ERP 系统中重要的基本数据.本文首先从数据库设计和算法实现两方面分析了两种典型的 BOM 结构模型,通过比较总结出 BOM 设计中的关键问题;然后针对该问题提出改进的 BOM 结构模型;最后给 出运用此模型实现某 BOM 管理模块的实例。 关键字:企业资源计划;物料清单;BOM 结构模型

1 引言 制造业信息系统从上个世纪 50 年代起至今经历了 MRP(Material Requirements Planning)、闭环 MRP (Closed-loop MRP)、MRPⅡ (Manufacturing Resource Planning)及 ERP 等四个阶段,后一个阶段都是 建立在前一阶段基础之上.ERP 的核心仍然是解决企业根据市场需求“生产什么”、 “生产多少”、“什 么时候生产”等问题,而这些问题的有效解决都是建立在 MRP 运算,即根据 BOM(Bill of Materials)分 解 MPS(Main Production Schedule)的基础之上。 所谓 BOM 就是产品结构在 ERP 系统中的一种数据表现形式,换句话说为了方便计算机识别并做分解运算处 理,把用图表达的产品结构转换成数据格式,这种用数据格式来描述产品结构的文件就是 BOM.从概念中可 以看出,BOM 的主要作用包括:1.存贮作用,即存储产品结构信息;2.计算依据,即为 MRP 分解运算提供 逻辑依据。 BOM 是 ERP 的核心数据之一,BOM 的设计与实施是 ERP 的基础,所以选用合理得 BOM 结构模型是保障 ERP 顺 利实施得重要环节。 2 两种典型的 BOM 结构模型 2.1 树状结构模型 对于制造型企业中生产的单个产品,其结构呈现出一种树状结构,反映出该产品所需的原材料,零件,部 件及总装件之间的从属关系和数量。如图 1 中产品 A,是由 B,C,D 构成的,而 B 又是由 C,D 构成的,括号 里的数字表示父子之间的数量关系,依此类推,其中不能再分解或处于产品结构树底部的零部件就是需要 制造或采购的零部件,有了这种产品结构才能进行分解运算得到物料需求计划。

图 1。产品 A 的结构图 为了把这种产品结构存储在关系型数据库中(以 sqlserver2000 为例,下同),其数据库设计如表 1 所示: 字段名称 Rootid Childid Layer Usage 类型 Varchar(10) Varchar(10) int float 含义 产品代码 子件代码 层次码 零件间用量关系

表 1 树状结构模型的数据字典 其中 Rootid, Childid 分别表示产品和该产品包含的零部件代码,如该零部件不可再分解就用一个特殊 的符号“L”来表示。图 1 中 A 产品的结构,在数据库中存储为以下记录:
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Rootid A A A A A A A A A

Childid B C D C D E F E F

Layer 1 1 L 2 L L L L L

UsageAmount 1 2 3 2 1 6 8 6 8

表 2 产品 A 在树状结构模型中的表示 这种数据库设计由于模拟了产品结构的树状特征(如图 2),称之为“树状结构模型”,它的优点是直观的 刻画了产品结构,不同产品间的数据相互独立的,因而编写分解算法非常简单、高效。缺点主要是数据冗 余度大,不同产品中包含的相同结构特征在此模型中仍然要存储多次,例如:产品 A 包含的部件 C 为通用 件,即可以用在其他产品中。因而当增加或修改这些结构特征时也要重复多次, 容易造成 BOM 数据不一致, 或者在数据库设计时需要增加额外的触发机制保证其一致性。另一方面由于这种结构模型只存储了产品与 零部间的关系从而抹煞了部件与零件的关系,破坏了 BOM 数据的完整性。

图 2.BOM 的树状结构 Parentid Childid Usage 树状结构模型可以直接采用较为简单的 SQL 语句 A B 1 来实现产品结构的查询。例如对图 1 中 A 产品查询需 A C 2 要制造或采购的所有零部件清单时,SQL 语句为: A D 3 select Childid from ‘表 2’ where Rootid=’A’ B C 2 and Layer=‘L’; B D 1 需要查询 A 产品所包含的第 n 层零部件清单时,SQL C E 3 语句为: F 4 select Childid from ‘表 2’ where Rootid=’ C A’ and Layer=’n’; 2.2 网状结构模型 对于制造多品种产品的企业,产品与零部件的关系不再是简单的一对多而是多对多关系。由于大量通用 件在不同产品间的相互借用,在树状结构中表现为不同的结点可以有相同的子树;即使在同种产品内部, 由于一些标准件的重用, 同样使零部件关系呈现出复杂的交织, 所以图 2 可以转化为图 3 所示的网状结构。 图 3.BOM 的网状结构 这种产品结构在数据库中的设计如表 1 所示: 字段名称 类型 含义 表 3 网状结构模型的数据字典 Parentid Varchar(10) 父件代码 图 1 中 A 产品的结构在数据库中可以存储为以下记 Childid Varchar(10) 子件代码 录: Usage float 父子件间用量 表 4 产品 A 在网状结构模型中的表示 关系 这种数据库设计模拟了多品种产品的结构特征(如图 2),称之为“网状结构模型”,它的优点是对每一种父子结构关系只存储一次,从而消除了冗余数据,另 外当这些通用件或标准件的结构发生变化时,在数据库中也只用修改一次,同样以部件 C 为例,当修改其 结构特征时只需在修改数据库中字段 Parentid 为“C”的记录。因而网状结构模型易于保证 BOM 数据的完 整性和一致性。
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这种模型虽然能清晰的反映产品结构,但要编写较为复杂的算法来实现对 BOM 的遍历, 常用的算法有: 1. 递归算法。利用数据库的临时表来保存递归运算中的临时信息,通过特定变量控制程序的执行.2.分层查 找法。就是从被查找的根结点开始,按层次一层一层的往下遍历,类似于数据结构中树的层次遍历过程。 3.改进的 BOM 结构模型 3.1 BOM 设计中的关键问题 综合上面两种模型的设计方法,在 BOM 设计过程中需着重考虑的两要素是:1.合理的 BOM 结构模型,即在 数据库中设计合理的方式存储 BOM 数据,保证 BOM 数据的完整性、一致性、可靠性和无冗余;2.高效便捷 的算法完成对产品结构的遍历和分解,满足 MRP 运算及各种对产品结构的查询、汇总等。前者关系到 BOM 的易维护性,后者是关系到 BOM 的易使用性,以下简称为 BOM“设计的两要素”。 然而,当今流行的数据库大多采用基于关系模型的关系型数据库。在数据库发展历史中较以前的层次模型 或网状模型,关系模型对这种树状结构的存储和处理有先天性的不足,如果采取冗余度小的数据库设计, 会使算法比较复杂,反之亦然。例如前面的两种模型,树状结构模型的数据库设计冗余度大但算法简单、 执行效率高,实际上以较差的易维护性来换取较好的易使用性;而网状结构模型在保持低数据冗余的情况 下却使算法复杂,降低查询分析的效率,与前者正好相反。这导致了 BOM 设计中两要素间的矛盾,而这种 矛盾往往是无法避免的。BOM 设计的主要问题就是在满足 ERP 功能的前提下,如何在 BOM 两要素之间需求 最优均衡。为了解决这个问题,笔者综合两种典型 BOM 结构模型的特点,提出以下改进的 BOM 结构模型。 3.2 改进后的混合结构模型 这种模型的设计思路是考虑到在产品生命周期的不同阶段有不同的 BOM,其内容和作用各不相同。所以整 个产品结构可再细分为销售 BOM,制造 BOM,采购 BOM 等。销售 BOM 列举出制造最终产品所必需的可选物 料,它仅仅是为了满足客户订单把相对独立的部件汇总起来的 BOM;制造 BOM 是根据产品结构和工艺流程 特点,把销售 BOM 中的独立部件作为“最终项目”来构建的,用于帮助制定并简化主生产计划;采购 BOM 是采购部门根据制造 BOM 中部件需求制定的外购件、外协件清单,是进行 MRP 运算的逻辑基础。这种划分 把整个产品结构分解为粒度大小不同得 BOM,销售 BOM 包含的数据项对应的产品结构粒度最大,接下来依 次为制造 BOM、采购 BOM。然后根据这几种 BOM 的结构选择不同的 BOM 结构模型。一般来讲,销售 BOM 的 结构简单且相对固定,对其主要做查询、汇总等简单操作,需要较好的 BOM 易使用性,故采用树状结构模 型,采购 BOM 的结构复杂且需要经常修改,而且数据存储量大,对其完整性、一致性要求较高,即需要较 好的 BOM 易维护性,故采用网状结构模型,制造 BOM 视企业的具体情况,同样按照其他 BOM 的选型方法选 取合适的 BOM 结构模型。这样对整个产品结构综合两种 BOM 结构模型的优点,而且能满足 ERP 系统各模块 的功能需要,所以称之为“混合结构模型”。 4 应用实例 在某压缩机生产企业的 ERP 系统实际开发中,运用混合结构模型开发了其中的 BOM 管理模块.该系统 采用基于 Web 的三层 B/S 架构,主要运用 JSP 技术, 开发环境为: 服务器端的操作系统采用 Window NT; Web 服务器为 Aparch+Tomcat;数据库采用 SQL Server 2000。 4.1 BOM 结构设计 该企业是典型的多品种大批量的制造型企业,在 BOM 设计前首先对物料进行了编码,保证每种物料有唯一 代码标识,然后参考混合模型把整个产品结构划分(如图 4 示意)。

图 4 BOM 结构划分 l 销售 BOM 压缩机全代码标识交付客户使用的商品,包括压缩机、附件及包装等。在 ERP 中这部分 BOM 主要供销售部 门使用,使其能够根据客户需要迅速查询相应的配件,或使客户按照自身需要挑选并自由组合各部件。该 部分采用树状结构模型,数据库中 Rootid 字段存放压缩机全代码,Childid 字存放压缩机装配码、附件代 码或者附件包装代码。 l 制造 BOM

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压缩机装配码标识装配线上最终装配出的产品,包括压缩机本体、本体包装和标识铭牌。这部分主要供生 产部门的总装配线使用,使其能够按照主生产计划计算各部件的投料量。该部分同样采用树状结构模型, 数据库中 Rootid 字段存放压缩机装配码,Childid 字段存放压缩机本体代码,本体包装代码及标识铭牌代 码。 l 采购 BOM 采购 BOM 用来存储压缩机本体的结构信息,由于不同型号的压缩机本体仅存在细微的结构差异,如果采用 树状结构模型,必然会产生大量的冗余数据。此外,由于所有产品的技术资料需要与国外母公司保持同步 并且随客户需求变化频繁更换,因而对 BOM 数据的维护是经常性的,所以最终采用网状结构模型,数据库 中仅存在具有父子关系的零部件数据,然后编写算法实现其查询、汇总等功能。 4.2 关键算法实现 对采用树状结构模型的客户 BOM 和制造 BOM,可以直接用 SQL 查询语句实现所需功能,而采购 BOM 需 要对网状结构模型实现遍历等功能,算法较为复杂,以下给出用于实现对给定的任一物料查询其包含的所 有子件,并按层次关系排列的算法。 1.在 sqlserver2000 下先建立两个临时表#work 和#result,前者用于存储运算的中间数据,后者存储运 算结果。 字段名称 Lv1 itemid usage 字段名称 Seq Lv1 itemid usage 类型 int Varchar(20) Float(10) 类型 Int identity int Varchar(20) Float(10) 含义 层次码 物料代码 用量 表 5.临时表#work 含义 序号 层次码 物料代码 用量 表 6.临时表#result 2.实现 BOM 遍历查询的 SQL 语句为: //声明变量 declare @lvl int,@curr varchar(20),@usage float(10) //从 BOM 表中选取需要分解的物料信息,并存入#work 表等待运算 select top 1 @lvl=1,@curr=”根节点物料代码”,@usage=”用量” from “BOM 表” insert into #work (lvl,itemid,usage) values (@lvl,@curr,@usage) //循环开始,当分解层次码为 0 时循环终止 while (@lvl>0) begin if exists (select * from #work where lvl=@lvl) begin //从#work 表中选取层次码为@lvl 的首条记录 A,保存在变量中并插入表#result,然后将该记录从#work 表 删除 select top 1 @curr=itemid,@usage=usage from #work where lvl=@lvl insert #result (lvl,itemid,usage) values (@lvl,@curr,@usage) delete #work where lvl=@lvl and itemid=@curr //以记录 A 为父节点在 BOM 表中选取其所有子节点,并插入表#work insert #work select @lvl+1,cid,usage from “BOM 表” where pid=@curr and pid<>cid //如记录 A 有子结点集 B,则层次码加 1,否则减 1.然后跳至循环开始 if(@@rowcount>0) set @lvl=@lvl+1
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end else set @lvl=@lvl-1 end //从表#result 中选取最终遍历结果 select * from #result; 实践证明,采用混合结构模型的 BOM 设计无论是在数据库结构还是运算效率上都能满足企业需要,为 该 ERP 的顺利实施奠定了基础。 4 结束语 本文分析比较了两种典型的 BOM 结构模型,从中总结 BOM 设计的主要问题并提出相应的改进 BOM 结构 模型。在笔者参与的 ERP 系统开发过程中,这种方法得到了很好的应用和证实,希望能给其它 ERP 系统开 发者以参考。 基金项目:上海市浦东新区科技发展基金信息化应用推进专项资金资助项目 参考文献: [1]程控,革杨.MRPII/ERP 原理与应用[M].北京:清华大学出版社,2002.10. [2]罗鸿,王忠民. ERP 原理.设计.实施[M].北京:电子工业出版社,2003.1. [3]黄国瑜,叶乃箐.数据结构(JAVA 语言版)[M].北京:清华大学出版社.2002. [4]刘艳凯,于明,张斌,王晨,陈荣兴,苏颖.ERP 系统中 BOM 构造方法研究[J].计算机集成制造系统 -CIMS,2003,(4):310-313. [5]严志强,龚京忠,李国喜,史宪明.多级型 BOM 的遍历[J].机械设计与制造工程,2001,(3):33-34 [6]石双庆,张金隆,蔡淑琴.MRPII/ERP 中指针码 BOM 及其算法[J].华中理工大学学报,2000,(11):64-66. (http://www.ahcit.com/lanmuyd.asp?id=1052 )

柔性制造企业 BOM 管理方案设计与优化

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第 33 卷 第 3 期 2004 年 6 月

电 子 科 技 大 学 学 报 Journal of UEST of China

Vol.33 No.3 Jun. 2004

柔性制造企业BOM管理方案设计与优化
陈 畅 ,李 辉,洪 涛
(电子科技大学机械电子工程学院 成都 610054)

【摘要】以面向客户定制生产的柔性制造企业为对象,针对其物料管理中种类多、变化快等具体特征和存在 的困难,提出了一种优化管理方案。通过构造一种可变型的产品结构,说明该管理系统应具备的功能和特点;对 系统具体实施过程, 提出优化实施方案。 通过该方案的实施, 有效地降低了产品系列和产品版本数量、 提高了BOM 表生成效率和成本核算的准确度。并通过对产品结构的更细致的配置,可对生产过程进行更精确的管理。 关 键 词 物料清单; TP277 物流管理; 产品配置; A 优化方案

中图分类号

文献标识码

Design and Optimization Scheme of BOM Management for Flexible Manufacturing Enterprise
Chen Chang,Li Hui,Hong Tao
(School of Electromechanical Eng. UEST of China Chengdu 610054)

Abstract

An optimization scheme design of BOM management was proposed, with a

manufacturing enterprise which based on customer’s order as object, aimed at the characteristics and difficulty in the material management. This paper constructed a transformable structure of the products, accounting for the functions and characteristics of the system; brought forward a referenced optimization scheme for implementation. Via this scheme, we reduced the amount of the products and the BOM, improved the efficiency of the BOM regeneration and the accuracy of costing. And with more careful configuration of the product structure, the manufacture process can be managed more accurately. Key words scheme 物料清单(Bill of Materials, BOM)用来描述产品的 零部件组成和零部件之间的相互关系,是产品信息的 基础和制造企业中最重要的信息之一。物料清单生成 系统以产品结构为基础,包含从最低的层次直到产品 层的各个层次的零部件结构,可以生成不同格式和结 构的物料清单,以满足不同类型的应用需求,如图1所 传统的产 示是三种主要的物料清单结构的生成方式[1]。 品系列管理方式和BOM表生成方式已经难以满足企业 的发展需求,成了制约企业有效发挥的巨大瓶颈。本 文以某载重卡车制造企业为对象,设计了一种优化 BOM表管理系统并在生产管理中进行了实施。对象企
工程物料清单 EBOM

bill of materials;

material management;

product configuration;

optimization

物料清单 生成系统

制造物料清单 MBOM

产品结构

数量一览 物料清单

图1

几种不同结构的物料清单生成

收稿日期:2003 ? 10 ? 15 作者简介:陈 畅(1977 ? ),男,在职博士生,主要从事制造业信息化和CAD方面的研究.

306

电 子 科 技 大 学 学 报

第 33 卷

业最显著的特点是面向客户定制的生产模式。

1
1.1

优化设计原则与结构
设计原则

为了解决品种繁多的组合产品BOM表快速生成和动态管理,理想的解决方案是构建一个包括零件层和 部件层所有标准构件的组合产品管理系统。该系统要实现以下5个目标: 1) 系统包含部件层和零件层的所有构件; 2) 产品结构可快速配置; 3) 根据产品结构配置可快速生成各种结构的BOM表单; 4) 系统可对产品结构提供完整的管理机制; ~ 5) 系统有完善的BOM表生成功能满足各部门的需求[2 5]。 系统的设计关键在于将数量品种繁多的产品系列归纳为数个主要的组合变型产品;设计的难点在于制 定产品元素组合的规则,并在此基础上构造一个可变型的产 部件 品结构。 1.2
部件 部件 规则对象 部件 部件

基于规则的BOM结构

为了实现该目标,先对产品的核心零部件进行层次式的 结构化,再考虑选择组合件,最后分析可选的扩充组合件。 其中选择组合件也可通过规则对象与产品结构变型相联系, 产品结构如图2所示。 零件 部件 规则对象 零件 部件 该结构包含以下3种主要关系: 1) 从属关系:简单的约束一个零部件从属于另一个部 件,部件必须包含此零部件; 零件 零件 零件 选择对象 2) 选择关系:描述零部件对于父部件是可选的,是否选 择该零件对父部件的主要功能无影响; 部件 部件 3) 规则关系:描述零部件选用的约束,何时可选用,何 图2 可构造的产品结构树 时不可选用; 基于此种结构,可将变化不大的产品统一归纳为一个产品结构树,再通过产品配置功能,生成不同结 构和不同版本的产品结构。

2
2.1

BOM管理系统和实施方案设计
系统主要功能及数据结构设计

在系统设计中,产品结构配置管理是整个系统的核心,主要功能包括以下5个层次: 1) 零部件分层管理。系统采用树状结构为基础的层次式分类法,在零部件分层管理系统中,可通过对 变型产品的树形结构分层展开和遍历。 2) 部件级产品结构树管理。建立一个包含零件层和部件层的所有零件的组合产品系统。该部件产品以 一个单纯的树型结构表示,子节点和父节点是简单的从属关系,不可变型。 3) 选择对象和规则对象描述系统,这是系统的核心。选择对象表示产品结构中可选择的零部件;规则 对象主要描述可选择对象和主产品之间以及可选择对象之间的相互制约关系。 4) 产品配置管理。其功能与部件级产品结构树管理相类似,但其主要任务是辅助建立一个具有规则对 象和选择对象的可变型主产品结构树,该主产品结构树是与定单无关的。同时,产品配置管理器还提供一 个交互界面,可通过输入参数或选择来确定规则对象和可选择对象,从而进一步生成一个与定单相关的产 品变型。 5) 多视图BOM的生成和管理。 该模块通过与定单相关的变型产品结构树, 可生成各种类型的BOM供给 不同的部门,用于不同的目的。图3所示是系统的主要模块和对应数据模型。

第3期
零部件 分层管理模块



畅 等:

柔性制造企业 BOM 管理方案设计与优化
多视图 BOM 的 生成和管理模块

307

部件级产品 结构管理模块

产品配置管理模块 顾客 ? 规则 1 ? 规则 2 ? 规则 n …

分层结构的零 部件表

不可变型的部 件结构树

与定单无关的可 变型主产品结构树

通过产品配置 生成定单

与定单相关 的产品结构树

不同结构的 BOM

图3

系统主要模块及对应数据模型

2.2

规则对象和可选择对象设计

规则对象和可选择对象设计是产品数据结构优化的核心部分。规则主要包含4种约束: 1) A零部件可选,无约束。 2) A零部件可选,有约束,约束为当B零部件已选或未选时。 3) A零部件必选,有约束,约束为当B零部件已选或未选时。 4) A零部件不可选,有约束,约束为当B零部件已选或未选时。 针对一个A零部件的选择约束,可以有多个约束条件。 图4所示是规则对象和可选择对象在关系数据库中的实现结构。产品配置时,系统根据已选择对象和约 束条件自动筛选可选和不可选的其他零部件,生成与定单相关的产品结构树和对应的BOM。
零部件表 零部件编号 零部件名称 规格 计量单位 … 选装件表 选装件 ID 父零/部件编号 子零/部件编号 可选/必选/不可选 约束条件 ID 选装数量 约束条件表 约束条件 ID 约束零部件编号 已选/未选 备注

图4

规则对象和可选择对象设计

2.3

系统实施方案

系统应用效果除了取决于系统设计外,实施策略也是系统的重要组成部分。主产品结构树的确定和规 则对象、可选择对象的制定,是系统实施方案的关键。 实施方案主要解决了以下4个问题: 1) 确定零部件重要度等级划分标准,提高对物料清单的管理效率,提高成本核算准确度。影响零部件 等级确认的因素主要包括零部件价格、在产品结构中的重要度、外购件的配套半径和供货周期、自制件的 生产周期、对生产进度的影响程度等。零部件的重要度由以上因素及各因素对零部件重要度产生影响的权 值综合决定。 2) 确定产品系列划分和产品版本划分和产品成本核算的主要依据, 可有效的控制产品系列的数量增长, 提高零部件BOM表的生成效率。20%左右的主要零部件决定了产品70%~80%的成本。零部件的重要度等 级和对产品结构、成本所起的影响程度是主要的依据,这些主要零部件的设计更改和更换作为产品系列划 分和产品版本划分的依据,同时也是产品成本核算的主要依据。 3) 制定零件库存和采购策略,确定零部件库存冗余量和库存下限。主要考虑零部件价格、是否易耗、 配套半径、供货周期或生产周期以及对生产进度所起的影响,在保证生产的前提下避免资金的长期积压。 4) 确定车间成本控制和MBOM的生成标准,以有效降低生产损耗,提高生产效率。

308

电 子 科 技 大 学 学 报

第 33 卷

3

应用效果

通过系统的实现和具体实施方案的确定,使准确的生产管理和成本核算成为可能。实现了物资定额发放 和成本核算,精确度达到80%以上,降低了因管理原因造成的生产损耗。 物资采购由以前的经验型管理转变为计算机辅助采购计划编制。既防止了物资采购不足对生产造成的 影响,又避免了库存物资过多造成资金积压。系统实施前后对比表如表1所示。
表1 系统实施前后对比表 单据数量/份 1 500~3 000 200~300 成本核算精度/(%) 无法计算 80 生产准备周期/h 5 1

产品种数 零件等级 单据生成方式 领料单生成时间/h 实施前 实施后 1 300 43 3 10 人工 自动 4 0.5

4





针对面向客户定制生产的企业,通过对BOM表管理系统的设计和实施方案的优化,满足了面向客户定 制生产企业的物流管理系统的需要。 该优化解决方案有以下3个特点: 1) 降低了产品系列和产品版本数量、提高了BOM表生成效率和成本核算的准确度、实现了物料定额发 放。 2) 系统的实施提高了企业信息化管理水平,大幅度提高了生产效率和资金利用率。 3) 用户在实际应用中,可对产品结构树进行更加深入细致的配置,对生产过程和物流过程进行更加精 确的管理。该系统和方案对具有类似结构关系的非制造业领域的物流管理同样有效。 参
[1] 周



文 献

锐, 郁鼎文, 张玉峰. 基于BOM的任务分解求解策略[J]. 机械科学与技术, 2003, 22(2): 315-317 兵, 周 良, 等. MRP II系统中基于对象关系方法的BOM管理的设计与实现[J]. 计算机工程与应

[2] 李向东, 范玉青. PDM中的BOM面向对象模型及其应用[J]. 计算机集成制造系统, CIMS, 2002, 8(7): 505-510 [3] 王立松, 陈 用, 2002, 38(6): 206-208 [4] Wei Zhiqiang. BOM multi-view mapping of product based on a single data source[J]. Journal of Tsinghua University, 2002, 42(6): 802-805 [5] Josef S, Qi Guoning. PDM of manufacturing enterprise[C]. Beijing: Mechanical Industry Press, 2000





孙晓丹

BOM 资料集锦

(Cartoonfans#gmail.com)

PDM 系统产品结构数据的自动入库及其 BOM 实现

- 62 -

Oct. 2005, Volume 2, No.10 (Serial No.11)

通讯和计算机

Journal of Communication and Computer, ISSN1548-7709, USA

PDM 系统产品结构数据的自动入库及其 BOM 实现
谢 川1,纪传龙 2,刘 辉 3,王建华 4,刘志峰 5
(1,2,3,4,5 北京工业大学机电学院,北京 100022)

摘 要:产品是整个 PDM(Product Data Management)系统管理的基础和核心,BOM(Bill of Material)物 料清单表是整个 PDM 系统产品管理中的灵魂所在, 而产品结构数据是形成 PDM 系统中各类 BOM 表的最 根本的组成元素。目前国内许多准备开展或是正在开展 PDM 项目的企业内的大量产品结构数据的入库问 题是一个亟需解决的问题。本文探讨了针对某企业开发的 PDM 系统中产品结构数据的自动入库方式以及 基于该数据的 BOM 实现方法。 关键词:PDM;BOM;EBOM;产品结构数据 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[3]。BOM 是由物料条目(1tem)组成。所 谓物料条目是指在产品的形成过程中,原材料所经 历的某种形态。简单地讲,BOM 是构成一个物料 项的所有子物料项的清单,其主要目的是体现产品 结构和产品配置,用来反映产品零部件之间装配的 层次关系及相关属性[4]。

1. 引



PDM 是以产品为核心,以软件为基础,通过 计算机网络和数据库技术,把企业生产过程中所有 与产品相关的信息和过程集成起来,统一管理,使 产品数据在其生命周期内保持一致、最新和安全, 实现在正确的时间,以正确的方式,将正确的信息 传递到正确的地点, 以实现正确的操作管理和决策, 在企业范围内为产品设计与制造建立一个并行化协 作环境的关键使能器[1]。PDM 系统恰恰迎合了目前 国内众多企业在"甩图板"、消灭蓝图之后,规范基 础技术信息,发挥网络效益,共享工程数据,从而 促进 CAD 应用上层次、 上台阶的需求, 为企业进一 步推广和深化计算机信息管理打下扎实的基础。 PDM 进行信息管理的两条主线是静态的产品结 构和动态的产品设计流程, PDM 功能模块中的电 如 子仓库与文档管理、工作流程管理、产品结构与配 置管理、用户管理以及工程变更管理等等,所有的 信息组织和资源管理都是围绕产品设计展开的,产 品设计是整个 PDM 系统运作的基础和核心[2]。 同时,构建有效的 PDM 系统离不开 BOM(Bill
1 2 3 4 5

2. 数据录入应用背景
目前国内大部分企业的庞大的产品结构数据 都是以文件的形式,尤其是以 EXCEL 表格的形式 杂乱无序地存在于由不同的计算机系统和软件所 组成的网络体系中,彼此之间缺乏必要的信息关联 和信息沟通,无法保证在某一时刻取得的产品数据 总是最新的和正确的,无法保证这些数据能在整个 企业范围内得到充分的共享,并免遭有意或无意的 破坏。对于许多准备上或者是正在上 PDM 项目的 企业,毫无疑问,产品结构数据的数据库录入工作 是实现产品数据信息的统一有序管理,从而缩短产 品研发周期、降低成本、提高质量,为企业赢得市

谢 川(1965- ),女,副教授,硕士生导师;研究方向:PDM/CAD/CAM。 纪传龙,硕士生;研究方向:PDM。 刘 辉,硕士生;研究方向:PDM。 王建华,副教授;研究方向:电子标签/PDM。 刘志峰,博士;研究方向:电子标签/PDM。 11

PDM 系统产品结构数据的自动入库及其 BOM 实现

场竞争优势的基础和前提。

3. 数据录入应用实例
本文主要探讨针对某企业开发的 PDM 系统中 产品结构数据的自动入库方式以及基于该数据的

BOM 实现的详细方法。该企业的产品结构数据信 息是 EXCEL 表格的形式,如图 1 所示,它是该企 业内部各个部门之间通用的产品数据信息的蓝本, 各部门都会依据该产品信息的蓝本来提取本部门 想要的数据。

图 1 产品结构数据文件样式

在图 1 中,该 EXCEL 表格文件格式固定,便 于大量产品结构数据文件的自动录入。每一个产品 数据文件的每一个工作表单从第 7 行到第 25 行依 次相接便形成某一产品中某一顶级部件的设计数 据;每个工作表单表首几行主要是关于该顶级部件 的基本概况,包括名称、代号、其所隶属产品的名 称及其代号以及该顶级部件所包括的工作表单页 数等;序号栏和装配系统栏表示该顶级部件下各零 部件的装配情况,以及各个零部件之间的装配关 系;代号栏则表明该装配各零部件所对应的工程图 图档代号;接下来的几列是关于对应于某一零部件 在该顶级部件下的一些基本的数据信息,如名称、 规格、单部套数量、备品数量、材质、材料处理要 求、单重、总重以及附注等等;最后面的几栏是关

于该产品工艺路线情况的描述。 本文项目选用微软 SQL Server 2000 数据库系 统,对于该 PDM 系统下基本的产品结构数据信息 的录入,设计数据库中表格如图 2 所示。 本文项目的软件开发基础是微软.NET 平台下 的 VB.NET 开发语言。据估计,.NET 平台将是下 一个网络时代的标准平台,VB.NET 是支持这一平 台的标准开发工具之一,是 Visual Studio.NET 的主 要组成部分,是 Visual Basic 开发语言某种非完全 意义上的升级版,继承了 VB 中与 EXCEL 的强大 功能接口模块 VBA, 从而可以很轻松地从 VB.NET 项目中调用和操作 EXCEL,获取如图 1 表格文件 中的产品结构数据的内容,达到产品结构数据入 库,实现产品结构数据统一有序管理的目的。

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PDM 系统产品结构数据的自动入库及其 BOM 实现

在 VB.NET 软件操作平台下,产品结构数据录 入流程的实现方法如下: (1)在 PDM 系统项目中添加对 EXCEL 类的 引用以便在该项目中操作 EXCEL; 添加引用:Microsoft Excel 11.0 Object Library (2)定义 EXCEL 类的实例,将 EXCEL 类实 例化,这也是调用 EXCEL 类的基础; Dim myExcel as New Excel.Application (3)图 1 单元格中数据信息内容的获取。 myExcel.Workbooks(bookNo).Worksheets (sheet No). Cells (row, column).Text 设置循环变量依次变换上式中工作薄 (Workbooks)参数 bookNo、工作表(Worksheets)页数 参数 sheetNo、 单元格(Cells)行数参数 row 和列数参 数 column, 就可以取得图 3 中筛选后文件列表中不 同文件的不同工作表单的不同行和不同列所对应 的单元格中的不同的产品结构数据内容,对于图 2 表中大部分字段信息都可以通过这种方式获取。 (4)在图 1 中,对于序号和装配系统两栏: ① 第一个工作表的第 7 行为该产品设计文件 所代表的顶级部件的信息;节点号为 1,父节点号 (ParentNodeNO) 值为 NULL。 ② 如果某行装配号栏为空值,则默认该行不 表示任何零部件信息。 ③ 如果某行装配号的右下角单元格内容为 空 , 则 该 行表 示 一 个 零件 的 信 息 ,有 无 子 节 点 (hasChild)值为 0;否则,内容不为空,则该行表 示一个部件信息,有无子节点(hasChild)值为 1; 如果该行装配号栏为空值,则依次检索该行装配号 右下角单元格的正下方单元格的内容。 (5)装配路径表示零部件之间在该顶级部件 下的装配关系,是 PDM 系统中产品设计管理所依 据的基础,同时也是形成产品管理中各类物料清单 (BOM 表)的基础。 零部件装配路径的获取: 设置一数组 arrRank(6),从 arrRank(0)到 arrRank(6)依次表示产 品、一级组件、二级组件、...、六级组件等七级装 配级别; 获取该组件的装配号 A 并记下该列的数值 column,赋值 arrRank(column-1)=A,并将数组 arrRank 的第 column+1 项的值 arrRank(column)到

图 2 数据库库表

4. 数据录入流程分析
图 3 是在 VB.NET 软件平台下产品结构数据入 库的整个操作流程:

图 3 结构数据录入流程图

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PDM 系统产品结构数据的自动入库及其 BOM 实现

最后一项的值 arrRank(6)清零;然后将数组 arrRank 中不为零的项用间隔符“/” 依次相接,则就形成 该组件的装配路径。例如图 1 中平焊法兰的装配路 径即为“1/5/1” ,表示该组件为产品的一个三级组 件。

5. 录入数据的 BOM 实现
对于按上述方法入库的产品结构数据,以 BOM 的形式实现的描述方法分析如下: (1)如图 2 所示,tblProduct(产品表, 表 1)中 各产品项目是由顶级部件表(表 2)中各顶级部件构 成,而 tblAssembly(顶级部件表, 表 2)中每一个顶 级部件由 tblLPart(零部件表, 表 3)中各零部件构成 并标明各组成零部件之间的装配关系。 (2)表 1 和表 2 中 ProductID(产品编号) 和 AssemblyID(顶级部件编号)能够唯一确定一个产品 项目或者是某一产品项目中的某一顶级部件;表 3 中 AssemblyID(顶级部件编号)和 AssemblePath (零 部件装配路径)二者联合能够唯一确定一个产品项 目中某一顶级部件的所有零部件以及他们之间装 配的结构层次关系,这是形成 BOM 的基础。 (3)产品结构树形成的递归算法: 从某一产品项目或者是某一顶级部件出发,依 据表 3 中表示零部件所属关系的 AssemblyID(顶级 部件编号)、ParentDrawingID(父节点图纸 ID) 和表 示零部件装配关系的字段 AssemblePath (零部件装 配路径), 依次从数据库中遍历其组成各项的零部件 表 (表 3) 如果某一零部件的 hasChild(有无子节点) ; 字段值为 0,表明该组件为一零件,则结束该节点 查找;否则字段值为 1,表示该组件为一部件,则 依次向下查找该部件下所有的组件,如果仍为部 件,则继续向下查找,如此循环,直至查找到所有 节点的 hasChild(有无子节点)字段值为 0 时为止。 经以上分析,对于如表 2 中所示的顶级部件的 产品结构数据,在项目中运行时取得如图 4 所示的 产品结构树,显然,上述过程生成的是该顶级部件 的 EBOM(Engineering Bill of Materials),也就是工 程设计物料清单。

图 4 BOM 表实现的运行结果

6. 结



本文主要探讨了目前国内大部分制造企业内 产品结构数据的入库管理问题,介绍了针对某企业 开发的 PDM 系统中产品结构数据的自动入库方式 以及基于该数据的 BOM 实现的详细方法,为该企 业的产品数据的统一有序管理打下了坚实的基础。
参考文献: [1] 童秉枢,李建明编著, 《产品数据管理(PDM)技术》 ,北 京:清华大学出版社,2000. [2] 孙天涌,王建民,韩鑫,耿坤瑛,PDM 及其最新进展, 计算机辅助设计与制造,第 2 期,2000: pp. 3-6. [3] 杨承启,PDM 中有关 BOM 的研究及其应用,电子机 械工程,第 20 卷,第 2 期,2004: pp. 46-48. [4] 程存有,叶晓俊,BOM 的建立及在 PDM 与 ERP 集成 系统中的应用,计算机工程,第 29 卷,第 4 期,2003: pp. 143-145.

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PDM 系统产品结构数据的自动入库及其 BOM 实现

Automatic Storage of Product Structural Datum and Its Realization in BOM
Chuan Xie1, Chuanlong Ji2, Hui Liu3, Jianhua Wang4,Zhifeng Liu5
(1,2,3,4,5 College of Mechanical and Electrical Engineering, Beijing University of Technology, Beijing 100022, China)

Abstract: Product is the basis and the core of PDM (Product Data Management) in which BOM (Bill of Materials) forms the spirit of the Product Management, while the structural data of products constitutes the most important element of different BOMs in PDM. So, at present, it is an urgent issue to store the data above-mentioned into database for most companies that are ready to execute or have executed a PDM project in China. This paper discusses the method of automatic storage into database of the product structural data and their realization in the form of BOM in a PDM system developed for an enterprise in Beijing. Key words: Product Data Management; Bill of Materials; Engineering Bill of Materials; Product Structural Datum (责任编辑:Jeff,Zidan,黄梅)

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