毕业设计（论文）-PLM中零件信息构建方法研究.doc

济南大学毕业论文毕业论文题 目 PLM中的零件信息构建方法研究 学 院 机械工程学院 专 业 工业工程 班 级 工程0702 学 生 李林 学 号 20070407029 指导教师 曲一兵 二一一年 月 日(宋体三号，居中)- 1 -济南大学毕业论文- 23 -1 前言1.1课题背景 1.1.1 PLM系统概述PLM，产品生命周期管理（Product Lifecycle Management），是一种应用于在企业内部，以及在产品研发领域具有协作关系的企业之间的，支持产品全生命周期的信息的创建、管理、分发和应用的一系列应用解决方案，它能够集成与产品有关的人力资源 、流程、应用系统和信息 。这样比较好地解决了EBOM和MBOM的沟通问题。实际上，通俗的来讲，PLM系统就是 PDM(产品数据管理，Product Data Management)系统的升级，就是一项用来集成所有与产品相关信息（包括零件信息、权限信息、文档、配置、结构等)和所有与产品相关过程（包括过程的定义和管理）的技术。它的发展历程经历了如下四个阶段：工程图纸管理阶段、产品数据管理阶段、支持产品协同商务阶段以及产品生命周期管理阶段（即演化成为PLM技术）。1.1.2 BOM概述BOM的英文全称为Bill of Material，也称为“物料清单”或“产品结构表”、“产品结构树”，在某些工业领域内，有的时候也称为“配方”、“要素表”或者其他名称。BOM表示生产某产品所需要的所有物料项，以及物料项之间的结构和数量的关系。BOM一般包含物料的三个信息：物料主文件、产品结构以及工艺路线。物料主文件包含的信息有：图号，名称，材质，数量，单位，类别，是否关键件等。产品结构包含的信息有：层级关系，时效件，替代件，可选件，偏置期等。工艺路线包含的信息有：加工工序，工作中心，加工与准备时间，工序编码等。1.1.3 背景目前，经济的发展呈现出全球化的趋势，企业同时面临着国内国际上的竞争，信息化已经成为企业提高产品竞争力的核心。市场要求企业在更短的时间内提供质量更好、成本更低的产品。能否实现这一要求将成为现代企业能否生存和发展的关键性问题。PLM产品生命周期管理，可以有效的缩短产品生产周期，加速产品从设计到制造的转化。BOM（Bill of Material，物料清单），既是PLM和ERP系统中的重要组成部分，也是制造型企业的核心数据，同时也是俩大信息平台的交汇点。在PLM系统中BOM是最终结果，我们一般称之为EBOM；而在ERP系统中BOM是基础，一般称为MBOM。在生产系统与PLM系统集成时，能否快速的实现由EBOM自动转换成为MBOM是集成中的关键问题，也是提高设计和制造效率的关键问题。1.2 国内外研究现状在国内，随着目前的 ERP 应用热潮，BOM 在企业中得到了异乎寻常的重视，这是因为，考虑到国内企业信息化基础比较薄弱的现实，一些企业在实施 ERP的时候，采取分布实施的策略，他们认识到企业的基础数据是企业信息化工程能否成功的基础，因此首先从 BOM 抓起，这就促使 BOM 研究从 ERP 中逐渐被分离出来，成为一个相对独立的研究对象。在国外都是将BOM的功能模块嵌入进各种PDM和ERP系统中，PDM通常用来管理EBOM和PBOM，ERP用来管理MBOM，由于企业中主要部门的BOM被分散到不同的系统中施行分别管理，只有通过相互转换的方法来保证BOM数据的一致性、完整性。其中，BOM的数学建模及其相关的算法，BOM信息集成及转化，BOM多视图映射等成为关键的技术。国内外的相关研究人员也对这些技术进行了许多有价值的研究，以下是本人搜集的部分研究成果。在BOM的数学建模和算法方面，曹礼廉、李芳芸采用了用矩阵描述BOM的新思路，提出了一种具有广泛适应性的MRP分块矩阵计算方法，讨论了改算法的实现和应用情况2。任荣升提出，BOM作为制造业中的核心数据，其数据结构的设计直接关系到MRP系统的运行状态和执行效率。结合企业实际以及现代制造业中BOM的功能、特点，提出了BOM的实现模型以及算法可方便地得出任何成品及半成品的产品结构和所需的原物料，通过合理的设计，也为委外工序和成本核算的实现奠定了基础1。何向军、何森提出，通过应用居于特征辨别的物料清单转换方法，在实验室生产装配线上，通过定义电脑等部件的转换函数，建立物料清单转换的数学模型，实现了从设计BOM到制造BOM的转换，从而验证了该方法的可行性3。徐汉川、徐晓飞、战德臣、何霆在给出EBOM、MBOM和BOP的严格形式化描述的基础上提出一个结合EBOM和BOP自动转换出MBOM的算法，针对转换中涉及的产品结构、生产提前期以及工艺路线三个重点环节，定义了若干转换规则5。BOM多视图技术的出现是为了解决产品工程设计、工艺规划、生产制造等几个主要阶段对BOM需求不同又要保持BOM数据信息完整性一致性这一实际应用问题。在BOM多视图映射研究方面，周育洋研究了常用BOM的数据结构，建立了基于XML的BOM信息模型，采用XML和XML Schema对BOM进行信息建模，当BOM信息需要在不同部门或者不同系统之间传输时，使用XML文档格式的BOM来进行，结合企业的实际需求，在SolidWorks Enterprise PDM基础上开发了BOM多视图映射工具，该工具可以从PDM中获取设计BOM，然后再工作流驱动下通过视图映射算法生成工艺BOM和制造BOM9。闫崇京、廖文和、郭宇、程筱胜提出基于多色图的BOM模型，以设计BOM和制造BOM为基础，勾践BOM主模型，通过多色图中节点和边的颜色控制零部件及其相互关系的不同构型，建立各应用BOM模型，并分析了BOM主模型与应用BOM间的结构关系、语义关系和普通关系6。李向东、范玉青针对产品结构与配置管理问题，利用面向对象技术，以单一产品数据源作为底层数据支持，给出物料清单对象模型，应用于系列化包装机的动态产品结构与设计流程的有序管理中，给出基础物料清单的组成和产品物料清单使能器的构型管理概念，建立配置规则，并依据产品不同配置规则，生成相应的物料清单结构，完成系列化包装机的产品结构与配置管理8。刘晓冰、黄学文等提出了BOM视图之间的转换方法，该方法通过定义虚拟部件、中间部件和外协部件，构建相应的映射函数，实现了EBOM、PBOM和MBOM之间的转换。魏志强，王先逵等提出了基于单一数据源的产品BOM数据多视图映射技术，初步建立了BOM多视图数据映射平台和BOM视图映射工具组件。刘晓冰，王万雷等设计了对应不同部件类型的物料清单转换规则，给出了设计物料清单想制造物料清单转换的算法以及物料清单对工程更改的处理规则，实现了从设计物料清单到制造物料清单的自动转换。白玉清，陈继忠提出了居于Windchill的多物料管理方案，并对物料清单多视图的实现、批次物料清单管理等关键技术进行了讨论。Zhu S，Cheng D等人提出了一种基、基于STEP/XML的统一BOM的方法，解决了BOM多视图问题并提供了集成性、即时性和一致性的PDM数据。Tozawa Yoshio和Yotsukura Mikio解决了集成BOM的障碍，阐明了BOM视图之间的区别，使得在单一集成BOM中的多视图可以共享。郑永前等人描述了如何使用有效的系统开发工具实现BOM多视图映射的方法，研究了如何使用多视图来组织各种各样的数据，并在此基础上实现了CAD/CAPP/CAE的无缝集成。乔立红，张毅柱讨论了设计BOM经由工艺BOM向制造BOM的转换机制，实现了PDM与ERP系统间集成信息的信息传递与同步操作。王军强，孙树栋等人讨论了车间生产物料清单的信息模型，分析了车间生产物料清单管理系统与车间生产管理其他子系统的集成，以及不同形式物料清单的集成9。1.3研究内容及其意义（宋体小四，1.25倍行距）1.3.1 论文研究的内容（黑体小四，1.5倍行距，段前0.5行）（1）（宋体小四，1.25倍行距）（2）（宋体小四，1.25倍行距）1.3.2 研究的意义2 BOM基本理论2.1 BOM的基本概念2.1.1 BOM的定义最终产品是由一系列的物料所构成的，通过产品的结构可以看出来：由哪些物料构成，每种物料的数量是多少，物料与物料之间的关系如何。为了便于计算机识别，则需将此用图表表示的产品的结构转换成数据格式。这种利用数据格式来描述产品结构的文件称为物料清单。具体作用包括：计算机识别物料的基础依据，编制计划的依据，配套和领料的依据，根据它进行加工过程的跟踪，采购和外协的依据，根据它进行成本的计算，可以作为报价参考，进行物料追溯，使设计系列化、标准化、通用化。BOM体现了数据的共享和信息的集成。物料清单在狭义上被认为是一种用来确定装配每种产品所需的部件或分装件的工程文件。单级BOM仅包括那些立即需要的分装件，不包括部件下的部件。多级BOM表是一种部件列表，把最终产品全方位地分解到原材料。物料清单文件被设计成用来输出期望表格的计算机记录，物料清单结构则与物料清单文件的排列结构或总体设计有关。物料清单结构一定要能提供所有期望的表格或者记录。物料清单处理程序是一种计算机软件包，用它来组织喝维护由物料清单结构所制定的物料清单文件之间的连接。大多数物料清单处理程序是用单级物料清单，用它来维护单级BOM文件间的连接或链接。2.1.2 BOM包含的信息计算机识别和检索物料的首要途径是物料编码，它统称物料号（item number）。最基本的要求是唯一性。字段多为字符型，长度为15-20位。物料码可以使无含义的。采用流水码，按顺序数字编号，这样代码简短，存储量少，且保证唯一性。物料码也可以是有含义的，如将总位数分成几段，依次表示成品、部件、零件、版次或其他标识。成组技术采用成组编码。对物料进行编码取决于公司的需求，一个好的编码应使人一看到就知道是什么物料。物料的编码是实施MRP或ERP的最基础的工作，对系统能否实施成功有最直接的影响。在系统实施之前，一定要对物料的编码统筹考虑，不可疏忽大意。每一种物料都有一份文档，称为物料主文件（item master），它用来说明所有物料的各种参数、属性及有关信息，这里的物料包括原材料、中间在制品、半成品和成品等。这些物料的属性能反映物料同各个管理功能之间的联系，也体现信息集成。物料主文件包含的信息主要有：（1）最基本的信息包括物料编码、物料名称、物料规格、计量单位、库存分类、设计图号等。注意以下几点：计量单位用在对外采购时，若对方的采购单位与公司内部的计量单位不一致，则必须设定转换参数，例如，某一物料在公司内部计量单位为个，而采购时以打为单位来计量，在公司向其供应商下达的订单和收到供应商的发货单上的单位应为一个统一的单位，所以在软件系统里应设定此转换参数。进行库存分类是为了管理的需要，如在统计查询作业中，可能要定期对各库存分类做统计，也可能在某些作业中要以此为条件。如在汽车行业，通常可以将物料分为铸造件、五金件、橡胶件等。（2）同计划管理有关的信息包括物料的来源、是否是虚拟件、是否是MPS物料、批量的增量倍数、批量法则、最小量、最大订购量、物料表码（BOM code）、提前期、安全时间、安全库存等。需要注意以下几点：物料的来源通常包括自制、采购、外包和调拨几种形式。虚拟件从物料的形态结构上讲有相应物料，从管理和计划角度讲则没有，因为它只是中间过程的一个物料，不入仓库，也不需要进行库存的计算。如果某物料是MPS物料，则是MPS的计划对象。批量的倍数是指有时净需求量为多个批量，用此参数决定订购的数量。例如，某物料倍数为3，净需求量为27个单位，批量的大小为10个单位，则用批量乘以倍数得到订购的数量为30个单位。批量法则有按需确定批量法、固定批量法、期间订购法等。安全时间是用来保证当前置时间发生变动时，仍能使订单按期完成而设立的一个时间值。这里需要说明的是，提前期不变，只是计划订单投入和计划订单接收时间同时提前。提前量即安全时间。（3）主要同库存管理有关的信息包括存放形式、是否需要库存控制、是否是虚拟件、是否需要批量控制、物料的ABC分类、库存的盘点期等。主要需注意以下几个问题：若物料需要批量控制，需要注明物料的批次和批量，以及对物料进行跟踪和记录。物料的ABC分类通常依物料订单的年度总使用金额进行排序。虚拟件不需要库存控制，但并非是所有不需要库存控制的物料都是虚拟件。要设定库存盘点的时间间隔。（4）主要同成本有关的信息必须设定非虚拟件的制造成本，包括直接材料、直接人工成本和制造成本。在ERP的会计系统中，上述成本科目又可以细分为更详细的会计科目，如，直接人工可以分为装配人工、设备操作人工和技术性人工等。（5）主要同质量管理有关的信息设定产出率、检验等级、检验水准、抽样标准、可接受的质量水平等。2.1.3 BOM的输出格式单级和多级BOM是物料清单的俩种不同的输出格式。不同的输出格式在不同的环境下都是有用的。例如，单级BOM可以提供关于部件可用数量的检查、分配和选择数据，以支持订单的发出。工业工程师则经常使用全面的多级BOM来决定如何将产品组装在一起。财务人员使用它来进行成本累积计算。但基本原则是一个公司应该有且只有一个系列的物料清单或产品结构记录，并且他应像一个实体一样得到维护。该物料清单应该被设计成可以用来满足公司的要求。单层BOM即从产品到下面的零组件只有一层的产品结构，表2.1所列显示了某公司生产某产品001的BOM。在单层BOM中能反映出如下的信息：构成产品的所有零组件；零组件的编号；零组件的相关描述；构成单位产品所需零组件的数量；零组件的单位。表2.1 某公司生产某产品的BOM零组件编号简单描述所需数量Base 100Shade 100Plug 100灯座灯罩插座111该产品的BOM可以用图来表示，如图2.1所示。001Plug 100Shade 100Base 100图2.1 产品001的单层BOM结构若果产品在公司里是一次性装配的，则用单层BOM就已经足够了，但是如果组件下面还有次组件或者零件，则单层BOM就不足以来表达，此时就必须用多层BOM来描述。如前面所述，产品001是由灯座、灯罩和插座所构成的，可是这些组件都是有其他许多零件构成的，若制造产品的时候是由最底层的这些物料组装而成的，则必须用到多层BOM。图2.2是构成产品001的一个完整的BOM，这里一共有两层，其中最上层的最终产品成为0层，往下一次为1,2层。0010层Plug 100Base 100Shade 1001层P1002P1001B1003B1002B10012层图2.2 产品001的多层BOM结构同样可以将该BOM结构用表格形式表示，如下表所示。表2.2 某公司生产某产品001的完整物料清单物料编码子件号所需数量001001001Base 100Base 100Base 100Plug 100Plug 100Base 100Shade 100Plug 100B1001B1002B1003P1001P100211111111物料清单中物料的层次遵循底层代码的原则（Low Level Code，简称LLC），所谓低层代码规则，是指在产品结构中，最上层物料的层次为0层，其下依次为1,2层。一个物料在物料清单中可能出现在两个以上的层次中，以该物料在产品结构中出现的最低层次码定为其层次码。举例说，如果有两个产品X和Y，其物料清单如表2.3所列，则系统会自动地确定每一物料的最低层次码，如表2.4所列。表2.3 产品X和Y的物料清单父件子件所需数量XXBYYAABCDACBE2111111表2.4 物料最低层次码物料最低层次码XYABCDE0012132物料需求计划的顺序由各物料最低层次码数值的大小决定，从最低层次码数值最小的物料开始执行，并依次执行最低层次码数值较大的物料，也就是说，是依据物料最低层次码递增的顺序来执行的。在上述产品001的例子中，如果灯座有2种形式：Base 100和Base 200；灯罩有3种形式：Shade 100，Shade 200和Shade 300；插座有2种形式：Plug 100和Plug 200。如图2.3所示。如此一来，产品001就会产生23212种，则相对应的物料清单也有12种。即这种产品有多个模块组成，每个模块又有多种选择，如果可选件较多的话，则建立的全部物料清单的工作量显然很大，解决的方法是以选项或者模块来建立MPS，即建立模块化的物料清单。模块化的物料清单的0层为可选件，在上述001的例子中，如果采用模块化的物料清单，则全部物料清单将为2327种，如果可选件较多时，这种优势将会更加明显。001BasePlugShadeBase 100 100Base 200Shade 100Shade 200Shade 300Plug 100Plug 200图2.3 产品001的模块化清单示意在模块化物料清单中，必须设定可选件的预测百分比，可选件的需求百分比加起来为1；若是附件，则附件的需求百分比加起来要小于1，因为有的客户不一定选择。产品001的模块化的清单可以用表2.5列出。物料编码子件号所需数量LA001LA001LA001BaseBaseShadeShadeShadePlugPlugBaseShadePlugBase 100Base 200Shade 100Shade 200Shade 300Plug 100Plug 2001110.60.40.10.30.60.10.9如果按照物料的类型来分，可分为计划用物料清单、制造物料清单和成本物料清单等。为了更好的进行主生产计划活动，有时需要重建物料清单，如前面所示的模块化物料清单，建立这种清单将使数据的存储量大大减少，有利于系统的优化。除了模块化物料清单外，还有计划物料清单也是其中的一种，它只适用于计划，与用于制造产品的那些清单是不同的，刚才所述的模块化物料清单就包含了一种计划清单的形式，它可用于制作物料计划和模型，但是有些模型是不可制造的。目前应用最为广泛的计划用物料清单是超级清单。它描述了组成一个平均最终产品的相关的选项或模块。这种最终产品是不可能制造出来的。单从物料清单的逻辑上来看，它对计划和主生产计划是十分有用的。物料清单处理程序指明了，超级清单应该作为合法的单级物料清单而建立在产品结构文件中，这就意味着超级清单将把各种可能的选项看做部件，并有他们的平均使用率。物料清单的运算逻辑可以采用十进制乘法。物料清单的逻辑在互不相容的选项中强加入了数学连接。超级清单不仅是制造工具，而且也是营销工具。有了它，就不再需要预测和控制单个模型了，而可以用总平均单位数来进行预测，这时就需要重点进行百分比分析，即关注单级物料清单。同时也要注意，当有顾客订单出现时，用建立在工作日基础上的可供销售量计算逻辑来管理库存。我们参照一下产品001的小例子，产品001的选项如下：灯座：Base 100，Base 200；灯罩：Shade 100，Shade 200，Shade 300；插座：Plug 100，Plug 200。可制造的产品总数是12（232）。如果按照最终产品进行管理，则每一种都将不得不进行预测。此时可以仅仅对其中部件进行管理，只建立部件的预测模型（按照一定的百分比），而不用建立全部最终产品的预测模型。计划物料表用于计划阶段，制造物料表则用于执行阶段。执行阶段始于接受顾客订单。接到订单后，利用产品构造系统来决定产品规格，系统自动地做出制造物料表。后续的领料单作业及指令单作业即已该制造物料清单为依据。和最基本的物料清单及缩排式物料清单类似，成本物料清单说明每个物料的材料本身、人工和其他间接费用，从成本构成说明物料的单价价值及其总值，在计划的同时体现了资金流的概念，如图2.4所示。PruductAssembly 1(2)Part 3(1)Assembly 2(1)Part 3(2)Part 2(2)Part 2(1)Part 1(2)图2.4 成本物料清单示意图2.2 BOM数据结构2.2.1 BOM对象模型一般来说，一个BOM的构成包括三个部分：主物料项：主物料项是BOM将要描述的物料项，对应装配关系来说就是父件。子物料项：子物料项是指在形成主物料项所表达的物体之前的前驱物体形态，对装配关系来讲就是子件。BOM属性：包括所描述的物体形态转变中的转变条件和控制因素，对装配关系而言就是装配的数量和偏执时间等等。如表2.6所示。表2.6 BOM基本数据组成结构父物料号子物料号层次物料名称图号物料类型数量其他随着BOM在企业中越来越广泛的应用，BOM包含了越来越多的信息。可以使用面向对象的思想建立BOM模型，如图2.5所示。基本信息BOM文档信息不变参数可变参数子件信息父件信息图2.5 面向对象的BOM模型模型中各部分内容含义如下。（1）BOM的基本信息 包括BOM的产品型号、BOM的版本号、BOM的类型（如EBOM、PBOM、MBOM）等。（2）BOM的不变参数（3）BOM的可变参数 BOM的可变参数用于保存BOM中的可变信息，如同一种型号的产品，可以根据客户的需求配置不同的参数，比如产品的颜色。（4）BOM的父件信息 用来存储BOM父件的型号及装配等。（5）BOM的子件信息 用来存储BOM所包含的下一级子件的型号和数量以及装备类型等。（6）BOM文档信息 BOM的文档信息范围广阔，包括此BOM相关的所有技术资料，如文本文档、图形文档、视频和音频文档以及XML文档等。2.2.2 BOM数据特点随着客户对于个性化程度的逐步提高，大规模定制技术得到逐步的应用，而模块化定制作为大规模定制中的一种重要方式，在企业中更是得到了广泛的应用。生产者为了提高零部件的互换性、降低生产成本、继承过去产品的设计知识，通常会大量的使用标准件和重用已有的零部件。这些做法都会直接导致企业的产品或零部件之间存在大量零部件相互借用的现象，这种现象使BOM数据成网状结构，如图2.6所示。PBCADGFE1243162233图2.6 BOM网状结构图2.6中上层部件为下层部件的父件，零部件之间的数字代表装配数量，可以看出这种错综复杂的网状BOM结构不利于阅读、交流和存储。为了理顺产品相互之间的结构关系，必须对产品的BOM结构进行规范化设计，把复杂的网状结构转化为“单父多子”的树状结构，如图2.7所示。PA1B3C1D2E4F3G6B2C3E1F2图2.7 BOM树状结构通过上述的分析，可以看出BOM具有以下特点：（1）BOM具有明显的层次结构 BOM的层次结构表现为BOM中上一级是下一级的父件，下一级是上一级的子件。所以在BOM的描述中，必须明确零部件所在的层次，以及父件和子件的关系。（2）BOM中零部件是多对多关系 BOM中一个零件或子部件也可以被用于多个部件，一个部件也可能由多个零件或子部件组成，BOM中存在大量的单父多子或者多父单子情况。（3）BOM的动态特性 由于产品结构随客户的要求而不断变化，产品的BOM也会产生相应的动态变化，进而增加了BOM复杂性。（4）BOM数据的复杂性 产品零部件的数据还可以包括各种图形和技术文档等复杂的数据类型。2.3 BOM的分类BOM是PLM/MRP/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。工程BOMEBOM(Engineering BOM)：产品工程设计管理中使用的数据结构，它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。计划BOMPBOM(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。设计BOMDBOM(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。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。制造BOMMBOM(Manufacturing BOM)：生产部门的MBOM是在EBOM的基础上，根据制造装配要求完善的，包括加工零部件JBOM和按工艺要求的毛胚、模具、卡具等PBOM。也可以称其为工艺BOM。对应常见文本格式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、设备明细表等等。制造BOM信息来源一般工艺部门编制工艺卡片上内容，但是要以设计BOM作为基础数据内容。比较多的是机加工工艺BOM，或生产加工流转路线工艺BOM等，树上每个节点关联工装、设备、工时、加工简图等等工艺信息,主要在ERP软件中作为生产计划的基础数据出现。超级BOMSBOM 在PDM和ERP中都有各自的配置器，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。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。EBOM是在工程设计阶段的产品结构形式，产生于设计部门。设计人员根据客户订单及功能需求进行产品设计，确定产品所包括的零部件及其结构关系，以及明细表、汇总表、使用说明、装箱清单等信息。PBOM是产品在工艺计划阶段的结构形式。依据EBOM，工艺部门制定产品零部件工艺，确定工序、工位、简要工装等信息。MBOM是在工艺部门制定的工艺计划和流程的基础上，添加详细工艺、工装、材料和虚拟件等信息，生成制造物料清单。主要包括工艺路线、工时、材料定额、零部件装配工艺、刀夹具、模具、量具和机床等工装方面的信息。CBOM是反映满足客户订单功能需求的最终产品结构的BOM。它不但反映最终产品结构，还包括零部件的备品、备件、专用工具等各方面信息。设计BOM是设计部门用以描述产品设计结构的数据，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、产品使用说明书以及产品的装箱清单等。其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，偶尔也涉及工艺部门编制的工艺卡片上部分信息。设计阶段的主要工作内容是确定产品的设计结构，即产品为实现特定的功能，需要哪些零部件，这些零部件之间的功能结构关系怎样。同时设计的内容还包括零部件的功能要求，如几何形状和尺寸、重量要求、外观要求、功能参数的要求等等。EBOM 一般是在设计结束时汇总产生的。EBOM 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。其对应的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。工艺 BOM 是面向工艺规划的产品结构及其相关的工艺文件。企业的工艺设计部门在 EBOM 的基础上，对产品结构进行工艺分解，根据企业工艺装备特点，建立装配件的装配工艺和各零件的制造工艺，并确定了零部件的加工设备、工装夹具、刀具、辅具等工艺信息。PPBOM 可能修改 EBOM 中定义的零部件装配顺序。PPBOM 常见的文本表现形式为产品分单位目录等。制造 BOM 是企业生产制造部门用来组织和管理在实际的制造和生产管理过程中生产某种产品所需的零部件物料清单。MBOM 主要根据 EBOM 信息，结合PPBOM 中对 EBOM 的修改信息以及零部件的工艺信息，决定零部件之间的装配关系和装配数量以及零部件和最终产品的制造方法。MBOM 常见的文本表现形式为关键工序汇总表、自制件明细表、设备明细表等。质量管理 BOM（Quality BOM，QBOM）是企业的生产管理部门和质量控制部门在实际的制造和生产管理过程中生产某种产品所需的零部件质量管理和控制信息清单，QBOM 是根据产品的 MBOM 和 PPBOM 对质量的要求，描述各种自制零部件、外协件以及采购件的质量要求、质量检测和质量控制标准，用来指导生产质量控制和检查。成本 BOM（Cost BOM，CBOM），是成本核算部门用来描述产品及零部件的最终成本信息。它是根据制造 BOM 中自制件、外协件和采购件的成本方面信息，追加企业的管理费用、设备折旧费用等计算出产品及零部件的最终成本。采购 BOM（Buying BOM，BBOM），企业的采购部门根据 MBOM 的零部件的外购和外协信息，制定产品的外购件、外协件的 BOM 清单，同时根据自制件的PPBOM 中定义的原材料成材率，制定自制件的原材料采购物料 BOM 清单。销售 BOM（Sales BOM，SBOM），销售部门根据企业的销售计划和客户需求信息，确定企业的销售物料清单。销售 BOM 是按用户要求配置的产品结构部分，销售 BOM 包括最终产品和单独作为配件、备件销售的零部件等物料。在以上的这些 BOM 中，各种 BOM 的产生和使用过程与产品的开发过程密切相关。PDM 主要管理产品开发过程，EBOM、PPBOM 和 MBOM 在 PDM 中产生并存储于 PDM 的数据库中，PDM 通过其与 BOM 相关的功能模块进行操作和管理。3 BOM转换的理论与方法3.1 不同BOM之间的相互关系3.1.1不同部门中的BOMBOM之间的相互关系如图3.1所示。备品安装清单采购清单MBOM销售部门设计部门EBOM工艺部门PBOM制造部门MBOMBOM生成BOM查询变更管理数据库PDM成本核算规划MBOM成本清算质量标准质量部门质量文件财务部门MBOM采购部门采购清单库存MBOM图3.1 不同部门中的BOM及其相互关系产品设计部门用设计BOM来组织和管理从产品设计图纸中提取到的数据；工艺设计部门通过工艺BOM来管理工艺文档和组织工艺的编制；产品制造部门通过制造BOM来了解制造信息和组织管理产品的生产；质量部门通过质量BOM来检查产品全生命周期中的产品质量信息，并发现和控制产品的关键质量环节来保证生产优质的产品等。EBOM、PBOM和MBOM是其他下游BOM的信息基础。这三者也是决定产品生命周期中BOM数据信息一致性、准确性的关键。当前企业中存在的BOM问题，其根本原因就集中在没有合理的处理好位于BOM源头的三种最重要的BOM。3.1.2 EBOM、PBOM和MBOM的关系EBOM 是产品其他 BOM 视图的基础，工艺规划和生产制造阶段的 BOM 都是在EBOM 的基础上实现的，因而 EBOM 也是最重要的 BOM 视图。PPBOM 和 EBOM 有着紧密的联系。一般简单产品的 PPBOM 和 EBOM 基本相同。对于结构或功能较为复杂的产品来说，EBOM 中所描述的产品设计结构不能直接用来进行生产，产品的 PPBOM 和 EBOM 就有着很大的区别。具体表现在：产品的工艺设计为了满足生产的约束，通常会将 EBOM 中的物料进行分解和组合，形成新的物料，这些新物料并不在 EBOM 中出现；PPBOM 中物料属性主要与产品的工艺相关；PPBOM 中的物料关系主要反映产品实际装配关系，因此 EBOM 中的某些父项和子项的结构关系会被打散重新组合。MBOM是通过EBOM和PPBOM转化而来，主要区别在于物料的结构关系不同。MBOM增加了很多工艺流程的节点，即中间状态的物料。此外，在成本核算方面，虽然设计和制造的最终产品看上去相同，但在购买材料、设备和人力需求方面，两种制造方法完全不同。MBOM详细描述了产品的制造过程，是企业资源规划（ERP）运算的输入信息，也是下游各BOM产生的基础。图3.2 三者之间的关系在ERP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。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。3.2 不同BOM之间相互转换的方法3.2.1 BOM转换的方法目前国内外的研究人员提出了几种不同的研究方法，包括：构建BOM数学模型，用矩阵描述BOM的方法；BOM多视图映射，构建相应的映射函数，实现EBOM、PBOM和EBOM之间能够相互转换的方法；BOM信息集成，是一个基于XML以及XMSL的模型转换的方法；基于多色图的BOM建模的方法；能够保证数据的完整性、正确性与一致性的XBOM方法等等。总之，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。本论文选择XBOM的方法进行探讨研究，主要是因为XBOM是产品全生命周期各阶段中出现的各种BOM(包括设计BOM、工艺BOM、制造BOM及采购BOM等)的统称，XBOM技术给出了从设计BOM、工艺BOM向制造BOM的转换方法，并在制造BOM的基础上快速构建其他用途的BOM的方法，XBOM技术保证了物料数据的完整性、正确性与一致性。另外相对比与其他的方法，XBOM的方法将零部件的信息更加组耦化，便于计算机的编程与输入。3.2.2 XBOM方法图3.3给出了GXBOM的构成，主要定义如下：（1）BOM元模型(Meta-BOM)用以描述BOM的抽象构成。记作：Meta-BOM=N,R （3.1）物理域GPBOM功能域GFRBOM技术域GEBOMBOM元模型设计制造销售图3.3 GXBOM的构成其中N为节点，代表某一物料项，N=objN，virN，parNobjN表示实体物料项，例如零件、部件等；virN表示虚构物料项，概括描述一组可选物料项；parN表示参数化物料项，即该物料项一些参数存在变量，需要在具体设计中确定，例如参数化零件中尺寸变量。R为节点之间的关系，表示物料项之间的构成关系，R=and_R，or_R，one-of_R，and_R表示物料项之间的父子构成关系；or_R表示物料项之间可选关系；one-of_R表示虚构物料项与其代表的一组物料项之间的多选一关系。（2）GFRBOM（Generic Funcfional Requirement BOM，GFRBOM）表示由面向产品族的客户需求所构成的BOM，客户需求包括功能、价格、样式等方面。GFRBOM应用于销售部们表达某产品族面向的客户、功能需求以及市场等情况，也是产