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中文摘要 摘要 由于市场竞争的加剧和顾客需求的快速变化，企业都在积极探索如何改变传 统的设计和生产模式，以充分利用企业现有的资源，使产品开发效率大幅度提高。 由此产生了产品数据管理( p d m ) ，随着企业信息技术的发展，企业迫切需要产品 数据管理延伸到整个产品生命周期，b o m ( b i l lo f m a t e r i a l ) 作为整个产品生命周 期信息集成的纽带，对其管理的成功与否直接决定了p d m 系统的成败。b o m 管 理包括b o m 结构管理和b o m 配置管理两部分。 本文首先对b o m 管理的基础理论进行了研究。文中拓展了b o m 的内涵，认 为b o m 是由许多与产品结构相关的子对象有机构成在一起的复合对象，它包含本 体和从体两个基本部分，其中本体指b o m 本身需要反映的对象，从体是这些对象 的属性或者与之相关的对象的关系；文中还研究了b o m 在整个产品生命周期中的 形成和演化以及配置方法，其中重点研究了设计b o m 向制造b o m 的转化，在此 基础上给出了b o m 管理的原理模型。 然后以b o m 管理原理模型为基础，利用i d e f 的方法建立了b o m 管理的功 能模型和信息模型，并对b o m 管理相关关键单元模块进行了详细分析，提出了计 算机编码的解决方案，给出了b o m 配置设计时使用的动态流程管理模型，并给出 了b o m 管理的动态权限管理和静态权限管理的实现方案。接着文中研究了p d m 中b o m 管理的关键实现技术如软件技术、控制技术、遍历算法和安全技术等。 最后，作为对以上研究的验证，给出了笔者开发的长安汽车有限责任公司技 术中心汽车工程所汽车产品明细管理系统和迈特p d m p l m 3 0 实例运行描述。就 其运行效果和后期在厂家的实施情况来看，本文的研究成果是成功的。 关键词：p d m ，b o m ，b o m 管理，i d e f ，j 2 e e 墓塞塑茎 a b s t r a c t b e c a u s eo fi n c r e a s i n gm a r k e tc o m p e t i t i o na n dr a p i dc h a n g e o fc u s t o m e r s r e q u i r e m e n t s ，p e o p l ei nm a n u f a c t u r i n ge n t e r p r i s e ss e a r c h e da f t e rh o w t oi m p r o v et h e t r a d i t i o nm o d e lo fp r o d u c td e s i g n p r o d u c t i o ni no r d e rt oi m p r o v et h ee f f i c i e n c yo f p r o d u c td e v e l o p m e n tb y 削l l yu s i n gt h ec u r r e n tr e s o u r c oo fe n t e r p r i s e a sar e s u l t ， p r o d u c td a t am a n a g e m e n t ( p d m ) h a db e e nc o m ef o r t h w i t ht h ed e v e l o p m e n to f e n t e r p r i s ei n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y , m a n u f a c t u r i n ge n t e r p r i s e sp r e s s e df o rt h a tp d m c o u l de x t e n dt ot h ee n t i r ep r o d u c tl i f ec y c l e b i l lo fm a t e r i a l ( b o m ) i st h eb r i d g eo f i n f o r m a t i o ni n t e g r a t i o ni np r o d u c tl i f ec y c l ew h o s em a n a g e m e n th a sag r e a te f f e c to n p d ms y s t e m b o mm a n a g e m e n ti n c l u d e sb o ms t r u c t u r em a n a g e m e n t & b o m c o n f i g u r a t i o nm a n a g e m e n t t h i st h e s i s f i r s t l yr e s e a r c h e st h eb a s i ct h e o r ya b o u tb o mm a n a g e m e n t t h e c o n n o t a t i o no f b o mh a sb e e ne x p a n d e d ，a n da u t h o rc o n s i d e r st h a tb o mi sm u l t i o b j e c t w h i c hi sc o m p o s e do fs u b o b j e c tr e l a t i n gt op r o d u c ts t r u c t u r e b o mc o n c l u d eb o m r e a l i t ya n db o ms u b - r e a l i t y , b o mr e a l i t yr e f l e c t st h ea r c h i t e c t u r eo f t h ep r o d u c t ，b o m s u b r e a l i t yi n c l u d e sa t t r i b u t e so fo b j e c t si nb o mr e a l i t ya n dt h er d a t i o nr e l a t i n gt o b o mnr e a l i t y t h i sd i s s e r t a t i o na l s od i s c u s s e sm e t h o do fb o mc o n f i g u r a t i o na n d d e s i g na n de v o l v e m e n tf o rb o mi np r o d u c tl i f ec y c l e a u t h o r sr e s e a r c hf o c u s e so n d e s i g n i n gb o m ( d b o m ) c h a n g i n gt om a n u f a c t u r i n gb o m ( m b o m ) i np d m ，t h e b a s i cm o d e lf o rb o mm a n a g e m e n ti sb r o u g h tf o r w a r d t h ef u n c t i o n a lm o d e la n di n f o r m a t i o nm o d e la r eb u i i tw i n l 口d e fb a s eo nt h eb a s i c m o d e lf o rb o m m a n a g e m e n t t h i sd i s s e r t a t i o nt h o r o u g h l ya n a l y z e st h ek e ym o d u l e so f b o m m a n a g e m e n t t h es o l u t i o nf o rc o m p u t e rc o d i n gi sb r o u g h tf o r t h , a n dt h ed y n a m i c m o d e lo fp r o c e s sm a n a g e m e n ti sp u tf o r w a r d ，a n dt h es o l u t i o nf o rs t a t i cp r i v i l e g e m a n a g e m e n ta n dd y n a m i cp r i v i l e g em a n a g e m e n ti sb r o u g h tf o r w a r d t h i st h e s i sa l s o r e s e a r c h e sk e yt e e h n o l o g yf o rb o mm a n a g e m e n t ，s u c ha ss o f t w a r et e c h n o l o g y , c o n t r o l t e c h n o l o g y , t r a v e r s a la l g o r i t h ma n ds e c u r i t yt e c h n o l o g ye t c a tl a s t ，a st h ev e r i f i c a t i o nt ot h ef o r w a r dr e s e a r c h i n g ，t h eo p e r a t i o ne x a m p l e so f c h a n g a n p d ma n dm i tp d m p l m 3 0a r eg i v e nw h i c ha r ed e v e l o p e db ya n t h o lo u r r e s e a r c h i n gr e s u l t sa r er e l i a b l eb ya n a l y z i n gt h er u n n i n ge f f e c t so f s o f t w a r e k e y w o r d s ：p d m ，b o m ，b o mm a n a g e m e n t ，i d e f ，j 2 e e i i i 1 绪论 1绪论 1 1 引言 2 1 世纪的市场机制是以消费者为向导的市场机制，也既是说：企业的产品必 须是满足消费者不断变化的需求的产品：消费者的需求通常包含5 个方面的内容 ：产品质量、产品价格、售后服务、环境保护、以及个性化特色：所以企业要想 在日益激烈的市场竞争中立于不败之地，必须以更短的新产品上市时间( t i m e ) 、 更优的产品质量( q u a l i t y ) 、更低的产品成本( c o s t ) 、更好的产品服务( s e r v i c e ) 和产品满足环保要求( e n v i r o n m e n t ) 的“t q c s e ”五要素去赢得用户和更大的市 场份额。 为实现这一目标，工业界和学术界提出了一些新概念，新思想，新理论和新 技术”，这些概念或理论大多强调l a f ( l e a n ，a g i l e ，f l e x i b l e 一精益、敏捷、 柔性) 的概念。从管理和制造模式来看，国内外先后提出了并行工程( c u r r e n t e n g i n e e r i n g ，c e ) ，敏捷制造( a g i l em a n u f a c t u r i n g ，a m ) ，虚拟制造( v i r t u a l m a n u f a c t u r i n g ，v m ) ，虚拟产品开发( v i r t u a lp r o d u c td e v e l o p m e n t ，v p d ) ，虚拟 样机( v i r t u a lp r o t o t y p e ，v p ) 等概念，从组织结构来看，出现了动态联盟，虚拟 企业，异地工作组等概念。针对这些概念，国内外做了大量的研究。 在国步t - i = l 较有代表的研究项目有【5 0 1 【5 1 1 ：英国、法国等欧洲六国在1 9 9 5 年开始 的v i s i n e t 项目，其目标的是想通过“建立在a t m 网上协同三维可视化与虚拟现 实基础的一个跨欧洲的设计系统”，在h a p ：h e v i s c o r n 实现复杂产品设计的虚拟协 作；另外类似的还有美国通用电气公司的“c a m h e t ”项目，美国能源部的“敏 捷制造的使能技术”项目等。在国内比较有代表性的项目有：重庆大学制造工程 研究所进行的“区域性网络化制造系统”研究。香港理工大学和同济大学联合进 行的“分散网络化生产系统”研究，南京理工大学制造工程系进行的关于面向 c s c w 的c a d c a m 系统的研究等。 这些项目的研究报告中无不把对产品信息的有效管理作为其关键实现技术。 在对产品及相关信息管理的研究过程中，先后产生了物料需求计划( m a t e r i a l r e q u i r e m e n t sp l a n n i n g ，m r p i i ) 、企业资源计划( e n t e r p r i s er e s o u r c ep l a n n i n g ， e r p ) 、产品数据管理( p r o d u c td a t am a n a g e m e n t ，p d m ) 等系统，其中m r p i i 和 e r p 系统着重于产品生产管理领域，而p d m 着重于产品设计开发领域，由于各自 的立足点不同，使得产品数据在整个产品生命周期中很难保证一致。通过对这些 系统的进一步研究发现：它们无一不把b o m ( b i l lo f m a t e r i a l ) 作为其产品信息集 成的核心，基于此本文企图通过拓展p d m 中b o m 内涵和研究b o m 在产品生命 重庆大学硕士学位论文 周期的形成和演化来保证产品数据在整个产品生命周期中的一致性。图1 1 表述了 b o m 在某企业各信息系统的流转情况。 产品生命周期 图1 1p d m 和其它系统的关系 f i g1 1r e l a t i o n s h i pb e t w e e np d ma n do t h e rs y s t e m 在需求管理( r e q u i r e m e n t sm a n a g e m e n t ) 系统中，准备b o m 的生成的必要数 据；在p d m 系统中，形成设计b o m ( d e s i g n i n gb o m ，d b o m ) 并将设计b o m 转 化为制造b o m ( m a n u f a c t u r i n gb o m ，m b o m ) ：在物料需求计划( m a t e r i a l r e q u i r e m e n tp l a n n i n g ，m r p i i ) 系统和客户关系管理( c u s t o m e rr e l a t i o n s h i p m a n a g e m e n t ，c r m ) 系统中主要使用制造b o m 演化出来的b o m 多视图，如面 向装配生产的制造b o m ( a sa s s e m b l e d ，m b o m ) ，面向自制件生产的制造b o m ( a s p r o d u c e d ，m b o m ) 、采购b o m ( s t o c k i n gb o m ) 、销售b o m ( s e l l i n gb o m ) 、 财务b o m ( f i n a n c i n gb o m ) 等。 1 2 p d m 概述 p d m 技术最早出现在2 0 世纪8 0 年代初期，目的是解决大量工程图纸，技术 文档以及c a d 的文件的计算机管理问题，然后逐渐扩展到产品开发过程中的三个 主要领域i “l ：设计图纸和电子文档的管理，材料名细表( b i l lo f m a t e r i a l b o m ) 的管理及与工程文档的集成，工程变更请求，指令( e n g i n e e r i n gc h a n g er e q u e s t o r d e r , e c r e c o ) 的跟踪与管理。随着网络、数据库技术的发展、以及面向对象技术的 应用，p d m 技术得到了突飞猛进的发展，在美国，日本等发达国家的企业中得到 广泛的应用，在国内企业也得到越来越多的应用。总的来看p d m 的发展经历如下 四个阶段 5 5 - 5 6 1 ( 如图1 2 所示) ： 工程图纸管理阶段：从8 0 年代初期到9 0 年代初期，这个阶段没有专门的p d m 软件，对工程图纸的管理依赖于数据库对零部件的信息和相关文件信息的存储和 读取来实现。 产品数据管理阶段：从9 0 年代初期到9 0 年代中期，在这个阶段出现了专业 化的p d m 产品，比较有代表的是s d r c 公司的m e t a p h a s e 、e o s 公司的i m a n 、i b m 公司的p m 、s m a r ts o l u t i o n 公司的s m a r t e a m 。此时的p d m 是对产品设计阶段中 各种数据的管理，主要功能有：产品结构与配置的管理、电子数据的发布和工程 更改的控制以及基于成组技术的零件分类管理与查询等。在这个阶段，p d m 在商 业上也获得了很大的成功，并开始成为一个产业。 ”i o m g o m g 组织公布了其p d me n a b l e r 标准草案 产品生命 1 组织公布了其 标孽草案一i ，一! 、一、。! 、 周期管理 i 出现商品化； 支持产品 八 i 的p d m 软件j !、一、，。 协同商务 产品数据管理 ： d e s ：一t e a m c e n t e 、r 1 工程图纸管理 i 、p t c ：w i n d c h i l l 。j 1 9 8 0 1 9 9 02 0 0 0 时间 图1 2p d m 的发展过程 f i g1 2d e v e l o p i n gp r o c e s so f p d m 支持产品协同商务阶段：从9 0 年代中期到2 1 世纪初，在这一肘期，o m g 组 织公布了其p d me n a b l e r 标准草案。该草案是p d m 领域的第一个国际标准，它的 公布标志着p d m 技术在标准化方面迈出了崭新的一步。草案公布后，各大公司相 继推出自己支持产品协同商务( c p c ：c o l l a b o r a t i v ep r o d u c tc o m m e r c e ) 的p d m 产品，其中比较有代表的是由p t c 公司和m a t r i x o n e 公司联合推出的支持产品协 同商务( c p c ) 的p d m ，它是一种完全建立在i n t e m e t 平台、c o r b a 和j a v a 技术 的基础上的产品。目前，实践证明，c p c 并没有人们想象的那样蓬勃发展。 产品生命周期管理阶段：从2 1 世纪初到现在，这一时期的p d m 是用来解决 产品整个生命周期的数据管理，它开始于产品需求管理，延伸到产品规格定义、 概念设计、预备发放、发放直到制造流程的规划活动的全过程。其代表产品有e d s 公司的t e a m c e n t e r ，i b m 的e n o v i a 、p t c 与c s c 的w l n d c h i l 。 通过对p d m 发展历史的回顾，我们知道新时代的p d m 被赋予了新的内涵： 根据我们从事p d m 开发的体会，我们更倾向文献1 1 给出的定义： 产品数据管理( p d m ) 以软件为基础，是一门管理所有与产品相关的信息( 包 括电子文档、数字化文件、数据库记录等) 和所有与产品相关的过程( 包括工作 流程和更改流程) 的技术。它提供产品全生命周期的信息管理，并可在企业动态 联盟中为产品设计与制造建立个协作环境。动态联盟是当一个新的市场机遇来 临时，某一个企业迅速抓住这个机遇，以它为盟主，通过网络寻找合作伙伴，组 成临时的、跨企业的动态组织，完成设计任务。产品数据管理的成功实现依靠p d m 重庆大学硕士学位论文 的体系结构来保证，图1 3 给出的是目前成熟的p d m 体系结构，从图中可以看到， p d m 系统的体系结构可以分为四层：界面层、功能层、对象层和支持层。 界面层：向用户提供交互式的图形界面，w e b 页面，图形化的浏览器，各种 菜单，对话框等，用于支持命令的操作与信息的输入输出。 功能模块及开发工具层：除了系统管理外，p d m 为用户提供的主要功能有 b o m 管理，项目管理，图档管理等。 对象层：提供实现p d m 各种功能的核心结构与架构，由于p d m 系统的对象 管理框架具有屏蔽异构操作系统、网络、数据库的特性，用户在应用p d m 系统的 各种功能时，可以实现对数据的透明化操作、对应用的透明化调用和对过程的透 明化管理。 圈圆圈圜 图1 3p d m 系统的体系结构 f i g1 3t h es t r u c t u r eo f p d ms y s t e m 支持层：以目前流行的关系数据库为p d m 的支持平台，通过关系数据库提供 的数据操作功能实现p d m 系统对底层数据库的管理。 通过对p d m 系统体系结构的分析我们可以知道：p d m 系统实质上是一个将 所有数据单元系统的数据和产生数据过程完整集成在一起的信息集成系统。能否 将这些数据有效集成，取决于b o m 管理能否成功实现。 1 3p d m 中b o m 管理的定义 b o m ( b i no fm a t e r i a l ) 是产品结构的关系表述 5 j ，而b o m 管理是产品数据 组织与管理的一种形式。它以电子仓库为底层支持，以b o m 表为其组织核心， 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，管理和 控制，并在一定目标或规则约束下，向用户或应用系统提供产品结构不同视图的 描述。 从b o m 管理的定义可以看出：b o m 管理包括b o m 结构管理和b o m 配置管 理两部分。b o m 结构管理是指对产品层次关系和关联到产品结构上的各种设计信 4 一 一及层一 一 一 一层一块具一层一慢一 一面一模工一像一漪一 一界一能发一对一支一 墓基 息和制造信息的管理：配置管理是指对b o m 进行设计或在特定条件下进行从新 编排的管理。 1 4 制造企业对b o m 管理的需求 制造企业一般分为两类：流程型企业和离散型企业。本文主要针对离散型企 业而言：离散型企业从生产组织管理模式上可分为” ： 主机( 核心) 企业 如飞机、卫星、电信产品、汽车、机车车辆、造船、等设计制造企业。这些 企业制造的最终产品都有几万甚至上百万个零部件，而这些零部件不完全自制， 它们大部分来源于其它供应商。 供应商 如汽车的配套厂等。产品结构没有主机企业复杂，它们产品各部分一般是采 用自制的方式。 通过对主机企业如长安汽车有限责任公司、资阳机车厂、铁马汽车公司，供 应商如华孚有限责任公司，重庆油泵油嘴厂等数家制造企业调研，发现它们在b o m 管理方面的需求主要集中在产品的设计阶段和产品的生产制造阶段： 设计阶段主要需求有：设计时能有效重用现有的产品的设计信息，并能将最 新的设计资料及时更新，能确保产品各类信息编码有效一致；在b o m 配置时能实 现并发协同配置，当产品设计发生变更时能有效通知相应的设计人员，并且能将 配置设计过程的信息加以记录；另外还能将设计b o m 按照一定的规则转化为制造 b o m ，并且还能够根据企业的要求生成产品明细表。 生产制造阶段的主要需求有：各部门能够根据自己的需求从制造b o m 中提取 相应的b o m 视图，并能完成b o m 的汇总、分类统计、比较等功能 将上述需求映射到软件的实现需求上大致可以分为三个方面：功能需求、使 用需求和性能需求，详细细节如表l 所示【5 7 1 1 5 8 1 ： 表1 1b o m 管理的需求 t a b l e1 1 t h er e q u i r e m e t x t f o r b o m 需求需求具体描述 b o m 的创建和修改： b o m 的多视图管理； 系列化b o m 结构的管理； 功 为产品数据或文档的变更提供自动传播与动态追踪功能； 能 b o m 版本管理； 需 用户能根据b o m 表实现b o m 的查询、统计，对比； 求 支持对产品文挡的查询： 根据用户的要求设定配置规则，用户可以根据不同的情况得到产品的适 当配置： 能根据b o m 管理要求进行权限管理。 使 灵活的b o m 配置模式。主要指用户能方便地选择基础数据库中提供的 用 零部件配置不同类型的产品并且数据库的冗余很少： 需 求 友好的用户界面。主要指用户学习该软件时容易上手：使用软件时方便 快捷。 性 b o m 便用时】匿仃怏捷。凼为复杂产品的b o m 结构异常复杂，一个b 叫结 能 构常常包含数千零部件，使用该b o m 时，要求其算法简便，这样才能保证 需 求 b o h 使用时的速度； 安全可靠。b o m 结构相关数据都是企业的核心数据，这些数据一般均 要求严格保密，所以在网络上使用这些数据，一定要有严格的安全措施： 1 5 国内外p d m 软件中b o m 管理现状 目前在国内外有多种p d m 软件 7 1 1 8 1 1 1 4 】：在国外，比较有代表性的有e d s 公 司的t e a m c e n t e r ，i b m 的e n o v i a ，以及p t c 的w i n d c h i l l ，通过对它们解决方 案的分析，发现其b o m 管理的最终实现蓝图是：在全企业范围内，构建统一的 数据平台，保证不同的b o m 表在产品的整个生命周期内( 产品需求、设计、制 造、维护、回收) 协调一致，并且企业内外人员在b o m 配置时能协同一致地工 作。 在国内也有多种产品数据管理软件，如重庆迈特科技责任有限公司的迈特 p d m 一2 0 0 0v 1 0 、北京艾克斯特p d m ，武汉天喻信息产业有限责任公司的 i n t e p d m 、清华同方p d m 、同创p d m 、开目p d m 和t o pp d m 等，通过对它们 特点和功能的分析，发现它们在b o m 管理中存在如下不足： o b o m 配置功能薄弱 传统的b o m 结构的生成过程如图1 4 【】所示：首先从产品的总装图和零件图 的明细栏内读出零部件的设计信息和结构信息，然后将这些信息通过手工输入或 6 l 绪论 件、结构可选件、互换件、替换件、按照配置的思想进行有效管理。 图1 4 产品结构定义 f i g1 4p r o d u c ts t r u c t u r ed e f i n i t i o n 产品生命周期各阶段的b o m 视图间缺乏转换工具和统一管理。 b o m 在产品生命周期的各阶段对应了企业的各个部门，各部门对b o m 的形 式和内容的要求也不同。例如生产部门要求装配b o m 和自制件b o m ，它们分别 关联了装配信息和制造信息，并且装配b o m 在层次结构上要求按装配工序对设计 b o m 进行重构；销售部门要求的售后销售b o m 是由制造b o m 转化而成。 由于现有的国产p d m 软件在b o m 管理上没有分阶段配置的功能，也没有提 供b o m 视图转化的工具，所以各部门要求的b o m 表只能依据设计b o m 靠人工 重新配置形成，这样需要花费大量的人力和时间，又很难保证不同b o m 表的一致 性，容易出现错误、贻误生产、造成损失。 b o m 管理还仅限于数据管理阶段。 没有和流程管理有机结合起来，不能对配置过程进行有效的监控和协调。 以b o m 为核心的信息集成不完整。 例如：b o m 结构上没有关联相应的供应商信息和供应配额，没有关联相应的 工艺路线信息，这些都为别的系统( s c m 、c a p p 等) 使用b o m 表增加了二次开 发工作量。 b o m 表的分析工具不全。 国产p d m 软件均没有完整的提供诸如：b o m 分类统计，设计b o m 比较，制 造b o m 比较等这些b o m 分析工具，而这些工具又是制造企业所需要的，它们的 缺乏在一定程度上影响了p d m 最终的实施效果。 总的来说：现有的国产p d m 软件无论是从软件的思想构架、底层数据库结构 方面，还是从软件的功能，性能方面均不能满足企业对b o m 管理的需求，所以对 b o m 管理的研究势在必行。 重庆大学硕士学位论文 1 6 本文研究背景和目的意义 本文以长安汽车有限责任公司技术中心汽车工程所汽车产品明细管理系统和 商品化软件p d m p l m 开发实施为背景，其中商品化软件p d m p l m 同时也是国 家十五攻关项目“网络化制造平台”的子项目“基于w e b 的网络化产品数据管理 ( p d m ) ”和重庆市信息化带动工业化8 0 个重点项目之一。以现代的产品设计理 论、现代生产管理理论、现代产品数据管理理论、计算机技术、数据库技术、软 件工程技术等一系列科学知识为理论基础；根据制造企业在b o m 管理中的实际需 求，重点将对b o m 在整个产品生命周期过程中的形成和演化、b o m 管理的建模 以及b o m 管理的软件实现三方面进行深入探讨。并打算以这些研究成果为依据， 开发出满足企业实际需求的商品软件。通过完成这一系列工作，主要有以下两方 面的意义： 理论指导意义 b o m 是产品生命周期各种信息有机集成的纽带，而一般的文献只提到b o m 的重 要性，对b o m 的研究要么偏向于设计领域，要么偏向于制造领域，使得b o m 在整 个产品生命周期中缺乏一致性，作者将从制造企业( 包括主机企业和供应商) 的 实际出发，首先对b o m 的内涵进行拓展，然后详细分析b o m 构造方法和数据结构， 并对b o m 在产品整个生命周期的形成和演化进行研究，其中重点将研究设计b o m 转化为制造b o m 的实现方法和b o m 配置方法，最后给出实用的b o m 管理模型。通 过上述一系列研究，可以丰富国内关于b o m 管理的理论内涵，具有学术意义。 工程应用意义 p d m 的先进管理思想必须通过软件导入到企业才能产生实际效益，文中将用 i d e f 方法建立p d m 中b o m 管理分系统的功能模型和信息模型，并对与其相关的关 键功能模块( 权限管理，流程管理，编码管理) 进行详细讨论，然后给出其实现 模型，文中还将对b o m 管理分系统的关键实现技术，如软件技术，控制技术，遍 历算法，安全技术等进行研究。作者将利用上述的研究成果开发长安汽车产品明 细管理系统和商品化软件p d m p l m ，最后完成项目赋予的使命，具有现实意义。 1 7 本文研究的内容及篇章结构 本文的研究的内容及篇章结构安排如下： 第一章首先回顾p d m 的发展历史，以此为基础给出新时期p d m 的定义和 体系结构；然后给出p d m 中b o m 管理的定义，分析国内外p d m 软件中b o m 管 理现状；最后详细分析制造企业对b o m 管理的需求。 第二章首先拓展b o m 的内涵，并研究其构造方法和数据结构；然后以面 1 绪论 向生命周期的产品开发为基础，研究b o m 在产品生命周期的形成和演化；最后对 产品配置的方法进行研究，并给出p d m 中b o m 管理的基础模型。 第三章以前面的研究成果为基础，用i d e f 方法建立p d m 中b o m 管理的 功能模型和信息模型，并对与其相关的关键功能模块( 权限管理，流程管理，编 码管理) 进行详细讨论。 第四章将研究p d m 的关键实现技术，主要内容包括软件技术、控制技术 ( 协同控制、并发控制和版本控制) ，遍历算法( 深度遍历和广度遍历) 、安全技 术。 第五章以长安汽车有限责任公司技术中心汽车工程所汽车产品明细管理 系统和商品化软件p d m p l m 为背景，描述b o m 管理的运行实例。 全文结论详见第六章。 9 2b o m 管理基础 2 b o m 管理基础理论研究 b o m 管理包括b o m 结构管理和b o m 配置管理两部分，要建立实用的b o m 管理模型，必须要弄清楚三个方面的问题：b o m 的内涵、b o m 的形成和演化过 程以及b o m 的配置方法。下面就这三个方面进行论述。 2 1 b o m 内涵剖析 在传统的p d m 中，b o m ( b i l lo fm a t e r i a l ) 是产品结构关系的反映，随着 p d m 的发展，b o m 的内涵在不断丰富。文献【l8 认为b o m 是一种产品结构化的信 息表，反映产品结构中主件与子件的信息以及组件与子件相关的其它信息；文献 1 9 】 认为b o m 主要表示出产品的装配关系，也涉及到有关零部件的材料，重量，热处 理等方面的信息：文献【6 认为：b o m 反映了与产品结构相关的所有信息，完整表现 产品结构组成、设计内容和制造信息，b o m 所反映的关系有三类：一是数据与对 象的关系，比如文档编号与文档对象的关联；二是数据与数据之间的关系，比如 关系表中字段之间的关系、表之间主键和外键的关系；三是对象和对象( 包括复 合对象) 之间的关系，如某零部件与描述它的各种文档对象之间的关系。 上面关于b o m 的概念都有不同程度的局限性，我们以它们为基础，结合多年 从事b 洲管理研究与开发的体会，给出b o m 定义如下： b o m 是由许多与产品结构相关的子对象有机构成在起的复合对象，它包含本 体和从体两个基本部分，其中本体指产品结构本身需要反映的对象及其关系，从 体是这些对象的属性或者与之相关的对象的关系。 下面我们从b o m 的表示方法和数据结构两个方面进一步剖析b o m 的内涵。 2 。1 1b o m 表示方法及其优缺点 b o m 的表示方法有四种【1 5 】：树型结构方法，模块化表示法，系列标志位置法， 缩进法： 树型结构方法 大多数p d m 系统都采用树型结构的方法进行b o m 的显示和操作，如图2 1 所示，树节点上有与零件相关的数据信息，其中一些是显式表现，另一些隐藏于 节点之中。 优点：1 ) 很容易实现节点的修改、添加、删除、复制等操作； 2 ) 界面上显示清晰、直观易懂，部件零件之间的层次关系明确。 缺点：1 ) 要求硬件系统性能较高，否则软件系统处理的速度会受到限制； 2 ) 不便于反查带有结构的零件； 重庆大学硕士学位论文 3 ) 对于多系列多产品的情况，数据量会急剧膨胀； 4 ) 不便于从界面上对比产品结构，分析数据。 图2 ，1 树型结构法 f i g2 1t r e e - l i k es t r u c t u r em e t h o d 图2 2 模块化法 f i g2 2m o d u l a r i z e dm c 血o d 模块化表示法 模块化表示法( 如图2 2 所示) 可应用于多系列多产品和单件小批量生产模式 下产品较复杂的情况。它可以大大减少数据库中的数据记录量。例如：起重机生 产厂，有2 种行走液压系统，1 0 种栏板，4 种底盘，3 0 种颜色，便可形成 1 0 2 4 3 0 = 2 4 0 0 种产品，如果按产品结构存储，就要存入2 4 0 0 条记录，数据冗余 量大。采用模块化b o m 的方式，去掉产品层，以部件层作为最终状态，其结构总 的记录只有10 + 2 + 4 + 3 0 - - - 4 6 条记录，其数据量会大大减少，并且使系统中的运行和 处理速度大大加快。 系列标志位置法 系列标志位置法( 如图2 。3 所示) 适合多系列多产品的情况，其原理是对每 一个不同的零部件都标识出它适合的产品型号和所属的产品系列。 1 2 2b o m 管理基础 图2 3 系列标志位置法 f i g2 3m e t h o do f s e r i a lm a r k i n gp o s i t i o n 优点：1 ) 适合多系列多产品的情况，基础数据可按系列整理，实施工作量小； 2 ) 便于零部件汇总，速度快： 3 ) 便于进行反查零件适合的系列和型号，并能直观显示出来： 4 ) 减少配置产品结构时用户的操作次数； 5 ) 便于两个不同的产品结构相比较得到专用明细。 缺点：1 ) 当产品不断增加其种类时，数据库扩展性不好； 2 ) 不能以直观的方式显示每个产品的组成和层次关系。 缩进法 缩进法( 如图2 4 所示) 是以缩进的方式来表示物料间的层次关系，这种方法 表示的b o m 也简称为内缩式( i n d e n t e d ) b o m 。具体实现如下：在第一层在表上 用“1 ”表示；第二层在表上标记为“。2 ”，正好与“1 ”错开；第三层在表上也 是用“。3 ”表示，并与与“。2 ”错开，以下的层次按此方法类推，最后形成一 个“1 。2 。3 ”的锯齿式配列，清晰反映出产品的结构。这种方法一般用于打 印输出。 以上几种描述方法各有优劣，在p d m 系统中，应该根据需要灵活使用，譬如： 我们在商品化软件p l m p d m 中，就将上述方法进行了灵活运用，调用基础数据 库中零部件时，我们采用模块化描述方法描述b o m 结构，主要利用其数据冗余小 的优点；调用具体产品的b o m 结构时，我们采用树型结构描述方法描述b o m 结 构，主要利用其直观易懂，部件零件之间的层次关系明确的优点：对于b o m 的输 出，我们采用缩进法，主要利用其报表时能清晰反映产品结构的优点。 重庆大学硕士学位论文 编号：x x xx x x 名称：电动小车 单位：个 层次号零件编号版本号名称数量来源备注 l2 5 2 c o o l0 0 1小车1自制0 4 n 0 0 0 0 。21 0 3 e 0 0 20 0 1 车轮 1 外购h r q 8 8 。3 4 3 1 f 0 0 10 0 2 螺钉m 8 x 8 1 标准 g b 9 3 - 8 7 x x x x x0 0 xx x xxx x xx x x x 。21 2 4 e 0 0 10 0 1 止动板 2 自制 0 4 r 0 0 0 0 。33 1 0 f 0 0 l0 0 2 螺母m 1 6 1 标准 g b 9 3 8 7 x x x x x0 0 x x x xxx x xx x x x 圈2 4 缩进法 f i g 2 4r e t r a c t i n gm e t h o d 2 1 2b o m 的数据结构研究 前面我们已l 经提到b o m 主要由本体和从体两个基本部分组成。其中本体指b o m 本身需要反映的对象，而b o m 从体主要包括b o m 主体的属性集和与b o m 主体相关 联的对象集两个部分。b 在关系数据库中通常有三种表示方法1 4 】 16 】：多层b o m 、 单层b o m 和混合型b o m 。下面就这三种b o m 表示方式加以分析研究： 多层b 叫 顾名思义，多层b o m 详尽地记录了b o m 结构信息，即在同一产品下的相同的 零件结构也需要多次详尽地记录。在关系数据库中，其数据结构如图2 5 所示： 产赫蒋曩 两磊码 一产两艟车l 嗣 l 曩麟l l ： l 图2 5 多层b o m 的数据结构 f i g2 5t h ed a t ac o n s t i t u t i o nf o rm u l f i q a y e rb o m 在多层b o m 的b 0 i d 从体中，零部件属性表用来描述产品各组成零部件对象的 属性，关联对象表用来关联零部件对象的关系对象。 1 4 广，；卜，l 囊点 j 匿一 2b o m 管理基础 产品对象在多层b o m 表中的表示结果如图2 6 所示： 注：产品名称为l 、产品 版本为0 0 1 产品产品父项父项零部件霉部件顺序 名称版本件号版本 件号版本号 l0 0 ll 0 0 10 0 1l l0 0 la0 0 1b0 0 22 l0 0 1b0 0 2 d 0 0 13 10 0 l d 0 0 1 e 0 0 l4 10 0 l0 0 1c0 0 15 1 o o lc0 0 1do o l 6 l0 0 ld0 0 1e0 0 i7 l0 0 1e0 0 1f 0 0 38 图2 , 6 多层b o m 的数据库记录显示 f i g2 6t h ed a l a r e c o r df o rm u 1 ) 多层b o m 有以下优点： ( i ) 能精确描述产品的组成结构； ( 2 ) 产品间结构不相互影响，产品内部部件结构不相互影响( 因为多层b o m 的 每层信息都作了详尽的记录) 。 2 ) 多层b o m 存在的主要缺点： ( 1 ) 数据冗余大； ( 2 ) b o m 配置时，产品结构变换的互动性差，例如，当a 产品下的b 结构发生 改变，而c 产品下也用到b 结构，假如c 也要用b 的叛结构，则要依靠手工完成c 中b 结构的替换； 鉴于多层b o m 的优劣，在商品化p d m p l m 软件中，我们对制造b o m 的产品存 储数据结构采用多层b o m ，主要利用其精确描述产品结构的优点。 单层b o m 所谓单层b o m 就是单层b o m 表中相同的结构关系只记录一次。其数据结构如 图2 7 所示：单层b o m 的本体中只有单层b o m 表，并且该表只记录了产品结构的 父子关系，b o m 从体和多层b o m 一样。图2 8 是某产品的产品结构树在单层b o m 表 中的表示结果，b o m 根