（机械电子工程专业论文）模具bom的递进生成与转换方法研究.pdf

摘要 摘要 进入二十一世纪，由于市场竞争的加剧和顾客需求的快速变 化，模具企业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，使模具的开发效率大幅度提高。由此出 现了模具企业的产品数据管理( p d m ) 和企业资源计划( e r p ) ， 随着企业信息技术的发展，模具企业迫切需要模具产品数据管理 延伸到整个模具制造全生命周期，模具b o m ( b i l lo f m a t e r i a l ) 作 为整个模具制造生命周期信息集成的纽带，对其管理的成功与否 直接决定了模具p d m 和e r p 系统的成败。 本文首先对模具b o m 递进生成和转换的过程进行了分析，针 对模具b o m 转换的特点，结合专家系统的原理，采用产生式规则 表示法进行模具b o m 转换规则的表示，同时采用精确匹配的正向 推理策略，设计了模具b o m 转换规则库，研究了基于规则推理的 模具b o m 转换方法。实践证明，该模具b o m 转换方法的优点在 于无需转换的实际案例，通过专家的有关经验就能确定推理系统 的雏形，对于模具b o m 转换系统的初始建立是行之有效的方法。 其次，针对模具m b o m 递进增加过程的分析，研究了基于广度优 先搜索算法的模具m b o m 递进增加方法。最后，针对模具制造过 程中的模具m b o m 递进生成的版本控制问题，研究了模具m b o m 的定位和比对方法。 最后，作为对以上研究的验证，选用流行的图形用户界面丌 发工具v i s u a lc # - n e t ，在w i n d o w s2 0 0 0 平台上设计开发了模具 b o m 递进生成和转换系统。给出了基于规则推理的模具b o m 转 换和模具m b o m 比对管理系统的实例运行描述。 关键词：模具b o m ，规则推理，递进，比对算法 a b s t r a c t n o w a d a y s ，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 d c 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 e i nm o u l dd i e m a n u f a c t u r i ge t e r p r i s e sh a v eb e e ns e a r c h i n gh o wt om o d i f yt h e t r a d i t i o n a l p a r a d i g m o f d e s i g n a n dp r o d u c t i o nt o i m p r o v et h e e f f i c i e n c yo fp r o d u c td e v e l o p m e n tb yf u l l yu s i n gt h ec u r r e n tr e s o u r c e o fm o u l dd i ee n t e r p r i s e t oa t t a i nt h i sa i m ，p r o d u c td a t a m a n a g e m e n t ( p d m ) a n de n t e r p “s er e s o u r c ep l a n n i n g ( e r p ) c a m e f 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 o u l d & d i em a n u f a c t u r i n ge n t e r p r i s e sh a v ep r e s s e df o rt h a tp d m c o u l db ee x t e n d e dt ot h ee n t i r el i f ec y c l eo fm o u l d & d i e a st h e b r i d g eo fi n f o r m a t i o ni n t e g r a t i o nb e t w e e np d ma n de r ps y s t e m ， b o m ( b i l lo fm a t e r i a l ) m a n a g e m e n ti sb e c o m i n gv e r yi m p o r t a n t t h i s p a p e rf i r s t l ya n a l y z e s t h e p r o c e s s o f p r o g r e s s i v e g e n e r a t i o na n dt r a n s f o r m a t i o no fm o u l d d i eb o m a i m i n ga tt h e c h a r a c t e r i s t i co fp r o g r e s s i v eg e n e r a t i o na n dt r a n s f o r m a t i o no fm o u l d d i eb o m ，c o m b i n i n gp r i n c i p l eo fe x p e r ts y s t e m ，r e p r e s e n t a t i o n m e t h o df o rp r o d u c ti sa d o p t e dt oe x p r e s st h et r a n s f o r m i n gr u l e s a n d t h e nr e a s o n i n gt e c h n o l o g ya n dp r e c i s em a t c h i n gm e t h o da r eu s e dt o c o m et r u et h er i g h tt r a n s f o r m a t i o no nm o u l dd i eb o m a n e x a m p l eh a si n d i c a t e dt h a tt h em e t h o do ft h e t r a n s f o r m a t i o ni s e f f i c i e n t i td o e s n tn e e da n yf a c t u a lf a u l tc a s e s ，c a ne a s i l yb u i l dt h e r u d i m e n to ft h er e a s o n i n gs y s t e mb yg a i n i n gs o m ee x p e r te x p e r i e n c e s a n dt h e ni t i st h ew o r k a b l ew a ya tt h eb e g i n n i n go fs e t t i n gu pt h e t r a n s f o r ms y s t e m t h i sp a p e rs e c o n d l ya n a l y z e st h ec h a r a c t e r i s t i co f p r o c e s so fm o u l d & d i em b o mp r o g r e s s i v ea d d a n dt h e nr e s e a r c h e s t h em e t h o do fm o u l d d i em b o m p r o g r e s s i v ea d db a s e do nw i d t h r e s e a r c h s t r a t e g y f i n a u y ，a i m i n g a tv e r s i o nc o n t r o lp r o b l e mo f j i j ：至三、业主差三：2 圭兰堡 m o u l d d i em b o mp r o g r e s s i v eg e n e r a t i o n ，t h i sp a p e rr e s e a r c h e s c o m p a r em e t h o do fm o u l d d i em b o m 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 e s y s t e m ， f o c u s e do nt h e p r o g r e s s i v eg e n e r a t i o na n dt r a n s f o r mo f m o u l d d i eb o m ，i sd e v e l o p e du s i n gg u it o o l v i s u a lc 拌n e to n w i n d o w s2 0 0 0p l a t f o r m t h eo p e r a t i o ne x a n l p l e so fb a s i co fr u l e r e a s o n i n gm o u l d & d i eb o mt r a n s f o r ma n dc o m p a r eo fm o u l d d i e m b o m m a n a g e m e n ts y s t e ma r e 蓟v e n k e y w o r d s ： m o u l d d i e ， r u l e r e a s o n i n g ，p r o g r e s s i v e ，c o m p a r e m e t h o d 绪论 第一章绪论 1 1 b o m 在制造业中应用的重要地位 在二十一世纪的今天，随着国际化竞争愈演愈烈，我国制造 业必须直面全球化的新经济形势。制造业的霸主地位的衰退和它 在国民经济中的支柱地位的无可替代，使得振兴制造业成为当今 社会的热点：l 。2 l 世纪的市场机制是以消费者为向导的市场机制， 这就决定了任何企业的发展必须是为了满足消费者的需要。近年 来信息技术也丌始广泛应用于社会的各行各业，以信息化来带动 工业化己是发展先进制造技术的必由之路，最终实现企业的信息 化| _ 2 j 。 为实现信息化这一目标，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 前l e 、f 1 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 西n e e r i n g ，c e ) ，敏 捷制造( a 舀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。 在国外比较有代表的研究项目有：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 t t 口：，e v i s c o m 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 n 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 广东_ 业大学工学硕士学位 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2 。 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 lr e q u i r e m e n t sp l a n n i n g ，m r p i | ) 、企 业资源计划( e n t e r p r i s er e s o u r c ep 1 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 ) 等各自相互独立的系统，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 fm a t e r i a l ) 作为其产品信息的核心，因 此b o m 成为各个系统相互集成的关键5 。= = 。图1 1 很好地表述了 b o m 在制造业信息化中的重要地位。 图卜lb o m 在制造业中的重要地位 f i g1 一lt h ei m p o r t a n c eo fb o m i nm a n u f a c t u r i n g 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 生 绪论 成时的必要数据：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 lr 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 pm 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 b o m 基本概念及发展现状 1 2 1 b o m 的基本概念 物料清单b o m 是英文“b i l lo fm a t e r i a l ”的缩写。物料清 单b o m 是定义产品结构的技术文件，它表达了产品的零部件关系 结构，是指产品所需要零部件明细表及其结构，因此，它又称为 产品结构表或产品结构树。在某些工业领域，可能被称为“配方”、 “要素表”或者其它名称。 在制造业的产品设计和制造过程中，产品的物料清单是一种 描述装配件的结构化零件表，其中包括所有装配件、零件、原材 料的清单，以及制造一个装配件所需要的物料数量。b o m 中的项目 是指物料清单中的一个组成项目，项目除了可以表示物料之外， 还可以包含工装1 ：具或者水、电等无库存余额项目，以及产品的 包装物、说明书、零部件相关文档等”。”1 。 物料是所有产品、半成品、在制品、原材料、配套件、协作 件、工具、易耗品等与生产相关的物料的统称。b o m 是由双亲件及 其子件所组成的关系树，它可以是自顶向下分解的形式或自底向 上最终的形式，b o m 中将上属件称为父件，下属件称为子件。b o m 可以白项向下分解的形式或是以自底向上跟踪的形式提供信息， 将最终产品的需求或主生产计划中的项目分解成零件需求是e r p ：奎三：些盔：三耋竺圭兰竺 建立所有零件计划的关键一步”。如图卜2 很好地描述了b o m 的树 型结构。 图1 2b o m 的产品结构图 f i g l 一2 t h es t r u c t u r ed i a g r a mo fb o m b o m 树上每个节点都代表了一个物料对象，具有属性和方法。 物料项的属性包括了产品数据的全部内容。同时物料项属性的个 性十分强，依赖于产品生命周期不同的阶段和不同的企业信息系 统环境。物料项之间关系的含义十分丰富，如零件和数字模型以 及图纸的描述关系、零件和原材料之间的加工关系、子物料项和 父物料项之间的装配关系、功能相同的物料项之间的互换关系等， 一个产品生命周期过程就是这些物料项依据不同的语义关系相互 作用的过程。 同时，在集成环境下，物料项还要具有提供描述一个物体形 态转变的能力，一般来说，一个b o m 的构成包括以下几个部分： 1 ) 主物料项 它是b o m 将要描叙的物料项。对于装配关系来说就是父件。 2 ) 子物料项 它是指在形成主物料项所表达的物体形态之前的前驱物体形 态。对装配关系来说就是子件9 1 。 4 1 2 2 b o m 的发展 b o m 的发展可以追溯到二十世纪八十年代p d m 的出现。在传统 的p d m 中，b o m 是产品结构关系的反映，随着p d m 的发展，b o m 的 内涵也在不断发展和丰富。文献“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“。认为b o m 主要是为了表示出产品的装配关系， 也涉及到有关零部件的材料、重量、热处理等方而的信息：文献”。 认为b o m 反映了与产品结构相关的所有信息，完整表现了产品结 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 某一零部件与描述它的各种文档对象之间的关系。 1 2 3 b o m 的现状 在制造业，在产品的整个生命周期中，产品要经过工程设计、 工艺制造设计、生产制造三个阶段，相应地在这三个过程中分别 产生了名称十分相似但内容差异很大的物料清单，分别为：e b o m ( e n g i n e e r i n gb o m ，e b o m ) 、p p b o m ( p r o c e s sp 1 a n n i n gb o m ，p p b o m ) 、 m b o m ( m a n u f a c t u r i n gb o m ，m b o m ) 。 在产品生命周期的每一个阶段，实际中由于其对应b o m 的用 途不一样，所以b o m 是一个广泛的概念，由此产生了许多不同种 类的b o m ，例如：设计图纸上的b o m ，计划b o m ，计算最终产品装 配的制造b o m ，计算成本的成本b o m ，保养维修b o m 等。 虽然有这么多形形色色的b o m ，但在产品的全牛命周期中，主 要存在以下几种不同形式的b o m 。”： 1 ) 设计b o m ( e n g i n e e r i n gb o m ，e b o m ) ，是企业产品设计部门 用来组织和管理构成某种产品所需的零部件物料清单； e 广东工业大学工学硕士学位 2 ) 工艺b o m ( p r o c e s sp l a n n i n gb o m ，p p b o m ) ，是企业工艺设 计部门用来组织和管理生产某种产品及其相关零部件的工 艺文件，它加入了零部件相关的工艺信息，是对e b o m 的再 设计； 3 ) 制造b o m ( m a n u f a c t u r i n gb o m ，m b o m ) ，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，在m r p i i e r p 中起着相当 重要的作用： 4 ) 质量管理b o m ( q u a l i t yb o m ，q b o m ) ，是企业的生产部门和 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； 5 ) 成本b o m ( c o s tb o m ，c b o m ) ，是成本核算部门用来描述产 品及其零部件的最终成本信息： 6 ) 采购b o m ( b u y i n gb o m ，b b o m ) ，是企业的采购部门根据m b o m 的零部件的外购和外协信息，制定产品的外购件、外协件 的物料清单； 7 ) 销售b o m ( s a l e sb o m ，s b o m ) ，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。 1 3 模具行业b o m 的发展现状及重要性 模具企业不同于一般的制造型企业，模具生产多为单件定制 生产，重复生产同种产品的概率小，没有批量的要求，几乎每件 产品都需要重新进行设计、工艺、工装及技术准备，不确定性太 大“；为了快速响应市场的需求，缩短产品周期，企业通常在模 具设计阶段就开始进行模具零部件的采购及生产。因而，在模具 制造企业中，产品的物料清单又有其特殊性，主要表现在以下几 个方面： 1 ) 由于是单件定制型产品，所以每次都要重新进行产品设计， 从而导致模具b o m 几乎没有重复的，每套模具b o m 都需要 6 重新生成。 2 ) 模具b o m 的生成和输入不是一次性的，而是分不同阶段递 进生成和输入的，并且每次模具b o m 的生成和输入都是由 人工手动进行的，因此模具b o m 的生成和输入过程要耗费 大量的资源，效率十分低。 3 ) 由于某些零件的形状复杂，用常规加工方法难以加工，需 要设计一些电极，并利用电极间接加工这些复杂零件，从 而产生独立于产品b o m 之外的电极b o m 。 在模具整个生命周期过程中，模具b o m 是模具生产及后续工 作核心部分。在模具e r p 系统中模具b o m 是e r p 系统中基本信息。 模具b o m 可以准确描述产品的结构和层次，而物料数据则描述每 个物料的具体属性，如规格、尺寸大小、计划、生产、采购方式 ( 按订单直接采购、按库存采购) 、库存、财务等等信息。完整的、 层次化的b o m ，为模具的生产、采购提供正确的依据，并全面支 持模具企业多次发布b o m 的行业特点，后续流程模块自动监测 b o m 的动态变化，以保证采购、生产的有效性。 1 4 论文的研究意义、研究内容、特点 本文以模具企业中的物料清单管理为研究中心，围绕模具常 用c a d 设计软件( a u t o c a d 和p r o e ) 和模具企业独有的e r p 系统 为中心，对模具b o m 从c a d 设计系统到e r p 系统生成和转换的方 法，步骤及关键技术进行探讨。 1 4 1 研究意义 以前，在模具制造企业，管理人员不得不花费大量的人力、 时间和财力进行b o m 的输入工作，由于模具产品的制造是一条链 的过程，如果在某个环节上出现人为输入错误会导致整个产品的 报废，进而使产品的交货期拖延，因此会给企业带来巨大损失。 广东工业大学工学硕士学位 在市场竞争激烈的今天，经济由卖方市场向买方市场的转变，客 户对模具开发周期要求越来越短，产品投入市场的迟早往往是成 败的关键。模具企业进入信息管理时代也是一种必然趋势，模具 的b o m 管理是模具企业信息化的重要组成部分，模具b o m 的管 理关系到模具整个生命周期的制造时间和成本，进而关系到模具 企业的效益。 基于上述背景，研究模具b o m 的递进生成与自动转换方法， 可以减少模具b o m 管理的成本及出错率，进而降低模具产品的成 本，缩短产品的全生命周期，以提高模具企业的市场竞争力。从 模具b o m 中获取产品和零部件信息，确保零部件信息的一致性、 完整性和精确性，适于模具其他系统的集成。同时，将在很大程 度上缩短模具的制造周期，极大地提高模具制造效率，为全面提 高我国模具制造水平和实施以信息化带动工业化的战略起到一定 的推动作用。 1 4 2 研究内容和思路 本文针对模具制造整个生命周期过程中模具b o m 逐渐明 晰化的特点，分析模具b o m 随着模具项目不断推进而逐步明 晰化的过程，以及模具设计b o m 和生产b o m 之间的差异， 研究模具从设计到生产的过程中存在的问题，并最终提出了相 应的解决策略。具体的研究内容如下： 递进生成的模具e b o m 向模具m b o m 的转换研究； 模具m b o m 递进增加方法的研究； 模具b o m 的版本控制研究； 基于以上研究成果，开发支持模具工程b o m 递进生成，并随 时将模具e b o m 转化为m b o m 的系统。 绪论 1 4 3 章节安排 第一章：绪论。指明了本论文研究的背景、目的和意义，国 内外研究现状。 第二章：模具b o m 的特点分析。描述了模具b o m 的分类， 以及分析了模具b o m 的递进生成与转换过程。 第三章：模具b o m 转换方法的研究。研究了节点物料主文件 和b o m 结构的转换。 第四章：模具m b o m 递进增加方法的研究。 第五章：模具b o m 的版本控制研究。 第六章：系统设计与运行实例。 全文总结与展望。 广东工业大学工学硕士学位 第二章模具b o m 的特点分析 2 1 模具b o m 的分类 模具跟一般产品的生产制造过程一样，在模具整个生命周期 过程中也要经过工程设计、工艺制造设计和生产制造三个阶段， 相应的在这三个过程中分别使用了c a d 、c a p p 和e r p 系统，进而 产生了名称十分相似但内容却差异很大的物料清单模具e b o m ( e n g i n e e r i n gb o m ，e b o m ) 、p p b o m ( p r o c e s sp 1 a n n i n gb o m ，p p b o m ) 和m b o m ( m a n u f a c t u r i n gb o m ，m b o m ) 。与此同时，在模具众多的 零件中由于有些零件的形状过于复杂，直接机械加工的方式很难 加工出来，所以需要设计一种叫做电极的零件，通过使用电极间 接地将这些复杂的模具零件加工出来。由于模具具有这一不同于 一般产品的特性，因而模具b o m 又有其独特的分类方式。根据这 种分类方式，在模具制造的全生命周期中，模具b o m 主要存在的 形式有以f 两大类：模具主b o m 和模具电极b o m 。其中每一大类中 又包括以上三种不同形式的b o m 视图，具体描述如下： 2 1 1 模具主b o m 模具主b o m 的三种视图 1 ) 模具主工程b o m ( e n g i n e e r i n gb o m ) ，模具主e b o m 是模具 企业设计部门用来组织和管理构成模具所需的零部件物料清单。 模具设计工程师根据客户需求和设计要求进行模具设计，在模具 设计工程师完成模具设计工作后，模具主工程b o m 从模具设计图 纸或电子文档中提取相关的数据信息，这些数据一般包括：模具 模号、模具产品结构、模具零部件的版本和有效性、模具零部件 明细表、模具零部件汇总表、模具使用说明书以及模具的装箱清 1 0 摸具b o m 的特点分析 单等。 模具主工程b o m 一般在该模具设计阶段结束时汇总产生，如 果该阶段的设计存在借用关系的情况可以在该阶段设计开始时将 工程b o m 汇总出来，其后根据产生的新的模具零部件安排设计任 务，紧接着开始该模具下一阶段的设计工作。 对应的电子视图是模具结构树的形式，树上每个节点关联各 模具零件或部件的属性或图形信息。如图2 1 所示。 2 ) 模具主工艺b o m ( p r o c e s sp l a n n i n gb o m ) ，模具主工艺 b o m 是模具企业的工艺设计部门用来组织和管理生产该模具及其 相关模具零部件的工艺文件，它是工艺部门在模具工程b o m 的基 础上，根据企业工艺装备的特点，编制模具的装配件、模具零部 件和模具的制造方法。模具主工艺b o m 可能修改模具工程b o m 中定义的零部件的装配顺序，同时可能因为工艺的需要添加工艺 虚拟件。 图2 ，1模具主e b o m 视图 f i 9 2 1 山ev i e wo fm a i ne n 酊n e e “n gb o mo fm o u l d d i e 3 ) 模具主制造b o m ( m a n u f a c t u r i n gb o m ，m b o m ) ，模具主m b o m 是模具企业生产制造部门用束组织和管理在实际的制造和生产管 1 1 广东1 二业大学t 学硕士学位 理过程中生产制造该模具所需零部件的物料清单。模具主m b o m 主 要根据模具主e b o m 信息，结合模具主p p b o m 中对模具主e b o m 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该模具的制作方法，模具主m b o i 在模 具e r p 中起着相当重要的作用，它是模具e r p 的基础数据。 对应的电子视图对模具部件往往是装配工艺b o m 的形式，对 模具零件往往是该零件的具体加工工艺b o m 形式，大部分是机械 加工工艺b o m ，或生产加工流转路线工艺b o m 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。如图2 2 所示为 生产该模具所需零部件的物料清单示意图。 图2 2 模具土m b o m 视图 f i 9 2 2t h ev i e wo fm a i nm b o m o fm o u l d & d i e 2 1 2 模具电极b o m 模具电极b o m 的三种视图 1 ) 模具电极工程b o m ( e n g i n e e r i n gb o m ) ，模具电极e b o m 是模具企业工艺部门用来组织和管理加工该模具某些复杂零件所 需的电极零件物料清单。模具电极设计工程师根据该模具零件的 模具b o m 的特点分析 复杂程度、本厂的生产条件和加工能力以及模具电极设计要求进 行模具电极设计，在模具电极设计工程师完成模具电极设计工作 后，模具电极工程b o m 从模具电极设计图纸或电子文档中提取相 关的数据信息，这些数据一般包括：模型名、设计状态、输出状 态、模型类型、材料、形状、模型尺寸、胚料材料、胚料编码、 胚料尺寸、胚料类型、胚料状态以及b o m 状态等等参数。 模具电极工程b o m 一般在该电极对应的模具零件设计定型后 开始该电极设计，对应的电子视图是模具电极结构树的形式，树 上每个节点关联各被加工模具零部件或电极零部件的属性或图形 信息。如图2 3 所示。 图2 3 模具电极e b o m 视图 f i 9 2 - 3 t h ev i e wo fe l e c t r o d ee b o mo fm o u l d d i e 2 ) 模具电极工艺b o m ( p r o c e s sp l a n n i n gb o m ) ，模具电极工 艺b o m 是模具企业的电极工艺设计部门用来组织和管理生产该模 具电极零件的工艺性文件，它是模具电极工艺部门在模具电极工 程b o m 的基础上，根据企业工艺装备的特点，编制模具电极零件 的制造加工方法。同时在模具电极工艺b o m 确定了模具电极零件 的加工设备、工装夹具、加工刀具、辅具等工艺信息。 3 ) 模具电极制造b o m ( m a n u f a c t u r i n gb o m ，m b o m ) ，模具电 极m b o m 是模具企业电极生产制造部门用来组织和管理在实际的制 广东工业大学工学硕士学位 造和生产管理过程中生产制造模具所需电极零件的物料清单。模 具电极m b o m 主要根据模具电极e b o m 信息，结合模具电极p p b o m 中对模具电极e b o m 的修改信息以及电极零件的工艺信息，决定电 极零件的制作方法和加工模具零件的先后顺序，模具电极m b o m 在 模具e r p 中也是模具e r p 的基础数据。 对应的电子视图往往是该电极零件的具体加工工艺b o m 形式， 大部分是机械加工工艺b o m ，或生产加工流转路线工艺b o m 等，树 上每个节点关联该电极的物料属性信息，如：物料编码、物料描 述、物料类型、计量单位、供货类型、是否附图、库存地点以及 库位等等信息。如图2 4 所示为生产该模具电极所需的物料清单 示意图。 图2 4 模具电极m b o m 视图 f i 9 2 4t h ev i e wo fe l e c t r o d em b o m o fm o u l d d i e 2 2 模具b o m 的形成及转换过程 无论模具主b o m 还是模具电极b o m ，在各式各样的模具b o m 文 档中，由于模具设计是源头，所以模具e b o m 和模具p p b o m 是模具 所有b o m 中的源头b o m 文件，它直接来源于模具设计1 程师和工 艺工程师的创造性劳动。 2 2 1 模具b 0 _ 的形成 在模具制造企业中，模具e b o m 的形成主要有两种途径，一种 1 4 模具b o m 的特点分析 是使用人力手工地建立模具e b o m ，由于模具制造是一种典型“客 户驱动型”生产制造，基本都是单件定制的，很少有重复的可能 性，其模具e b o m 的形成只能依靠人力重新建立，可复用性比较差， 所以在模具e b o m 的形成上需要耗费大量的人力、物力和时间，因 此效率很低；随着c a d 等设计软件广泛应用于模具企业的模具设 计，另一种模具e b o m 的形成途径正发展起来，即使用c a d 软件的 二次开发功能自动生成模具e b o m ，虽然这种形成模具e b o m 的方法 还不成熟，但是可以预见：不久的将来会广泛地应用于模具e b o m 的形成。 2 2 2 模具即m 数据流转过程分析 在模具制造企业，模具设计过程一般如图2 5 所示。当模具 设计工程师接到模具设计任务后，便开始模具设计的模胚设计环 节；模胚设计被上级主管确认无误后便开始下一内模设计环节， 同时将模胚设计结果送交电极设计工程师进行模胚电极设计：当 内模设计完成并确认后便开始模具设计的镶件设计环节，同时将 内模设计结果送交电极设计工程师开始内模电极设计；最后进行 模具的镶件设计和其他模具散件部分的设计工作，这时才标志着 整个模具设计工作的完成。 图2 5 模具设计的一般流程 f i 9 2 5 t h eg e n e r a lw o r k n o wo fm o u l d d i ed e s i g n 根据模具e b o m 的定义，模具e b o m 是模具设计图档相关数据 信息的反映，由模具设计的一般流程，我们可以很容易地看出， 模具的设计不同于一般产品的设计过程，直到整个产品设计完全 广东工业大学工学硕士学位 结束之后才开始设计之外的其它工作。从模具的整个生命周期看， 模具的制造是一个分阶段的并行工程，当模胚设计阶段工作完成 后不仅开始内模设计阶段的工作，而且同时将模胚部分的工程物 料清单信息从模胚设计图档中抽取出来，进行模胚设计的后续工 作。图2 6 更加详细地表示模具b o m 数据的形成和转换过程。 图2 6 模具b o m 形成和转换过程 f i 9 2 6 t h ew o r k n o wo fg e n e r a t i o na n dt r a n s f o r mo fm o u l d d i eb o m 这个模具b o m 形成和转换流程图从更为实际的角度描述了模 具递进式的形成和转换过程，在这个模具b o m 形成过程中在不同 阶段出现了多种不同的模具b o m 。因此，应该在这个流程中，对相 关的模具b o m 进行版本控制，从而明确不同模具b o m 的内容、形 式和形成时间的不同，为分析模具e b o m 向模具m b o m 转换的系统 奠定理论基础。 1 6 模具b o m 的特点分析 2 2 3 模具b o m 构造方法研究 在构造b o m 时，有许多种b o m 数据结构构造方法，常用到的 有下面几种方法： 1 ) 常规方法：其数据结构为：父项编号、子项编号、结构数 量、低层码。其特点是适应性好，存储数据量小，但不便于进行 反查零件是否适合产品的情况。 2 ) 树型结构方法：其数据结构为：t r e e k e y ，p a r e n t ，物资 编码，结构数量，分解标志。其特点是适应单件小批量生产，但 不便于反查零件，效率不高。 3 ) 标志位方法：此方法适合多系列多产品的情况，每一种不 同的零件都要标示出它适合的系列和产品型号，采用在相应型号 标志位置位的方法。 4 ) 模块化b o m 构造：模块化b o m 主要应用于多系列、多产品 的情况。 曲业 盥查呈 爿。q1 】_ _ = i i - 一“】+物料供盘类型 m m 目物料描述 装配提前期 库存地 维护标$ 爿 o 巾朋_ 磊呻“】斗物料计量单位 创建 名称 t a u m 毵具槽型b目 “ r 画焉葙莉物料蹦r 嘉甓嚣擎 1 ”。”l 震囊磊r “爿1 ”。 目 节刊 车m 棱掉的价暗 外m 檀算价格 “浩桉算币种 最小痒存量 j 3 自批量 库前是吾质橙 岳蠹f 丰一”，弋函丙一n ，十 是古精加t 成本分摊周期 i 嚣笛 一”，丽一n ，+ - 长的i 限 l 维护上程师长的下限 图2 7 模具b o m 结构e r 矧 f i 9 2 7t h ee rm a po fm o u l d d i eb o m 广东工业大学工学硕上学位 根据模具制造业中模具按项目进行制造以及模具b o m 这种递 进式逐渐增加的特点，并且模具生产为单件定制型生产，采用树 型结构方法对模具b o m 数据进行存储。其e r 模型如图2 7 所示。 2 3 本章小结 在对模具企业调研的基础上，本章以模具从设计到生产的过 程为切入点，针对模具b o m 的分类以及模具b o m 递进生成及转 换过程中的特点，研究了一种模具b o m 构造方法。 模具b o m 转换方法研究 第三章模具b o m 转换方法研究 3 1 问题描述 在模具制造企业，模具e b o m 对应模具的概念层，主要对应于 模具的功能结构，而用于生产实际的却是模具m b o m ，模具m b o m 在 模具e b o m 的基础上，添加上b o m 各构成实体的工艺、工装和材料 等信息，并且关联上供应厂家，各种工艺文档，生产文档而形成。 模具m b o m 与模具e b o m 相比较，主要存在如表3 一l 所示的区别。 表3 1 t a b l e3 1 对比项模具e b o m模具m b o m 零件顺序存在装配层次实际加工的装配顺序和层次 装配件存在不存在 性质对应于概念层对应于应用层 物料编码零件号物料号 物料属性设计角度制造角度 正是由于模具e b o m 和模具m b o m 之间存在上述诸多差别，致 使模具设计和生产两者之间的联系中断。另一方面，模具e b o m 和 模具m b o m 之间又不是完全没有联系的，模具m b o m 是从模具e b o m 视图演化过来的新模具b o m 视图，因此，研究从模具e b o m 向模具 m b o m 的转换就已经成为模具急需要解决的问题之一。 本章针对模具e b o m 向模具m b o m 转换的过程中，存在大量的 模具b o m 专家转换经验规则，结合人工智能领域中专家系统的原 理，研究了基于规则推理的模具b o m 转换系统。 1 9 广东工业大学工学硕上学位 3 2 模具b o m 转换规则的表示 规则知识表示是基于知识系统( k b s ) 的基础和关键技术，多 年来的研究和实际应用涌现了大量的面向专家系统的知识表示技 术【3 1 】【3 3 】： 1 谓词逻辑：谓词逻辑是一种基于命题中谓词分析的一种逻辑， 它采用谓词合式公式和一阶谓词演算把要解决的问题变成一个 有待证明的问题，然后采用消解定理和消解反演来证明一个新 的语句是从己知正确的语句中导出的，从而证明这个语句也是 正确的。谓词逻辑是一种形式语言，能够把数学论证中的逻辑 过程符号化，从而模拟人类智能思维过程。 2 语义网络：语义网络是一种结构化表示方法，它由节点和弧线 组成。节点用于表示事物、概念、实体、状态等，弧线表示节 点间的关系。语义网络可以通过节点的关系进行推理和匹配， 得到新的有意义的语义网络。语义网络可用于表示多元关系， 经过推理等扩展可以表示复杂的问题。 3 框架：框架也是一种结构化表示方法，通常由指定事物各个方 面的槽组成，每个槽拥有若干个侧面，而每个侧面又可以有若 干个值。实际应用时必须同时建立许多框架，并联成一个框架 系统。 4 剧本：剧本是框架的一种特殊形式，它使用一组槽来描述事件 的发生序列，特别适合于描述顺序性动作或事件。 5 过程：过程是一种知识的过程式表示，它将某一有关问题领域 知识与这些使用方法一起，隐式地表示为一个问题的求解过程。 过程用程序来描述问题，具有很高的求解效率。但由于知识表 示与处理程序混合，结构性较差。 正是由于产生