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摘要 新型g b o m 及b o m 演变研究 摘要 随着信息技术的发展，现代制造企业正面临着持续多变和日益激烈的全球性 竞争，信息化己经成为企业提高产品竞争力的核心。产品数据管理( p d m ) 和企业资 源管理( e r p ) 是企业信息化管理中的两个重要的技术领域。物料清单( b o m ) 作为 p d m 和e r p 系统的核心基础数据，是对企业大量产品数据进行有效管理和解决企 业“信息孤岛”问题的关键。本文主要是对g b o m 和从设计b o m 到制造b o m 演 变技术进行了研究。 现代企业的生产模式已经由原先的规模生产向大规模定制转变，而在大规模 定制生产模式下，企业的产品品种迅猛增加，产生了“数据爆炸 的问题，精确 b o m 和现有g b o m 已经不能满足大量产品数据管理的需要。本文通过介绍b o m 的基本理论和现有g b o m 存在的不足，针对大量相似产品的数据管理，提出了无 约束g b o m 的定义和结构模型，并且总结了无约束g b o m 在产品设计和产品配 置方面的作用，最后通过一个实例具体说明了无约束g b o m 的建立和解决产品数 据冗余方面的优点。 p d m 系统和e r p 系统中基础信息的共享是企业信息化过程中重要的环节， b o m 作为联系两个系统的纽带，是解决“信息孤岛 问题的关键。本文介绍了 b o m 多视图的概念和b o m 演变技术，通过对p d m 系统中设计b o m 和e r p 系 统中制造b o m 的差异分析，构建了制造b o m 模型和b o m 演变模型，并设计了 b o m 演变流程，保证了产品数据的一致性。最后对b o m 演变系统进行了设计， 对系统的功能进行了简单的说明。 关键词：p d m ；e r p ；g b o m ；b o m 演变 v i i a b s t r a c t a s t u d yo fn e w - s t y l eg b o m a n db o me v o l u t i o n a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to ft h ei n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y , m o d e mm a n u f a c t u r i n g e n t e r p r i s e sa r ef a c i n gt h ep r e s s u r ec a u s e db yt h eg r o w i n gd i v e r s i t yo f m a r k e td e m a n d a n df i e r c eg l o b a lc o m p e t i t i o n u n d e rs u c hc i r c u m s t a n c e s ，i n f o r m a t i o ni sp l a y i n ga n i m p o r t a n t r o l ei n s h a r p e n i n gt h ec o m p e t i t i v ee d g eo fe n t e r p r i s e st y p i c a l l yb y i m p l e m e n t i n gt h ep r o d u c td a t am a n a g e m e n t ( p d m ) a n de n t e r p r i s er e s o u r c e sp l a n n i n g ( e r p ) s y s t e m s a sac o r ed a t ab a s ei nt h ep d ma n de r ps y s t e m s ，b i l lo fm a t e r i a l s ( b o m ) i su s e dt oe f f i c i e n t l ym a n a g et h eh u g ep r o d u c td a t aa n dt ot a c k l es o c a l l e d i n f o r m a t i o ni s l a n dp r o b l e m sa sw e l l t oa c h i e v et h e s eg o a l s ，t h ea u t h o rc o n d u c t sa n i n d e p t hs t u d yo ng e n e r i cb o m ( g b o m ) a n do nt h ee v o l u t i o nf r o mt h ee b o m ( e n g i n e e r i n gb o m ) t om b o m ( m a n u f a c t u r i n gb o m ) m o d e m e n t e r p r i s em o d eo fp r o d u c t i o nh a sb e e nf r o mt h eo r i g i n a ls c a l ep r o d u c t i o n t om a s sc u s t o m i z a t i o nc h a n g e s ，a n di nt h em a s sc u s t o m i z a t i o nm o d e l ，t h ee n t e r p r i s e s r a p i di n c r e a s ei np r o d u c tv a r i e t y ，h a da ”d a t ae x p l o s i o n ”o ft h ep r o b l e m ，a c c u r a t eb o m a n de x i s t i n gg b o mh a sb e e nu n a b l et om e e tal a r g en u m b e ro fp r o d u c td a t a m a n a g e m e n tn e e d s b a s e do nb o m sb a s i ct h e o r ya n dt h es h o r t c o m i n g so fe x i s t i n g g b o m ，f o ral o ts i m i l a rp r o d u c td a t am a n a g e m e n t ，t h i sp a p e rg i v e st h ed e f i n i t i o na n d s t r u c t u r em o d e lo fu n c o n s t r a i n e dg b o m ，a n dt h es i g n i f i c a n c eo fu n c o n s t r a i n e dg b o m i np r o d u c td e s i g na n dc o n f i g u r a t i o ni se l a b o r a t e do n f i n a l l y , t h eb u i l d i n gp r o c e s so f u n c o n s t r a i n tg b o mi sp r e s e n t e db yac a s es t u d y , a n dt h ea d v a n t a g e si na d d r e s s i n g r e d u n d a n t p r o d u c td a t aa r es u m m a r i z e d t h eb a s i ci n f o r m a t i o ns h a r i n gi np d m s y s t e ma n dt h ee r ps y s t e mi sa ni m p o r t a n t a s p e c to fe n t e r p r i s ei n f o r m a t i o np r o c e s s b o ml i n kt h et w os y s t e m sa s a l i n k ，i st o s o l v et h e i n f o r m a t i o ni s l a n d s ”t h ec r u xo ft h ep r o b l e m t h ec o n c e p to fb o mm u l t i - v i e wa n dt e c h n o l o g yo ft h ee v o l u t i o nb o m a r ei n t r o d u c e d i nt h i sp a p e r b yad i f f e r e n t i a la n a l y s i sb e t w e e nt h ee b o mi np d ms y s t e ma n dt h e a b s t r a c t m b o mi ne r ps y s t e m ，m b o mm o d e la n de v o l u t i o n a r ym o d e la 1 eb u i l t t oe n s u r et h e c o n s i s t e n c yo fp r o d u c td a t aa td i f f e r e n ts t a g e s ，t h ee v o l u t i o n a r ym o d e la n dp r o c e s so f b o m sa r ep r e s e n t e d f i n a l l y , ab o me v o l u t i o ns y s t e mi s d e v e l o p e da n dm a i n f u n c t i o n a lm o d u l e sa r ed i s c u s s e d k e y w o r d s ：p d m ；e r p ；g b o m ；b o me v o l u t i o n i x 原创性声明及关于学位论文使用授权的声明 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不 包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研 究作出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本声明 的法律责任由本人承担。 论文作者签名：疵蓥逸 e l期：迦兰：丝 关于学位论文使用授权的声明 本人同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的印刷件和 电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论 文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印 或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：盛鲎逛导师签名班垂 e l 期：型丝：箜互? 第1 章绪论 第1 章绪论 1 1 课题研究的背景 中国加入w t o 以后，正在迅速成为世界制造业的中心。经济全球化使中国的 制造企业面临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首要的 任务，其有效途径之一就是加快企业的信息化进程，借助信息化的手段，研发出 更新更好的产品，有效地降低成本和增加收入。 在企业信息化的研究过程中，对产品信息的有效管理始终是其核心的内容。 其中p d m ( p r o d u c td a t am a n a g e 产品数据管理) 和e r p ( e n t e r p r i s er e s o u r c e sp l a n n i n g 企业资源计划) 系统是企业信息化中的两个主要的组成部分。在我国逐渐得到了成 功和广泛的应用。 在国外，p d m 在企业中已经得到了广泛的应用，而e r p 系统在世界5 0 0 强企 业中也有接近8 0 已经使用l lj 。在国内，p d m 被已经在很多企业成功的应用，e r p 系统由于企业管理模式的不同和我国企业信息化基础较差，推广的过程中存在着 一定的困难，但p d m 和e r p 系统却得到了企业的认可，在提高企业综合竞争力 的过程中所起的作用是巨大的。 b o m ( b i l lo f m a t e r i a l ，物料清单) 同时作为p d m 和e r p 的核心关键技术， 其重要性在企业信息化中得到了充分的肯定，并且逐渐成为一个独立的研究领域， 在企业信息化的过程中起到了越来越重要的作用。 1 1 1 企业信息化发展现状 制造业是将可用资源与能源通过制造过程，转化为可供人们使用或利用的工 业品或生活消费品的行业。制造业的核心是实现产品制造过程的制造系统。制造 系统是由制造过程所涉及的硬件( 包括人员、设备、物料流等) 及其软件所组成的一 个统一整体，是一个将制造资源转变为产品或半成品的输入输出系统，包括市场 分析、产品设计、工艺规划、制造试验、检验出厂、产品销售、回收处理等企业 生产中的各个环节1 2 - 5 1 。 企业信息化就是指企业在生产经营、管理决策、研究开发、市场销售等各个 方面全面应用信息技术，建设应用系统和信息网络，通过对信息和知识资源的有 山东大学硕士学位论文 效开发利用，调整或重构企业组织结构和业务模式，服务企业发展目标，提高企 业竞争力的过程f 6 】。企业信息化建设的核心是建立满足生产经营发展目标的信息系 统。 企业信息化的发展进程可以分为三个阶段( 如表1 1 所示) 。5 0 6 0 年代，以物 料需求规戈j j ( 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 gm r p ) 为基本模式。7 0 8 0 年代随着计算 机辅助技术( c o m p u t e ra i d e dx ，c a x ) 、数控( n u m e r i cc o n t r o l ，n c ) 、制造资源规划 ( m a n u f a c t u r i n gr e s o u r c ep l a n n i n gm r p i i ) 等单元技术的成功应用，“自动化孤岛”带 来的数据冗余和冲突成为影响生产率的主要障碍，于是信息集成成为这一阶段信 息系统面临的主要问题。9 0 年代以后，买方市场成为主导全球市场坏境的主体， 苛刻的竞争环境迫使企业必须在保证利润的同时以最快的速度提供给用户最好的 产品，于是出现了产品数据管理( p r o d u c td a t am a n a g e m e n tp d m ) 、企业资源规划 ( 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 ) 、供应链管l 里( s u p p l yc h a i nm a n a g e m e n t ，s c m ) 这些面向产品全生命周期、面向供应链的管理系统，以保证在扩展的企业范围内 实现持续的价值创新1 7 】。 表1 1 企业信息化进程的三个阶段 阶段第一阶段第二阶段第三阶段 制造环境按库存生产按订单生产按订单装配、设计 生产率瓶颈制造能力设计和生产系统的数据供应链集成 传递和集成 制造支持系统m r p i ic a x m r pi i 等单元技术p d m 【e r p s c m 1 1 2p d m 在企业中的应用 p d m ( p r o d u c td a t am a n a g e 产品数据管理) 技术以软件为基础，是- l - j 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f s 】。它提供产品全生命周期的信息管理， 并可在企业范围内为产品设计与制造建立一个并行化的协作环境。 p d m 的基本原理是，是在逻辑上将各个c a x 信息化孤岛集成起来，利用计 第1 章绪论 算机系统控制整个产品的开发设计过程，通过逐步建立虚拟的产品模型，最终形 成完整的产品描述、生产过程描述以及生产过程控制数据。通过建立虚拟的产品 模型，p d m 系统可以有效、实时、完整地控制从产品规划到产品报废处理的整个 产品生命周期中的各种复杂的数字化信息1 9 1 。 p d m 系统的基本功能包括电子仓库及文档管理、流程管理、更改管理、产品 结构管理、权限管理等。 1 1 3e r p 在企业中的应用 e r p ( e n t e r p r i s e r e s o u r c e sp l a n n i n g 企业资源计划) 是在m r p m r p i i ( m a n u f a c t u r i n gr e s o u r c ep l a n n i n g i i 简称制造资源计划) 系统的基础上由美国著名的 计算机技术咨询和评估集团( g a r t n e rg r o u p ) 首先提出的，其实质是在继承了 m r p m r p i i 核心功能的基础上、面向供应链( s u p p l yc h a i n ) 的、将企业内部所 有资源整合在一起，对采购、生产、成本、库存、分销、运输、财务、人力资源 进行规划，使企业资源达到最佳组合，然后通过获取客户订单，完成加工和交付， 得到客户付款，取得最佳效益1 0 1 。 1 1 4c a p p 在企业中的应用 c a p p ( c o m p u t e r a i d e dp r o c e s sp l a n n i n g 计算机辅助工艺设计) 是利用计算机技 术，辅助工艺人员设计零件从毛坯到成品的制造方法，是将企业产品设计数据转 换为产品制造数据的一种技术，是c i m s 的重要组成部分f 1 0 1 。c a p p 不仅解决了工 艺过程设计中的多样性问题，减少了工艺人员的重复劳动，而且有利于实现标准 化和工艺过程的优化，保证工艺设计的质量，是先进制造系统的技术基础之一。 1 2b o m 的研究现状 早在2 0 世纪6 0 年代中期，美国i b m 公司的j o s e p hao r l i c k y 博士提出把产 品的物料分为独立需求和相关需求，并按照时间段确定产品生产周期内不同时期 内对各种物料的需求，便产生了库存物料供应和管理的新方法，这就是物料需求 计划( m r p ) 。因此b o m 的理念很早就已经存在，但是在初期阶段，b o m 是作为 p d m m r pi i 的一个模块产生并发展的。 从1 9 8 8 年，g a r w o o dd 提出b o m 概念后i l ，人们逐渐开始把b o m 作为一 3 山东大学硕士学位论文 个独立的领域进行研究。 自二十世纪九十年代以来，随着企业信息化实施的深入，以及计算机辅助设 计、计算机网络和关系数据库等相关领域技术的发展，物料清单技术的研究也逐 步向纵深层次延伸。从以设计b o m 和制造b o m 为代表的物理清单视图架构分化， 到以波音公司为首发起的从单一产品数据源( s i n g l es o u r c eo fp r o d u c td a t a ，简称 s s p d ) 为代表的数据清单构架整合；从基于数据库的数据存储方式，到基于x m l 的数据存储方式；从基于c s ( 客户机朋艮务器) 的运行模式，到基于w e b 的运行 模式，b o m 已经成为企业信息化技术中最活跃的研究领域之一。 制造业中的信息技术可以分为单项技术、部门级、企业级以及企业间级四个 层次。单项技术所涉及的范围较小，一般只是用来解决某个技术问题，如m r p 计 算。部门级信息技术是指以某个领域或部门为应用对象。集中解决该部门中的信 息化问题，例如m r p i i 、部门级p d m 系统、c a p p 等。企业级信息技术以整个企 业为对象，其目的是为了实现企业全面的信息化，如企业级的e r p 系统。企业间 级信息技术则从不同企业之间的合作关系、供应链关系出发，实现企业外部环境 的信息化。 与此相对应，b o m 在企业的应用范围也存在着四个层次：面向单项信息技术的 b o m 技术、面向部门级信息技术的b o m 技术、面向企业级信息技术的b o m 技 术和面向企业间级信息技术的b o m 技术。 面向单项信息技术的b o m 技术是b o m 研究比较集中，理论相对成熟。面向 部门级信息技术的b o m 技术，是在面向单项信息技术的b o m 技术基础上，通过 构造满足该部门中不同应用所需要的统一b o m ，形成共享的产品数据源，为该部 门中相关的应用提供一致的产品数据。例如，在m r p i i 系统中，不仅仅m r p 计算 需要b o m 作为基础数据，而且成本核算、库存管理等相关功能也需要b o m 数据， 因此，b o m 成为m r p m r pi i e r p 等生产经营管理系统中的核心数据。 随着对面向部门级b o m 的深入研究和广泛应用，在企业中出现了新的“信息 孤岛”，即以b o m 为核心的部门级的信息孤岛。每个信息孤岛虽然可以很好地支 持本部门中的各种应用系统，但是却割裂了产品数据在产品生命周期中的一致性 和联系性f 1 2 】。 第1 章绪论 对面向企业级b o m 研究的核心问题正是如何解决这种新的b o m 信息孤岛。 实际上，这种b o m 信息孤岛源于各职能部门之间b o m 模型的不一致。 随着虚拟企业、动态联盟技术的发展，如何以b o m 为核心，实现企业间的数 据集成和共享将是另一个难题，因此对面向企业间的b o m 研究也必将成为重点。 1 2 1 大规模定制条件下b o m 的管理 随着经济的发展，人们的生活方式越来越个性化，对产品的需求也向着多样 化、个性化方向发展，单一固定的产品已经不能满足市场的要求。 在以市场为导向的商品经济中，企业为了满足市场多样化、个性化的需求， 生产模式逐渐由规模化生产向大规模定制转变。 柔性生产、敏捷制造等先进生产技的应用为大规模定制的生产模式提供了技 术上的基础，满足产品的多样化、个性化的同时，由于产品品种繁多，造成了产 品“数据爆炸”，产品数据管理困难，重复利用率低等问题。所以大规模定制模式下 产品数据的管理和使用成为企业急需解决的问题。 1 2 2 不同b o m 之间的演变问题 在产品生命周期中，b o m 贯穿了设计、工艺、制造、计划、采购、销售、 财务等几乎所有职能部门。通常，各部门按照各自的需要定制了自己的b o m 。由 于缺少统一规划，在b o m 的定制过程中往往没有统一的设计和管理规范，各部门 之间b o m 数据之间无法做到数据的畅通，更无法实现数据的双向交流，以至于形 成了“信息孤岛”现象，无法保证各b o m 之间数据的一致性，这种现象严重的影响 了企业的产品设计、生产和管理，不仅降低了生产效率、增加了产品生产成本、 延长了产品开发制造周期，而且有可能生产出不符合客户要求的错误产品，实现 各系统中b o m 数据的有序演变，达到数据一致性、完整性的要求具有非常重要的 意义。 1 3 课题研究的目的及主要内容 1 3 1 课题研究的目的 - 通过对p d m 系统中b o m 结构及其应用的研究，解决产品数据管理中数据 量大和管理维护困难的问题。 5 山东大学硕士学位论文 一通过b o m 研究，解决现代制造业产品由于更新速度快而造成的产品数据管 理困难，重复利用率低等问题。 通过对p d m 和e r p 系统中b o m 的研究，建立设计b o m 到制造b o m 的 演变模型，实现产品信息在不同部门的共享，一定程度上解决不同系统之 间的“信息孤岛”问题。 1 3 2 论文的主要内容 论文共分六章，主要内容如下： 第一章绪论：对企业信息化的基本概念和企业信息化的主要内容进行了简单的介 绍，指出了b o m 在企业信息管理中的重要基础地位，通过对b o m 研究现 状的介绍，提出了b o m 研究存在的问题。 第二章b o m 的基本理论：包括b o m 的定义与作用，b o m 的构造方法、数据结 构和模型，并介绍了b o m 多视图和b o m 演变的概念。 第三章无约束g b o m 研究：通过分析现有g b o m 存在的不足，针对大量相似产 品的数据管理，提出了无约束g b o m 的定义和结构模型，并且总结了无约 束g b o m 在产品设计和产品配置方面作用，最后通过一个实例具体说明了 无约束g b o m 的建立及其优点。 第四章b o m 演变技术研究：通过对p d m 系统中设计b o m 和e r p 系统中制造 b o m 的差异分析，构建了制造b o m 模型，提出了b o m 演变模型和演变 流程，保证了产品数据的一致性。最后对b o m 演变系统进行了设计，对系 统的功能进行了简单的说明。 第六章结论及展望：总结了全文的研究结果，介绍了论文研究中存在的不足和下 一步的研究方向。 第2 章b o m 的基本理论 第2 章b o m 基本理论 2 1b o m 的基本概念 物料清单b o m 是指计算机可以识别的，构成产品所需的零部件明细表及其结 构，是产品结构的数据格式，通常是一种树状的组织形式( 如图2 1 所示) ，可以 反映父子关系，支持任意层次的查询、展开与汇总【1 3 】。 图2 1 产品a 树状b o m 结构示意图 产品的b o m 结构树中包含根节点和子节点，跟节点描述的是整个产品，而 子节点则描述了组成产品的零部件( 物料) 。每个节点都拥有特定的属性信息，例 如，名称、数量等。 在不同结构的b o m 清单中，物料种类也不尽相同。e r p 系统中它是指所有 产品、半成品、在制品、原材料、配套件、协作件、易耗品等与生产有关的物料 的统称；在c a p p 系统中，物料拥有相关的工时、材料、设备、工装、车间等工 序信息。一般的，同一产品如果工序不同，则b o m 清单也不同。 另一种广义上的b o m 清单是指构成产品所需的所有资源，包括人员，时间、 能源、设备、资金等所有内容。 2 2b o m 分类 在产品的开发、制造、生产、销售过程中，不同的部门和系统都有不同的b o m 产生，主要的有设计b o m 、工艺b o m 和制造b o m 等。 1 ) 设计b o m 山东大学硕士学位论文 设计b o m ( e n g i n e e r i n gb i l lo fm a t e r i a l ，e b o m ) 是产品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、其对 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。 2 ) 工艺b o m 工艺b o m ( p l a nb i l lo f m a t e r i a l ，p b o m ) 是工艺设计人员根据有效的加工能力， 在e b o m 基础上再设计出来的b o m 。p b o m 主要完成零部件的装配工艺与自制 件的加工工艺。零部件的工艺路线变更时、p b o m 所影响的制造部门、生产调度 部门和采购供应部门的相应的b o m 数据也会改变。 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。 3 ) 制造b o m m b o m ( m a n u f a c t u r i n gb i l lo fm a t e r i a l ，m b o m ) 是制造部门根据e b o m 和 p b o m ，决定装配件、自装配件和最终产品的制造方法。m b o m 信息来源一般是 工艺部门编制工艺卡片上内容，但是要以设计b o m 作为基础数据内容、在有些制 造单位m b o m 与p b o m 是合二为一的。并且m b o m 是e r p 系统运行的基础。 4 ) 销售b o m 销售b o m ( s a l eb i l lo f m a t e r i a ls b o m ) 是按用户要求配置的产品结构部分。 对应常见文本格式表现形式包括基本件明细表、通用件明细表、专用件明细表、 选装件明细表、替换件明细表、特殊要求更改通知单等等。 5 ) 成本b o m 成本b o m ( c o s t i n gb i l lo f m a t e r i a l ) 是由m r p i i 系统产生出来的。当企业定 义了零件的标准成本、建议成本、现行成本的管理标准后，系统通过对p b o m 和 加工中心的累加自动地生成c b o m ，它在产品的成本核算过程中起到重要作用。 2 3b o m 基本作用 b o m 是计算机可以识别的产品结构数据文件，是产品结构的数据格式。产品 b o m 由工程设计部门生成e b o m 开始，由工艺计划部门转换成p b o m ，而后工 艺设计部门拓延成m b o m 并传送给e r p 系统。所以它是企业生产活动中关键的 第2 章b o m 的基本理论 技术文件，也是e r p 的主导文件。企业各个业务部门都要依据统一的b o m 格式 组织数据并进行工作。 在企业的各个部门中，b o m 具有不同的功能，其基本功能包括i 4 i ： 1 ) 使设计部门的设计产品信息系列化、标准化、通用化； 2 _ ) 协助质量监控部门进行加工过程的跟踪； 3 ) 是生产管理部门编制生产计划的依据； 4 ) 可以作为销售部门产品报价的参考； 5 ) 是采购部门进行采购和外协的依据； 6 ) 是供应部门进行配套和领料的依据； 7 ) 作为计算机识别物料的基础依据； 8 ) 帮助决策部门进行成本的核算； 9 ) 进行物料追踪。 2 4b o m 的应用 b o m 在不同的部门起着不同的作用，按照部门的需要发挥着不同的功能。 1 ) b o m 在c a d 系统中的应用 在设计部门( c a d ) 中，通常所说的b o m 实际上是零件明细表，是一种技术 文件，偏重于产品信息汇总。设计部门既是b o m 的设计者，又是b o m 的使用 者，设计部门按某种类型产品的图号来组织b o m 信息。设计部门在接到定单后 按照定单的要求，一般情况下有三种设计思路：自顶向下形式设计、自底向上形 式设计、由中间向两头形式设计。无论那一种设计方式，在图号的组织上都是一 致的，都是按照图号来合并产品信息，形成该产品的总明细表、标准件汇总表、 外购件汇总表、外协件汇总表等。 因此，在产品设计开发过程中，b o m 结构不仅仅可以起到汇总统计的作用， 还能起到对设计过程的控制和项目管理的功能，如可以采用自上而下的模式对 b o m 结构按照组件进行分解，由项目或者任务的方式安排不同的人员或者角色来 去完成该组件的设计。 图2 1 就表达了一个简单的产品a 的设计b o m 树状结构图。 2 ) b o m 在c a p p 系统中的应用 9 山东大学硕士学位论文 产品经过设计部门设计完毕后，部分电子数据转交工艺部门制订工艺路线 ( c a p p ) ，成为说明零部件加工或装配过程的文件。 在工艺设计阶段中同b o m 结构相关的工艺数据对象主要有：工艺路线、工时 定额、材料定额、工装模具、工艺文件等。 工艺人员在c a p p 系统的支持下，可以方便地查询按b o m 结构设计的典型 工艺数据库、获取设计信息、查询机床设备等技术参数等，也能很容易地编制工 艺文件，保证工艺文档的完整性、一致性、正确性和可行性。 图2 2 是产品a 的简单工艺b o m 树状结构图 图2 2 产品a t 艺b o m 结构图 3 ) b o m 在p d m 系统中的应用 在产品整个生命周期，p d m 以数据仓库( 所有系统可共用一个数据库) 为底层 支持，以b o m 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，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。 p d m 系统根据各自的功能特点分为三大类，即：以文档、数据管理为重点的； 以设计过程、产品结构管理和产品配置管理为主，面向c a d 的；面向硬、软件异 构系统集成平台的。 第2 章b o m 的基本理论 其中第二类与b o m 信息最为密切，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。最后经过转化处理，达到e r p 所需要的b o m 信息。图2 3 描述了产品b o m 在p d m 系统的基本结构。 图2 3 产品b o m 在p d m 中的结构模型 现有的p d m 系统中，b o m 结构树反映的主要是产品的设计结构，对于产品 的配置管理相对薄弱。并且对于产品的工艺信息，采用的是以零部件的属性的方 式进行储存，并不能在结构树中直观的体现出来。 4 ) b o m 在m r p m r pi i e r p 系统中的应用 m r p m r pi i e i u 是最早提出b o m 概念并对b o m 进行研究的领域。b o m 、主 生产计划( m a s t e rp r o d u c t i o ns c h e d u l e ：m p s ) 、库存是m r p 运算的基础数据。其中 b o m 的作用有两个，一个是为物料项分解提供依据，一个是用于m p s 的制定。前 者是b o m 的基本功能，要求b o m 能够表示构成一个产品的所有物料项以及它们之 间的数量和制造装配关系。后者则要求b o m 能够表示用于制订m p s 的物料项及它 们之间的数量关系，这对b o m 的结构提出了更高的要求，并成为b o m 研究领域中 的重要方面。 b o m 是企业资源计划( e r p ) 系统的核心，尤其e r p 所涉及的生产部门、产品 成本核算部门、物料需求计划( m i 冲) 系统、销售部门等。生产部门使用b o m 来决 定零件或最终产品的制造方法，决定领取的物料清单；产品成本核算部门利用b o m 中每个自制件或外购件的当前成本来确定最终产品的成本和对产品成本维护，有 利于公司业务的报价与成本分析；物料需求计划( m r p ) 系统中b o m 是m r p 的主 山东大学硕士学位论文 要输入信息之一，它利用b o m 决定主生产计划项目时，动态确定物料净需求量， 知道需要哪些自制件和外购件，需要多少，何时需要，标准用料与实际用料的差 异分析；销售部门通过i n t e m e t 访问数据源，可以方便地报价，提供准确的零件设 计信息与追踪制造流程等自助服务，客户还可以自己下订单购买产品。 在e r p 系统中，什么内容可以挂在产品结构树上是非常灵活的，它可以包含 设计b o m 的全部内容，可以包含简单工序内容，还可以包括辅助材料、工装、刀 具等等信息，图2 4 给出了产品a 的简单制造b o m 结构。 图2 4 产品a 的制造b o m 结构图 2 5b o m 的构造方法 b o m 的表现形式通常有两种，树状b o m 、网状b o m 。 2 5 1 树状b o m 通常情况下，产品b o m 是分层的，利用“层”表示组成产品物料间的从属关 系，从数据结构的角度来看，产品b o m 是一种非线形结构的“树”结构，组成产品 的每一种物料均为树的节点，因此完全可以借助“树”的数据结构理论来研究产品 b o m 。 其优点是界面构造美观、直观易懂，用户操作简单；编程简单，很容易实现 单级、多级的正向，反向查询。缺点是对于多系列多产品的情况，数据量会急剧 膨胀，管理困难；并不能准确的反映产品的结构。 第2 章b o m 的基本理论 2 5 2 网状b o m 零部件间的互相交错借用，使产品结构呈网状形式( 如图2 5 所示) ，特别是 对于复杂装配关系的产品尤为如此。 网状b o m 能够比较真实的反映产品的结构，方便描述产品的复杂结构f 1 5 】。 图2 5 产品的网状结构 注：其中虚拟件是为了简化网状结构而引入 其优点是网状b o m 便于表示复杂产品的结构；减少了数据的冗余；加快了 b o m 的分解和查询的速度，提高了系统运行的效率。缺点是数据库结构的组织上， 程序的编制上比较困难，需要用到面向对象的关系型数据库才能很好的表达网状 结构；需编制大量程序实现直观显示产品构成；不便于数据的修改，维护。 2 6b o m 的数据结构 b o m 的数据结构即b o m 在数据库中的储存方式，选择不同的储存方式，所 能描述的产品结构的内容不同，并且不同的数据结构对于数据的冗余和数据存储 速度都有很大的影响，通常使用的主要有如下的几种： 1 ) 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 构采用，“单父一单子”的数据结构，只是记录了各父件和子件之间的对应关系。 其优点是单层b o m 的数据冗余度是最小的；可以清晰地定义产品的结构树； b o m 表更改简单，一处更改其它相应之处也更改了，因为单层b o m 相同的关系 只记录一次；可以通过递归方法来显示产品的结构树，也可以准确地反查一个零 1 3 山东大学硕士学位论文 件的归属情况。缺点是单层b o m 结构可能产生不准确的情况，因为一处更改可 能造成其它产品也被更改；容易产生b o m 表中层次循环：b o m 生成速度慢( 与多 层b o m 相比) 。 下面列出了产品a 的单层b o m 结构，如图2 6 所示，及其在数据库中的存 储方式，见表2 1 。 图2 6 产品单层b o m 结构示意图 表2 1 产品a 按单层b o m 结构储存格式 i dp a r e n tc h i l dn u m b e r 1ab l 2ac2 3 ad2 薹蠡箍蠡 5bc2 6bf2 7bg2 8bd4 注：部件c 的结构在产品不同的位置上出现过两次，但在数据库中只出现一次。 2 ) 多层b o m 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。多层b o m 结构采用“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，只要存在于不同的产品 第2 章b o m 的基本理论 中或者在产品的不同位置上，也要再记录一次，这种多层b o m 的产品结构互不影 响，各个产品之间的记录没有交叉1 1 6 】。 其优点是产品间结构不互相影响，因而维护比较方便；分解时算法比较简单， 分解速度快。缺点是数据冗余大； 仍以产品a 为例，其多层b o m 结构见图2 7 ，其在数据库中的存储方式见 表2 2 所示。 图2 7 产品多层b o m 结构示意图 表2 2 产品a 按多层b o m 结构储存格式 一层 二层 三层 i dp a r e n tc h i l dn u m b e rl e v e r lab11 2a c2l 3ad2l 4a c l2 5a f2 l 6ag2l 7ad4l 泰雹 遵 趁a 9a e2艺 注：零件e 虽然结构都属于c ，但在数据库中用两行来表示，增加了数据的冗余。 3 ) 层次码排序b o m 实际生产中，许多企业拥有多种产品。每个产品都必须在e r p 系统中给定产 1 5 山东大学硕士学位论文 品代码。假设产品( 有的国内j t - 企业称为订货号) 、分部件、零件编码规则都为两位 数字编码，则产品、分部件和零件编码拼接组成层次码【1 7 】。产品a 按层次码储存 见表2 3 。 表2 3 产品a 按层次码排序b o m 结构储存格式 记录号层次码零件名称数量 l0 1 0 0 0 0 0 0al 20 1 0 1 0 0 0 0b1 30 1 0 2 0 0 0 0d2 40 1 0 3 0 0 0 0c2 50 1 0 1 0 1 0 0d4 60 1 0 1 0 2 0 0cl 70 1 0 1 0 3 0 0g2 80 1 0 1 0 4 0 0f2 90 1 0 3 0 1 0 0e4 1 00 1 0 1 0 2 0 1e2 按层次码排序b o m 结构的冗余度较大，但产品间结构不互相影响，层次码中 隐含了零部件的所在层次和底层码，非常容易显示产品的结构树和进行b o m 结构 分解，也可以快速准确地反查一个零部件的归属情况。 层次码b o m 结构表达方式的缺点是层次码编制困难，数据量大。 4 ) 复合式b o m 针对单层b o m 和多层b o m 存在的弊端，以及实行多种b o m 并行的问题， 综合两种b o m 构造方法的，来解决系统实际运行过程中数据维护和运行效率之间 彼此矛盾的问题，就是所谓的复合式b o m 构造方法【1 8 1 。 缺点是b o m 表构造复杂，对于系列产品，数据冗余比较大，维护困难。 5 ) 指针式b o m 指针式b o m 与单层b o m 相似，把相同结构的部件模块化，在数据库中只存 储一次，适应产品中通用部件较多的情况下，数据冗余较小【1 9 i 。 6 ) 标志位编码法 此方法适合多系列多产品的情况，见表2 4 ，每一种不同的零件都要标识出它 第2 章b o m 的基本理论 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t 2 引。 表2 4 零部件标志位编码法储存格式 序号零部件名称适应系列适应品种 1baa 1 2 caa 。1 3daa 1 4eaa 2 5f aa 2 其优点是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； 便于进行反查零件适合的系列和型号。缺点是要求b o m 只有一层，系列为根，该 系列下的零件为叶子，适应性受限制；不能以直观的方式显示每个产品的组成。 7 ) 矩阵式b o m 对于一个包含有n 个零部件的产品，矩阵型b o m 数据结构的方法是构造一 个n ，c nn ；b - n i + t 2 1 】，矩阵中的元素a i j 的取值范围