飞机PBOM的生成及其管理技术.pdf

eenterprise info management 管理信息化 21cad cam与制造业信息化 2008年第9期 工艺物料清单 process bill of material pbom 的生成及管理是工 艺设计和计划的起始点 也是产品设 计与工艺设计的交接点 是pdm下组织 整个工艺的基础 基于pdm平台的工艺 信息管理将要围绕pbom进行数据组织 和管理 并能够根据业务流程的关系 有机地执行管理 工艺分工 工艺计 划 工艺规程编制 工艺资源管理 工艺知识管理 材料消耗定额编制 工时定额管理 工艺审批流程管理以 及工装设计与管理等 此外 pbom不 仅是在ebom的基础上重构而来 而 且也是制造中mbom的生成源头 因 此 pbom的生成及其管理技术是工艺 信息管理的一项重要内容 本文结合飞机制造企业产品制造 机构复杂 批量小 对设计信息 工 艺记录及生产记录的保存 归档要求 严格的特点 以航空制造企业的工艺 信息管理为应用背景 分析从某一机 型的pbom生成到某一架次飞机的pbom 生成 研究pbom发生更改的原因 更 改流程及其版本的配置和管理技术 对实现在pdm平台下以pbom为核心的工 艺信息全生命周期管理 具有较强的 现实指导作用和意义 一 飞机pbom的生成 1 某一机型pbom的生成 pbom主要是在ebom的基础上添加 相应的工艺组件和工艺路线信息 在 pbom生成过程中 首先 从ebom形成 的产品配置树中取出一个结点 提取其 工艺物料清单 pbom 在工艺设计和生产制造中具有承上启下的重要作用 文章结合飞机制造业的特 点 分析了飞机pbom的生成和组成 研究了pbom的变更 版本 配置等管理技术 并提出了pbom的有效 性控制方法 pbom管理的研究对基于pdm平台的工艺信息管理实现与应用具有一定的指导意义 飞机pbom的生成及其管理技术 中国工程物理研究院计算机应用研究所 程铮 唐定勇 陶以政 产品编号和制造类型 标准件 自制 件 外协件 借用件和虚拟件等 等信 息 再对应产品属性表 将取出的零部 件类型 工艺属性等属性信息遗传给 pbom的各子项中 以便根据不同的生产 类型制定不同的工艺信息内容 其次 详细处理提取出的自制件和外协件结 点 根据工艺知识库及用户需求 车间 加工能力等规划具体的加工路线 装配 过程和所需刀量夹具等 生成工艺树的 各个结点 再次 继续从产品配置树中 取出结点 重复上述两个过程 直至产 品所有零部件的工艺设计被完成 其生 成流程如图1所示 由于飞机制造企业中的生产计 划以及生产组织都是按照批架次进行 的 因此 在pbom生成时 需要将机 型所有零部件的pbom信息提取入pbom 数据库 同时 pbom编制人员一般需 要保留pbom数据的所有历史记录 从 而可以根据pbom中零组件的有效性信 息方便地过滤出某一个机型各个批架 次对应的pbom数据 pbom编制人员首先要经过权限验 证 然后确定机型和版本信息 在循 环读取节点信息后 首先确定该节点 是否为根节点 然后判断ebom版本 工艺组件版本和分工路线是否符合条 件 再读取装配指令以及装配指令与 零部件装配关系数据 对pbom进行计 算 从而形成该机型的pbom 1 权限验证是指检查操作人员 是否拥有进行pbom生成的权限 2 pbom基本信息确定是指用户 eenterprise info management 管理信息化 22 cad cam与制造业信息化 确定对某种机型和某种版本的pbom进 行操作 3 根节点确定是指用户编制 pbom的某个分枝的根节点 4 添加信息版本确认是指明确 添加相关工艺数据的版本信息 5 零组件装配关系数据是指在 装配指令数据 版次 根节点等 得 到确认后 系统从数据库中读取装配 指令数据 6 pbom形成运算是指根据零 组件装配关系数据进行展开运算 最终形成满足实际工艺设计需求的 零组件及相关信息的树状层次关系数 据 pbom形成运算的过程是人机交互 方式的 不可能完全按照一定关系自 动转换 需要人的参与和调整 2 单架次pbom的生成 pbom生成完毕后 在pbom数 据库中包含了某一机型下所有架次 飞机的pbom信息 但是在生产实际 中所需要的是单架次机的pbom以进 行工艺编制以及成本核算等 所以 在pbom生成后 根据生产的不同需 求还要按架次提取飞机的pbom信 息 这就需要在生成的pbom库中 将某一架次的飞机全机pbom进行编 制 单架机pbom可以通过深度遍历方 法或者广度遍历方法从总的pbom库中 查找生成 其实现流程如图2所示 单架pbom的编制实际上是对pbom 库中该机型下所有物料信息的一次筛 选和重组 用户在生成pbom之前需 输入飞机型号和架次号 然后程序在 pbom数据库中按照节点关系和配置信 息 找到每个节点适用于该架次飞机 的相关信息 从而形成一个完整的单 架次pbom 二 飞机pbom的组成 由pbom的生成可以看到 pbom 与ebom相比 其区别反映在如下几个 方面 1 物料项的种类 在产品的工 艺设计中 为了满足生产的约束 往 往需要将ebom中的物料项进行分解和 组合 形成新的物料项 即工艺构型 件 这是在ebom中不存在的 2 物料项的属性 pbom中的物 料项属性主要与产品的工艺相关 如 采用的工装设备 材料的牌号 下料 尺寸等 3 物料项的结构关系 pbom 中的物料项关系主要反映产品实际装 配的关系 为此需要将ebom中的某些 父项和子项的结构关系打散 重新组 合形成新的装配关系 所以有时pbom 又称装配bom 对于飞机制造业来说 其pbom基 本数据组成如图3所示 从数据组成 的示意图可以看到 pbom的表现形式 为一种树状的数据结构 反映父子关 系 支持任意层次的查询 展开与汇 总 在pbom树上反映的信息有 1 面向工艺计划的产品结构 主要包括part对象 包括部分工艺组 合件 之间的装配关系 单装数量 工艺路线和工艺路线备注 它们是组 成结构树的基本信息 其中 装配关 系 是形成节点关系的依据 单装 数量 表示part对象在该处的使用数 量 主要用于汇总和工程 制造数据 一致性核查 工艺路线 是工艺零 组件 成品的生产供应路线 是生产派 2012 05 17 2012 05 17 2012 05 17 2012 05 17 2012 05 17 2012 05 17 eenterprise info management 管理信息化 23cad cam与制造业信息化 2008年第9期 工的主要依据 2 part对象的属性信息 主 要包括 编号 名称和版本 它们是 描述part对象的基本属性 其中 版 本 可以反映part对象的工程状态 3 part相关的数据对象 主要 包括 工艺计划或材料定额指示单 工艺计划资料更改单 材料定额更改 单和车间分工表 它们是pbom的补 充 参考信息 4 产品配置信息 主要是有效 性信息 表示part对象适用的架次 它是方便过滤形成某一机型特定架次 pbom的重要信息 三 pbom的更改管理和 有效性控制 1 更改与有效性控制 在生产制造中存在很多不确定的 因素 这些不确定的因素都可能导致 相关工艺信息的变化 特别是许多工 艺信息之间存在关联关系 一个地方 发生更改处处都要相应更改 pbom也 是这样 在生产管理中经常会遇到更 改 从3 2节pbom的产生可以看出 影 响并导致其更改的原因主要有两个 由于设计的更改 导致了pbom更改 设计没有发生更改 pbom发放到车间 以后发现需要调整 从而对pbom进行 更改 上述的两种情况 在实际的生产 中是普遍存在的 而数据的频繁更改 是导致数据不准确 pbom有误的重要 因素 不仅影响生产制造中的产品 还会延长开发周期 增加开发成本 因此 必须在有一定的机制来保证 pbom的正确性 解决问题的传统方法 有两种 1 生效日期 即在更改中 加入有关生效性的约束 如生效状态 或生效日期等 在制定日期后 新 的组件应自动替代原先的产品结构文 件 2 序号生效性 需要对物料进行 序号分配 使得在某截止序号以下的 产品在生产计划中将用现存清单来运 行 而其他在截至序号与此序号以上 的产品将使用更改后的清单 该方法 一般用于pbom较高层或较昂贵物料的 更改 以避免过多的数据存储与运行 时间 2 pbom的更改流程 更改主要是针对已发布 已经分 配图号和已归档 和预发布 已分配 图号但未归档 数据的 但是所有的 更改必须经过严格的审批程序 在飞 机制造企业中 更改需要由以下的几 个阶段过程组成 更改申请 工程更 改审批 更改的执行和更改的发布 结合前面提出的影响pbom更改的两大 因素 pbom的更改流程如图4所示 当设计单位对设计数据进行更改 以后 工艺计划科人员需要对设计更 改产生的ebom新版或新号的part对象 重构为pbom中的part对象 这个过程 中和前述的pbom建立过程类似 当设计没有发生更改而pbom需 要更改时 用户则直接对需更改工艺 路线信息或调整产品结构的part对象 进行修订 这其中进行的操作主要 有 1 修改所修订part的工艺路线 及工艺路线备注信息 2 添加新 版pbom的有效性信息 3 删除该 part与其下的子part之间的装配关系 或单装数量 4 查找出现有pbom 的part对象 作为子part对象添加到 该part中 5 新建pbom的part对 象 并作为子part对象添加到该part 中 6 一系列更改完成后 新创 建的pbom更改单将按图3 图5所示的 流程进行审签 最后正式发布供工艺 各部门使用 3 基于批架次的有效性控制 传统的飞机有效性控制采用 批 次 管理 一个 批次 表示若干个相 同的产品 用一组数字表示 批次管理 中的关键问题是多个相同的产品用同一 个数字作为标识 而不能从中区分出来 每个产品 但是目前的产品订单向多品 种小批量发展 要求能够控制每个飞机 的有效性 批次 管理已经不能完全 适应产品多样性的要求 因此需要引进 根据 架次 进行的有效性控制 考虑到平滑过渡 减少对生产的 影响 客户订单对飞机配置要求不相 同等综合原因 目前在飞机的有效性 控制上采用的是 批架次 来保证 在批架次管理中 对每一架用一个正 整数来惟一标识 并遵循一定的编号 识别规则 n代表根据批架次命名规 范而确定的一个数字 例如0003代表 第3架 2012 05 17 2012 05 17 2012 05 17 2012 05 17 2012 05 17 2012 05 17 eenterprise info management 管理信息化 24 cad cam与制造业信息化 n 只对指定架次有效 n n 只对这些指定的架次有效 n n 对第一到第二个数字之 间的架次有效 例如 0006 0010 表示从00006到00010的架次有效 n 从指定架次开始有效 如果 批架次 属性为空白则意 味着一直有效 以上规则在实际中也可以同时使 用 例如 0006 0008 0010 0012 0014 表示从0006架起 除0007 0009 和0013以外的所有批架次有效 根据这 种控制方法 在pbom的结构关系中就 会有两种关键的属性 起始架次和中 止架次 这种有效性的控制 不仅满足 了从多批次到单架次的管理需求 保 证了生产中对数据的正确性要求 而 且为快速 准确地生成不同批架次的 pbom信息提供了重要的配置信息 四 pbom的版本及配置 管理 1 全生命周期的版本管理 在飞机的生产制造中可能同时 有多种机型在生产 加上设计过程是 一个不断更改的动态过程 因此pbom 及其所包含的对象信息会产生许多的 版本 这些版本不仅包含了对象在当 时的全部信息 而且还反映了该版本 的对象和与其相关联对象的联系 例 如 零部件对象的版本与文档版本的 关联性 一个对象的多个版本间应该 有联系 并且还应标识每个版本的有 效性条件 此外 版本应有标识号 一种是按版本产生的时间顺序记为a b c 另一种是按照正整数的顺序 以时间先后依次记为1 2 3 有时两 种形式混合使用 在pbom的完整生命周期中 会存 在各种不同生命状态的多种版本 一 种版本的使用或废弃都关系着生产数 据的完整性和正确性 因此 对pbom 的版本管理是一种面向其全生命周期 的严格管理 在管理中 对于同一对象的修订 版和替换版 他们之间的关系模型 通常有线性模型 树状模型和有向无 环图 dag 模型等三种 如图6所示 图6 版本管理模型 线性模型是以版本出现的先后顺 序而进行排列的简单模型 其缺点在 于不能很好地区分是更改了设计而产 生的 还是没有更改设 计而在原基础上修改产 生的 树状结构版本模 型基本上弥补了线性版 本的缺陷 在这个模型 中 一条路径代表着一 种设计方案的版本衍生 全过程 有向无环模型可 以描述由多个part对象合成一个完整 对象的情况 也就是有多个版本融合 成一个新版本的情况 同时反映多个 版本的各种情况 线性及树型都是它 的特例 这种模型也是pbom版本管理 的基本使用模型 2 面向产品的配置管理 配置管理是一种面向产品全生命 周期的 以产品结构为组织方式 将 各阶段产品数据关联起来并对其进行 管理和控制 从而保证产品数据一致 性和有效性的产品数据管理技术 在飞机的制造过程中 往往针 对某一批架次的制造 在产品结构上 仅仅是局部的调整和区别 通过合理 的组合配置就可以在利用已有资源的 基础上生成生产所需要的产品结构 因此 对于pbom的配置管理而言 其 首要目的就是按不同的需求从配置库 中 通过一定的配置规则快速 准确 地配置出完整的产品结构信息 以此 生成新的pbom 产品结