（机械制造及其自动化专业论文）基于step标准的统一bom模型研究与pdmerp信息集成.pdf

昆i 刿删工人学硕十学位论文 摘要 摘要 随肴信息技术的发展 信息化已经成为制造企业提高产品竞争力的核心 产 品结构与物料清单b o m 是制造业信息化系统中核心的基础数据 是联系工程设 计部门和生产管理部门之间的桥梁与纽带 是p d m 系统和e r p 系统信息集成的 手要内容和关键所在 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 各部门按照本部门的需要定制了各种b o m 在b o m 的 定制过程中往往没有统一的设计和管理规范 而且 除设计b o m 和工艺b o m 外 其他各种b o m 基本采用手工方式建立 无法保证各b o m 之间数据的一致性 这 种现象严重影响了企业产品设计 生产和管理等过程的集成和效率 增加了产品 生产成本 延长了产品开发周期 所以研究基于s t e p 标准的统一b o m 模型对制 造q k 信息化的进程具有十分重要的意义 本文针对b o m 研究中突出存在的b o m 模型不统一问题 结合昆明云内动力 股份有限公司c i m s 应用示范工程的实际需要 研究基于s t e p 标准的统一b o m 模型 j 通过统一b o m 模型探索p d m 系统与e r p 系统之间信息集成的实现方 法 本文首先剖析了企业中存在的多视图b o m 阐述了b o m 多视图的演变过程 在此基础上提出了统一b o m 模型 并基于s t e p 标准构建了统一b o m 模型 接 下来对p d m 系统与e r p 系统之间信息集成内容和集成模式加以分析 提出基于 s t e p 标准的统一b o m 模型的p d m 与e r p 信息集成方法 并通过实例开发实现 了p d m 系统中的e b o m 向e r p 系统中m b o m 的转化 实践证明 本文提出的基于s t e p 标准的统一b o m 模型可以较好地解决多视 图b o m 的模型不统一问题 基于s t e p 标准的统一b o m 模型 实现p d m 与e r p 的信息集成方法是可行有效的 关键词 s t e p 标准 统一b o m 模型 p d m e r p 信息集成 星型丝羔杰堂型 兰焦丝苎 一 塑曼哩垒里 一 a b s t r a c t f o l l o w i n g t h ed e v e l o p m e n ti ni n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y i n f o r m a t i o n i z i n gh a sb e e n t h ec o r et o i m p r o v et h e i rp r o d u c tc o m p e t e n c ei nm a n u f a c t u r i n ge n t e r p r i s e a s t h e b a s i cd a t ai ni n f o r m a t i o n i z a t i o ns y s t e m si nm a n u f a c t u r i n gi n d u s t r y b o mi s t h e b r i d g e b e t w e e nt h e d e p a r t m e n t o fp r o j e c t d e s i g n i n g p r o d u c tm a n u f a c t u r i n g a n d m a n a g i n g w h i c h i sa l s ot h ek e ya n dm a i nc o n t e n to ft h ei n f o r m a t i o ni n t e g r a t i o ni n p d m s y s t e ma n de r ps y s t e m d u r i n gt h ep r o d u c t l i f ec y c l e b o mr u n st h r o u g ha l m o s ta l ld e p a r t m e n ti n c l u d i n g d e s i g n i n g p r o c e s sp l a n n i n g m a n u f a c t u r i n g o r d e r i n g s a l e i n ga n df i n a n c e w h i c h m a k et h e i ro w nb o m a c c o r d i n gt ot h e i rn e e d s h o w e v e r s of a rt h e r ei sn ou n i f i e d d e s i g n i n ga n dm a n a g i n gs t a n d a r dt om a k eb o m t om a k ei tw o r s e a l lb o me x c e p t e b o ma n dp b o m a r es e t u po nh a n d w o r k w h i c hh a sn ow a yt og u a r a n t e et h eu n i t y o fa l lb o md a t a s u c has i t u a t i o ni n m a n u f a c t u r i n gi n d u s t r yg r e a t l yr e s t r i c t st h e e f f i c i e n c ya n di n t e g r a t i o no fd e s i g n i n g m a n u f a c t u r i n ga n dm a n a g i n g w h a t sm o r e i t i n c r e a s ep r o d u c tc o s ta n dl e n g t h e n s p r o d u c te x p l o r i n gc y c l e t h i sg i v e sn e c e s s i t ya n d g r e a ti m p o r t a n c et ot h er e s e a r c ho nt h eu n i f i e db o m m o d e lb a s e do ns t e pi nt h e i n f o r m a t i z a t i o ni nm a n u f a c t u r i n gi n d u s t r y d i r e c t e dt ot h e d i s u n i t yo fb o mm o d e li n t h e p r e s e n tb o mr e s e a r c h t h i s r e s e a r c h b a s e do nt h ep r a c t i c a ln e e d so ft h ec i m si m p l i e de x e m p l a r yp r o j e c ti n h n n e ip o w e rc o l t d i st od i s c o v e rau n i f i e db o mm o d e lb a s e do ns t e pa n d t h r o u g hs u c h am o d e lt o e x p l o r e a p r a c t i c a l m e a n st oa c h i e v et h ei n f o r m a t i o n i n t e g r a t i o nb e t w e e np d ms y s t e ma n de r ps y s t e m i ta n a l y s e sm u l t i v i e wb o mi n e n t e r p r i s ea n di l l u s t r a t e si t se v o l u t i o nf i r s t l y t h e ni tp o s e sau n i f i e db o mm o d e la n d b a s e do ns t e pc o n s t r u c t so n e w h a tc o m e sn e x ti s t o a n a l y s e st h ec o n t e n ta n d p a t t e r n so 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 ms y s t e ma n de r p s y s t e m a c c o r d i n g t ot h eu n i f i e db o mm o d e lb a s e do n s t e p i tp u t sf o r w a r dap r a c t i c a lm e a n st o a c h i e v et h ei 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 m s y s t e ma n de r ps y s t e m f i n a l l y t h r o u g he x p l o r i n ga ni n t e g r a t i o ne x a m p l e t h er e s e a r c ha c h i e v e st h et r a n s i t i o nf r o m t h ee b o mi np d m s y s t e mt ot h em b o m i ne r p s y s t e m i t p r o v e st h a tt h eu n i f i e db o mm o d e lb a s e do ns t e pc a na c h i e v eu n i t ya m o n g l i 昆明理工大学硕士学位论文 a b s t r a c t m u l t i v i e wb o ma n dt h em e a n sb a s e ds u c hau n i f i e db o mm o d e l t oa c h i e v e i 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 m s y s t e ma n de r ps y s t e m f e a s i b l ea n de f f e c t i v e k e yw o r d s s t e p u n i f i e d b o m m o d e l p d m e r p i n f o r m a t i o ni n t e g r a t i o n i i i 昆明理工大学学位论文原创性声明 本人郑重声明 所呈交的学位论文 是本人在导师的指导下 或 我个人 进行研究工作所取得的成果 除文中已经注明引用的内 容外 本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成 果 对本文的研究做出重要贡献的个人和集体 均已在论文中作了明 确的说明并表示了谢意 本声明的法律结果由本人承担 学位论文作者签名 王珲 f 日期 泖辟6 月7 日 关于论文使用授权的说明 本人完全了解昆明理工大学有关保留 使用学位论文的规定 即 学校有权保留 送交论文的复印件 允许论文被查阅 学校可以公布 论文的全部或部分内容 可以采用影印或其他复制手段保存论文 保密论文在解密后应遵守 导师签名 论文作者签名 鋈 婆 日 期 加弘年6 月f 日 曼矍塑三奎兰堑杰兰笙兰塞墨二量 整 第一章绪论 随着信息技术的发展 信息化已经成为带 遣企业提高产晶竞争力的核心 制 造业的信息忧技术包括以攀项应用为主的c a x 技术 面对部门级域企业级的产 品数据管理 p r o d u c t d a t a m a n a g e m e n t p d m 企业资 i 皤l 计划 e n t e r p r i s e r e s o u r c e p l a n n i n g e r p 现代集成铡遗系绞 c o n t e m p o r a r yi n t e g r a t e dm a n u f a c t u r i n g s y s t e m c i m s 等 这些信息化技术稃在一定的共性t 都撼利用储息技术 现 我繁理菝拳粒先遴糕造技零 逶过羡塞燕藏 i 窭疆魏饯戳及炎源撬他 实瑰甥滚 信恩流 资金流的集成和优化运行 达到人 组织 镣理 缀营和技术三嚣素的 集成 臻楚企韭赣产鑫舅发懿露闽 t i 融et om a r k e t 提褰产螽凄爨 q u a l i t y 降低成本 c o s t 改善服务 s e r v i c e 有益予环保 e n v i r o n m e n t 从而抛高企 整靛蠢场痰变能力帮竞争力 产品绡构与物料清单 b o m 是制造业信息化系统中重攒的基础数据 是联 系工程设诗部门帮生产警建部门之闯豹耩梁帮缱带 怒p d m 系统和e r p 系统信 息集成的盘要内容和关镳所在 在产品艇命周期中 b o m 贯穿了设计 工蕊 制 造 计翔 采购 销售 财务等几乎所有职能部门 镣个部门按照零部门驹需要 来寇制b o m 因简产生了多视图的b o m 要保证b o m 的凇确性釉一致饿 关 键楚要能建立面向产品垒生命周期的统一b o m 模型 1 t 雩l 论 l l l 信息纯是剽造业的必然之路 走向二十一世纪 有着两酉多年历史的制造业正猩面临糟来自市场 技术 柱衾等诸多方甏豹匿大捺藏 2 0 毽篼螽麓 螯赛致涪椿是静交纯导致了国际泰场 的进一步开放 信息技术的飞速发展带动了科技水平的迅速提高 人类社会进入 侠遮发震鹃除段 这羹交纯使锖l 逢韭静窄场环境 产晶特征 企监竞争力等诸多 要豢正在发生着改变 制造业所河临的市场环境的改变如表1 1 所示 从表中可戳看出 动淼 突变 非平稳 垒球亿己成为市场环境教蔗的趋势f 玎 制造业的市场环境的特征表现为 1 客户主导 2 变化迅速 3 竞争激 烈1 2 由于产品鼹指提供给市场并引发人们注意 获取 使用或消赞 从丽满足 人 某种欲望或鼹求豹一切表露 所以市场的特征影响并决定了产黯的特缝 在 这样的市场环境下 对产品的要求也芷在发生着变化踟 4 l 5 l l 昆i j j l 删t 人学坝l 学位论且 第一章绪论 1 全生命周期的服务已经成为产品所包含的重要内容 2 产品呈现日益丰富的个性化和多样化 3 产品上市时间必须大大缩短 4 产品更加智能化 5 产品具有更低的成本 6 绿色 已经变成产品的基本要求 7 质量成为产品的生命 8 产品中的知识含量越来越多 同时 这些变化也促使市场竞争的全球化和信息化 出现了全球性的兼并和 购买热潮 导致了全球市场的重组 企业的组织结构由传统的串行式向并行化 虚拟化发展 企业的商务模式越来越多的建立在信息网络之上 面对市场环境和 技术应用的快速而深刻的变革 越来越多的企业将依靠信息化技术来解决在产品 设计 生产制造 经营管理 市场分析等各个方面的问题 提高竞争力 生产出 满足市场要求的产品 从而在激烈的市场竞争中生存发展 2 0 0 1 年第三季度 国家经贸委对国家重点企业进行了 企业信息化水平问卷 调查 从中发现目前国内企业对信息化建设重视程度逐渐提高 9 0 以上的企业 建立了信息化建设的专门机构 8 0 以上的企业设立了主管信息化工作的副总裁 或副总经理 9 7 的企业已经部分实现或者全部实现了基础性管理信息系统的应 用1 6 1 可见 信息化已经成为二十一世纪制造业发展的必由之路 表1 1 制造业市场环境变化比较 以前的市场环境现在前市场环境 l可以预测的需求难以预测的需求 2易说明易描述的需求难以说明 难以描述的需求 3 产品多为生活必需品产品多为享受品及其组合 4 相同的 标准的需求不同的 个性化的需求 5稳定的需求突变的需求 6低价格意识可接受价格意识 7低时尚意识高时尚意识 8 低水平的售前 售后服务高水平售前 售后服务 9 低的客户权利 产品设计权利 高的客户权利 产品设计权利 2 堡塑篓王叁鲎塑 兰笪篓墨 一 羔 i 巳 l l 1 0低瓣竞争强菠裹懿竞争强发 1 1以经济驱动的竞争为主吼脊效性驱动的竞争为主 1 2稀铰市殛 豢方索蜗嘏彝市场 买青枣绣 13产晶的替代产品较少产品的髂代产晶较多 4欧的寿龠焉赣瘫舱寿杂周麓 1 5较慢的技术发展较快的技术发展 6醴拄米或产燕袋市场为挣向鞋卷户为罨囱 17分割的 区域化的市场统一的 垒球化龅市场 1 8独立的活动 一个中心相溉依存的单元 多个中心 1 1 2 弱遗 监壤慧纯 企业的信息化就是指企业在生产经营 管理决策 研究开发 市场销壤等各 个方蘑全舔应用信怠援术 建设应用系统和信惑圈络 通避对信怠和知识资源的 有效开发利用 调攘或熏构企业缒织结构和业务模式 服务众业发展目标 提高 企镰竞争力的过稔啊 企娩信怠化建设的核心怒建立满足生产经营发展目标的信 息系统 制造啦是将可精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 业黼或生涎消费最麴行业 制造妲的核一 是实现产晶铡造过程豹制造系统 制造 系绕是由制造过稷所涉及的硬件 包括人员 设备 物料流等 及冀软件所组成 戆一个统一整棼 廷一个褥铡造资源转交为产撼或半娥晶豹羧入竣熬系统 包菇 市场分析 产品设计 工艺规划 制造试验 检验出厂 产鼯销售 回收处理等 金 鼗生产孛麴套令嚣繁i 秘1 9 狲如 1 制造过程实质上是一个产品信息的 制造 过程 包括产品信息的采集 加 工 籀延帮茬隶l 疆终形簸戆产熬琴疆赣成是产晶僖纛豹耪纛表嚣f 豫辩引 麓造监 信息化的实质就是利用计掉机网络 硬件和软件等信息技术 来改等 模拟 控 涮 往往 甚至凳耨产晶倍患豹 裁逢 过程 髑造过程懿舔蓬是疆造监倍怠住 的基础 储息技术则是制造业信息化的技术手段 制造 弛静信感化进程w 班分为三个阶段 如表1 2 所示 其中 第一阶段为 5 0 6 0 年代 以m r p m m e r i a l r e q u i r e m e n t sp l a n n i n g 为基本模式 7 0 8 0 年代 隧饕计算褫辅助技术 c o m p u t e r a i d e dx c a x 数羧 n u m e r i ec o n t r o l n c 制避资源规划 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 g m r p i i 等单元技术的成功应 用 自动幸艺孤岛 带来的数据冗余和冲突成为澎响生产率的童要障碍 于鼹信息 3 昆f f i 工大学硕士学位论文 第一章绪论 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 球市场环境的主体 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 t d a t a m a n a g e m e n t p d m 企业资源计划 e n t e r p r i s e r e s o u r c ep l a n n i n g e r p 供应链管理 s u p p l y c 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 价值链的管理 系统 以保证在扩展的企业范围内实现持续的价值创新 1 表1 2 企业信息化进程的三个阶段 比较方面 时间s o 6 0 年代7 0 8 0 年代9 0 年代 2 0 世纪初 制造环境按库存生产按订单生产按订单装配 设计7 设计和生产系统的数据 生产率瓶颈制造能力供应链集成 传递利集成 c a x m r pi i 等单元技 制造支持系统m r pp d m e r p s c m 术 1 1 3 制造业信息化中的信息技术 1 1 3 1c a x 系统 以企业生产经营和产品设计制造过程中的具体应用为出发点和目标而建立的 计算机单项应用系统 统称为c a x 系统 其典型代表为由计算机辅助设计 c o m p u t e r a i d e dd e s i g n c a d 计算机辅助工艺规划 c o m p u t e ra i d e dp r o c e s s p l a n n i n g c a p p 计算机辅助制造 c o m p u t e ra i d e dm a n u f a c t u r i n g c a m 构 成的3 c 系统 其它的c a x 系统还有计算机辅助工程 c o m p u t e ra i d e d e n g i n e e r i n g c a e 计算机辅助办公自动化 o f f i c ea u t o m a t i o n o a 有限元 分析 f i n i t ee l e m e n t m e t h o d f e m 计算机辅助质量管理 c o m p u t e r a i d e d q u a l i t y a s s u r a n c e c a q 等 c a x 技术是最早在企业应用中开展研究的信息技术 也 是制造业信息化技术中最为成熟的部分 目前在大部分企业中得到了广泛的应用 c a d 系统一般提供二维绘图 三维造型 有限元分析 三维部件组装 装配 仿真及碰撞干涉检查等功能 c a p p 系统提供基于计算机的工艺过程设计能力 主要完成检索标准工艺文 件 选择加工方法及采用的设备和必备工具 包括刀具 夹具 量具和工装等 安排加工路线 选择基准 确定装夹方案 加工余量 选择毛坯 确定工序尺寸 和公差 计算工时定额和加工成本及编制工艺文件等功能 c a p p 系统需要从c a d 4 垦堕些 叁兰塑 兰丝鲨兰 j 兰已 坠 系统获取零件的有关信息 从资源库中获取有关的资源信息 c a m 系统提供基于计算机的数控自动编程及加工仿真两方面的功能 它接受 c a d 系统提供的零件模型及c a p p 系统提供的工艺信息 经c a m 系统处理 输 f u 刀位文件 再经过后置处理 产生数控加工代码 c a d c a p p c a m 是指把c a d c a p p 和c a m 等各种功能通过软件有机地结 合起来 用统一的执行控制程序来组织各种信息的提取 交换 共享和处理 以 保证系统内信息流的畅通并协调各个系统有效地运行 1 1 3 2p d m 技术 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 技术是在数据库基础上发 展起来的一门新的数据管理技术 用来管理所有与产品相关信息 包括零件 配 置 文档 c a d 文件 结构 权限信息等 和所有与产品相关过程 包括过程定 义和管理的 的技术 l p d m 是一种软件框架 利用这个框架可以帮助企业实现对与产品有关的数 据 丌发过程以及使用者进行集成与管理 可以实现对设计 制造和生产过程中 需要的大量数据进行跟踪和支持 p d m 技术可以认为是对工程数据管理 文档 管理 产品信息管理 技术数据管理 技术信息管理 图形管理以及其他产品定 义信息管理技术的一种概括与扩展f m l p d m 提供产品全生命周期的信息管 理 并可在企业范围内 为设计与制造建立一个并行化的产品开发协作环境 p d m 将整个企业视为一体 能跨越整个工程技术群体 是促使产品快速开发和业务过 程快速转化的使能器 也是在分布式企业管理模式的基础上 与其它应用系统建 立直接联系的重要工具 1 7 1 d s d 9 1 2 0 p d m 的基本原理是 在逻辑上将各个c a x 信息化孤岛集成起来 利用计算 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 2 p d m 系统的基本功能包括电子仓库及文档管理 工作流程管理 工程更改 管理 产品结构管理 配鬣管理 用户管理等i 1 1 2 2 1 1 3 3e r p 技术 在企业管理领域 该信息技术的应用经历了物料需求计划 m r p 闭环m r p 昆明理工人学硕士学位论文 第一章绪论 和制造资源计划 m r p i i 后 企业资源计划 e r p 成为目前该领域中的主流 技术 这些代表先进企业管理思想的企业管理系统 将企业中的人 财 物看作是 企 i t 的资源 通过信息流来整合 控制和优化物流和资金流 使企业的资源得到 最大的优化 其核心是物料需求计划 m r p 计算 m r p 计算是由美国生产与库 存管理协会 a m e r i c a np r o d u c t i o na n di n v e n t o r yc o n t r o ls o e i e t y a p i c s 提出的 它是在产品结构的基础上 根据产品结构中各层次物料的从属关系 以每个物料 为计划对象 以完工日期为时间基准倒排计划 按提前期分别计算各个物料下达 计划的时间 在基本m r p 计算的基础上 加入能力计划的反馈 以平衡m r p 计 算 就形成了闭环m r p 闭环m r p 进一步发展 为使计划与控制能同企业的经 营状况和效益指标联系起来 将财务会计管理 成本管理等内容纳入到系统中 通过物流信息和资金流信息的统一 形成了一个完整的经营生产信息系统 这就 是在1 9 7 7 年由美国 现代物料搬运 m o d e r nm a t e r i a l sh a n d l i n g 杂志主编w 维脱首先提出的m r p i i 系统的概念 进入2 0 世纪9 0 年代 企业资源的概念已经 扩大到产品供应链上的供应商 制造工厂 分销网络 客户等每一个环节 企业 必须对这些资源统一管理 协调和优化 才能在激烈的竞争中保持不败 为此 更先进的企业资源计划 e r p 思想被提出并应用于部分大企业中 e r p 的名称是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 公司 总结了m r p m r pi i 软件的发展趋势后首先提出的 其实质是在继承了m r p m r p i i 核心功能的基础上 发展而成的 面向供应链 s u p p l yc h a i n 的 整合了企业 管理理念 业务流程 基础数据 人力物力 先进计算机硬件和软件技术于一体 的企业资源管理系统 2 3 1 1 1 3 4c i m s 技术 计算机集成制造 c o m p u t e ri n t e g r a t e dm a n u f a c t u r i n g c i m 的概念是由美 国的约瑟夫 哈林顿博士在1 9 7 3 年首次提出 其内涵是借助计算机 将企业中各 种与制造有关的技术系统地集成起来 进而提高企业适应市场竞争的能力 其中 强调了两点 1 系统的观点 企业各个生产环节是不可分割的 需要统一安 排与组织 2 信息化的观点 产品制造过程实质上是信息采集 传递 加工 处理的过程 2 4 2 5 1 2 6 1 随着我国8 6 3 c i m s 主题1 0 多年来的应用推广实践和科学技术的不断发展 我国学者对c i m 进行了新的概括和总结 提出了 现代集成制造系统 6 昆删理 j 人学碳 i 学位论文 第一章绪论 c o n t e m p o r a r yi n t e g r a t e dm a n u f a c t u r i n gs y s t e m 的理念 在广度和深度上拓宽 了c i m 的内涵 其中 现代 的含义是计算机化 信息化 智能化 集成 则 有更广泛的内容 它包括信息集成 过程集成及企业间集成等三个阶段的集成优 化 食 比活动中三要素 人 组织 技术及经营管理 及三流 信息流 物流及资 余流 的集成优化 c i m s 有关技术的集成优化及人员的集成优化等 2 7 1 2 8 1 新的c i m 及c i m s 的内涵概括如下 c i m 是一种组织 管理与运行企业的 哲理 它将传统的制造技术与现代信息技术 管理技术 自动化技术 系统工程 技术等有机结合 借助计算机 硬 软件 使企业产品全生命周期内的市场需求 分析 产品定义 研究开发 设计 制造 支持 包括质量 销售 采购 发送 服务 以及产品最后报废 环境处理等各阶段活动中有关的人 组织 技术和经营 管理三要素及其信息流 物流和资金流有机集成并优化运行 实现企业制造活动 的计算机化 信息化 智能化 集成优化 以达到产品上市快 高质 低耗 服 务好 环境清洁 进而提高企业的柔性 健壮性 敏捷性 使企业赢得市场竞争 1 2 7 1 2 问题研究的背景与意义 产品结构与物料清单b o m b i l lo fm a t e r i a l 是组织产品数据的重要形式 是p d m c i m s 等企业信息化系统中的核心数据 是企业里不同部门 不同流程间 传递数据的基本形式 建立以b o m 为基础的产品数据流是实现数字化企业的保 证 b o m 是联系工程设计部门和生产管理部门之间的桥梁和纽带 是p d m 系统和 e r p 系统信息集成的主要内容 是c i m s 与c a d c a p p c a m p d m e r p 等子系统 的重要接口 是系统集成的关键所在 如果没有b o m 就无法制造出同样的产品 无法准确地将设计部门产生的数据和变更信息传送到制造部门 实现全局数据信 息的统一 因此 有关b o m 的研究与发展直接影响着制造业企业信息化的进程和效 果 2 9 3 0 3 1 1 1 3 2 1 1 2 1b o m 的作用 b o m 被广泛用于m r p 计算 成本计算 库存管理和组织生产 其具体用途 有1 3 3 是计算机识别物料的基本依据 也就是说 把用图表达的产品结构转换 成数据格式 这种用数据格式来描述产品结构的文件就是物料清单 是编制计划的依据 物料需求计划m r p 通过b o m 表分解为各种零件和 原材料的生产或采购计划 7 昆州埋t 火学颂i 学位论文 第一章绪论 是配套和领料的依据 根据它进行加工过程的跟踪 是采购和外协的依据 物料清单中的子件和父件有一定的数量关系 利 用这种数量比例关系结合模块化产品结构可形成 计划b o m 以有助 于编制自制件生 产计划和外购件采购计划 根据它进行成本的计算 物料清单的每项物料若被赋予成本信息 可形 成 成本b o m 从而有利于编制计划成本和计划价格 有助于投标和 报价 可以作为报价参考 进行物料追溯 通过物料清单可以查询任何一个物料所从属的上层父件 和顶层的最终产品 也可以追溯任务的来源 如预测或合同订单 它是改进产品设计三化工作 标准化 系列化 通用化 需要参照的重 要文件 1 2 2 多视图b o m b o m 几乎与企业所有职能部门都有联系 在产品全生命周期的不同阶段 面 对不同的职能部门 存在多种不同意义和用途的b o m 视图 3 4 1 通常情况下 面向产品全生命周期为不同目的创建 设计和使用的b o m 主 要有如下几种 设计b o m e n g i n e e r i n g b o m e b o m 设计b o m 是企业产品设计部 门用来组织和管理生产某种产品所需的零部件物料清单 它是产品设计 工程师在完成产品设计后获得的 工艺b o m p r o c e s sb o m p b o m 工艺b o m 是企业的工艺设计部门 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 它是工艺部 门在设计b o m 的基础上 根据企业工艺装备特点 编制产品的装配件 零部件和最终产品制造的工艺规程 同时在工艺b o m 中确定了零部件的 加工设备 工装夹具 刀具 辅具等工艺信息 设计b o m 和工艺b o m 在各式各样的b o m 中 属于最原始的b o m 它凝结了产品设计工程师 和工艺工程师的创造性 其他各种b o m 都是在设计b o m 和工艺b o m 的基础上结合其应用领域的信息转换而来的 制造b o m m a n u f a c t u r i n g b o m m b o m 制造b o m 是企业生产制造 部门用来组织和管理在实际制造和生产管理过程中生产某种产品所需的 8 昆明理 f 人学顿一l 学位论文 第一章绪论 零部件b o m 制造b o m 是根据产品的设计b o m 和工艺b o m 制定的 它在m r p i i 和e r p 中起着相当核心数据的作用 质量管理b o m q u a l i t yb o m q b o m 企业的生产管理部门和质量 控制部门根据产品的制造b o m 和工艺b o m 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b o m c o s tb o m c b o m 成本b o m 用来描述产品及零部件的 最终成本信息 它是企业的财务管理部门根据制造b o m 中自制件 外协 件和采购件的信息 追加企业的管理费用 设备折旧费用后计算出产品 及零部件的最终成本 采购b o m b u y i n g b o m b b o m 采购部门根据制造b o m 中零部件 的外购和外协信息 制定产品的外购件 外协件的b o m 清单 同时根据 自制件的工艺b o m 制定自制件的b o m 清单 销售b o m o r d e rb o m o b o m 户需求信息 确定企业的销售b o m 为配件 备件销售的零部件等物料 销售部门根据企业的销售计划和客 包括最终产品和最终产品中单独作 在传统企业中 存在着上述全部或部分b o m 视图 在产品全生命周期中 各个部门为了本部门的需求 设计 制作 存储和管理了各种b o m 但在b o m 的设计和制作过程中往往没有统一的设计和管理规范 另外 除设计b o m 和工 艺b o m 可以通过与c a d 和c a p p 系统集成自动获得之外 其他各种b o m 视图 基本采用手工方式建立 因此 不能保证各个b o m 视图之间的数据正确性 完 整性和一致性 建立b o m 视图数据也是一项费时费力的工作 这种现象严重地 影响了企业产品设计 生产和管理等过程的集成和工作效率 增加了产品生产成 本 延长了开发周期 1 2 3b o m 研究现状 根据应用范围的不同 可以将制造业中的信息技术分为单项技术 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c a x 技术 m r p 计算等 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 系统 部门级 p d m 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 9 昆喇理r 夫学硕 l 学位论文 第一章绪论 a 1 面向单项技术的b o mb 面向部门级应用技术的b o m c 面向企业级应用技术的b o m d 面向企业间应用技术的b o m 图1 1b o m 在企业应用的四个层次 1 0 昆明理工人学硕 l 学位论文 第一章绪论 化 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 如图1 1 所示 面向单项信息技术的b o m 技术是b o m 研究比较集中的方面 这方面的研究 已比较成熟 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 p i 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 的研究和应用 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 如图1 t 中b 所示 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 典型的部门级b o m 有工程b o m 工艺b o m 和制造 b o m 分别对应产品的设计 工艺和制造 2 3 1 对面向企业级b o m 研究的核心正是如何解决这种新的b o m 信息孤岛问题 实际上这种b o m 信息孤岛问题其实质就是企业中各职能部门之间b o m 模型不统 一的问题 解决这种b o m 模型不统一的最佳方法就是构建产品全生命周期的统 一的b o m 模型 目前国内外尚缺少有关此方面理论和技术的研究 对如何构建 统一b o m 模型 统一b o m 模型数据组织结构 统一b o m 模型如何集成管理各 种b o m 等问题都尚在探索之中 另外 一些软件供应商 如b o m t o m b e a u m o n t s o f t w a r e c o r n 等也开始进行 b o m 在企业信息管理方面的研究与开发 面向企业级的b o m 研究逐渐成为新的 热点1 3 随着虚拟企业 动态联盟技术的发展 可以预料在未来的某个时期 如何实 现企业间以b o m 为核心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 4b o m 研究中存在的问题 从b o m 研究的现状和发展趋势中可以看出 以下几个问题是目前b o m 相 昆州理r 人学倾一l 学位论文 第一章绪论 关研究中迫切需要解决的1 3 6 b o m 是企业信息系统中最重要的基础数据 然而b o m 相关的研究一直 分散在制造工程 机械加工 企业管理 软件工程 算法设计等多个不 同的学科领域中 缺乏对b o m 综合的 整体的 系统的研究 尚没有 建立起有关b o m 应用方法体系 b o m 是研究产品数字化数据的产生 加工 拓延 控制和管理的重要 组成部分 在产品生命周期的不同阶段 由于不同部门对产品结构的视 角不同 所以存在着各种不同的b o m 如设计b o m e b o m 工艺 b o m p b o m 制造b o m m b o m 和成本b o m c b o m 等 目前 对这些b o m 之间的联系与演化 尚缺乏深入的研究 在企业各职能部门存在各种不同的b o m 多视图 各部门都按自身的需 要来定制b o m 在此过程中 b o m 信息有重叠 有扩展 极易产生 b o m 不一致问题 建立产品全生命周期内的统一b o m 模型是研究企业 信息集成重中之重 制造b o m 是生产经营管理系统中的关键数据 其建立方法一直采用以 手工为主的方式 割裂了制造b o m 与上游设计b o m 工艺b o m 之间 的联系 迫切需要解决集成环境下的设计b o m 和制造b o m 相互转化 问题 另外 在b o m 的实际应用中 诸如b o m 的并发控制 有效性与更改 管理 一致性维护等问题也是需要迫切解决的 以上所存在的问题 不是一朝一夕能够解决的简单问题 需要在综合昝方面 的技术和理论的基础上 以系统的观点 从产品生命周期全过程的高度进行研究 而且必须通过广泛的科研实践 不断检验和发展相关的理论和技术 1 3 课题来源和研究的主要内容 本课题来源于云南省信息网络技术开发计划一昆明云内动力股份有限公司 c i m s 应用示范工程项目 目前该工程的经营与决策管理系统以先进的管理技术 与模式为核心 以o r a c l e 公司的e r p 软件为工具 实现了产品生产环节中资 源的控制和管理 设计分系统则利用以u g i i 为主的c a d c a m 软件 t h c a p p 为主的c a p p 软件为工具 实现了产品开发过程的c a d c a p p 化 在现阶段 e r p 系统所需的制造b o m 仍通过设计人员根据c a d 图纸手工方式输入 而且还 昆明理工大学顿士学位论文第一章绪论 要定期进行b o m 一致性的维护 不仅消耗大量人力物力 而且b o m 准确性很难 得到保证 该公司准备引进p d m 产品 有效地实现3 c 之间的集成 并对产品全 生命周期与产品相关的数据予以管理 而b o m 是p d m 和e r p 系统信息集成的 主要内容 研究基于统一b o m 模型 实现p d m 系统中产品结构与配置模块中的 e b o m 和e r p 系统的m b o m 两者相互转化对企业具有实际意义 本文结合b o m 研究中突出存在的b o m 模型不统一问题 结合昆明云内动力股份有限公司c i m s 应用示范工程的实际需要 研究基于s t e p 标准的统一b o m 模型 并通过统一 b o m 模型探索p d m 与e r p 之间信息集成的实现方法 本文的研究内容如下 1 剖析企业中存在的多视图b o m 详细阐述b o m 多视图的演变过程 提出统 b o m 模型 2 基于产品数据表达与交换标准 s t e p 构建统一b o m 模型 3 对p d m 和e r p 系统之间信息集成内容和集成模式加以分析 探索基于统一 b o m 模型的集成方法 4 基于s t e p 标准的统一b o m 模型 通过程序开发 实现p d m 系统中e b o m 向e r p 系统中m b o m 的转化 昆明瑷一入学磺l 学位论文 第二章纂于多视图b o m 演变理论的统一b o m 模型的据出 第二章基于多视图b o m 演变理论的统一b o m 模型的提出 2 1b o m 的基本概念 2 1 l 物料项及物科顼关系 2 1 1 1 物料项的羰念 b o m 一词的含义是物料项清单 即构成一个物料项的所有子物料项的列表 这鬟 怼甥籽矮含义豹瑾解与翻造酶本簇彝过程紧密穰关 麓造是搔产晶穰患的 数字化建模 加工 传递 拓延和