索引式BOM結(jié)構(gòu)設(shè)計及算法研究

厲 慧，張 遠(yuǎn)，闞延慧，曹 鵬

（徐州鍛壓機(jī)床廠集團(tuán)有限公司，江蘇 徐州 221116）

1 引言

物料清單（Bill of Material，BOM）是一種產(chǎn)品結(jié)構(gòu)化的信息表，是企業(yè)資源計劃系統(tǒng)（ERP）中最重要的概念之一，反映產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中父項與子項的信息以及父項與子項的其他關(guān)聯(lián)信息。它是信息的載體，不僅反映了信息的組成，還包含著信息的表現(xiàn)形式。ERP系統(tǒng)中的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)BOM與企業(yè)各部門的業(yè)務(wù)活動緊密聯(lián)系，是ERP系統(tǒng)運行的基礎(chǔ)。因此，BOM的變化和維護(hù)將對生產(chǎn)帶來直接影響。BOM的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及算法構(gòu)成了ERP系統(tǒng)數(shù)據(jù)的核心，為優(yōu)化ERP系統(tǒng)性能，提高系統(tǒng)運行效率，本文提出一種索引式BOM（Index BOM，IBOM）的構(gòu)造方法，同時適用于設(shè)計BOM和生產(chǎn)BOM，保證BOM的信息量和空間利用率，為BOM的維護(hù)、修改、查詢、分解等作好了充分準(zhǔn)備。

2 BOM表的構(gòu)造及其算法

2.1 BOM表的構(gòu)造

物料清單BOM，又稱為產(chǎn)品結(jié)構(gòu)表或產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹，是一個描述產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的技術(shù)文件，是系統(tǒng)中最基本的資料，是制造業(yè)信息系統(tǒng)的核心部件，企業(yè)的原材料和產(chǎn)成品都將通過BOM建立邏輯上的關(guān)系，如圖1所示。

2.2 索引式BOM的構(gòu)造方法

索引式BOM（IBOM）的構(gòu)造方法是把產(chǎn)品屬性和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)信息分離，在對每一個產(chǎn)品的不同版本的存儲上采用了“索引”的方法，使得當(dāng)查找某一產(chǎn)品某一版本的結(jié)構(gòu)信息時能快速得到結(jié)果，如圖2所示，圖例：JH36-630L-1-2左立柱。

圖1 BOM結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 IBOM示例

3 IBOM實用性分析

3.1 多層IBOM結(jié)構(gòu)算法分析

多層IBOM結(jié)構(gòu)采用“單父—多子”的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它詳細(xì)記錄了產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)信息，即便是同樣的零部件結(jié)構(gòu)，只要存在于不同的產(chǎn)品中，也要再記錄一次。以圖1中的產(chǎn)品A為例，其IBOM的結(jié)構(gòu)表達(dá)如表1所示。

BOM結(jié)構(gòu)的特點是產(chǎn)品間結(jié)構(gòu)不互相影響，各個產(chǎn)品之間的數(shù)據(jù)記錄沒有交叉，因此維護(hù)比較方便。多層IBOM結(jié)構(gòu)在分解時算法比較復(fù)雜，需要根據(jù)產(chǎn)品的ID查詢出最底層子項（即需要制造和采購的零部件）的ID和數(shù)目，效率比較高。但多層IBOM結(jié)構(gòu)存在很多缺點，主要是數(shù)據(jù)項的冗余度大，零部件結(jié)構(gòu)的重復(fù)定義，增加了系統(tǒng)啟動時錄入基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的工作量。雖然定義了子項的層次關(guān)系，但是它屬于哪一個父層并沒有記錄，而只能查出它屬于哪個產(chǎn)品，無法清晰地顯示產(chǎn)品的樹型結(jié)構(gòu)。

表1 產(chǎn)品A的多層IBOM結(jié)構(gòu)算法表達(dá)

3.2 單層IBOM結(jié)構(gòu)算法分析

單層IBOM結(jié)構(gòu)采用“單父—單子”的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，只是記錄了各父項和子項之間的對應(yīng)關(guān)系。以圖1中的產(chǎn)品A為例，其IBOM的結(jié)構(gòu)表達(dá)如表2所示。

表2 產(chǎn)品A的單層IBOM結(jié)構(gòu)算法表達(dá)

但是在這種表中，父項可能是一個產(chǎn)品，也可能是一個部件。單層IBOM對于每種層次結(jié)構(gòu)只定義一次，因此可以大大節(jié)約存儲空間，比如，在表2中只要記錄11條就可以清楚地定義產(chǎn)品A的結(jié)構(gòu)，而表1則需要記錄13條。單層IBOM的數(shù)據(jù)冗余度是最小的，當(dāng)這些通用件或標(biāo)準(zhǔn)件的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時，在數(shù)據(jù)庫中也只需要修改一次，因此這種結(jié)構(gòu)模型易于保證BOM數(shù)據(jù)的完整性和一致性。

3.3 按層次碼排序的IBOM結(jié)構(gòu)算法分析

以圖1中的產(chǎn)品A為例，其按層次碼排序的IBOM結(jié)構(gòu)表達(dá)如表3所示，其中層次碼為BOM結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵，按層次碼排序IBOM結(jié)構(gòu)的冗余度較大，但產(chǎn)品間結(jié)構(gòu)不互相影響，層次碼中隱含了零部件的所在層次和底層碼，非常容易顯示產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)樹和進(jìn)行BOM結(jié)構(gòu)分解，也可以快速準(zhǔn)確地反查出一個零部件的歸屬情況。

表3 產(chǎn)品A按層次碼排序的IBOM結(jié)構(gòu)算法表達(dá)

3.4 綜合展開的IBOM結(jié)構(gòu)算法分析

綜合考慮單層IBOM結(jié)構(gòu)和多層IBOM結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點來解決系統(tǒng)實際運行過程中數(shù)據(jù)維護(hù)和運行效率之間的矛盾。其分解速度比單層IBOM結(jié)構(gòu)快，比多層IBOM結(jié)構(gòu)冗余度小，IBOM分解時采用分層遍歷法遍歷IBOM表，可直接在數(shù)據(jù)庫中使用存儲過程，可大大提高IBOM表的分解速度。其結(jié)構(gòu)表如表4所示。

采用這種綜合式IBOM結(jié)構(gòu)，既可提高系統(tǒng)的運行效率，又可清晰地定義產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。綜合式BOM結(jié)構(gòu)與單層IBOM相類似，仍然采用“單父—單子”的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，只是每個子項的表示上又加上了相對應(yīng)的最終產(chǎn)品，綜合式BOM結(jié)構(gòu)對每個產(chǎn)品進(jìn)行分別定義，比單層IBOM結(jié)構(gòu)有一定的數(shù)據(jù)冗余，比多層IBOM結(jié)構(gòu)節(jié)省了一定的空間。如定義產(chǎn)品A，多層IBOM需要13條記錄，而綜合式IBOM只需要11條記錄。只是對結(jié)構(gòu)相似的產(chǎn)品，相同部分的結(jié)構(gòu)仍需要在各自的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中進(jìn)行定義，因此，冗余度比單層結(jié)構(gòu)大。

3.5 IBOM的版本控制、維護(hù)

BOM的復(fù)雜性之一是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)隨客戶的要求而不斷變化，這種變化不是簡單的修改BOM的原有結(jié)構(gòu)，而是在保留原有結(jié)構(gòu)的情況下，使之在歷史信息基礎(chǔ)上加入新的結(jié)構(gòu)信息，亦即BOM的版本控制問題。在IBOM中，把修改零部件的整個結(jié)構(gòu)重新記錄一次，而不管該部件下面的子部件或子零件是否修改過。由于有索引表，只需要記錄產(chǎn)品對應(yīng)著BOM結(jié)構(gòu)中的哪些記錄即可，而不必像成本BOM（Costing Bill of Material，CBOM）那樣重復(fù)很多相同的數(shù)據(jù)，降低了數(shù)據(jù)的冗余度，不僅保持了CBOM的優(yōu)點，而且實現(xiàn)了產(chǎn)品歷史結(jié)構(gòu)信息的記錄。

表4 產(chǎn)品A的綜合式IBOM結(jié)構(gòu)算法表達(dá)

3.6 IBOM的多級反查

CBOM可以準(zhǔn)確反查一個零件的父項或所屬產(chǎn)品，IBOM綜合了CBOM的功能，因此也能反查出某個零件的歸屬情況。零件的所有父項反查操作需要用遞歸算法來一步步向上遍歷產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹，直到根部。多級反查是指自底向上掃描所有級次的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，提供了解父項及其所需組件這種復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)關(guān)系的一種簡單方法，列出使用一個零件的每個父項以及父項的父項直至最終產(chǎn)品，常用于確定一個組件的變化時，哪些物料或產(chǎn)品受到影響，如圖3所示。

圖3 多級反查

4 結(jié)束語

本文結(jié)合壓力機(jī)制造特點，研究和分析了四種典型的IBOM結(jié)構(gòu)算法模型，從中總結(jié)BOM設(shè)計的主要問題并提出改進(jìn)BOM結(jié)構(gòu)模型以及基于存儲過程的遍歷算法。提出的IBOM結(jié)構(gòu)清晰地定義了產(chǎn)品的樹型結(jié)構(gòu)信息，因其增加了索引表，使不同產(chǎn)品不同版本的結(jié)構(gòu)信息得以完整保存，有效降低了數(shù)據(jù)冗余度，保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，并且解決對BOM進(jìn)行操作帶來的系統(tǒng)效率和版本控制問題，為企業(yè)實現(xiàn)以PBOM為核心的計算機(jī)輔助工藝信息管理提供了一定的借鑒與參考。

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