基于 Windchill系統(tǒng)的推土機(jī) BOM管理研究

程冠艷+樊慶琢+張晉修

介紹了 BOM管理在企業(yè)信息化建設(shè)中的重要性，探討 Windchill系統(tǒng)中產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理的功能，分析推土機(jī)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，比較在 W indchill PDM系統(tǒng)和 Oracle ERP系統(tǒng)中 EBOM到 MBOM各種轉(zhuǎn)換方案的優(yōu)劣。介紹了推土機(jī) MBOM在 Windch ill系統(tǒng)中重構(gòu)的實(shí)現(xiàn)方法。

一、引言

在企業(yè)信息化的過(guò)程中，實(shí)施產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM）系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息化的基礎(chǔ)。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù) BOM則是企業(yè)信息化建設(shè)的管理核心，是任何管理系統(tǒng)中最重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，是貫穿各信息系統(tǒng)的主線，也是聯(lián)系與溝通企業(yè)各項(xiàng)業(yè)務(wù)的紐帶。其組織格式設(shè)計(jì)的合理與否直接影響到系統(tǒng)的處理性能，甚至對(duì)企業(yè)信息化的實(shí)施都會(huì)有較大影響。因此，根據(jù)實(shí)際的使用環(huán)境，靈活地設(shè)計(jì)合理有效的 BOM是十分重要的。

二、BOM定義及分類

物料清單 BOM（Bill Of Material）是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的技術(shù)性描述文件。它表明了產(chǎn)品組件、子件、零件直到原材料之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系，以及每個(gè)組裝件所需要的各下屬部件的數(shù)量，BOM是一種樹型結(jié)構(gòu)，稱為產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹。根據(jù)不同部門對(duì) BOM的不同需求，主要存在以下幾種 BOM：設(shè)計(jì)BOM、工藝 BOM和制造 BOM等。

設(shè)計(jì) BOM（又稱 EBOM），是設(shè)計(jì)人員根據(jù)客戶需求或設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)而形成的，反映產(chǎn)品的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)屬性。零部件的“視圖”屬性標(biāo)記為“設(shè)計(jì)視圖（Design）”簡(jiǎn)稱 D視圖。

工藝 BOM（又稱 PBOM），是工藝工程師根據(jù)工廠的加工能力，在 EBOM基礎(chǔ)上再設(shè)計(jì)出來(lái)的 BOM。PBOM主要完成零部件的裝配工藝與自制件的加工工藝。確定路線、工序、工位和工裝等信息。“視圖”屬性標(biāo)記為“工藝視圖（Process）”簡(jiǎn)稱 P視圖。

制造 BOM（又稱MBOM），是根據(jù)零部件供貨狀態(tài)、加工和制造過(guò)程對(duì)產(chǎn)品 PBOM調(diào)整后得到的 BOM。增加詳細(xì)的分工、工藝、定額、材料及制造資源（工裝、刀具、量具和設(shè)備等）等信息，是詳細(xì)描述產(chǎn)品制造過(guò)程和制造數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)。其部件的“視圖”屬性標(biāo)記為“制造視圖（Manufacturing）”，簡(jiǎn)稱 M視圖，重點(diǎn)反映產(chǎn)品的制造層次和制造過(guò)程。

三、存在問(wèn)題

研發(fā)人員根據(jù)專業(yè)（電氣、液壓和功能等）劃分設(shè)計(jì)而非面向制造的模塊化設(shè)計(jì)，EBOM和MBOM存在距大差異。

公司原 PDM和 CAPP系統(tǒng)中只有超級(jí) EBOM管理，沒有 MBOM和 PBOM。工藝和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)只能基于 EBOM進(jìn)行管理，無(wú)法滿足實(shí)際生產(chǎn)工藝的需求。

采購(gòu)合件、配料明細(xì)等制造數(shù)據(jù)只能在系統(tǒng)外依靠Excel表格管理，這些離散數(shù)據(jù)靠手工系統(tǒng)外維護(hù)，造成基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的重復(fù)、冗余和變更不同步等問(wèn)題。

產(chǎn)品物料編碼是根據(jù)公司標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，人為操作造成產(chǎn)品編碼混亂，存在不符合標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品編碼。

用戶個(gè)性化的需求影響了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，導(dǎo)致企業(yè)產(chǎn)品配置眾多引起的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)龐大，而單個(gè)配置的銷量很少。

四、Windchill系統(tǒng)概述

Windchill包括 PDMLink和 MPMLink等應(yīng)用模塊，是美國(guó)參數(shù)技術(shù)公司（PTC）推出的一款產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)（PDS），用來(lái)管理產(chǎn)品和工序的整個(gè)生命周期。允許在Windchill和 ERP系統(tǒng)之間互換零件原件、材料清單和工程變更信息。在整個(gè)產(chǎn)品制造過(guò)程中，產(chǎn)品生命周期事件會(huì)自動(dòng)觸發(fā)與產(chǎn)品有關(guān)的信息的互換。

PDMLink是一個(gè)功能完善的基于 Web的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理平臺(tái)。該系統(tǒng)基于 Java技術(shù)，以授權(quán)控制為基礎(chǔ)，為企業(yè)用戶提供了一個(gè)動(dòng)態(tài)的協(xié)作環(huán)境。它可以管理從概念設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)到生產(chǎn)制造各個(gè)階段產(chǎn)生的各類數(shù)據(jù)。采用了先進(jìn)的 B/S（Browser/Server）3層體系結(jié)構(gòu)，即客戶端 /應(yīng)用服務(wù)器 /數(shù)據(jù)庫(kù)。在 PDMLink中將產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)內(nèi)容相關(guān)聯(lián)，以EBOM為核心，關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)圖樣、模型和文檔管理。

MPMLink是 Windchill中用于制造數(shù)據(jù)管理的設(shè)計(jì)環(huán)境，是定義和管理用于制造部件、裝配最終產(chǎn)品和執(zhí)行檢查的制造過(guò)程。在產(chǎn)品生命周期管理系統(tǒng)中，MPM過(guò)程是連接產(chǎn)品設(shè)計(jì)和產(chǎn)品執(zhí)行（從生產(chǎn)計(jì)劃到資源和庫(kù)存）的橋梁。在 MPMLink中，工藝數(shù)據(jù)以 MBOM為核心，關(guān)聯(lián)路線、資源和文檔等進(jìn)行結(jié)構(gòu)化管理。

五、BOM管理方案

根據(jù)產(chǎn)品實(shí)際業(yè)務(wù)需求，在 Windchill系統(tǒng)實(shí)施和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)整理過(guò)程中，提出表 1所示的三種 BOM管理理方案。對(duì)各方案分析對(duì)比，其各自特點(diǎn)如下。

1.方案一

在 Windchill系統(tǒng)中按超級(jí) EBOM、單一 MBOM含可選件進(jìn)行管理，發(fā) ERP后 MBOM再實(shí)例化。

（1）優(yōu)點(diǎn)：超級(jí)EBOM管理所有的變型產(chǎn)品，邏輯性強(qiáng)。可選件在 ERP進(jìn)行選擇，支持按訂單彈性變化，減少在 Windchill系統(tǒng)中 BOM的數(shù)量。

（2）缺點(diǎn)：原有數(shù)據(jù)的配置信息體現(xiàn)在圖樣的技術(shù)要求或明細(xì)欄備注中，配置層次也不確定。配置規(guī)則的邏輯關(guān)系難以整理。EBOM的配置管理專業(yè)性強(qiáng)，對(duì)配置人員要求高，風(fēng)險(xiǎn)大。

2.方案二

在 Windchill系統(tǒng)中單一 EBOM，含可選件；單一MBOM完全實(shí)例化，不含可選件發(fā) ERP。

（1）優(yōu)點(diǎn)：EBOM的必選件具有唯一性，不存在配置關(guān)系混亂的問(wèn)題?？蛇x件為面向客戶的可裝可不裝的零部件?？梢酝ㄟ^(guò)系統(tǒng)的 BOM“另存為”功能，實(shí)現(xiàn)變型產(chǎn)品的 BOM構(gòu)建，BOM關(guān)系可追溯。

（2）缺點(diǎn)：需要基于原有超級(jí) EBOM根據(jù)必選件配置關(guān)系拆分出多個(gè) EBOM。需要增加新的產(chǎn)品編號(hào)。

3.方案三

在 Windchill系統(tǒng)中，EBOM和 MBOM均為單一BOM，不含可選件，也就是完全實(shí)例化。

（1）優(yōu)點(diǎn)：BOM具有唯一性，設(shè)計(jì)工藝間信息傳遞簡(jiǎn)單?？梢酝ㄟ^(guò)系統(tǒng)的 BOM“另存為”功能，實(shí)現(xiàn)變型產(chǎn)品的 BOM構(gòu)建，BOM關(guān)系可追溯。

（2）缺點(diǎn)：這樣會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)中 BOM數(shù)量眾多，數(shù)據(jù)整理的工作量大，系統(tǒng)中可能會(huì)存在大量客戶根本不會(huì)點(diǎn)裝的 BOM。需要增加新的產(chǎn)品編號(hào)。

4.方案選擇

經(jīng)過(guò)項(xiàng)目成員的分析討論，對(duì)比三種 BOM管理方式的優(yōu)劣，選擇方案二。MBOM完全實(shí)例化發(fā) ERP，Windchill作為 BOM管理的唯一數(shù)據(jù)源，ERP系統(tǒng)只需接收，不用處理 BOM。

六、方案的實(shí)現(xiàn)

1.EBOM管理

EBOM是按產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行劃分設(shè)計(jì)的，包括機(jī)架總成、電氣系統(tǒng)、翼板總成、臺(tái)車總成、液壓系統(tǒng)、操縱系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)等。在 PDMLink中將產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)內(nèi)容相關(guān)聯(lián)，EBOM中所有的部件的視圖屬性為D，以 EBOM為核心，關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)圖樣、模型和文檔進(jìn)行管理。

2.MBOM的生成

首先將超級(jí) EBOM轉(zhuǎn)視圖為 MBOM，MBOM的數(shù)據(jù)與 EBOM完全相同，再根據(jù)產(chǎn)品配置刪除不需要的可選部件。生成單一 MBOM主機(jī)。

3. MBOM重構(gòu)

MBOM的重構(gòu)是根據(jù)裝配、采購(gòu)及制造過(guò)程重構(gòu)形成。添加工藝分工，關(guān)聯(lián)工藝路線、工藝文檔等（圖 1）。

（1）按實(shí)際裝配層次結(jié)構(gòu)重構(gòu) MBOM，并且體現(xiàn)總裝和部裝結(jié)構(gòu)。在構(gòu)型結(jié)點(diǎn)處添加裝配合件。

MBOM的結(jié)構(gòu)為機(jī)架總裝、發(fā)動(dòng)機(jī)總裝、地板翼板和臺(tái)車總裝等結(jié)點(diǎn)。發(fā)動(dòng)機(jī)部裝、地板翼板部裝和臺(tái)車部裝等。

（2）根據(jù)采購(gòu)狀態(tài)重構(gòu)MBOM添加采購(gòu)合件。如“彈簧組件”。

（3）根據(jù)制造過(guò)程和制造層次重構(gòu) MBOM。如“后橋合件”、“主機(jī)架”。

（4）添加工藝分工工藝分工作為零件的屬性存在，要對(duì)每一個(gè)零部件進(jìn)行分工，具體的分工類別如表 2所示。

（5）MBOM中部件的視圖：MBOM中涉及重構(gòu)的部件為 M視圖，其它則保留 D視圖，系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)具有唯一性，D視圖的部件當(dāng)設(shè)計(jì)變更時(shí)，工藝無(wú)需再變更。為避免重復(fù)計(jì)算物料，在PDM中將總成采購(gòu)件和采購(gòu)合件的子件過(guò)濾，再發(fā) ERP。

（6）關(guān)聯(lián)工藝路線：根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)需要，為分工為主機(jī)、自制件和虛擬件的部件添加工藝路線和工藝資源，發(fā)放ERP組織生產(chǎn)。

七、工藝 BOM（PBOM）

分工為自制的部件需要轉(zhuǎn) P視圖，由 MBOM轉(zhuǎn)成PBOM（或由 EBOM轉(zhuǎn)），再根據(jù)制造和工藝的需要在工藝路線的工序下面創(chuàng)建工步，關(guān)聯(lián)工藝資源、工藝附圖，最后生成結(jié)構(gòu)化工藝指導(dǎo)生產(chǎn)。根據(jù)業(yè)務(wù)需要 PBOM不發(fā)ERP。

八、結(jié)語(yǔ)

研究 Windchill系統(tǒng)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理功能，提出基于Windchill和 Oracle的 BOM轉(zhuǎn)換方案，進(jìn)行對(duì)比，做出合適的選擇。EBOM到 MBOM的重構(gòu)也從手工編輯 EXCEL表格完成形式到利用 Windchill系統(tǒng)工具，從 EBOM結(jié)構(gòu)樹直接重構(gòu) MBOM結(jié)構(gòu)樹，保證了系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)的唯一性和正確性。在系統(tǒng)實(shí)施過(guò)程中整理并健全歷史數(shù)據(jù)，提高了準(zhǔn)確性和完整性。啟用了Windchill和ERP系統(tǒng)的編碼系統(tǒng)，保證零部件編碼的唯一性。

利用系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了推土機(jī)以 BOM為核心的工藝、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理，以及數(shù)據(jù)變更流程閉環(huán)管理。給公司的管理帶來(lái)巨大變化，實(shí)現(xiàn)了研、產(chǎn)、供、銷、服統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫(kù)管理。向無(wú)紙化和三維化邁近。 IM