基于SBOM的電子零件圖冊(cè)發(fā)布系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

丁 勇，顧新建

(1.上海美嘉林軟件科技股份有限公司 項(xiàng)目開發(fā)部,上海 200072;2.浙江大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院,浙江 杭州 310027)

物料清單 (Bill Of Materials，BOM)是用來(lái)描述產(chǎn)品零部件之間相互關(guān)系的樹形數(shù)據(jù)模型[1].在產(chǎn)品全生命周期的不同階段，BOM數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)因業(yè)務(wù)關(guān)注點(diǎn)不同而存在差異，從而衍生出不同類型的BOM[2]，例如設(shè)計(jì)階段的EBOM(Engineering BOM)、生產(chǎn)階段的MBOM(Manufacture BOM)和售后服務(wù)需要的SBOM(Service BOM)等.每種BOM都基于上一環(huán)節(jié)的BOM進(jìn)行改造處理[1-3]，可達(dá)到最大程度復(fù)用企業(yè)已有BOM以及貫通企業(yè)上下游數(shù)據(jù)鏈的目的[4-5].

隨著中國(guó)建筑行業(yè)的高速發(fā)展，重工機(jī)械產(chǎn)品(吊車、起重機(jī)、挖土機(jī)、泵車等)的市場(chǎng)需求量和保有量迅速增加，售后修配業(yè)務(wù)也增長(zhǎng)迅猛.但是，目前售后配件的服務(wù)管理還處于初級(jí)階段，相應(yīng)信息化系統(tǒng)很不完善.這不但制約了售后修配業(yè)務(wù)的市場(chǎng)開拓，也降低了客戶對(duì)產(chǎn)品售后服務(wù)的滿意度.

重工機(jī)械產(chǎn)品售后維修服務(wù)領(lǐng)域面臨的難題如下：①缺乏專門維護(hù)產(chǎn)品SBOM數(shù)據(jù)的IT系統(tǒng)，只能靠手工進(jìn)行Excel文件管理，數(shù)據(jù)游離于系統(tǒng)之外，難以校驗(yàn)數(shù)據(jù)的正確性[6]；②由于缺少SBOM數(shù)據(jù)及EPC(電子零件圖冊(cè))支持，經(jīng)常出現(xiàn)配件號(hào)碼填寫錯(cuò)誤，導(dǎo)致錯(cuò)訂或者漏訂，制約了售后配件電子商務(wù)的發(fā)展，特別是替代件的替代關(guān)系沒(méi)有在系統(tǒng)中得到有效管理，導(dǎo)致已售出老產(chǎn)品的維修配件無(wú)法保證；③同型號(hào)產(chǎn)品在生產(chǎn)線上裝配時(shí)，由于可替換零件(又稱可互換零件)的存在，各臺(tái)產(chǎn)品的實(shí)際裝機(jī)零件有可能不同，但生產(chǎn)廠商目前只能對(duì)同型號(hào)產(chǎn)品編寫統(tǒng)一的零件圖冊(cè)，還做不到每臺(tái)產(chǎn)品都編寫一本定制化的零件圖冊(cè)，因此客戶無(wú)法根據(jù)零件圖冊(cè)確認(rèn)產(chǎn)品上實(shí)際安裝的零件號(hào)，容易造成訂購(gòu)零件的型號(hào)錯(cuò)誤而無(wú)法維修安裝，進(jìn)而增加物流成本和時(shí)間成本，降低客戶的滿意度；④EBOM設(shè)計(jì)變更的數(shù)據(jù)不能及時(shí)體現(xiàn)在SBOM和零件圖冊(cè)中，出廠產(chǎn)品的紙質(zhì)零件圖冊(cè)因版本更新慢、修訂不及時(shí)而無(wú)法動(dòng)態(tài)反映產(chǎn)品的重大變化.

電子零件圖冊(cè)(Electronic Parts Catalog，EPC)是企業(yè)知識(shí)管理的重要內(nèi)容.知識(shí)管理對(duì)于提高企業(yè)研發(fā)設(shè)計(jì)到制造和服務(wù)的能力具有重要意義[7-9].

因此，SBOM和電子零件圖冊(cè)已經(jīng)成為重工機(jī)械行業(yè)售后服務(wù)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的薄弱環(huán)節(jié)，迫切需要建立基于SBOM的電子零件圖冊(cè)發(fā)布系統(tǒng).

1 SBOM的數(shù)據(jù)管理

1.1 SBOM數(shù)據(jù)來(lái)源

零件圖冊(cè)中的零件數(shù)據(jù)來(lái)源于SBOM，而SBOM的數(shù)據(jù)來(lái)源于EBOM[10]，且需要按照售后服務(wù)的要求對(duì)EBOM中零件數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理[11].這里可采用兩種數(shù)據(jù)處理方式，即拆分與合并.拆分就是將EBOM中的一個(gè)部件，在SBOM中拆分成若干維修用子零件.合并就是將EBOM中若干子零件，在SBOM中合并成一個(gè)維修用部件.

1.2 基本型SBOM與產(chǎn)品SBOM

在重工機(jī)械行業(yè)，產(chǎn)品生產(chǎn)裝配中存在替換件的情況，即使是相同的產(chǎn)品型號(hào)，不同生產(chǎn)批次的產(chǎn)品上裝配的零件也不盡一樣.零件圖冊(cè)中要求交付用戶的圖冊(cè)上零件號(hào)與實(shí)際裝機(jī)零件號(hào)必須完全一致.如果對(duì)于生產(chǎn)線上生產(chǎn)的每個(gè)產(chǎn)品都手工維護(hù)一個(gè)對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品SBOM，那么工作量非常之大.

為了減輕產(chǎn)品SBOM的維護(hù)工作量，每個(gè)類型的產(chǎn)品編寫一套SBOM即可.對(duì)應(yīng)產(chǎn)品類型的這套SBOM被稱為基本型SBOM.基本型SBOM中包含了所有的替換件.而產(chǎn)品SBOM指生產(chǎn)線上每臺(tái)產(chǎn)品實(shí)際裝配的零件SBOM.

在獲取MES系統(tǒng)中每臺(tái)產(chǎn)品的實(shí)際裝機(jī)零件清單后，配合基本型SBOM，可自動(dòng)計(jì)算產(chǎn)品SBOM，大大減小對(duì)其維護(hù)的工作量.

1.3 爆炸圖

零件圖冊(cè)中的零件爆炸圖采用CGM (Computer Graphics Metafile)格式的矢量圖來(lái)表示.與普通JPEG(Joint Photographic Experts Group)或PNG(PortableNetwork Graphic)格式的圖片相比，該格式的矢量圖顯示精度更高，即使放大圖片也不會(huì)出現(xiàn)線條模糊或者發(fā)虛的情況，可顯著提高零件圖冊(cè)的顯示質(zhì)量.

2 EPC發(fā)布系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

電子零件圖冊(cè)發(fā)布系統(tǒng)可基于Windchill軟件進(jìn)行二次開發(fā).Windchill是一個(gè)產(chǎn)品全生命周期數(shù)據(jù)管理軟件平臺(tái)，能夠提供多視圖BOM管理、零件文檔管理、數(shù)據(jù)對(duì)象狀態(tài)管理、工作流程管理、數(shù)據(jù)變更管理等功能模塊[12].Windchill軟件能夠提供開放的二次開發(fā)接口，可根據(jù)企業(yè)實(shí)際業(yè)務(wù)需求，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行定制開發(fā)，為企業(yè)打造個(gè)性化的信息系統(tǒng)管理平臺(tái)[13].

2.1 獲得SBOM

首先根據(jù)產(chǎn)品類型從PLM系統(tǒng)中獲取對(duì)應(yīng)的EBOM數(shù)據(jù)；然后根據(jù)售后服務(wù)的實(shí)際情況，對(duì)EBOM的零部件結(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，以得到基本型SBOM.

EBOM自動(dòng)轉(zhuǎn)換成SBOM的調(diào)整規(guī)則為：①將來(lái)自EBOM中焊接部件下的子零件全部刪除(因?yàn)楹附硬考谑酆缶S修中必須全部更換，不可能只更換某個(gè)子件)；②從SBOM中刪除售后維修不需要的零部件；③根據(jù)SBOM的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在SBOM結(jié)構(gòu)中，對(duì)子零件上下文的位置按照業(yè)務(wù)規(guī)則進(jìn)行調(diào)整；④對(duì)于EBOM中某些部件，在SBOM中需要向下進(jìn)行子零件的拆分.比如，外購(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)部件在產(chǎn)品EBOM中是一個(gè)單獨(dú)的部件，其下并沒(méi)有子零件，但是在售后維修中經(jīng)常需要檢修發(fā)動(dòng)機(jī)，因此需要在SBOM中對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)部件進(jìn)行拆分，以建立其子零件結(jié)構(gòu).

系統(tǒng)自動(dòng)生成的SBOM經(jīng)過(guò)人工調(diào)整并補(bǔ)充相關(guān)售后服務(wù)信息，被保存到EPC發(fā)布系統(tǒng)中.EBOM到SBOM轉(zhuǎn)換的一個(gè)重要原則是：對(duì)于EPC發(fā)布系統(tǒng)中已有的零部件，其SBOM結(jié)構(gòu)以EPC發(fā)布系統(tǒng)中的為準(zhǔn)，直接引用，而不以PLM系統(tǒng)中的EBOM結(jié)構(gòu)為準(zhǔn)；對(duì)于EPC發(fā)布系統(tǒng)中不存在的零部件，其SBOM結(jié)構(gòu)才從PLM系統(tǒng)中復(fù)制EBOM結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整，以便最大程度地復(fù)用零部件的SBOM.EBOM到SBOM的轉(zhuǎn)換方式如圖1所示.

2.2 繪制部件爆炸圖

部件爆炸圖采用PTC ISODraw軟件來(lái)繪制.針對(duì)每個(gè)部件繪制相應(yīng)的二維爆炸圖，并將其上傳到EPC發(fā)布系統(tǒng)，與對(duì)應(yīng)部件相關(guān)聯(lián).同時(shí)，在部件SBOM上標(biāo)注零件號(hào)與爆炸圖中球標(biāo)號(hào)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系(圖2).

2.3 生成PDF格式零件圖冊(cè)

在繪制SBOM中每個(gè)部件爆炸圖的同時(shí)，系統(tǒng)對(duì)部件下相關(guān)子零件的序號(hào)、編碼、代號(hào)、名稱、規(guī)格、數(shù)量等數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取，并按照指定格式轉(zhuǎn)換成零件圖冊(cè)的XML(eXtensible Markup Language)數(shù)據(jù)文件.

圖1 EBOM到SBOM的轉(zhuǎn)換方式

圖2 部件爆炸圖示例

系統(tǒng)采用XSL(eXtensible Stylesheet Language)樣式表來(lái)定義PDF格式的零件圖冊(cè)輸出樣式，使得圖冊(cè)樣式與數(shù)據(jù)分離，同一份數(shù)據(jù)可采用不同的樣式表，發(fā)布成PDF、Word、HTML等不同格式的文件，以降低系統(tǒng)耦合度，減小手工編寫各種格式零件圖冊(cè)的工作量.圖3所示為PDF格式零件圖冊(cè)中零件的列表樣式.

圖3 PDF格式零件圖冊(cè)中零件的列表樣式

2.4 電子零件圖冊(cè)發(fā)布

產(chǎn)品銷售之后就進(jìn)入售后服務(wù)與維修保養(yǎng)階段.一般重工機(jī)械產(chǎn)品的工作環(huán)境較惡劣，零部件更換周期較短，客戶需經(jīng)常從產(chǎn)品制造商處購(gòu)買備件.

通過(guò)EPC發(fā)布系統(tǒng)與MES系統(tǒng)集成，可精確獲取產(chǎn)品在生產(chǎn)線上實(shí)際裝配的零件信息.產(chǎn)品制造商應(yīng)將這些產(chǎn)品零件和部件的裝配圖信息發(fā)布在其售后服務(wù)網(wǎng)站上，供客戶精準(zhǔn)查找并購(gòu)買符合自己產(chǎn)品型號(hào)的配件，進(jìn)而防止客戶買到規(guī)格與型號(hào)錯(cuò)誤的維修零件，以提高客戶的滿意度.面向客戶的零件購(gòu)買頁(yè)面如圖4所示.

圖4 面向客戶的零件購(gòu)買頁(yè)面

3 EPC發(fā)布系統(tǒng)的運(yùn)行測(cè)試

經(jīng)過(guò)測(cè)試，系統(tǒng)能夠依據(jù)產(chǎn)品SBOM自動(dòng)發(fā)布PDF格式的零件圖冊(cè)(圖5)，從很大程度上減小了編寫零件圖冊(cè)的工作量.PDF格式零件圖冊(cè)的上半部分顯示部件爆炸圖，下半部分的表格中對(duì)應(yīng)顯示部件爆炸圖上零件的序號(hào)、編碼、代號(hào)、名稱、規(guī)格和數(shù)量.用戶對(duì)照爆炸圖可查看零件信息，閱讀起來(lái)非常直觀、方便.

圖5 PDF格式的零件圖冊(cè)

電子零件圖冊(cè)被發(fā)布到產(chǎn)品生產(chǎn)廠商的售后服務(wù)網(wǎng)站后，客戶可在網(wǎng)上根據(jù)自己購(gòu)買的產(chǎn)品型號(hào)或者產(chǎn)品訂貨號(hào)搜索對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品SBOM(圖6).

圖6 售后服務(wù)零件圖冊(cè)的搜索頁(yè)面

客戶在產(chǎn)品SBOM中選擇相應(yīng)的部件(圖7)，查看對(duì)應(yīng)的部件圖和零件信息(圖8)，將購(gòu)買的零件添加到購(gòu)物車，就完成了售后維修零件的網(wǎng)上購(gòu)買.其整個(gè)購(gòu)買過(guò)程非常簡(jiǎn)單，節(jié)省了客戶與生產(chǎn)廠商雙方在買賣維修零件過(guò)程中耗費(fèi)的大量溝通和確認(rèn)時(shí)間.

圖7 SBOM中部件列表頁(yè)面

圖8 SBOM中電子零件圖冊(cè)的部件圖和零件信息

4 結(jié)束語(yǔ)

基于SBOM的電子零件圖冊(cè)發(fā)布系統(tǒng)，為重工機(jī)械行業(yè)提供了完整、準(zhǔn)確、可及時(shí)更新的配件數(shù)據(jù).它是售后服務(wù)中心和配件協(xié)同平臺(tái)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的保障系統(tǒng).該系統(tǒng)可改善目前重工機(jī)械行業(yè)售后服務(wù)和配件業(yè)務(wù)面臨的瓶頸，為開展配件電子商務(wù)提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，提升生產(chǎn)廠商售后服務(wù)的能力和水平.此外，結(jié)合大數(shù)據(jù)，該系統(tǒng)可用于分析配件的設(shè)計(jì)缺陷，以提高配件設(shè)計(jì)質(zhì)量和客戶滿意度.