基于Windchill平臺(tái)的TBOM研究與實(shí)現(xiàn)

摘要：以三維設(shè)計(jì)為代表的數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用，正在加速國(guó)內(nèi)航空領(lǐng)域從數(shù)字化三維設(shè)計(jì)制造向以過程為中心的集成研制模式過渡，同時(shí)在飛機(jī)研制的各個(gè)環(huán)節(jié)正在建立基于BOM的數(shù)字化協(xié)同研制平臺(tái)，而試驗(yàn)階段的協(xié)同成為航空領(lǐng)域全過程協(xié)同的短板，制約著一體化推進(jìn)進(jìn)程，本文通過對(duì)BOM組織模型的研究，定義了試驗(yàn)的TBOM結(jié)構(gòu)，提出了以BOM為主線，基于Windchill平臺(tái)的產(chǎn)品統(tǒng)一數(shù)據(jù)源的管理方式，為產(chǎn)品在設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)階段進(jìn)行全過程的統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理與數(shù)字化協(xié)同提供了建設(shè)思路。

關(guān)鍵詞：TBOM;PDM;試驗(yàn)數(shù)據(jù)管理

中圖分類號(hào)：TP393? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? 文章編號(hào)：1009-3044（2019）02-0224-02

產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM）是以軟件為基礎(chǔ)，管理所有與產(chǎn)品相關(guān)的信息（包括配置、文檔、CAD文件、結(jié)構(gòu)、權(quán)限信息等）和所有相關(guān)的過程技術(shù)，是一種在產(chǎn)品數(shù)據(jù)與工作流集成思想指導(dǎo)下，以產(chǎn)品數(shù)據(jù)和過程為中心，科學(xué)合理地對(duì)企業(yè)業(yè)務(wù)流程、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)和過程進(jìn)行管理的集成平臺(tái)[1]。我國(guó)航空、航天、汽車等領(lǐng)域的眾多設(shè)計(jì)與制造單位，都建立了基于Windchill平臺(tái)的PDM系統(tǒng)，且已基本形成以PDM 系統(tǒng)為基礎(chǔ)平臺(tái)的數(shù)字化設(shè)計(jì)/制造的數(shù)據(jù)管理。

BOM（Bill Of Material，物料清單）是定義產(chǎn)品樹型結(jié)構(gòu)的模型，是PDM系統(tǒng)的核心[2]，它定義了產(chǎn)品元素及子元素之間的組成關(guān)系。近年來，隨著產(chǎn)品的更新?lián)Q代越來越快，產(chǎn)品創(chuàng)新能力體現(xiàn)了企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，如何快速、準(zhǔn)確并且正確的定義產(chǎn)品就成為一個(gè)時(shí)代趨勢(shì)。然而，在企業(yè)的各個(gè)階段所關(guān)注的側(cè)重點(diǎn)差異來看，需要通過不同BOM的定義打通產(chǎn)品不同階段的業(yè)務(wù)關(guān)聯(lián)。

BOM是貫穿產(chǎn)品整個(gè)設(shè)計(jì)、制造過程的主線，其中包含設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)BOM（EBOM）、工藝環(huán)節(jié)的工藝BOM（PBOM）及制造環(huán)節(jié)的制造BOM（MBOM）[3]。隨著人們對(duì)單一數(shù)據(jù)源認(rèn)識(shí)度的提升，研制人員逐步發(fā)現(xiàn)了在產(chǎn)品的研制、試驗(yàn)等全生命周期階段，各個(gè)環(huán)節(jié)之間關(guān)聯(lián)的重要性，鑒于此，本文對(duì)試驗(yàn)環(huán)節(jié)中的BOM（TBOM）在PDM系統(tǒng)中的管理與應(yīng)用，并建立與EBOM之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系進(jìn)行了研究。

1 BOM的組織模型

隨著時(shí)代的發(fā)展，目前的BOM已經(jīng)超越了傳統(tǒng)的概念，BOM已升級(jí)為貫穿產(chǎn)品生命周期的數(shù)據(jù)通道，不只包含設(shè)計(jì)階段的設(shè)計(jì)BOM（EBOM），工藝環(huán)節(jié)的工藝BOM（PBOM），制造環(huán)節(jié)的制造BOM（MBOM），也包含了試驗(yàn)階段的試驗(yàn)BOM（TBOM），服務(wù)階段的服務(wù)BOM（SBOM），通過不同BOM之間的流轉(zhuǎn)與數(shù)據(jù)傳遞，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期的數(shù)據(jù)管理[1]。

設(shè)計(jì)BOM，是產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)完成后形成的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)組織及產(chǎn)品的物料清單，EBOM能夠完整描述產(chǎn)品中所包含的零部件及其結(jié)構(gòu)關(guān)系，EBOM是數(shù)據(jù)的源頭[4]。

工藝BOM，是工藝設(shè)計(jì)部門設(shè)計(jì)與管理產(chǎn)品的工藝規(guī)劃清單，是在EBOM的基礎(chǔ)上完成的產(chǎn)品的工藝設(shè)計(jì)后形成的結(jié)構(gòu)視圖，PBOM定義了零部件間的制造與裝配關(guān)系，可用于工藝設(shè)計(jì)和生產(chǎn)制造管理，追蹤產(chǎn)品制造過程中的人員、物料等信息。

制造BOM，是生產(chǎn)部門在制造與生產(chǎn)過程中用來管理產(chǎn)品所需的零部件BOM，MBOM是ERP系統(tǒng)的核心數(shù)據(jù)，完整反映產(chǎn)品及零部件的生產(chǎn)過程[5]。

試驗(yàn)BOM，是在產(chǎn)品試驗(yàn)階段，從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)強(qiáng)度角度進(jìn)行分解，構(gòu)建產(chǎn)品試驗(yàn)的樹形結(jié)構(gòu)，用以組織與管理試驗(yàn)各個(gè)環(huán)節(jié)產(chǎn)生的各類圖文檔數(shù)據(jù)，滿足各級(jí)利益攸關(guān)者對(duì)試驗(yàn)過程信息管理、查看及使用需求。

2 TBOM定義

TBOM是面向產(chǎn)品試驗(yàn)階段的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理與規(guī)劃，如何更快、更準(zhǔn)確地定義產(chǎn)品需求條件下的一系列試驗(yàn)就是TBOM研究的主要方向。

以飛機(jī)制造為例，根據(jù)試驗(yàn)的目的不同，試驗(yàn)可以分為研發(fā)試驗(yàn)和適航符合性驗(yàn)證試驗(yàn)。研發(fā)試驗(yàn)是指為了獲取飛機(jī)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)或設(shè)計(jì)參考數(shù)據(jù)而開展的試驗(yàn);適航符合性驗(yàn)證試驗(yàn)是為了向適航當(dāng)局表明飛機(jī)設(shè)計(jì)對(duì)適航要求的符合性而開展的試驗(yàn)。

根據(jù)試驗(yàn)的實(shí)施環(huán)境不同，試驗(yàn)可以分為試驗(yàn)室試驗(yàn)、機(jī)上地面試驗(yàn)和飛行試驗(yàn)?？紤]到試驗(yàn)?zāi)康牟煌?，試?yàn)室試驗(yàn)可分為研發(fā)類試驗(yàn)室試驗(yàn)和驗(yàn)證類試驗(yàn)室試驗(yàn)。本文主要針對(duì)飛機(jī)的試驗(yàn)室試驗(yàn)進(jìn)行TBOM研究。

在進(jìn)行試驗(yàn)室試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)負(fù)責(zé)部門以項(xiàng)目的形式來管理不同層次、不同專業(yè)的試驗(yàn)，尤其是不同專業(yè)的試驗(yàn)，往往由完全不同的試驗(yàn)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)，結(jié)合此業(yè)務(wù)管理特點(diǎn)，本文定義了以項(xiàng)目為主線，以產(chǎn)品構(gòu)型為輔線的TBOM結(jié)構(gòu)。

2.1 TBOM規(guī)劃

根據(jù)試驗(yàn)業(yè)務(wù)管理的特點(diǎn)，結(jié)合EBOM、MBOM的定義，TBOM規(guī)劃為：項(xiàng)目規(guī)劃層、試驗(yàn)規(guī)劃層、試驗(yàn)設(shè)計(jì)層，如圖2所示。

在TBOM規(guī)劃中，包含了項(xiàng)目規(guī)劃層，試驗(yàn)規(guī)劃層與試驗(yàn)設(shè)計(jì)層。

項(xiàng)目規(guī)劃層是針對(duì)大部分的試驗(yàn)業(yè)務(wù)，該層面的結(jié)構(gòu)是不變的，主要管理內(nèi)容包括：試驗(yàn)的型號(hào)、試驗(yàn)總項(xiàng)目、試驗(yàn)項(xiàng)目的規(guī)劃。

試驗(yàn)規(guī)劃層主要對(duì)試驗(yàn)涉及的工況、試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃，該部分主要工作由試驗(yàn)主管完成。

試驗(yàn)設(shè)計(jì)層主要管理試驗(yàn)產(chǎn)生的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，包括試驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)模型等數(shù)據(jù)。

2.2 TBOM定義

根據(jù)試驗(yàn)業(yè)務(wù)的特點(diǎn)，對(duì)TBOM結(jié)構(gòu)進(jìn)一步分解為六層，分別為：型號(hào)、總項(xiàng)目、項(xiàng)目、工況、試驗(yàn)系統(tǒng)、設(shè)計(jì)層，具體設(shè)計(jì)如圖3所示。在以項(xiàng)目為主線規(guī)劃的TBOM基礎(chǔ)上，需要在總項(xiàng)目層與項(xiàng)目層，將產(chǎn)品的構(gòu)型信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)，建立TBOM與EBOM之間的數(shù)據(jù)對(duì)接。

試驗(yàn)BOM各層定義如下：

（1）機(jī)型：根據(jù)試驗(yàn)業(yè)務(wù)的性質(zhì)，將型號(hào)作為試驗(yàn)BOM的頂層，以管理針對(duì)某幾類型號(hào)的試驗(yàn)業(yè)務(wù);

（2）總項(xiàng)目：主要管理型號(hào)下的不同類型試驗(yàn)，如靜力試驗(yàn)、疲勞試驗(yàn)、組合體試驗(yàn)等。試驗(yàn)任務(wù)的總體要求與該層進(jìn)行關(guān)聯(lián);

（3）項(xiàng)目：總項(xiàng)目可以進(jìn)一步進(jìn)行分解，分解為項(xiàng)目層。與項(xiàng)目相關(guān)的試驗(yàn)要求及試驗(yàn)件數(shù)?？申P(guān)聯(lián)在該層;

（4）工況：項(xiàng)目進(jìn)一步分解可分解為工況，如： XX工況30%試驗(yàn)、XX工況100%試驗(yàn)等，試驗(yàn)過程中產(chǎn)生的過程文件、現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)、現(xiàn)場(chǎng)視頻文件在試驗(yàn)BOM工況層進(jìn)行統(tǒng)一管理;

（5）試驗(yàn)系統(tǒng)：在正式開展試驗(yàn)前，需要進(jìn)行框架、支持系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等設(shè)計(jì)，試驗(yàn)主管在收到相應(yīng)項(xiàng)目規(guī)劃后，進(jìn)行工況-試驗(yàn)系統(tǒng)層的規(guī)劃關(guān);

（6）設(shè)計(jì)層：設(shè)計(jì)人員在試驗(yàn)主管規(guī)劃完試驗(yàn)系統(tǒng)后，可以開展試驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作，此部分內(nèi)容作為試驗(yàn)BOM的設(shè)計(jì)層進(jìn)行管理。

3 基于Windchill平臺(tái)的TBOM構(gòu)建

飛機(jī)的設(shè)計(jì)制造數(shù)據(jù)在基于Windchill平臺(tái)下進(jìn)行，在試驗(yàn)過程中搭建基于Windchill平臺(tái)的TBOM，并依據(jù)試驗(yàn)件的構(gòu)型信息建立EBOM與TBOM間的關(guān)聯(lián)關(guān)系與數(shù)據(jù)通道?？蓪?shí)現(xiàn)產(chǎn)品在設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)階段的基于BOM的統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理。

基于Windchill平臺(tái)的TBOM構(gòu)建，亦是依照產(chǎn)品的方法進(jìn)行管理，型號(hào)層即為產(chǎn)品層，為保障型號(hào)的規(guī)范與統(tǒng)一管理，由專人負(fù)責(zé)型號(hào)層的創(chuàng)建。

項(xiàng)目規(guī)劃層構(gòu)建，項(xiàng)目規(guī)劃層包括型號(hào)層、總項(xiàng)目層、項(xiàng)目層，結(jié)構(gòu)相對(duì)固定，除型號(hào)層外，由項(xiàng)目經(jīng)理負(fù)責(zé)構(gòu)建，構(gòu)建步驟為：

（1）總項(xiàng)目層構(gòu)建：定義總項(xiàng)目的名稱，試驗(yàn)類型，試驗(yàn)件構(gòu)型信息，試驗(yàn)類型包括靜力試驗(yàn)、疲勞試驗(yàn)、氣候試驗(yàn)、噪聲試驗(yàn)等;

（2）項(xiàng)目層構(gòu)建：定義項(xiàng)目的名稱，負(fù)責(zé)單位，試驗(yàn)件構(gòu)型信息，階段信息。

試驗(yàn)規(guī)劃層構(gòu)建，試驗(yàn)規(guī)劃層包括工況層，試驗(yàn)系統(tǒng)層，由試驗(yàn)主管負(fù)責(zé)構(gòu)建，工況層與試驗(yàn)系統(tǒng)層只需填寫名稱信息，負(fù)責(zé)單位。

試驗(yàn)設(shè)計(jì)層包含試驗(yàn)系統(tǒng)的BOM清單，由設(shè)計(jì)人員基于Windchill與CATIA的接口，提交試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)模型并完成審簽。

試驗(yàn)BOM的編碼采用自動(dòng)編碼的形式，TBOM的編碼規(guī)則為：型號(hào)代號(hào)+TBOM層級(jí)+三位流水號(hào)。TBOM的層級(jí)定義如表1所示。

4 結(jié)論

通過對(duì)BOM組織模型、 TBOM技術(shù)、PDM系統(tǒng)的研究，定義了針對(duì)飛機(jī)試驗(yàn)室試驗(yàn)的TBOM結(jié)構(gòu)，提出了以BOM為主線在Windchill平臺(tái)中實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品統(tǒng)一數(shù)據(jù)源的管理方式，TBOM概念的提出及在Windchill平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)，為試驗(yàn)BOM的規(guī)劃與管理提出了實(shí)施方法與路徑，為產(chǎn)品在設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)階段進(jìn)行全過程的統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理與數(shù)據(jù)追蹤提供了建設(shè)思路，對(duì)于在PLM平臺(tái)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期的管理具有一定的參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

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