航天復(fù)雜產(chǎn)品制造企業(yè)BOM 構(gòu)建及應(yīng)用探索

董振義，李維

（天津航天長(zhǎng)征火箭制造有限公司，天津 300457）

關(guān)鍵字：航天制造產(chǎn)品；BOM；精益化管理

1 引言

航天產(chǎn)品研制具有技術(shù)難度高、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜及數(shù)據(jù)量大的特點(diǎn)，由多領(lǐng)域人員的協(xié)同工作完成；制造模式以離散型混批模式為主，產(chǎn)品工藝路線復(fù)雜、涉及工種類型多，且產(chǎn)品設(shè)計(jì)狀態(tài)變更、工藝方案變更頻繁，對(duì)航天產(chǎn)品的制造工藝管理及制造過(guò)程管理是保證航天產(chǎn)品質(zhì)量管控的重要舉措。

BOM 管理是產(chǎn)品研制周期數(shù)據(jù)管理，是串聯(lián)設(shè)計(jì)-工藝-加工裝配-質(zhì)量過(guò)程管理的數(shù)據(jù)載體和信息傳遞基礎(chǔ)，也是串聯(lián)物料資源、制造資源、生產(chǎn)工時(shí)、任務(wù)計(jì)劃、工藝規(guī)程和質(zhì)量控制卡等各類數(shù)據(jù)的組織形式，BOM 管理及應(yīng)用對(duì)航天產(chǎn)品制造管理具有很大的意義。

2 企業(yè)管理現(xiàn)狀及需求分析

2.1 企業(yè)管理現(xiàn)狀

火箭的產(chǎn)品設(shè)計(jì)需要與制造分廠協(xié)同完成，設(shè)計(jì)部門完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程，生成設(shè)計(jì)BOM 并下發(fā)到各制造總裝廠，各下游制造企業(yè)根據(jù)設(shè)計(jì)BOM 生成工藝BOM。PBOM 是工廠開(kāi)展后續(xù)工作的唯一數(shù)據(jù)源頭，工廠負(fù)責(zé)維護(hù)保證PBOM 與EBOM 的數(shù)據(jù)一致性。

圖1 企業(yè)信息管理現(xiàn)狀

天津航天長(zhǎng)征火箭制造有限公司（天津火箭公司）是運(yùn)載火箭的結(jié)構(gòu)件零組件加工制造與火箭總裝廠，目前已經(jīng)具備相當(dāng)?shù)男畔⒒A(chǔ)，有型號(hào)計(jì)劃管理系統(tǒng)、工藝管理系統(tǒng)、工時(shí)管理系統(tǒng)，以及其他設(shè)備、原材料等資源庫(kù)管理系統(tǒng)，各車間MES 系統(tǒng)和質(zhì)量管理系統(tǒng)等，但各個(gè)系統(tǒng)之間缺少數(shù)據(jù)共享與數(shù)據(jù)集成，型號(hào)計(jì)劃任務(wù)信息、工藝信息、工時(shí)信息、質(zhì)量信息、實(shí)際過(guò)程信息和物料配套信息都在單獨(dú)的信息系統(tǒng)中孤島式管理；工藝BOM 數(shù)據(jù)與各信息系統(tǒng)之間沒(méi)有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)對(duì)接方式，維護(hù)各系統(tǒng)的數(shù)據(jù)一致性較困難，其中具體問(wèn)題體現(xiàn)如下。

（1）工藝、質(zhì)量和配套等信息，實(shí)作過(guò)程信息都是孤島管理，有效信息不便于利用。

（2）各個(gè)信息系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)集成復(fù)雜，不能滿足一次錄入、多次利用的數(shù)據(jù)共享需求。

（3）系統(tǒng)之間存在數(shù)據(jù)斷層，工藝信息、任務(wù)信息和工時(shí)信息雖然基于產(chǎn)品BOM 管理，但缺少統(tǒng)一的BOM 輸入接口，導(dǎo)致各管理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)滯后或不準(zhǔn)確，一致性管理困難。

（4）系統(tǒng)之間信息傳遞有斷層，信息流與實(shí)物流不匹配，不利于產(chǎn)品信息跟蹤與質(zhì)量追溯。

2.2 企業(yè)管理需求分析

搭建BOM 管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品工藝BOM、制造BOM 和實(shí)作BOM 的管理，能夠通過(guò)產(chǎn)品BOM 將工藝、質(zhì)量和實(shí)作信息進(jìn)行集成管理（圖2）。BOM 管理系統(tǒng)中工藝BOM 與SMARTEAM 系統(tǒng)中工藝BOM 一致，則保證BOM 管理系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確。通過(guò)BOM 管理串接產(chǎn)品工藝方案設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、生產(chǎn)加工、部組裝配和質(zhì)量管理過(guò)程等企業(yè)全流程，實(shí)現(xiàn)過(guò)程有效數(shù)據(jù)的集成、上下游管理數(shù)據(jù)的傳遞與共享、生產(chǎn)過(guò)程的可追溯。

圖2 企業(yè)信息管理需求

3 企業(yè)BOM管理關(guān)鍵技術(shù)解決途徑

3.1 以BOM結(jié)構(gòu)為核心的信息整合管理

以產(chǎn)品結(jié)構(gòu)為核心，通過(guò)網(wǎng)狀的對(duì)象關(guān)聯(lián)，將與產(chǎn)品有關(guān)的任務(wù)、工藝、資源、實(shí)作和質(zhì)量等過(guò)程數(shù)據(jù)聯(lián)系起來(lái)，成為一個(gè)結(jié)構(gòu)清晰、聯(lián)系緊密、查找方便和易于追溯的有機(jī)整體。BOM 結(jié)構(gòu)的基本單元及關(guān)聯(lián)關(guān)系，如圖3 所示。

圖3 信息整合單元結(jié)構(gòu)

對(duì)于零組件幾個(gè)要素，如何做（工藝）、什么條件（資源、工時(shí)、配套）、什么時(shí)候做（任務(wù)），以及完成結(jié)果（實(shí)作），都與零組件本身密切相關(guān)，通過(guò)零組件間結(jié)構(gòu)關(guān)系對(duì)幾大類數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，可以引申創(chuàng)建不同的視圖來(lái)體現(xiàn)工藝、任務(wù)和實(shí)作關(guān)系。各類Item 下可以對(duì)各類數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行管理，Item 之間的管理類型及說(shuō)明見(jiàn)表。

圖4 Item 分類及數(shù)據(jù)關(guān)系

表 Item 關(guān)系說(shuō)明

3.2 BOM形成過(guò)程

3.2.1 工藝BOM到制造BOM

（1）制造BOM 轉(zhuǎn)化第一階段（圖5），根據(jù)工藝BOM的零組件工藝路線，對(duì)工藝BOM 零組件BOM 節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分解，體現(xiàn)零組件加工路線。

圖5 制造BOM 轉(zhuǎn)化第一階段

分析零組件工藝路線特點(diǎn)，工藝路線編制規(guī)則如圖6 所示。各工種車間以標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)標(biāo)識(shí)，自制件（包括專用件、組件）都有工藝路線信息，且滿足編制要求。工藝路線體現(xiàn)加工順序，由前到后分解為自底向上；主制車間為分解最底層節(jié)點(diǎn)，零件主制車間下可以添加原材料節(jié)點(diǎn)；每個(gè)車間合并為一個(gè)節(jié)點(diǎn)。例如，組件A 工藝路線：55，零件B 工藝路線：51-58-51-（55），則分解為圖7 所示制造BOM 轉(zhuǎn)化第一階段分解關(guān)系。分解后節(jié)點(diǎn)與原生節(jié)點(diǎn)間存在一階段分解關(guān)聯(lián)關(guān)系，利用一階段分解關(guān)聯(lián)關(guān)系可以分析變更影響。

圖6 工藝路線示例

圖7 制造BOM 轉(zhuǎn)化第一階段分解關(guān)系

第一階段轉(zhuǎn)換基礎(chǔ)是零組件工藝路線信息，有工藝處型號(hào)主管進(jìn)行編制與維護(hù)，體現(xiàn)了零組件的工藝規(guī)劃方案，顆粒度可以細(xì)分到車間工種級(jí)。

（2）轉(zhuǎn)化第二階段（圖8），基于零組件工序流轉(zhuǎn)信息，顆粒度為車間內(nèi)部大工序級(jí)作業(yè)流轉(zhuǎn)，體現(xiàn)了大工序設(shè)計(jì)需求。零組件工序流轉(zhuǎn)信息在車間專業(yè)工藝在一階段轉(zhuǎn)化完成后，由零組件節(jié)點(diǎn)屬性編制與維護(hù)；對(duì)于不需要補(bǔ)充工序流轉(zhuǎn)信息的零組件，系統(tǒng)在第二階段轉(zhuǎn)化時(shí)默認(rèn)自動(dòng)生成三階段節(jié)點(diǎn)，添加標(biāo)識(shí)（auto2）；必要時(shí)，可以添加虛結(jié)點(diǎn)零組件，便于滿足大工序設(shè)計(jì)需求。

圖8 制造BOM 轉(zhuǎn)化二階段

3.2.2 制造BOM到實(shí)作BOM視圖

實(shí)作BOM 是隨著產(chǎn)品制造過(guò)程基于實(shí)作裝配信息逐漸生成的。一個(gè)制造BOM 零組件下可以關(guān)聯(lián)多個(gè)任務(wù)、一個(gè)任務(wù)可以關(guān)聯(lián)多個(gè)實(shí)作信息，實(shí)作信息包括產(chǎn)品質(zhì)量信息、合格證號(hào)、實(shí)物配套信息和實(shí)作過(guò)程信息。以圖9 為例，實(shí)作BOM 構(gòu)建過(guò)程如下。

圖9 實(shí)作BOM 視圖構(gòu)建示例

（1）零件加工制造過(guò)程產(chǎn)生一個(gè)實(shí)作信息，與制造BOM 節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)，此時(shí)零件P1 實(shí)作數(shù)量為9，狀態(tài)為未裝配；零件P2 實(shí)作數(shù)量為9，狀態(tài)為未裝配。

（2）在Y1 發(fā)次產(chǎn)品完成組件A 裝配，組件A 自身裝配實(shí)作信息實(shí)作3 與組件制造BOM 組件A 節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)，A實(shí)作狀態(tài)為未裝配。

（3）組件A 實(shí)作BOM 視圖構(gòu)建。通過(guò)查找組件A 找到關(guān)聯(lián)的實(shí)作3 實(shí)物配套信息，通過(guò)配套信息中有配套件的合格證信息，可以找到零件1 實(shí)作、零件2 實(shí)作，組合形成組件A 實(shí)作BOM 視圖。

3.3 BOM應(yīng)用視圖管理

系統(tǒng)BOM 管理應(yīng)用過(guò)程，可以分為不同視圖應(yīng)用，按照BOM 演變，可以分為工藝BOM 視圖、制造視圖和實(shí)作視圖；按照應(yīng)用部門需求，可以形成總裝視圖、部段裝配視圖和零件加工視圖（圖10）。在總裝視圖中，系統(tǒng)BOM加載直屬件、裝入件到部段級(jí)，可以根據(jù)部段級(jí)實(shí)作信息、直屬件配套信息判斷裝配工作齊套狀態(tài)；部段級(jí)視圖中，以部段交付節(jié)點(diǎn)加載到零件級(jí)，可以根據(jù)零件加工狀態(tài)判斷零件交付及生產(chǎn)信息。

圖10 部門應(yīng)用視圖與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)關(guān)系

4 BOM管理可解決問(wèn)題

（1）信息整合。將任務(wù)、工藝、資源、工時(shí)和實(shí)作信息等，與產(chǎn)品BOM 關(guān)聯(lián)，消除信息孤島帶來(lái)的信息不通與交互煩瑣，把各類信息與產(chǎn)品BOM 結(jié)構(gòu)組織在一起，基于相同的組織形式和數(shù)據(jù)源頭，確保了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確與一致。

（2）數(shù)據(jù)串接。隨著產(chǎn)品實(shí)物的流轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)信息的同步流動(dòng)與串接，各類信息逐步與BOM 相關(guān)聯(lián)，消除系統(tǒng)數(shù)據(jù)斷層與滯后問(wèn)題。

（3）任務(wù)排產(chǎn)。BOM 管理體現(xiàn)了產(chǎn)品的加工路線與裝配過(guò)程，同時(shí)關(guān)聯(lián)制造過(guò)程需要的資源、工時(shí)等信息，可以為不同型號(hào)產(chǎn)品的計(jì)劃排產(chǎn)與派工提供數(shù)據(jù)支持；支持不同顆粒度的排產(chǎn)調(diào)度，可以支持到工種級(jí)、大工序級(jí)分層排產(chǎn)。

（4）裝配齊套性檢查。BOM 結(jié)構(gòu)體現(xiàn)了大工序級(jí)裝配的順序，可以自動(dòng)檢查BOM 裝入件實(shí)作信息完成裝配齊套檢查，分析確定缺料狀態(tài)，以及當(dāng)前全套可開(kāi)展的大工序作業(yè)。

（5）實(shí)作追溯。隨著產(chǎn)品制造過(guò)程，可以通過(guò)實(shí)作BOM 視圖方便地對(duì)實(shí)作過(guò)程進(jìn)行追溯，對(duì)實(shí)作質(zhì)量信息、過(guò)程信息，以及相關(guān)工藝執(zhí)行信息進(jìn)行追溯，形成產(chǎn)品實(shí)作數(shù)據(jù)包。