產品數據管理(PDM) 環境下的物料清單(BOM) 具有不同的形態及作用,是PDM中圖紙管理的主線。通過定義和研究EBOM(Engineering BOM) 、PBOM (Planning BOM) 、MBOM (Manufacturing BOM) 及CBOM (Customer BOM) 4 種主要BOM,論述了BOM在PDM系統中的重要作用,並在此基礎上介紹了根據這些理論開發的一個小型的AutoCAD 的PDM圖紙管理系統。
在信息集成的研究和實施中,企業的信息集成框架是一項最基本的內容,它直接決定了產品開發人員之間信息交互和共享的行爲方式以及產品信息的流動方式,對產品信息的數據結構、企業的組織模式以及整個集成產品開發環境的建立具有深刻的影響。
在製造型企業中,企業是以BOM爲主線組織新產品開發與生產的。BOM(物料清單) 是計算機可以識別的產品結構數據文件,是產品數據在整個生命週期中傳遞的載體。BOM 貫穿於產品概念設計、計算分析、詳細設計、工藝規劃、樣機試製、加工製造、銷售維護直至產品消亡。
PDM(Product Data Management 產品數據管理) 作爲對企業生產過程的管理系統,已經在國外的一些著名企業中得到廣泛的應用。美國著名的製造信息諮詢公司CIM Data 公司總裁ED Mill 給出PDM的定義:“它是一門管理所有與產品相關的數據和相關的過程的技術”。具體來說:就是在企業做市場調查產品售後服務,乃至升級換代這一週期內構建的並行協作化的研發環境,將數據、過程、資源管理等三大要素結合,把所有和產品有關的數據資源和過程資源有效綜合,貫穿於整個產品生命週期。構建有效的PDM系統離不開BOM(Bill of Materials 物料清單)的支持,BOM 貫穿於整個產品生命週期,而且不同的階段有不同的BOM 視圖與之對應。BOM 是構成一個物料項的所有子物料項的清單。
這裏將論述BOM 在PDM系統中的重大作用,並將它應用到一個小型的AutoCAD圖紙管理PDM系統的構建過程中。
2 BOM模型
BOM是由物料條目( Item) 組成。所謂物料條目是指在產品形成過程中,原材料所經歷的某種形態。比如企業生產或購買的零件,由零件組成部件乃至最終形成的產品,都可以認爲是物料條目。物料條目之間包含多種關係:包括部件和零件之間的父子裝配關係、圖紙和零件之間描述和被描述的關係、功能類似的零件之間的可替換關係等。這些關係在單一的物料條目中無法表達,只有多個物料條目組合在一起,形成BOM,由BOM 來表達。因爲也可以把BOM看作物體形態變化過程的表達。
一般來說,一個產品的生命週期可以分爲這樣幾個部分:工程設計、工藝設計、製造和銷售等,它們也各自對應一個企業相應的不同部門。對一個部門來說,它對產品的理解角度不同,因此它所需要看到的BOM視圖也是不同的。這4 個部門可以分別對應這樣的4 個BOM 視圖: EBOM ( Engineering Bill of Materials 工程設計物料清單) 、PBOM (Planning Bill of materials 工藝設計物料清單) 、MBOM (Manufacturing Bill of materials 製造物料清單) 、CBOM (Customer Bill of materials 客戶物料清單) 。
但對整個生產過程來說,決不只有BOM這樣一個數據庫,比如有關零件和模型的尺寸表示的幾何數據庫,關於測試與分析的鑑定數據庫等。如何把物理上分佈於不同地點數據庫有機結合,組成一個邏輯上同一個數據庫, 從而引出了SSPD ( Single Source of Product Data 單一產品數據源) 這樣一個概念。它能夠建立不同數據庫之間的嚴格約束,從而保證分佈式數據庫的一致性。
3 實際應用
下面介紹一個根據BOM理論建立的一個AutoCAD 圖紙管理PDM 系統,詳細說明BOM 的構建過程。某CAD 設計部門長期使用AutoCAD 設計圖紙,留下來大量圖紙。但是這些大量電子圖紙(或紙質圖紙) 分佈在設計人員的電腦上,格式不規範,管理分散,共享程度低,工程技術人員的工作效率低、重複而且不規範,從而造成大量技術資料的流失。爲了解決這一問題,急需一套AutoCAD 圖紙管理系統。根據以上關於BOM的理論分析,經過對圖紙各種屬性的分析,得出這樣幾個對象:項目、圖紙、零部件和人員等。
(1) 項目對應於一張項目總圖,還包括項目名和負責人等屬性。根據自頂向下設計原則,項目可以分爲部件零件,其中部件可以由下層部件和零件組成。從這個意義上說,一個項目就是一棵樹,如圖1所示。
(2) 圖紙是一個項目的具體體現。是設計人員對這個項目的具體描述,包括總圖、部件圖、零件圖等。
(3) 零部件是現實世界的具體存在事物,有可能是設計部門需要設計的,也有可能是設計部門拿來就可以用的基礎。
(4) 人員是對參與某個項目人員的描述。
根據以上的描述,設計出如下的數據庫結構(見表1～表5) :
根據表5 可以生成需要的樹形結構,並且同時得出這個項目所需要的所有材料,也就是物料清單BOM。詳細分析如下:
(1) 對任何一張圖紙drawing ID ,如果它的parent drawing ID 爲NULL ,則它就是總圖。
(2) 對任何一張圖紙drawing ID ,如果它的parent drawing ID不爲NULL,則可以根據parent - drawing ID 找到它的兄弟節點。
(3) 對任何一張圖紙drawing ID ,尋找字節點的過程,就是編歷表的過程,如果某個drawing ID 的parent drawing ID 是前面那一張圖紙的drawing ID ,則找到的圖紙就是前面那張圖紙的子節點。
(4) 分別用0、1 和2 來代表總圖、部件圖和零件圖。在構造項目樹的過程中,如果type 是0 或者1 ,則必須繼續尋找此節點子節點;如果type 是2 ,則不再在此節點尋找子節點。
(5)根據數據庫構造樹型結構的過程,同時也是生成BOM的過程。根據每一個葉子節點的drawing ID ,然後結合tblaccessory Draw 和tbl Accessory ,可以很容易地生成BOM,這樣即生成了EBOM,也就是工程設計物料清單。
4 結語
討論了PDM和BOM的原理和構成,並且根據這一原理,結合實際的工作,設計了用於管理AutoCAD 圖紙的PDM 系統,詳細分析了此係統的BOM部分的設計過程。雖然根據以上的分析,一個完整的BOM 應該包括EBOM、PBOM、MBOM 和CBOM 等幾個不同階段的BOM。但對我國的部分小型CAD設計部門來說,一個小型的僅擁有一個EBOM視圖的PDM系統已經足夠,並不需要更多的BOM 視圖就可以完成工程。因此,這個系統並沒有涉及到更多的BOM視圖。不同的BOM視圖之間還有一個相互轉換的問題,對此必須站在部門的角度,從單一產品數據源出發來配置BOM 的功能,否則,很可能造成不同部門的物料清單的不一致。因此,有關BOM在更加複雜環境中的應用還有待進一步地探討。