產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(PDM)系統(tǒng)通過(guò)包含產(chǎn)品結(jié)構(gòu)信息的物料清單(BOM)，來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)、工藝、制造等環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)的組織和管理，由此產(chǎn)生了設(shè)計(jì)BOM(EBOM)、工藝BOM(PBOM)和制造BOM(MBOM)等。若產(chǎn)品試驗(yàn)過(guò)程數(shù)據(jù)按BOM來(lái)組織和管理，則可與設(shè)計(jì)、工藝、制造等環(huán)節(jié)關(guān)聯(lián)，構(gòu)建產(chǎn)品全生命周期數(shù)據(jù)管理。就試驗(yàn)BOM(TBOM)進(jìn)行了深入研究，即從EBOM入手，依靠中性BOM(NBOM)，最終演變成TBOM。通過(guò)對(duì)TBOM的維護(hù)，可滿足不同企業(yè)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)管理的需求。

1

引言

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)的信息和過(guò)程的技術(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(guò)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(guò)程進(jìn)行管理的集成平臺(tái)。我國(guó)汽車(chē)、航空發(fā)動(dòng)機(jī)等制造業(yè)領(lǐng)域的多家設(shè)計(jì)及制造單位，都建立了基于TeamCenter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，電子數(shù)據(jù)發(fā)放已經(jīng)成為主流。

電子數(shù)據(jù)是以產(chǎn)品物料清單(BOM)為主線，貫穿整個(gè)設(shè)計(jì)/制造過(guò)程，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)。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)了研制階段各個(gè)環(huán)節(jié)之間關(guān)聯(lián)的重要性，產(chǎn)品全生命周期管理(PLM)也孕育而生，無(wú)法在PDM系統(tǒng)中管理的內(nèi)容，諸如需求管理、平臺(tái)化功能結(jié)構(gòu)定義、多學(xué)科性能優(yōu)化仿真管理、項(xiàng)目進(jìn)度管理跟蹤、試制試驗(yàn)管理、產(chǎn)品服務(wù)與保障系統(tǒng)等，都可與PDM系統(tǒng)一道全部納入到PLM系統(tǒng)中進(jìn)行管理。鑒于此，本文對(duì)如何把試驗(yàn)環(huán)節(jié)中的試驗(yàn)BOM(TBOM)在PLM中進(jìn)行管理和應(yīng)用，并與EBOM、MBOM等產(chǎn)生關(guān)聯(lián)關(guān)系，進(jìn)行了研究。

2

BOM的組織模型

現(xiàn)在的BOM早已超越了傳統(tǒng)產(chǎn)品物料清單的概念和意義，產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)、管理、質(zhì)量及維護(hù)支持等階段信息，都是以工程設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)主模型為核心開(kāi)展。主模型能捕捉到必要信息、幾何和非幾何屬性，從而創(chuàng)建設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、試驗(yàn)和服務(wù)所需數(shù)據(jù)的上下文特定視圖，生成EBOM，并由此產(chǎn)生相互關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)集合，即各種類(lèi)型BOM(xBOM)。xBOM的相互關(guān)聯(lián)、依賴和傳遞，都是以BOM模型來(lái)進(jìn)行組織和管理，而在產(chǎn)品研制的各個(gè)階段，BOM的形式和內(nèi)容都不盡相同。BOM的組織結(jié)構(gòu)示例見(jiàn)圖1。

圖1 BOM的組織結(jié)構(gòu)示例

BOM模型包含了部件與零件之間的父子裝配關(guān)系、零件使用的條件約束關(guān)系、功能類(lèi)似零件之間的可替換關(guān)系等。這些關(guān)系在單一的PDM系統(tǒng)的零組件中都無(wú)法準(zhǔn)確表達(dá)，只能通過(guò)BOM來(lái)表達(dá)。

BOM分為不可配置和可配置BOM兩大類(lèi)。不可配置BOM一般通過(guò)TeamCenter平臺(tái)，從集成的CAD工具中按零部件裝配關(guān)系自動(dòng)生成產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)，如EBOM?？膳渲肂OM(如中性BOM(NBOM)、MBOM、PBOM、TBOM等)并不體現(xiàn)某種具體產(chǎn)品，而是一系列產(chǎn)品零部件的綜合信息，可通過(guò)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)編輯器(PSE)獲得具體產(chǎn)品的BOM信息。BOM的演變關(guān)系見(jiàn)圖2，以下就xBOM模型進(jìn)行簡(jiǎn)要描述。

圖2 BOM的演變

2.1EBOM

EBOM是產(chǎn)品設(shè)計(jì)部門(mén)用來(lái)組織和管理產(chǎn)品結(jié)構(gòu)組成信息的物料清單，是產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程在完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)后獲得的。EBOM數(shù)據(jù)是源頭，是面向工藝、制造、試驗(yàn)傳遞產(chǎn)品數(shù)據(jù)的主要形式。

2.2PBOM

PBOM是工藝設(shè)計(jì)部門(mén)用來(lái)組織和管理生產(chǎn)某種產(chǎn)品的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)及其相關(guān)零部件的工藝文件，可用于工藝設(shè)計(jì)和生產(chǎn)制造管理，明確了解零件間的制造與裝配關(guān)系，跟蹤零件制造方法、地點(diǎn)、人員、物料和過(guò)程信息。

2.3MBOM

MBOM是生產(chǎn)制造部門(mén)用來(lái)組織和管理實(shí)際制造和生產(chǎn)管理過(guò)程中生產(chǎn)某種產(chǎn)品所需的零部件BOM。MBOM是制造執(zhí)行系統(tǒng)、企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)運(yùn)行所需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，對(duì)縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期、協(xié)調(diào)各部門(mén)工作具有重要作用。

2.4NBOM

NBOM代表零件生產(chǎn)前技術(shù)工作的結(jié)果，是生產(chǎn)進(jìn)行的重要依據(jù)，是實(shí)物BOM形成的依據(jù)。實(shí)物BOM是指包含有實(shí)物信息(如實(shí)物批次信息等)的BOM，包括實(shí)做BOM和維護(hù)BOM兩種。實(shí)做BOM從生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)中捕獲，包括與設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的差異，捕獲序列號(hào)、批次號(hào)和安裝時(shí)間等信息。維護(hù)BOM可隨時(shí)間演變，包括壽命特征值、故障、替換單元體等，能捕獲實(shí)物產(chǎn)品結(jié)構(gòu)完整的演變歷史。

NBOM通常來(lái)自于EBOM或PBOM，用以管理產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)層次，同時(shí)可管理與產(chǎn)品相關(guān)的技術(shù)資料、零部件信息及服務(wù)工藝、故障碼等。需要定義發(fā)動(dòng)機(jī)的成附件或零件是否跟蹤、是否序列化及是否為批次等信息，用于實(shí)物零件管理。

2.5TBOM

TBOM是產(chǎn)品在研發(fā)或服役過(guò)程中產(chǎn)生的一種BOM形態(tài)，需更多地記錄一些試驗(yàn)相關(guān)數(shù)據(jù)，描述從設(shè)計(jì)到試驗(yàn)狀態(tài)和操作狀態(tài)階段的物理產(chǎn)品的配置信息，記錄了單個(gè)產(chǎn)品及其可追蹤部件、組裝部件和系統(tǒng)的完整歷史。在任何一個(gè)環(huán)節(jié)開(kāi)展的服務(wù)工作和配置變更等相關(guān)信息，都能從產(chǎn)品壽命特征、壽命限度、適用性及利用率等屬性查詢。

3

TBOM的技術(shù)特點(diǎn)

對(duì)研發(fā)周期長(zhǎng)的復(fù)雜產(chǎn)品，如航空發(fā)動(dòng)機(jī)，要?dú)v經(jīng)基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究、技術(shù)論證、驗(yàn)證機(jī)研制和型號(hào)研制等多個(gè)階段，需要依賴可靠穩(wěn)定的系統(tǒng)來(lái)構(gòu)建試驗(yàn)的狀態(tài)管理。因PDM系統(tǒng)中已保存了從設(shè)計(jì)到制造各階段的數(shù)據(jù)，記錄了不同階段產(chǎn)品模型的變化和版本的演化過(guò)程。而與產(chǎn)品模型關(guān)聯(lián)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)管理，可分為研發(fā)試驗(yàn)數(shù)據(jù)和批產(chǎn)檢驗(yàn)(驗(yàn)證)試驗(yàn)數(shù)據(jù)兩類(lèi)。通過(guò)PLM系統(tǒng)中MRO模塊的TBOM結(jié)構(gòu)，可清晰記錄與EBOM關(guān)聯(lián)的版本、產(chǎn)品履歷和相關(guān)試驗(yàn)信息。TeamCenter平臺(tái)中TBOM結(jié)構(gòu)的模擬展現(xiàn)如圖3所示。

圖3 TBOM結(jié)構(gòu)樹(shù)

3.1產(chǎn)品研發(fā)TBOM

研發(fā)產(chǎn)品是設(shè)計(jì)—試驗(yàn)反復(fù)迭代的過(guò)程，且要進(jìn)行零件的改進(jìn)及其改進(jìn)零件的不同組合試驗(yàn)，依賴實(shí)做BOM真實(shí)記錄這些改變信息，即串換件裝配完成后的實(shí)物狀態(tài)，生成TBOM，根據(jù)TBOM的要求組織管理試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

3.2產(chǎn)品批產(chǎn)TBOM

設(shè)計(jì)定型后的成熟產(chǎn)品試驗(yàn)，僅僅是為驗(yàn)證生產(chǎn)過(guò)程是否受控，產(chǎn)品性能、功能是否滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。其試驗(yàn)數(shù)據(jù)一般以維護(hù)BOM為基礎(chǔ)來(lái)構(gòu)建TBOM，并組織和管理試驗(yàn)數(shù)據(jù)。后期維護(hù)中，該試驗(yàn)數(shù)據(jù)可為產(chǎn)品性能衰退提供依據(jù)，也為克服、延緩產(chǎn)品性能衰退和功能喪失提供支撐。

4

基于TeamCenter平臺(tái)的TBOM構(gòu)建方法

航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)制造數(shù)據(jù)都在基于TeamCenter平臺(tái)下進(jìn)行，在設(shè)計(jì)/制造協(xié)同過(guò)程中，制造廠在EBOM的基礎(chǔ)上如果能完成MBOM，并由MBOM構(gòu)建實(shí)物BOM。如果中間環(huán)節(jié)沒(méi)有BOM傳遞，則可直接從EBOM轉(zhuǎn)換成實(shí)物BOM。下面以EBOM直接轉(zhuǎn)換成實(shí)物BOM為例，來(lái)說(shuō)明如何在TeamCenter平臺(tái)下構(gòu)建TBOM。

4.1NBOM的構(gòu)建

NBOM以EBOM為基礎(chǔ)構(gòu)建，為滿足其構(gòu)建需要，構(gòu)建前需對(duì)EBOM做必要調(diào)整。構(gòu)建步驟為：

(1)在設(shè)計(jì)零組件中定義零件物流表單，填寫(xiě)是否序列化、是否批次、是否可跟蹤、是否壽命有限等屬性。

(2)在BOM行中定義實(shí)例名稱(chēng)屬性，該屬性用于實(shí)物BOM中唯一確定的實(shí)物件名稱(chēng)。需要注意的是，該功能用于區(qū)分統(tǒng)一裝配下相同的多個(gè)子件的安裝位置，是否使用根據(jù)具體情況確定。

(3)在EBOM中定義運(yùn)行時(shí)間、燃機(jī)時(shí)間、壽命等特征。

(4)確定需要跟蹤的實(shí)物的BOM行及其管理方式。

完成上述信息后，方可由專(zhuān)人在系統(tǒng)中建立NBOM。

4.2實(shí)物BOM的構(gòu)建

基于NBOM，創(chuàng)建產(chǎn)品實(shí)物BOM，且包含產(chǎn)品(如航空發(fā)動(dòng)機(jī))履歷本信息、與對(duì)應(yīng)整機(jī)或大部件相關(guān)的試驗(yàn)狀態(tài)和有效試驗(yàn)數(shù)據(jù)等信息。由于發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)物BOM反映外場(chǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際配置，因此需記錄實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)的序列號(hào)、批次號(hào)信息，以便在外場(chǎng)服務(wù)或維修時(shí)，可在維護(hù)BOM上確定對(duì)應(yīng)的成附件，并基于此記錄其維護(hù)事件。

4.3NBOM和實(shí)物BOM的匹配關(guān)系

在TeamCenter平臺(tái)的實(shí)際操作中，可通過(guò)以下幾個(gè)步驟實(shí)現(xiàn)BOM之間的轉(zhuǎn)換。

(1)通過(guò)TeamCenter平臺(tái)中的Structure Context功能記錄產(chǎn)生實(shí)物BOM時(shí)的規(guī)劃BOM狀態(tài)，包括BOM結(jié)構(gòu)、版本規(guī)則和產(chǎn)品配置規(guī)則，并依次為依據(jù)之一判定實(shí)物產(chǎn)品中的零件是否與規(guī)劃的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有偏離。

(2)通過(guò)物理零件與規(guī)劃零件的物理實(shí)現(xiàn)關(guān)系，確定二者之間占位信息的匹配性、批或序列信息的匹配性及替代件或替換件的匹配信息。如果批或序列信息確實(shí)，則將零件設(shè)置為缺失，即表示結(jié)構(gòu)中并沒(méi)有真正安裝物理零件。

(3)通過(guò)物理實(shí)現(xiàn)關(guān)系及Structure Context中保存的信息，使得實(shí)物BOM可使用規(guī)劃BOM中零件的三維設(shè)計(jì)結(jié)果查看實(shí)物BOM的可視化信息，如圖4所示。

圖4 TBOM示例

當(dāng)是否跟蹤為否時(shí)，維護(hù)BOM中不管理其實(shí)物零件，如圖中C、D1、D21；當(dāng)是否序列化為是時(shí)，維護(hù)BOM中對(duì)應(yīng)的實(shí)物零件含有序列號(hào)，如圖中D→D_(S/N2042)；當(dāng)是否批次為是時(shí)，維護(hù)BOM中對(duì)應(yīng)的實(shí)物零件含批次號(hào)，如圖中D2→D2_(LOT10)；發(fā)動(dòng)機(jī)的使用狀態(tài)信息，記錄在實(shí)物發(fā)動(dòng)機(jī)中；發(fā)動(dòng)機(jī)若因排故進(jìn)行了備件更換，則對(duì)維護(hù)BOM上對(duì)應(yīng)成附件或零件進(jìn)行更換，并可基于此維護(hù)BOM查看其維修前的BOM。

5

結(jié)束語(yǔ)

本文描述了在TeamCenter環(huán)境中如何演變各階段的BOM，形成系列的xBOM，提出了以BOM為主線在TeamCenter中實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品單一數(shù)據(jù)源的管理方式。尤其是TBOM概念的提出，為試驗(yàn)BOM的管理提出了可行性方法，為設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)人員實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的全過(guò)程跟蹤和追溯，及在PLM平臺(tái)中實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的全生命周期管理，具有一定的參考價(jià)值。

免責(zé)聲明：版權(quán)歸原作者所有。

MORE

延伸閱讀

看完本文有任何觀點(diǎn)想法，都可以在下方留言區(qū)暢所欲言！