产品生命周期中的单/多层BOM表示与应用

    0   引言

    在产品生命周期中,由于新产品的功能、性能、几何形态、质量、成本和零部件配置等结构和属性的形成,是一个从无到有、从粗到细的优化迭代过程。因此,表征产品结构的物料清单(Bill of Material,BOM) ,在生命周期的不同阶段也是一个逐步形成与演进的过程。面对激烈的市场竞争和顾客的个性化需求,许多制造企业对产品结构与配置信息仍采用落后的人工管理方式,造成产品生命周期中各阶段BOM 结构数据的表达不一致,导致设计、工艺、生产、销售过程中的产品、零部件和原材料在设计、供应、装配、销售和维修等各个环节上的差错,影响企业的市场竞争力。

    为此,越来越多的制造企业正在努力寻求自己的产品发展战略和自主开发模式,希望通过先进的产品生命周期管理( Product Lifecycle Management,PLM) 来建立企业的新产品开发平台,有效管理产品生命周期中不同阶段的产品结构与配置信息。由此,国内外一些学者提出了产品数据管理( PDM) 中的BOM 面向对象模型及其应用方法,从产品设计、工艺、制造和客户服务等方面来构造BOM 的结构形式;另外,有些学者针对工艺设计和MRP Ⅱ的要求,建立了对应的PBOM( Planning Bill of Material) 和MBOM(Manufacturing Bill of Material)结构,解决产品在工艺和制造状态下的物料清单表示方法;国际对象管理组织(OMG) 对BOM 在产品生命周期各阶段的表示方法也提出了参考模型。这些研究成果从不同方面提出了解决方案,也取得了一些成果。然而,产品生命周期中每个阶段BOM所描述的结构与属性信息,都是该阶段产品特定形态的表征,它们彼此之间有着密切的内在联系,对这种贯穿整个产品生命周期的BOM 内在联系的建立与描述,国内还缺少研究。在此笔者提出一种面向产品生命周期的单/ 多层BOM 表达模型和BOM 多视图应用,解决了产品生命周期各阶段BOM 的表述与内在联系问题。

    1   BOM的PL 模型和基本视图

    按照产品生命周期的一般规律,产品的演进过程可分为顾客需求域(client requires domain) 、功能域(functional domain) 、结构域(physical domain) 、工艺域(process domain) 、制造域(manufacturing domain) 和销售与用户域(marketing & customer domain) 等六个域之间的映射,每一域中都有各自的元素,这些元素在数量、结构和位置上的相互关系,就构成了生命周期不同阶段BOM 多视图的内在联系与特征属性。图1 是产品生命周期BOM 的演进模型。BOM 作为描述产品结构与配置关系的表单,它主要由本体和从体两部分组成。其中,BOM 本体指零部件对象本身的结构关系, 而BOM 从体是指BOM 主体的属性集和与BOM 主体相关联的对象集两部分。

    任何一个产品的BOM 视图,都是由特定功能的零部件按所隶属的层次结构关系配置而成。为了表达BOM 多视图的内在联系与特征属性,我们构造了一个单层BOM 来描述零部件结构的基本视图。它是零部件配置关系的基本描述,当零部件的功能、互换性不发生变化时,零部件的件号和属性就不会发生变化,但配置关系可以变化,以满足生命周期不同阶段的产品配置需求。

    2   基本零部件配置的单层BOM表示

    所谓单层BOM 视图就是BOM 表中相同的结构关系只记录一次,其数据结构如图2 所示。单层BOM 本体中只有单层BOM 表,并且该表只记录了产品结构的父子关系。在BOM 从体中,零部件属性表用来描述产品各组成零部件对象的属性,如变更记录、材料、技术状态、KD 件号、国标代号、质量状态、自制件或......More↓↓↓