電梯復合裝配BOM的建立與其齊套性應用

□ 堵士俊 □ 吉衛喜 □ 孫 斌 □ 錢德成

江南大學機械工程學院 江蘇 無錫 214122

BOM（Bill of Material）即物料清單，詳細記錄了一個產品所用到的所有零部件及相關屬性，亦即父件與所有子件的從屬關系、單位用量及其它屬性。裝配BOM是在BOM的基礎上，按產品、部件、分部件及組件的裝配順序重新生成的BOM，并添加了工藝、工裝、作業指導書等裝配工藝信息。

當前，電梯制造企業為了平衡旺季和淡季，在采購庫存和自制件庫存不能滿足整機裝配齊套性要求的情況下，通常會優先裝配滿足齊套性要求的半成品，以達到縮短交貨期，提高客戶滿意度的目的，并保證裝配車間持續運轉，保持效益［1］。

若采用傳統裝配BOM結構表述上述半成品，會生成大量的半成品裝配BOM數據，而其中很多裝配工藝信息與整機裝配BOM中的某一部分是相同的。為了減少數據冗余，簡化裝配BOM，筆者提出了以整機裝配BOM和半成品裝配BOM組成的復合裝配BOM來管理不同的信息，其中整機裝配BOM包含通用的物料信息和工藝、工裝、作業指導書等裝配工藝信息，半成品裝配BOM包含具體物料的加工、采購、裝配等信息，方便產品全生命周期的管理。

1 復合裝配BOM的建立

1.1 整機裝配BOM的建立

企業需要根據產品和各部件的裝配工藝過程來安排零部件的生產計劃與原材料、外購件的采購，進行生產能力、物料資源的平衡，高效利用企業資源，保證生產、裝配順利進行，同時需要確定半成品的先后齊套順序，所以相對傳統的裝配BOM，整機裝配BOM中的物料應具有裝配工藝過程的順序。

為了解決以上提出的問題，需要定義裝配單元的概念。裝配單元是在裝配過程中，由一個基準零件為基礎，可以獨立組裝達到規定的尺寸鏈與技術要求，作為進一步裝配的獨立套件、組件、部件或最終整機的一組構件。裝配單元是裝配件的總稱，指機器中能進行獨立裝配的部分，這些裝配單元有些在產品設計時會用一定的件號表示，但還有一些在裝配圖上沒有用件號表示，而它們在實際裝配過程中需要先由相關的零部件組裝起來，構成裝配圖上無件號的虛擬件［2］。

為了統一標識裝配圖上有件號和無件號的裝配件，同時描述裝配件在上一級裝配單元中的裝配順序，需要給裝配單元編順序號，即裝配碼，這樣除了能夠描述裝配圖上的虛擬件，還方便用計算機處理裝配BOM，使裝配BOM中的物料能夠按照裝配順序依次排列。圖1是裝配單元裝配碼的編制規則。

▲圖1 裝配碼編制規則

根據裝配工藝文件編制完成裝配單元的編號后，調整原有的整機裝配BOM，形成新的有裝配順序的裝配BOM。同時，將工藝、工裝、作業指導書等裝配工藝信息放入整機裝配BOM，這樣就生成了完整的整機裝配BOM。

1.2 半成品裝配BOM的建立

企業在實際生產過程中總會碰到各種各樣的問題，如：在訂單生產過程中，有時由于采購沒到位或沒有及時完成生產任務，不能滿足整機裝配BOM的齊套性要求，這時可以先裝配已滿足齊套性要求的裝配單元，縮短總的裝配時間，及時地交付訂單；企業有時為了平衡裝配車間的生產任務，在生產淡季時，會提前裝配需求量較大的半成品裝配單元。上述情況都會生成半成品裝配BOM，可以通過需要生成的半成品裝配單元編號，直接從整機裝配BOM中提取需要的相關基礎數據，生成半成品裝配BOM。因為在整機裝配BOM中已經有工藝、工裝、作業指導書等裝配工藝信息，所以只需要根據裝配生產任務，將具體物料的加工、采購信息與半成品裝配BOM關聯起來，另外再將裝配過程中的信息也與具體的半成品裝配BOM聯系起來，這樣就生成了完整的半成品裝配BOM，可以將每個具體產品在加工裝配過程中的信息都集成起來，對以后的產品全生命周期管理也給予了支持。

由整機裝配BOM和半成品裝配BOM組成的復合裝配BOM的簡要數據模型如圖2所示。

2 復合裝配BOM的齊套性查詢算法描述

2.1 組裝成套查詢算法

組裝成套查詢是指通過輸入產品編碼、緩急序數和產品計劃裝配數量查看最多能生產多少產品和產品的半成品，其中，緩急序數用于確定產品裝配的優先級，優先滿足緩急序數小的產品［3］。

2.1.1 基本假設

假設已知條件:①采購庫、生產庫及半成品庫的裝配所需件及數量；②各種產品的整機裝配BOM。

2.1.2 算法描述

（1） 輸入需裝配的產品編碼 C1、C2、 …、Cn和產品的計劃裝配數量。

（2） 確定 n 種產品的緩急序數 M1、M2、…、Mn，M1、M2、…、Mn為正整數且互不相等。

（3）對n種產品所有裝配所需件 （包括零件和裝配單元）進行匯總，相同的裝配所需件合并在一起。

（4）從采購庫、生產庫、半成品庫搜索到匯總總表中各種裝配所需件的數量，并求和。

▲圖2 復合裝配BOM的模型

（5）對M=1的產品，取其整機裝配BOM，根據先頂層裝配單元、后次層裝配單元、最后零件的選用原則，從匯總總表中逐一地選用一個C1產品所用的裝配單元和零件，直至所有C1產品的裝配清單配置完成，或剩余的裝配單元和零件不滿足一個C1產品的齊套性要求，輸出C1產品的齊套數N1和每套C1產品的裝配清單，同時減少匯總總表中相應的裝配單元和零件數。當剩余的裝配單元和零件不滿足一個C1產品的齊套性要求時，按照先第一個頂層裝配單元，后相應次層裝配單元，再下一個頂層裝配單元，后相應次層裝配單元直到最后一個頂層裝配單元的順序，輸出滿足剩余C1產品的半成品齊套要求的裝配清單，同時減少匯總總表中相應的裝配單元和零件數。最后輸出產品成套所缺的零件匯總表和零件數量，方便指導生產和采購。（6）對M=2的產品，按步驟（5）的方法重復進行。（7）輸出n個產品的齊套數、每個產品的裝配清單和每個半成品裝配清單。

▲圖3 組裝成套查詢算法步驟5）的流程圖

圖3所示為組裝成套查詢算法步驟5）的流程圖。

2.2 成套缺件查詢算法

成套缺件查詢是指輸入產品編碼和其需要裝配的數量查看裝配所需件數量是否滿足，以及不滿足時的缺件情況。其中，裝配所需件是指所有用于裝配產品或半成品的自制件和采購件［3］。

2.2.1 基本假設

假設已知條件:① 采購庫、生產庫、采購在途及生產車間在制的裝配所需件及數量。②各種產品的整機裝配BOM。

2.2.2 算法描述

（1）載入組裝成套查詢時生成的產品成套所缺零件匯總表。

（2）輸入一種或多種預裝配產品編碼C1、C2、…、Cn，以及對應數量 N1、N2、…、Nn。

（3）對n種產品的所有裝配所需件進行匯總，并與產品成套所缺零件匯總表進行匯總合并，將相同的裝配所需件的數量合并求和，該數量即為裝配所需件的裝配數量。

（4）從采購庫、生產庫、采購在途訂單和生產車間搜索匯總表中各種裝配所需件的數量，并求和。

（5）計算各種裝配所需件的需求數量。某裝配所需件需求數量=裝配所需件的裝配數量-某裝配所需件合計數量。

（6）輸出相應的采購庫、生產庫、采購在途和生產車間在制的裝配所需件存量、合計量及成套缺件查詢后的需求數量，據此向采購部門和生產車間下達任務，保證按時完成訂單。

圖4所示為成套缺件查詢算法的數據關系。

3 復合裝配BOM的齊套性查詢應用

通過對組裝成套和成套缺件兩者的查詢，可以有效地確定是否能夠生產出計劃裝配的產品以及所需的裝配所需件，另外還可得出未齊套產品的缺件數量，不同的管理人員可以利用這些信息完成他們的任務。

對于計劃調度員而言，可以根據成套缺件查詢目前零件的缺件情況，若采購件缺件，則督促采購部門及時安排采購計劃，若自制件缺件，則督促車間主任安排生產或加快生產進度，這樣可以減少因為采購件或自制件缺件導致的裝配推遲現象。此外，計劃調度員可以預測一段時間的產品訂單需求，并根據查詢得到缺件情況，提前做好采購計劃和生產準備計劃。對于采購部門主管而言，可以根據計劃調度員給出的采購件缺件情況，及時安排采購計劃并督促生產廠家及時發貨。對于加工車間主任而言，可以根據計劃調度員給出的自制件缺件情況和生產進度，及時安排生產或調整生產計劃，盡快滿足裝配所需件的需求。對于裝配車間主任而言，可以直接根據組裝成套查詢產品的齊套情況和具體的裝配清單，及時安排裝配計劃。

▲圖4 成套缺件查詢算法的數據關系

▲圖5 組裝成套查詢界面

▲圖6 成套缺件查詢界面

復合裝配BOM模型的齊套性查詢應用可以幫助電梯制造企業及時有序地安排生產訂單的生產，零部件的缺件情況也能得到及時反饋和處理，解決了企業實際生產中存在的問題，提高了生產效率。

4 實例

通過對以上關鍵技術進行研究，開發了面向電梯產品的裝配齊套性查詢模塊。

圖5所示為組裝成套查詢的界面，在進行組裝成套查詢前，先輸入產品編碼、對應需要裝配的數量和產品生產的緩急序數，然后進行查詢，查詢結果包括所有齊套的單個產品的配置清單、產品的成套數、所有齊套的單個裝配單元（即半成品）的配置清單以及未齊套的產品和裝配單元的零件匯總表。

圖6所示為成套缺件查詢的界面，在進行成套缺件查詢前，先輸入預裝配的產品和裝配單元編碼和對應需要裝配的數量，然后進行查詢，查詢結果包括之前得到的未齊套的產品和裝配單元的零件匯總表、預裝配的零件匯總表、兩者合并組成總的零件匯總表以及按照零件匯總表需要的裝配所需件的需求數量，根據需求數量可以發現零件缺件的情況和數量，這樣可以根據缺件情況安排采購和生產，及時有序地完成生產訂單。

以整機裝配BOM和半成品裝配BOM組成的復合裝配BOM，可以高效地管理與裝配相關的信息，減少數據冗余，滿足企業在實際生產裝配中提出的要求。同時，在裝配齊套性查詢中也得到了很好的應用，能夠先裝配出產品的一部分，再裝配整個產品，避免訂單生產延期，及時把產品交付給客戶。裝配齊套性查詢模塊還能夠顯示零件缺件的情況和數量，相關部門可以及時安排采購和生產任務。

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