基于Windchill平臺的TBOM研究與實現

摘要：以三維設計為代表的數字技術的應用，正在加速國內航空領域從數字化三維設計制造向以過程為中心的集成研制模式過渡，同時在飛機研制的各個環節正在建立基于BOM的數字化協同研制平臺，而試驗階段的協同成為航空領域全過程協同的短板，制約著一體化推進進程，本文通過對BOM組織模型的研究，定義了試驗的TBOM結構，提出了以BOM為主線，基于Windchill平臺的產品統一數據源的管理方式，為產品在設計、制造、試驗階段進行全過程的統一數據管理與數字化協同提供了建設思路。

關鍵詞：TBOM;PDM;試驗數據管理

中圖分類號：TP393? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? 文章編號：1009-3044（2019）02-0224-02

產品數據管理（PDM）是以軟件為基礎，管理所有與產品相關的信息（包括配置、文檔、CAD文件、結構、權限信息等）和所有相關的過程技術，是一種在產品數據與工作流集成思想指導下，以產品數據和過程為中心，科學合理地對企業業務流程、產品結構數據和過程進行管理的集成平臺[1]。我國航空、航天、汽車等領域的眾多設計與制造單位，都建立了基于Windchill平臺的PDM系統，且已基本形成以PDM 系統為基礎平臺的數字化設計/制造的數據管理。

BOM（Bill Of Material，物料清單）是定義產品樹型結構的模型，是PDM系統的核心[2]，它定義了產品元素及子元素之間的組成關系。近年來，隨著產品的更新換代越來越快，產品創新能力體現了企業的競爭力，如何快速、準確并且正確的定義產品就成為一個時代趨勢。然而，在企業的各個階段所關注的側重點差異來看，需要通過不同BOM的定義打通產品不同階段的業務關聯。

BOM是貫穿產品整個設計、制造過程的主線，其中包含設計環節的設計BOM（EBOM）、工藝環節的工藝BOM（PBOM）及制造環節的制造BOM（MBOM）[3]。隨著人們對單一數據源認識度的提升，研制人員逐步發現了在產品的研制、試驗等全生命周期階段，各個環節之間關聯的重要性，鑒于此，本文對試驗環節中的BOM（TBOM）在PDM系統中的管理與應用，并建立與EBOM之間的關聯關系進行了研究。

1 BOM的組織模型

隨著時代的發展，目前的BOM已經超越了傳統的概念，BOM已升級為貫穿產品生命周期的數據通道，不只包含設計階段的設計BOM（EBOM），工藝環節的工藝BOM（PBOM），制造環節的制造BOM（MBOM），也包含了試驗階段的試驗BOM（TBOM），服務階段的服務BOM（SBOM），通過不同BOM之間的流轉與數據傳遞，實現產品全生命周期的數據管理[1]。

設計BOM，是產品設計人員在設計完成后形成的產品結構組織及產品的物料清單，EBOM能夠完整描述產品中所包含的零部件及其結構關系，EBOM是數據的源頭[4]。

工藝BOM，是工藝設計部門設計與管理產品的工藝規劃清單，是在EBOM的基礎上完成的產品的工藝設計后形成的結構視圖，PBOM定義了零部件間的制造與裝配關系，可用于工藝設計和生產制造管理，追蹤產品制造過程中的人員、物料等信息。

制造BOM，是生產部門在制造與生產過程中用來管理產品所需的零部件BOM，MBOM是ERP系統的核心數據，完整反映產品及零部件的生產過程[5]。

試驗BOM，是在產品試驗階段，從產品結構強度角度進行分解，構建產品試驗的樹形結構，用以組織與管理試驗各個環節產生的各類圖文檔數據，滿足各級利益攸關者對試驗過程信息管理、查看及使用需求。

2 TBOM定義

TBOM是面向產品試驗階段的業務數據進行管理與規劃，如何更快、更準確地定義產品需求條件下的一系列試驗就是TBOM研究的主要方向。

以飛機制造為例，根據試驗的目的不同，試驗可以分為研發試驗和適航符合性驗證試驗。研發試驗是指為了獲取飛機設計數據或設計參考數據而開展的試驗;適航符合性驗證試驗是為了向適航當局表明飛機設計對適航要求的符合性而開展的試驗。

根據試驗的實施環境不同，試驗可以分為試驗室試驗、機上地面試驗和飛行試驗。考慮到試驗目的不同，試驗室試驗可分為研發類試驗室試驗和驗證類試驗室試驗。本文主要針對飛機的試驗室試驗進行TBOM研究。

在進行試驗室試驗時，試驗負責部門以項目的形式來管理不同層次、不同專業的試驗，尤其是不同專業的試驗，往往由完全不同的試驗團隊負責，結合此業務管理特點，本文定義了以項目為主線，以產品構型為輔線的TBOM結構。

2.1 TBOM規劃

根據試驗業務管理的特點，結合EBOM、MBOM的定義，TBOM規劃為：項目規劃層、試驗規劃層、試驗設計層，如圖2所示。

在TBOM規劃中，包含了項目規劃層，試驗規劃層與試驗設計層。

項目規劃層是針對大部分的試驗業務，該層面的結構是不變的，主要管理內容包括：試驗的型號、試驗總項目、試驗項目的規劃。

試驗規劃層主要對試驗涉及的工況、試驗系統進行規劃，該部分主要工作由試驗主管完成。

試驗設計層主要管理試驗產生的設計數據，包括試驗系統的設計模型等數據。

2.2 TBOM定義

根據試驗業務的特點，對TBOM結構進一步分解為六層，分別為：型號、總項目、項目、工況、試驗系統、設計層，具體設計如圖3所示。在以項目為主線規劃的TBOM基礎上，需要在總項目層與項目層，將產品的構型信息進行關聯，建立TBOM與EBOM之間的數據對接。

試驗BOM各層定義如下：

（1）機型：根據試驗業務的性質，將型號作為試驗BOM的頂層，以管理針對某幾類型號的試驗業務;

（2）總項目：主要管理型號下的不同類型試驗，如靜力試驗、疲勞試驗、組合體試驗等。試驗任務的總體要求與該層進行關聯;

（3）項目：總項目可以進一步進行分解，分解為項目層。與項目相關的試驗要求及試驗件數模可關聯在該層;

（4）工況：項目進一步分解可分解為工況，如： XX工況30%試驗、XX工況100%試驗等，試驗過程中產生的過程文件、現場采集的數據、現場視頻文件在試驗BOM工況層進行統一管理;

（5）試驗系統：在正式開展試驗前，需要進行框架、支持系統、控制系統等設計，試驗主管在收到相應項目規劃后，進行工況-試驗系統層的規劃關;

（6）設計層：設計人員在試驗主管規劃完試驗系統后，可以開展試驗系統的設計工作，此部分內容作為試驗BOM的設計層進行管理。

3 基于Windchill平臺的TBOM構建

飛機的設計制造數據在基于Windchill平臺下進行，在試驗過程中搭建基于Windchill平臺的TBOM，并依據試驗件的構型信息建立EBOM與TBOM間的關聯關系與數據通道。可實現產品在設計、制造、試驗階段的基于BOM的統一數據管理。

基于Windchill平臺的TBOM構建，亦是依照產品的方法進行管理，型號層即為產品層，為保障型號的規范與統一管理，由專人負責型號層的創建。

項目規劃層構建，項目規劃層包括型號層、總項目層、項目層，結構相對固定，除型號層外，由項目經理負責構建，構建步驟為：

（1）總項目層構建：定義總項目的名稱，試驗類型，試驗件構型信息，試驗類型包括靜力試驗、疲勞試驗、氣候試驗、噪聲試驗等;

（2）項目層構建：定義項目的名稱，負責單位，試驗件構型信息，階段信息。

試驗規劃層構建，試驗規劃層包括工況層，試驗系統層，由試驗主管負責構建，工況層與試驗系統層只需填寫名稱信息，負責單位。

試驗設計層包含試驗系統的BOM清單，由設計人員基于Windchill與CATIA的接口，提交試驗系統設計模型并完成審簽。

試驗BOM的編碼采用自動編碼的形式，TBOM的編碼規則為：型號代號+TBOM層級+三位流水號。TBOM的層級定義如表1所示。

4 結論

通過對BOM組織模型、 TBOM技術、PDM系統的研究，定義了針對飛機試驗室試驗的TBOM結構，提出了以BOM為主線在Windchill平臺中實現產品統一數據源的管理方式，TBOM概念的提出及在Windchill平臺的實現，為試驗BOM的規劃與管理提出了實施方法與路徑，為產品在設計、制造、試驗階段進行全過程的統一數據管理與數據追蹤提供了建設思路，對于在PLM平臺實現產品全生命周期的管理具有一定的參考價值。

參考文獻：

[1] 趙曉莉. 基于TeamCenter平臺的TBOM研究[J]. 燃氣渦輪試驗與研究， 2014（3）：27-29.

[2] 弓曉波， 趙妍. 航空項目管理與PDM系統集成方法研究[J]. 電腦知識與技術， 2018（10）..

[3] 劉魁. 面向產品生命周期的BOM管理關鍵技術研究[D]. 華中科技大學， 2012..

[4] 馮舟. 航空制造業中BOM系統的研究與應用[D]. 內蒙古科技大學， 2010.Windchill系統產品結構樹的研究及性能研究.

[5] 蔡芳. PDM系統與檔案管理系統集成方法研究[J]. 微型機與應用， 2015， 34（22）：76-78..