面向產品生命周期的BOM管理關鍵技術研究

耿育科 鄭 煒 李 輝

（中航西安飛機工業集團股份有限公司，陜西 西安 710089）

1 BOM 及BOM 管理的含義

自主創新是推動我國制造業發展的關鍵。國家及有關部門在制造業自主創新嘗試活動中發揮了重要的領導作用，使制造業的大規模創新改革獲得充足動力。為了進一步提高制造業的生產效果和經濟效益，企業在信息化建設過程中采用了先進的產品生命周期管理理念，利用信息與計算機技術，消除產品設計、全生命周期制造過程中的不良因素[1]。BOM 管理是產品生命周期系統內的重要組成部分，能夠體現生命周期內物料清單視圖中的各類信息，使該類信息能夠被共享，為加強對生命周期的管控提供重要理論依據。

1.1 BOM 概念

BOM 又被稱為物料清單系統，主要用于描述組成產品的零部件之間關系的信息，可以直觀地體現出物料結構的關系，貫穿于制造業產品生命周期的各個階段，是制造業的核心數據。

1.2 BOM 管理的含義

BOM 管理是產品數據組織與管理的1 種形式，以結構化的BOM 數據為核心，將產品工程數據和文檔聯系起來，以清單列表或樹狀圖的形式展現，為用戶或其他應用系統提供產品結構不同視圖的描述。在制造業產品生產經營過程中，BOM 管理內容可為重大決策事項提供充足的理論依據，貫穿于產品生命周期各階段，例如客戶訂單確認、產品設計任務分配、設計內容變更、成本核算與原材料采購等。

21 世紀初，產品數據管理理念被廣泛應用在國內制造行業，主要目標為管控產品設計、制造、配置、維護及服務各階段。產品數據管理系統軟件應當能夠存儲、更新和處理生產過程中的各類產品信息[2]。在將BOM 管理技術應用在產品數據管理過程中時，需要做好產品架構配置、模塊化平臺化產品設計、BOM 數據自動采集、跨部門數據統一發布管理、數據變更與執行管理等工作。

1.3 BOM 數據結構特征

BOM 數據主要用于描述目標產品中的加工裝配結構、產品及零部件層次關系、產品配置數量以及零部件主要參數等方面。BOM 數據結構特征主要體現在以下4 個方面：1） 層次性特征。BOM 產品零部件之間具有裝配與被裝配的關系，可體現出鮮明的產品結構參數。2） 復雜性特征。在產品制造期間，產品BOM 數據內部包含數以千計的子零部件信息，使表達出的數據對象能夠更加完善。3）多聯性特質。產品通常由父零件及多個子零件組成，而子零件也會存在于多個父零件的裝配系統內，其內部結構的關聯性十分密切。4） 動態性特征。BOM 數據處于長期動態變化中，會在生產時間與空間不斷變化的情況下發生明顯改變。時間變化或工程變更會導致產品BOM 結構出現不同版本；空間變化會導致BOM 數據結構出現不同視圖。

2 基于產品研制過程的BOM 劃分及BOM 視圖轉換

2.1 BOM 劃分

基于產品研制過程的BOM 劃分主要包括設計制造并行協同模式下的EBOM 管理、PBOM 管理、MBOM 管理、BBOM 管理和SBOM 管理等。

EBOM（工程物料清單，Engineering BOM）：表征產品設計的結果，產品設計數據的結構化表達。在設計階段形成，反映產品組成的物料清單（包括硬件、軟件或其集合體），是工程數據架構之一，需直觀展現出產品設計的意圖以及任務，明確產品及組件結構關系、數量等信息。PBOM（工藝物料清單，Process BOM）：表征工藝設計的結果，產品工藝設計數據的結構化表達。

在EBOM 基礎上添加零組件分工路線，是MBOM 創建的依據。

MBOM（制造物料清單，Manufacturing BOM）：表征制造工藝設計的結果，產品制造數據的結構化表達。反映產品制造物料清單，是生產拉動計劃、物料需求計劃以及成本核算的依據，反映了零件制造、裝配制造之間的關系。

BBOM（建造物料清單，Building BOM）：表征產品生產制造的狀態，對產品實物及設備的序列號信息、制造資料、超差偏離信息以及檢驗記錄等進行記錄，反映了對產品實物狀態的持續追蹤與管控。

SBOM（服務物料清單，Service BOM）：表征產品外場狀態信息，以EB0M 及BBOM 為基礎，為服務構型管理的開展提供唯一數據源，用于產品在使用階段和維修維護階段狀態的完整紀實。

2.2 設計制造各階段BOM 視圖的屬性定義及轉換

在BOM 視圖轉換過程中，需要首先明確BOM 視圖與視圖之間的關系，如圖1 所示。在產品全生命周期中，由于不同BOM 信息數據需要構建完整的產品信息描述方式，因此BOM 管理完成了產品信息不同階段。產品BOM 視圖主要由設計視圖、工藝視圖、制造視圖、裝機視圖和服務視圖等構成。

EBOM 視圖：可直觀展現出工程設計組織產品的結構關系，包括設計意向與任務。EBOM 用于描述設計屬性與裝配式層次關系，例如產品的節點屬性、三維模型、二維圖樣及資料。系統內部層級由種類層、型號層和專業層構成。現階段設計部門主要將EBOM 作為向工藝部門、生產部門和采購部門傳達信息及數據的重要方式，是產品數據源頭之一。

PBOM 視圖：用于產品工藝規劃階段，通過在PBOM 視圖上增添工藝組合件、分工路線等內容，對非結構化設計文檔進行全面匯總。PBOM 視圖是生產工藝任務分工與工藝文件編制的重要基礎，可切實提升組織工藝設計、生產設計、采購設計環節的質量與效率。

MBOM 視圖：在制造階段對EBOM 進行重構，并基于規劃的節點進行工藝詳細設計，最終基于MBOM 組織制造所需的數據集。該視圖主要由產品裝配結構、零部件制造內容組成，可以直觀地體現產品生產工藝與配置結構之間的關系，編制出與配套來源相關的物料清單。在PBOM 視圖實際應用期間，應當借助工藝規劃流程，增加資源內部信息量，構建起與生產模式一致的裝配關系，使產品零部件、標準件、成品以及材料組成單元的信息更加全面精準。表征制造工藝設計結果，是生產拉動計劃、物料需求計劃以及成本核算的依據。

BBOM 視圖：以產品實物為對象，對產品零組件及設備的序列號信息、制造資料、超差偏離信息、各類檢驗記錄以及質量證明單等進行記錄，實現對產品生產流程的全方位管控，使產品生產全過程能夠被直觀展現出來。

SBOM 視圖：表征產品外場狀態信息，以EB0M 及BBOM為基礎，為服務構型管理的開展提供唯一數據源，是保證正在使用中產品服務構型數據的一致性及完整性的基礎，用于產品在使用階段的狀態完整紀實。建立與產品資源工程特點相同的產品結構樹，保證以結構樹為核心的各類數據能夠更好應用于變更工程，從根本上提升工程設計可行性。

圖1 設計制造各階段BOM 視圖的轉換

3 面向產品全生命周期的BOM 管理

3.1 單一數據源管理方法

在面向產品生命周期開展BOM 管理工作期間，主要借助BOM 數據以及內部重要的產品信息，使產品全生命周期中的設計、制造、維護及管理等環節得到全程監管，保證精益思想準備應用在企業各職能領域，控制產品生產期間的業務流程時間與物資利用率。面向產品生命周期的BOM 管理工作主要應用以設計BOM 為基礎的單一數據源管理手段，掌握唯一可控的產品數據版本。

單一產品數據源的概念表述了1 種數據的組織方式，并不代表在進行數據管理時使用1 個集中式的數據庫。單一產品數據源是企業內部底層數據，也是與產業結構相關的共同數據訪問源。在社區管理工作中，應當借助數據管理系統、資源管理系統以及產品定義系統為工具，設置產品結構數據訪問目標。在從單一產品數據庫和虛擬數據庫內讀取相應內容后，經過系統專項處理，生成單一產品數據源模擬數據內容，滿足其他系統數據應用要求。a） 產品全生命周期內部零部件需要在邏輯上組成單一產品數據源，增強數據結構一致性。模塊內部數據應該包括產品全生命周期數據內容，使數據結構更加完整。b） BOM 是產品數據組織和管理的框架，以BOM 為主線進行組織、關聯，產品數據按照關聯關系和物料項緊密聯系起來。實現工藝系統與生產管控系統、制造執行系統、工程更改、物資采購系統、物料定額消耗系統等之間的信息交換。c） 產品全生命周期管理工作中，相關設計人員應當針對客戶多元化需求及市場發展特征、國家頒布的設計技術文件及標準，生成精準的EBOM 視圖；由EBOM 視圖經過專項工藝設計與加工生成PBOM 視圖；最后對PBOM 視圖內部細節、生產工藝和材料制造等內容進行細化，適度調整零部件裝配結構順序，生成MBOM 視圖。視圖轉換期間的數據結構經過了系統的調整和配置，從根本上加強了BOM 變更環節管控力度，保證了數據的準確性、完整性和一致性，使制造過程符合標準要求，有利于實現產品構型（技術狀態）管理。d）對產品研制不同階段產生的數據進行分析、組織和整理，形成面向制造的完整的結構化單一產品數據源。將BOM 作為構建單一產品數據源的基礎，并在該基礎上細化數據內容，例如增加保留單、偏離單、拒收單、重量超差單、代料單、標準件定額數據以及材料定額數據等。

3.2 面向全生命周期的BOM 數據一致性管理

在全生命周期BOM 數據管理工作中，需要建立起業務一體化管理平臺，將產品研制過程從傳統的串行模式提升為設計、制造和服務的并行工作模式。以EBOM 為基礎，明確產品數據源，對產品制造、交付及服務等階段數據進行統一管理，形成以BOM 為主線、MBOM 為核心、覆蓋全生命周期的BOM 數據管理體系。

3.2.1 EBOM 數據結構化、完整化

EBOM 數據主要包括產品結構，將綜合保障、成品庫、軟件、標準件庫、材料庫、設計文件、設計制造統一資源等納入管理，從而構建完整的、結構化的EBOM。在設計文件中，將數據結構化，并且將技術文件與設計結構樹中的相應模塊關聯，就可以從文件中提取結構化數據。設計過程要按設計規范要求填寫，書寫格式統一、規范。

遵循產品數據管理中數據源唯一性和完整性的原則。在設計EBOM期間，對產品定義數據集進行細化處理，增強產品結構設計與工藝設計的協同性。要求在工程設計過程中提高數據利用率，獲得更加專業精準的工藝設計成果。落實設計數據共享目標，使產品結構定義環節的數據能夠全面展現給各參與部門，從根本上提高產品設計水平。

3.2.2 產品結構化PBOM

基于設計EBOM 數據構建完整的結構化PBOM。在EBOM 的基礎上添加非結構化數據、例如技術單新增零件、設計二維EBOM 補充的非結構化數據、工藝組合件、工藝構型件以及拒收單特制件等。PBOM 數據繼承EBOM 數據屬性，EBOM 以外的新添加數據在零件類型信息欄添加零件類型屬性信息，與EBOM 表達方式一致。在EBOM 的基礎上添加所需數據，形成完整的結構化PBOM。

3.2.3 以消耗式工藝設計構建MBOM

以設計EBOM 為數據源頭構建完整的PBOM，基于完整的結構化PBOM，將零組件、成品、標準件以及材料等通過件號、版次、有效性以及安裝數量等條件自動匹配，采用自頂而下的消耗式方法開展產品設計工作，使產品工藝指令能夠被落實到各環節。由系統自動提取形成結構化MBOM，在該過程中只進行數據調取和應用，不進行數據轉化和重構，杜絕數據的二次轉接，實現產品MBOM 與設計EBOM 和PBOM 的一致性。

3.2.4 面向全生命周期的BOM 數據轉換

在面向全生命周期的BOM 數據管理中，以設計EBOM為源頭，構建產品結構化PBOM；以結構化PBOM 為基礎，以消耗式方法構建結構化MBOM；以結構化MBOM 為依據，以產品實物為對象，持續追蹤與管控產品實物狀態；以設計EBOM 和BBOM 為基礎，開展服務構型管理，保證正在使用中的產品的服務構型數據的一致性。

3.3 BOM 數據全局變更管理方法

變更管理主要包括訂單變更和工程變更2 類。訂單變更和工程變更都會引起BOM 數據的更改。對于訂單變更和工程變更導致的多版本BOM 數據，選用BOM 的產品配置管理方法。

產品配置主要用于描述技術方案或產品在使用過程中的產品功能以及物理特性，將客戶個性化需求用適當的配置方式進行實例化轉變。在BOM 管理過程中，產品配置是面向產品生命周期的重要功能，需要滿足產品特定范圍內的各類需求，高效利用零部件庫以及零部件數據，構建起產品配置模型，實現產品數據高效組織與管理目標。

在產品生產業務規則發生明顯變化的情況下，借助面向產品全生生命周期的BOM 數據只轉變原裝配轉換規則組就可實現相應功能[3]。同時，采用可配置轉換規則下的BOM 轉換方式，能夠更好適應生產企業發展變化需求，使BOM 數據全局變更管理工作中的積極作用能夠被充分發揮出來，對實現企業高效穩定發展目標意義重大。

4 結語

BOM 是產品全生命周期管理系統中重要數據，對提升產品生產質量與生產效率具有重要意義。為了從根本上發揮出BOM 管理積極作用，需要相關部門加大BOM 關鍵技術研究力度，做好嚴格的BOM 設計管理工作，保障BOM管理內容規范可行。