產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(PDM)系統(tǒng)通過包含產(chǎn)品結(jié)構(gòu)信息的物料清單(BOM)，來進(jìn)行設(shè)計、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BOM(EBOM)、工藝BOM(PBOM)和制造BOM(MBOM)等。若產(chǎn)品試驗過程數(shù)據(jù)按BOM來組織和管理，則可與設(shè)計、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。通過對TBOM的維護(hù)，可滿足不同企業(yè)對試驗數(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)和過程為中心，科學(xué)合理地對企業(yè)業(yè)務(wù)流程、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)和過程進(jìn)行管理的集成平臺。我國汽車、航空發(fā)動機(jī)等制造業(yè)領(lǐng)域的多家設(shè)計及制造單位，都建立了基于TeamCenter平臺的PDM系統(tǒng)，且已基本形成以PDM系統(tǒng)為基礎(chǔ)平臺的數(shù)字化設(shè)計/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，貫穿整個設(shè)計/制造過程，其中包含設(shè)計環(huán)節(jié)的設(shè)計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)。隨著人們對單一數(shù)據(jù)源認(rèn)識度的提升，研制人員逐步發(fā)現(xiàn)了研制階段各個環(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，無法在PDM系統(tǒng)中管理的內(nèi)容，諸如需求管理、平臺化功能結(jié)構(gòu)定義、多學(xué)科性能優(yōu)化仿真管理、項目進(jìn)度管理跟蹤、試制試驗管理、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，本文對如何把試驗環(huán)節(jié)中的試驗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、制造、試驗、管理、質(zhì)量及維護(hù)支持等階段信息，都是以工程設(shè)計數(shù)據(jù)主模型為核心開展。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、生產(chǎn)、試驗和服務(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，即各種類型BOM(xBOM)。xBOM的相互關(guān)聯(lián)、依賴和傳遞，都是以BOM模型來進(jìn)行組織和管理，而在產(chǎn)品研制的各個階段，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)的零組件中都無法準(zhǔn)確表達(dá)，只能通過BOM來表達(dá)。

BOM分為不可配置和可配置BOM兩大類。不可配置BOM一般通過TeamCenter平臺，從集成的CAD工具中按零部件裝配關(guān)系自動生成產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹，如EBOM。可配置BOM(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)系見圖2，以下就xBOM模型進(jìn)行簡要描述。

圖2 BOM的演變

2.1EBOM

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

2.2PBOM

PBOM是工藝設(shè)計部門用來組織和管理生產(chǎn)某種產(chǎn)品的設(shè)計數(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、物料和過程信息。

2.3MBOM

MBOM是生產(chǎn)制造部門用來組織和管理實(shí)際制造和生產(chǎn)管理過程中生產(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)資源計劃系統(tǒng)運(yùn)行所需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，對縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期、協(xié)調(diào)各部門工作具有重要作用。

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)計結(jié)構(gòu)的差異，捕獲序列號、批次號和安裝時間等信息。維護(hù)BOM可隨時間演變，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通常來自于EBOM或PBOM，用以管理產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)層次，同時可管理與產(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)或服役過程中產(chǎn)生的一種BOM形態(tài)，需更多地記錄一些試驗相關(guān)數(shù)據(jù)，描述從設(shè)計到試驗狀態(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。在任何一個環(huán)節(jié)開展的服務(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)

對研發(fā)周期長的復(fù)雜產(chǎn)品，如航空發(fā)動機(jī)，要?dú)v經(jīng)基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究、技術(shù)論證、驗證機(jī)研制和型號研制等多個階段，需要依賴可靠穩(wěn)定的系統(tǒng)來構(gòu)建試驗的狀態(tài)管理。因PDM系統(tǒng)中已保存了從設(shè)計到制造各階段的數(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程。而與產(chǎn)品模型關(guān)聯(lián)的試驗數(shù)據(jù)管理，可分為研發(fā)試驗數(shù)據(jù)和批產(chǎn)檢驗(驗證)試驗數(shù)據(jù)兩類。通過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)試驗信息。TeamCenter平臺中TBOM結(jié)構(gòu)的模擬展現(xiàn)如圖3所示。

圖3 TBOM結(jié)構(gòu)樹

3.1產(chǎn)品研發(fā)TBOM

研發(fā)產(chǎn)品是設(shè)計—試驗反復(fù)迭代的過程，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，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數(shù)據(jù)。

3.2產(chǎn)品批產(chǎn)TBOM

設(shè)計定型后的成熟產(chǎn)品試驗，僅僅是為驗證生產(chǎn)過程是否受控，產(chǎn)品性能、功能是否滿足設(shè)計指標(biāo)要求。其試驗數(shù)據(jù)一般以維護(hù)BOM為基礎(chǔ)來構(gòu)建TBOM，并組織和管理試驗數(shù)據(jù)。后期維護(hù)中，該試驗數(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平臺的TBOM構(gòu)建方法

航空發(fā)動機(jī)設(shè)計制造數(shù)據(jù)都在基于TeamCenter平臺下進(jìn)行，在設(shè)計/制造協(xié)同過程中，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，來說明如何在TeamCenter平臺下構(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EBOM做必要調(diào)整。構(gòu)建步驟為：

(1)在設(shè)計零組件中定義零件物流表單，填寫是否序列化、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)例名稱屬性，該屬性用于實(shí)物BOM中唯一確定的實(shí)物件名稱。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)行時間、燃機(jī)時間、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)動機(jī))履歷本信息、與對應(yīng)整機(jī)或大部件相關(guān)的試驗狀態(tài)和有效試驗數(shù)據(jù)等信息。由于發(fā)動機(jī)實(shí)物BOM反映外場發(fā)動機(jī)的實(shí)際配置，因此需記錄實(shí)際發(fā)動機(jī)的序列號、批次號信息，以便在外場服務(wù)或維修時，可在維護(hù)BOM上確定對應(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平臺的實(shí)際操作中，可通過以下幾個步驟實(shí)現(xiàn)BOM之間的轉(zhuǎn)換。

(1)通過TeamCenter平臺中的Structure Context功能記錄產(chǎn)生實(shí)物BOM時的規(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)中并沒有真正安裝物理零件。

(3)通過物理實(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，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，維護(hù)BOM中對應(yīng)的實(shí)物零件含有序列號，如圖中D→D_(S/N2042)；當(dāng)是否批次為是時，維護(hù)BOM中對應(yīng)的實(shí)物零件含批次號，如圖中D2→D2_(LOT10)；發(fā)動機(jī)的使用狀態(tài)信息，記錄在實(shí)物發(fā)動機(jī)中；發(fā)動機(jī)若因排故進(jìn)行了備件更換，則對維護(hù)BOM上對應(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

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BOM的管理提出了可行性方法，為設(shè)計、制造、試驗人員實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的全過程跟蹤和追溯，及在PLM平臺中實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的全生命周期管理，具有一定的參考價值。

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！