产品结构管理是产品数据管理(PDM)系统的核心,而通常物料清单(BOM)视图是产品结构的数据表现形式,即产品零组件装配关系的结构树,或称为结构BOM。随着产品制造信息化的发展,产品BOM信息已经由原先物料清单的单一狭义概念逐渐演变为产品全生命周期的BOM管理阶段理念,其中,设计BOM(EBOM)、工艺BOM(PBOM)和制造BOM(MBOM)是产品全生命周期技术准备过程的主要BOM信息阶段,其余BOM阶段都可从以上三者演化生成。
当前国内主流航空发动机产品的BOM数据,因其设计所和主机制造公司的分离布局,而呈现EBOM由发动机设计所进行设计、创建和维护后,传递给下游主机制造公司,经过主机制造公司的BOM视图转换和维护,进而转化为其所需、并且可编辑的PBOM,而在主机制造公司内部,经过增加生产计划、工时核算以及BOM结构中纳入中间部件(譬如:粗加工件)等BOM维护、完善后,就成为航空发动机主机制造公司的MBOM数据。
通过对航空发动机主机制造公司PBOM数据的构建及维护,可以实现设计数据、工艺流水、材料定额数据的一数据源管理,并且通过BOM结构及部分设计属性的继承,提高工艺流水、主材消耗定额数据更改维护的效率及准确性,促进外购、外供件零组件日录、零组件流水线、毛料流水线、主材消耗定额目录等数据质量的提升,此PBOM可以认为是MBOM的基本结构,也是连接产品设计至产品制造的关键。同时,由于PDM系统的对象、结构化、版本、图文档等内容的全生命周期管理的诸多优点,本文基于PDM系统,将零组件分类、工艺流水划分和材料定额管理一并纳入PBOM,进行BOM管理的二次开发,已经成为越来越多的航空发动机制造企业进行BOM管理和维护的优良解决方案。
1 EBOM/PBOM视图映射
制造公司的BOM数据来源于上游设计所的EBOM数据,此时的EBOM数据对制造公司而言,是作为产品加工制造的参考标准,但无编辑权限。因此,制造公司必须实现从EBOM向PBOM的转换,才能具有自主的结构BOM,以便用于自主的工艺编制乃至制造加工。一般的,从EBOM向PBOM转换,是2种BOM视图的映射关系,造成二者结构的主要区别是需要考虑虚拟件、缺号件和工艺件。图1为航空发动机EBOM/PBOM视图映射关系示意图,由图可知,PBOM继承EBOM的大部分装配关系和基础信息完全一致的零组件,即:继承部件,根据工艺和制造的需要,PBOM中包含有虚拟件、缺号件和工艺件。
图1航空发动机EBOM/PBOM视图映射关系示意图
虚拟件是指在EBOM中有记录、但在实际生产中并不制造或存储的零部件,虚拟件一般在PBOM体现、但不在MBOM出现;缺号件是指由于制造公司接收设计所提供的整个机型EBOM绝大部分数据,但缺少未接收到设计件对象,但该缺少的零组件已需要生产的情况,为了不影响生产进度等原因,需在PBOM结构中创建缺号件对象,待后期接收到此部分设计件时,系统执行PBOM中缺号件的替换;工艺件是指部分零组件由于工艺编制的原因,需将零组件拆分成若干工艺件进行生产,即在PBOM结构中创建工艺件对象。
EBOM至PBOM视图的映射转换的关键问题就是处理虚拟件、缺号件和工艺件的问题。虚拟件一般需要改变BOM设计装配结构时创建,由设计件转换为PBOM中所需的部件,转换为虚拟件时,需要考虑其在EBOM中的父级部件是否为PBOM中的零组件,图2为虚拟件的转换流程图。缺号件拥有和设计件一样的编辑流水、主材消耗定额、编制工艺规程等功能,则在PBOM中创建缺号件后,通过开发的BOM审查功能,判断其对应的设计件是否已经接收,若没有接收,则PBOM管理系统继续等待设计件到来;若已接收,则PBOM管理系统用设计件替换该缺号件在该对应的PBOM视图结构中的位置,将与原缺号件关联的工艺流水、材料定额和工艺规程等信息转移至对应的设计件下。工艺件的获得,是将EBOM中的目标设计件拆分、转换为PBOM中所需的零组件,然后这些工艺件拥有和原EBOM设计件相同的工艺流水划分、材料定额、工艺规程编制等特点,但在输出厂内自制件目录和外购、外供件目录时不包含工艺件。最终,从EBOM到PBOM视图映射转换,使得制造公司高效、准确地获得自主PBOM视图结构关系,为PBOM的零组件分类、工艺流水划分和材料定额管理提供了数据基础支撑。
2 PBOM管理
PBOM管理主要是基于PBOM数据,将零组件分类、工艺流水和材料定额的基础信息和零组件的PBOM结构进行统一的集成管理,首先获得整个BOM零组件的类型(主要为:自制、外购和外供)划分,然后在零组件分类的基础上,进行零件流水或毛坯流水的工艺流水划分,进而再维护零件或毛坯件的材料定额信息。PBOM管理系统基于PDM系统开发,采用Oracle数据库存储后台数据。图3为PBOM管理系统架构图。
图3中,中间区域为PBOM视图和毛坯、原材料的零组件基础信息之间的关联关系,左侧区域为PBOM快照,右侧区域为后台Oracle数据库的构成。中间区域说明系统将PBOM视图和基础信息纳入到一起进行集成管理,给出了从原材料到毛坯件、再从毛坯件到零件或者原材料直接到零件的结构关系。左侧区域的PBOM快照由PBOM视图抓取映射而来,PBOM快照版本主要记录动态PBOM视图的历史结构状态,PBOM快照可以认为是一种静态BOM,以便于BOM的流程审批和版本状态追溯,但PBOM快照中的所谓零组件(譬如:D’,无Item对象)不是真正的零组件对象,其是PBOM视图结构中零组件(譬如:D,有Item对象)的版本和属性信息的存储容器,与PBOM快照和PBOM视图中的零组件一一对应。
图3中,右侧区域的Oracle数据库主要由零组件分类数据表、零组件流水划分数据表、毛坯件流水划分数据表、零件材料定额数据表、毛坯件材料定额数据表、零件与毛坯关系数据表和快照数据表构成。零组件分类数据表存储零组件分类、零组件大类、物料组和申码等信息;零组件流水划分数据表和毛坯件流水划分数据表是工艺流水划分时,分别针对零组件和毛坯件进行工艺流水划分信息管理,零组件流水划分数据表存储和管理零组件图号、主制单位和中转工序等信息,毛坯件流水划分数据表存储和管理毛坯件的毛坯件号、毛坯单位和毛坯外购外供来源等信息;零件材料定额数据表和毛坯件材料定额数据表是分别针对零件和毛坯件进行材料定额信息管理,零件材料定额数据表存储和管理零件图号、材料名称、材料计量单位、单件消耗定额、规格和零件物料编码等信息,毛坯件材料定额数据表存储和管理毛坯件号、材料名称、材料计量单位、单件消耗定额、规格和毛坯件物料编码等信息;零件与毛坯关系数据表主要存储零件和与其关联的毛坯件之间的破件数量;快照数据表主要存储和管理PBOM快照版本的快照ID、快照版本、零组件ID、零组件图号、装配数量、分类ID、发布状态和发布时间等信息。
图3PBOM管理系统架构图
从图3的集成架构图可以看出,PBOM管理系统根据PDM与Oracle无缝集成的特点,在此基础上将PBOM视图结构与基础信息管理有效地进行了工艺编制乃至产品制造所需信息的多方位、多角度的统一集成管理,同时使得PBOM视图具有PBOM快照版本的功能,实现了动态BOM向静态BOM的快速转化和关联。
3 零组件分类
零组件分类作为零组件工艺流水划分的基础。在PBOM构建完成之后,首先应该对PBOM视图的所有零组件对象(包含工艺件)进行零组件分类,对零组件进行自制、外购或外供等类型的分类,然后在此基础上,进行自制件、外购件或外供件的零组件大类细分,譬如:自制件细分为零件或组件,外购件或外供件细分为标准件、成件或附件。进而,对零组件分类类别结果选择物料组,以便进行其各自的分类申码。零组件分类完成后,系统可以输出自制件目录对象和外购、外供件目录对象,作为下游工艺部门的流水划分数据源,自制件目录对象和外购、外供件目录对象可以进行版本管理,也可对部分零组件输出实时分类报表,以便查看。
4 工艺流水划分
工艺流水划分是对自制零组件进行工艺分工。工艺员根据PBOM视图结构和自制零组件信息,分别进行零组件或毛坯件的工艺流水分工。零组件工艺流水划分,支持零组件中转单位和中转工序。毛坯件工艺流水划分提供毛坯件关联零件的系统编辑入口,同时,可以进行毛坯件中转单位和毛料中转工序的编辑,并提供从最新发布工艺规程中提取流水中转内容的功能。
零组件工艺流水或毛坯件工艺流水划分完后,系统可以输出整个PBOM的零组件流水线目录或毛料件流水线目录,同样这两种目录对象也能够进行版本管理,也可对部分零组件输出实时流水报表,以便查看。
5 材料定额管理
工艺流水划分之后,完成PBOM中所有自制零部件和自制零件所关联的毛坯件的划分和定义。此时,很便利的将材料定额按照零件和毛坯件两种对象分别进行管理,即:零件材料定额和毛坯件材料定额。系统可以实现材料定额的编辑修改权限,材料定额员只能修改本车间主制零件的材料定额消耗。同时,一个零件可包含多条主材消耗定额信息,其主材消耗定额的条数小于该零件“零件的组别”属性的值。车间的材料定额员编辑完材料定额信息后,发起材料定额上报审批流程,需提交室主任校对、审批,然后上报至工艺中心,最后由工艺中心材料定额主管员确认汇总型号的材料定额并分别输出零件材料定额目录或毛坯件材料定额目录,当然,这两种目录对象也能够进行版本管理。最终,采购等部门根据材料定额目录汇总结果进行PBOM视图零组件原材料的备料采购。