產品數據管理(PDM)系統(tǒng)通過包含產品結構信息的物料清單(BOM)，來進行設計、工藝、制造等環(huán)節(jié)數據的組織和管理，由此產生了設計BOM(EBOM)、工藝BOM(PBOM)和制造BOM(MBOM)等。若產品試驗過程數據按BOM來組織和管理，則可與設計、工藝、制造等環(huán)節(jié)關聯，構建產品全生命周期數據管理。就試驗BOM(TBOM)進行了深入研究，即從EBOM入手，依靠中性BOM(NBOM)，最終演變成TBOM。通過對TBOM的維護，可滿足不同企業(yè)對試驗數據管理的需求。
1
引言
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和過程的技術，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(yè)業(yè)務流程、產品結構數據和過程進行管理的集成平臺。我國汽車、航空發(fā)動機等制造業(yè)領域的多家設計及制造單位，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)為基礎平臺的數字化設計/制造的數據管理，電子數據發(fā)放已經成為主流。
電子數據是以產品物料清單(BOM)為主線，貫穿整個設計/制造過程，其中包含設計環(huán)節(jié)的設計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)。隨著人們對單一數據源認識度的提升，研制人員逐步發(fā)現了研制階段各個環(huán)節(jié)之間關聯的重要性，產品全生命周期管理(PLM)也孕育而生，無法在PDM系統(tǒng)中管理的內容，諸如需求管理、平臺化功能結構定義、多學科性能優(yōu)化仿真管理、項目進度管理跟蹤、試制試驗管理、產品服務與保障系統(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中進行管理和應用，并與EBOM、MBOM等產生關聯關系，進行了研究。
2
BOM的組織模型
現在的BOM早已超越了傳統(tǒng)產品物料清單的概念和意義，產品設計、制造、試驗、管理、質量及維護支持等階段信息，都是以工程設計數據主模型為核心開展。主模型能捕捉到必要信息、幾何和非幾何屬性，從而創(chuàng)建設計、生產、試驗和服務所需數據的上下文特定視圖，生成EBOM，并由此產生相互關聯的數據集合，即各種類型BOM(xBOM)。xBOM的相互關聯、依賴和傳遞，都是以BOM模型來進行組織和管理，而在產品研制的各個階段，BOM的形式和內容都不盡相同。BOM的組織結構示例見圖1。
圖1 BOM的組織結構示例
BOM模型包含了部件與零件之間的父子裝配關系、零件使用的條件約束關系、功能類似零件之間的可替換關系等。這些關系在單一的PDM系統(tǒng)的零組件中都無法準確表達，只能通過BOM來表達。
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系自動生成產品結構樹，如EBOM。可配置BOM(如中性BOM(NBOM)、MBOM、PBOM、TBOM等)并不體現某種具體產品，而是一系列產品零部件的綜合信息，可通過產品結構編輯器(PSE)獲得具體產品的BOM信息。BOM的演變關系見圖2，以下就xBOM模型進行簡要描述。
圖2 BOM的演變
2.1EBOM
EBOM是產品設計部門用來組織和管理產品結構組成信息的物料清單，是產品設計工程在完成產品設計后獲得的。EBOM數據是源頭，是面向工藝、制造、試驗傳遞產品數據的主要形式。
2.2PBOM
PBOM是工藝設計部門用來組織和管理生產某種產品的設計數據及其相關零部件的工藝文件，可用于工藝設計和生產制造管理，明確了解零件間的制造與裝配關系，跟蹤零件制造方法、地點、人員、物料和過程信息。
2.3MBOM
MBOM是生產制造部門用來組織和管理實際制造和生產管理過程中生產某種產品所需的零部件BOM。MBOM是制造執(zhí)行系統(tǒng)、企業(yè)資源計劃系統(tǒng)運行所需的基礎數據，對縮短生產準備周期、協調各部門工作具有重要作用。
2.4NBOM
NBOM代表零件生產前技術工作的結果，是生產進行的重要依據，是實物BOM形成的依據。實物BOM是指包含有實物信息(如實物批次信息等)的BOM，包括實做BOM和維護BOM兩種。實做BOM從生產執(zhí)行系統(tǒng)中捕獲，包括與設計結構的差異，捕獲序列號、批次號和安裝時間等信息。維護BOM可隨時間演變，包括壽命特征值、故障、替換單元體等，能捕獲實物產品結構完整的演變歷史。
NBOM通常來自于EBOM或PBOM，用以管理產品的結構層次，同時可管理與產品相關的技術資料、零部件信息及服務工藝、故障碼等。需要定義發(fā)動機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，用于實物零件管理。
2.5TBOM
TBOM是產品在研發(fā)或服役過程中產生的一種BOM形態(tài)，需更多地記錄一些試驗相關數據，描述從設計到試驗狀態(tài)和操作狀態(tài)階段的物理產品的配置信息，記錄了單個產品及其可追蹤部件、組裝部件和系統(tǒng)的完整歷史。在任何一個環(huán)節(jié)開展的服務工作和配置變更等相關信息，都能從產品壽命特征、壽命限度、適用性及利用率等屬性查詢。
3
TBOM的技術特點
對研發(fā)周期長的復雜產品，如航空發(fā)動機，要歷經基礎研究、應用研究、技術論證、驗證機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)來構建試驗的狀態(tài)管理。因PDM系統(tǒng)中已保存了從設計到制造各階段的數據，記錄了不同階段產品模型的變化和版本的演化過程。而與產品模型關聯的試驗數據管理，可分為研發(fā)試驗數據和批產檢驗(驗證)試驗數據兩類。通過PLM系統(tǒng)中MRO模塊的TBOM結構，可清晰記錄與EBOM關聯的版本、產品履歷和相關試驗信息。TeamCenter平臺中TBOM結構的模擬展現如圖3所示。
圖3 TBOM結構樹
3.1產品研發(fā)TBOM
研發(fā)產品是設計—試驗反復迭代的過程，且要進行零件的改進及其改進零件的不同組合試驗，依賴實做BOM真實記錄這些改變信息，即串換件裝配完成后的實物狀態(tài)，生成TBOM，根據TBOM的要求組織管理試驗數據。
3.2產品批產TBOM
設計定型后的成熟產品試驗，僅僅是為驗證生產過程是否受控，產品性能、功能是否滿足設計指標要求。其試驗數據一般以維護BOM為基礎來構建TBOM，并組織和管理試驗數據。后期維護中，該試驗數據可為產品性能衰退提供依據，也為克服、延緩產品性能衰退和功能喪失提供支撐。
4
基于TeamCenter平臺的TBOM構建方法
航空發(fā)動機設計制造數據都在基于TeamCenter平臺下進行，在設計/制造協同過程中，制造廠在EBOM的基礎上如果能完成MBOM，并由MBOM構建實物BOM。如果中間環(huán)節(jié)沒有BOM傳遞，則可直接從EBOM轉換成實物BOM。下面以EBOM直接轉換成實物BOM為例，來說明如何在TeamCenter平臺下構建TBOM。
4.1NBOM的構建
NBOM以EBOM為基礎構建，為滿足其構建需要，構建前需對EBOM做必要調整。構建步驟為：
(1)在設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行中定義實例名稱屬性，該屬性用于實物BOM中唯一確定的實物件名稱。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，是否使用根據具體情況確定。
(3)在EBOM中定義運行時間、燃機時間、壽命等特征。
(4)確定需要跟蹤的實物的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實物BOM的構建
基于NBOM，創(chuàng)建產品實物BOM，且包含產品(如航空發(fā)動機)履歷本信息、與對應整機或大部件相關的試驗狀態(tài)和有效試驗數據等信息。由于發(fā)動機實物BOM反映外場發(fā)動機的實際配置，因此需記錄實際發(fā)動機的序列號、批次號信息，以便在外場服務或維修時，可在維護BOM上確定對應的成附件，并基于此記錄其維護事件。
4.3NBOM和實物BOM的匹配關系
在TeamCenter平臺的實際操作中，可通過以下幾個步驟實現BOM之間的轉換。
(1)通過TeamCenter平臺中的Structure Context功能記錄產生實物BOM時的規(guī)劃BOM狀態(tài)，包括BOM結構、版本規(guī)則和產品配置規(guī)則，并依次為依據之一判定實物產品中的零件是否與規(guī)劃的產品結構有偏離。
(2)通過物理零件與規(guī)劃零件的物理實現關系，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，則將零件設置為缺失，即表示結構中并沒有真正安裝物理零件。
(3)通過物理實現關系及Structure Context中保存的信息，使得實物BOM可使用規(guī)劃BOM中零件的三維設計結果查看實物BOM的可視化信息，如圖4所示。
圖4 TBOM示例
當是否跟蹤為否時，維護BOM中不管理其實物零件，如圖中C、D1、D21；當是否序列化為是時，維護BOM中對應的實物零件含有序列號，如圖中D→D_(S/N2042)；當是否批次為是時，維護BOM中對應的實物零件含批次號，如圖中D2→D2_(LOT10)；發(fā)動機的使用狀態(tài)信息，記錄在實物發(fā)動機中；發(fā)動機若因排故進行了備件更換，則對維護BOM上對應成附件或零件進行更換，并可基于此維護BOM查看其維修前的BOM。
5
結束語
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中實現產品單一數據源的管理方式。尤其是TBOM概念的提出，為試驗BOM的管理提出了可行性方法，為設計、制造、試驗人員實現產品的全過程跟蹤和追溯，及在PLM平臺中實現產品的全生命周期管理，具有一定的參考價值。
免責聲明：版權歸原作者所有。
MORE
延伸閱讀
看完本文有任何觀點想法，都可以在下方留言區(qū)暢所欲言！
