导读：在产品全生命周期中，存在各种面对企业不同部门和用途BOM视图，为有效地保证BOM视图之间的数据完整性、正确性和一致性，提出了BOM视图之间的转换方法。通过定义虚设部件、中间部件和外协部件及其处理方法，实现了设计BOM、工艺BOM和制造BOM之间的转换。本文研究了产品开发阶段三种主要物料清单（BillofMaterials，BOM）视图间的演绎关系及不同BOM的定义，通过在PLM系统中的应用实现，验证了在产品开发阶段BOM视图演绎方法的可行性。
1)设计BOM(EngineeringBOM，EBOM)
设计EBOM是企业产品设计部门用来组织和管理生产某种产品所需的零部件物料清单，是产品设计工程在完成产品设计后获得的。工程设计部门应用CAD系统产生的设计数据，是产品工程设计及管理中使用的数据结构，产品设计人员根据订单或设计要求进行产品设计，生成产品名称、产品结构、明细表等信息。它通常精确地描述了产品的设计指标、零部件之间的逻辑装配关系、零部件总体信息(名称、代号、类型、数量、材料)、零部件形状信息(尺寸信息)、零部件制造信息(表面粗糙度、尺寸公差、精度等级、材料特性)、零部件关联信息(位置关系尺寸与公差)等。EBOM是设计部门向工艺、生产、采购等部门传递产品数据的主要形式和手段，是产品数据的源头。
2)工艺BOM(ProcessplanningBOM，PBOM)
3)制造BOM(ManufacturingBOM，MBOM)
制造BOM是企业生产制造部门用来组织和管理在实际制造和生产管理过程中生产某种产品所需的零部件BOM。制造BOM是根据产品的设计BOM和工艺BOM制定的，它在MES和ERP中起着相当重要的作用。MBOM是在PBOM的基础上，增加详细的工艺、材料、制造资源(工装、刀具、量具、设备等)、工时定额、材料定额信息，同时生产制造管理部门可以根据工艺部门生产的PBOM，参考工艺设计中的零件的加工步骤与装配件的装配步骤，更改零部件的装配顺序，是详细描述产品制造过程和制造数据的基础性数据。同时MBOM作为制造部门主要数据，可用于工艺设计、工艺分工、工艺管理及工艺文件的跟踪，是MES，ERP系统运行所需的基础数据。MBOM的完整性和准确性对于缩短生产准备周期，协调各部门的工作具有举足轻重的作用。
设计BOM和工艺BOM在各式各样的BOM中，属于最原始的BOM，它凝结了产品设计工程师和工艺工程师的创造性，其他各种BOM都是在设计BOM和工艺BOM的基础上结合其应用领域的信息转换而来的。航空产品BOM重构过程中最终目的是生成MBOM以指导产品的生产。由于EBOM是源头，PBOM、MBOM需在EBOM产品结构的基础上进行结构调整、信息的补充和完善，即BOM重构。具体过程如下：
1)EBOM形成：搭建产品结构EBOM，搭建自制件、标准件、外购件等，添加物料主文件（图号、名称、材质、数量、单位、类别、是否关键件等），完善产品结构（层级关系、时效断、替代件、可选件等）；
3)MBOM的形成：继承PBOM信息，增加详细的工艺、材料、制造资源(工装、刀具、量具、设备等)、工时定额、材料定额信息等，建立相应的对象，使之成为BOM中的一个元素，并建立与父物料的隶属关系，调整BOM结构，按照装配先后关系定义层次，即上层的父件必须要其下层的子件装配完成后才能进行；
4)数据一致性检查。
具体过程如图1：《EBOM→PBOM→MBOM演变与重构过程》所示:
图1：EBOM→PBOM→MBOM演变与重构过程
3.1方案概述
3.2关键技术
2)不同视图BOM结构之间的重构技术：PLM平台提供不同视图产品结构之间的重构工具，使得基于某一个视图的BOM结构，方便地调整为另一个视图的BOM结构，在重构过程中还能输入该视图零组件对象所需要的属性信息。例如工艺人员基于EBOM结构，根据产品的制造规划、制造资源组织重构形成MBOM结构，在重构过程中输入材料定额、工艺路线等信息。此外，平台还将支持在3D可视化环境下进行直观的EBOM、MBOM重构和管理工作。
3)多个BOM视图之间产品结构符合性的验证能力：对多个视图BOM结构之间（例如EBOM和MBOM之间）中包括的零件进行种类、全机数量等进行比对，确保视图重构的正确性，避免重构时的零件遗漏。
3.3转换算法及特殊部件处理
不同的BOM视图对各种类型的特殊部件有不同的处理方法，处理方法具体分四种（增加、删除、调整和分解），具体见图2：《BOM结构转换算法示意图》，因此BOM视图结构转换工作主要集中在对特殊部件的处理上。对比各种BOM视图结构，造成设计BOM和工艺BOM异构的特殊部件主要有关键件和外协件，造成工艺BOM和制造BOM之间异构的特殊部件主要有虚设件和工艺件。上述各种特殊部件定义如下：
关键件：考虑工艺分离面等原因，在工艺分解过程中需要对设计BOM中划分过粗的零件进行细化而生成的部件。
外协件：本身及其所属的所有零部件都需外协加工的部件。其所属零部件不会出现在工艺BOM中。
虚设件：在设计BOM中出现，在工艺BOM中有定义，但在实际生产中并不制造，也不存储的部件，在制造BOM中会删除虚设件。通过处理虚设件，可以使制造工作并行化，从而在资源充足的情况下有效利用资源。
工艺件：在设计BOM中不出现，而在实际生产中因为工艺要求，既要制造又要存储的部件。在制造BOM中会添加工艺件，同时工艺BOM中某些零部件会降级成为工艺件的下级子件，这些零部件在工艺BOM中称为工艺子件。通过处理工艺子件，可以使制造工作串行化，从而在资源有限的情况下节约利用资源。
图2：BOM结构转换算法示意图
航空工业XX公司采用的PLM系统为PTC公司的Windchill系统，PTC认为BOM使用BillofInformation，或者ProductStructure的表达要更合适。Windchill中提供完备的视图功能，包括：需求视图、功能视图、设计视图、工程视图、仿真测试视图、制造视图、售后服务视图、成本视图等，不再一一赘述。企业各个职能部门可以梳理各部门对于BOM信息的依赖关系，以及BOM的创建和修改流程，接着利用视图功能，把其中某个视图作为基础视图，并且定义各个视图之间的上下游关系，在建立了视图关联之后，Windchill可以辅助企业对于这些视图之间的追溯、变更提醒、比较、以及联动。同时，该系统具备图形化的BOM视图编辑工具，即产品结构管理PSE模块（ProductStructureEditor），可以通过该模块实现BOM视图的创建、编辑、流览功能。该模块不仅可以对系列产品的配置进行管理，还能方便的对产品结构视图，即BOM进行处理。处理方式通常有以下两种：
1)直接根据设计BOM产生一个与设计BOM结构完全相同的其它BOM视图，但产生出来的新BOM视图用另外的数据存储其结构信息，而不在依赖于零部件对象中的明细表。生成新的BOM视图结构后，再可以手工编辑该结构，例如在装配BOM增加装配过渡件，并调整装配结构关系。对该结构的编辑不影响原来的设计BOM。
2)是预先定制一个规则，根据规则在设计BOM的基础上自动生成一个与设计BOM结构不同的其它BOM视图，生成之后也能继续手工编辑调整。例如，从设计BOM生成采购BOM，其规则相当于一个外购件汇总；从设计BOM生成制造BOM，其规则是根据零部件的工艺路线把零件制造过程中的毛坯和半成品展开到结构中。
现以Windchill系统中EBOM->PBOM->MBOM为例，阐述BOM视图转换方案的实现。
4.1EBOM向PBOM转换
EBOM向PBOM转换主要处理外协件、外购件、关键件，主要是减去外协件、外购件，增加工艺组件等。工艺管理部门在EBOM基础上，根据工艺技术标准规范、质量管理体系、以及设计部门对于工艺的需求、工厂的实际加工能力、加工与装配约束以及零组件交付要求，对于产品零组件进行工艺分工，从而对于EBOM进行一定的修改，来构建产品的PBOM。这种修改不仅包括对零组件数量的修改、虚设件的去除、产品工艺属性的分类(标准件、自制件、成件、外协件等)，同时包括对EBOM中定义的结构关系的修改。结构关系的修改主要体现为PBOM中的工艺组件的添加。具体方法如下：
1)产品结构调整。将EBOM中的产品结构映射到PBOM结构中，对EBOM中零组件结构关系按照生产组织要求进行局部调整。依据零部件在实际制造中的要求，通过EBOM中添加虚拟零部件（在设计BOM中出现，但在实际生产中并不制造的零部件）、中间零部件（在设计BOM中不出现，但在实际生产中因为工艺要求，既要制造的零部件）、工艺合件（因设备、材料、工艺性等因素将一个零件分开制造或多个零件合并制造），实现零部件的装配关系调整。
2)工艺分工。工艺分工是统筹规划的过程，即根据资源配置状况将零组件的加工和装配任务分别发放到匹配的部门，合理有效的调配资源。PBOM重构过程目的是根据企业生产布局来合理分配零组件生产任务，根据工艺分离面（工艺分离面是根据装配要求进行的产品结构划分）划分出来的零组件之间的包含关系来管理这些零组件，并确定零组件的流转路线。在进行工艺分离面划分时应合理分配组件、分组件的装配工作量，减少产品总装的工作量。
3)数据一致性检查。PBOM重构完成后与EBOM进行数据一致性检查，检查是否存在遗漏的数据项，分析两者差异是否合理。详细过程见图3：《EBOM向PBOM转换》
图3：EBOM向PBOM转换
4.2PBOM向MBOM转换
PBOM向MBOM转换主要处理虚设件和工艺件，MBOM在PBOM基础上，根据制造需求、技术和质量标准、工厂生产现状，添加工艺过程、工时、工装、物料和工艺组合件等信息，转化成为MBOM，具体过程如下
1)划分装配单元。装配单元划分是根据生产的装配层次要求划分为产品、部件、组件和分组件的过程。进行装配单元划分时应该考虑到产品的结构组成，工艺上的开敞性，是否有利于装配接口的协调，以及是否有利于减少总装阶段的工作量等。在实践过程中，要根据具体的要求和以往的经验等，权衡主次，以求得合理划分装配单元划分的途径。
2)划分生产单元。生产单元是装配工艺编制和组织生产的最小组成。针对每个装配单元再细分为若干个生产单元，确定生产单元中需参加装配的零组件。
3)构建工艺流程树。工艺流程树用于规定产品加工、装配、检测和调试等工艺顺序。首先按照产品装配单元和生产单元结构关系，确定各装配单元的装配层次，形成装配单元结构树；然后按照装配顺序，确定装配层次，形成关系结构树。装配单元结构树和装配关系结构树关联形成工艺流程结构树。
4)确定制造资源。工艺流程树构建完毕后，根据工艺流程确定每道工序生产所需要的制造资源，如材料、工装、刀具、量具和设备等。
5)添加工艺信息。为明确流程单元的制造/装配分工以及相互关系，还需要编制工艺规程，形成详细的工艺内容、工时定额和材料定额信息，提交工装申请等生产用工艺信息。
6)数据一致性检查。MBOM重构完成后与PBOM进行数据一致性检查，重点检查是否存在遗漏的数据项，分析两者差异是否合理。详细过程见图4：《PBOM向MBOM转换》