基于SBOM的电子零件图册发布系统实现

丁 勇，顾新建

(1.上海美嘉林软件科技股份有限公司 项目开发部,上海 200072;2.浙江大学 机械工程学院,浙江 杭州 310027)

物料清单 (Bill Of Materials，BOM)是用来描述产品零部件之间相互关系的树形数据模型[1].在产品全生命周期的不同阶段，BOM数据结构因业务关注点不同而存在差异，从而衍生出不同类型的BOM[2]，例如设计阶段的EBOM(Engineering BOM)、生产阶段的MBOM(Manufacture BOM)和售后服务需要的SBOM(Service BOM)等.每种BOM都基于上一环节的BOM进行改造处理[1-3]，可达到最大程度复用企业已有BOM以及贯通企业上下游数据链的目的[4-5].

随着中国建筑行业的高速发展，重工机械产品(吊车、起重机、挖土机、泵车等)的市场需求量和保有量迅速增加，售后修配业务也增长迅猛.但是，目前售后配件的服务管理还处于初级阶段，相应信息化系统很不完善.这不但制约了售后修配业务的市场开拓，也降低了客户对产品售后服务的满意度.

重工机械产品售后维修服务领域面临的难题如下：①缺乏专门维护产品SBOM数据的IT系统，只能靠手工进行Excel文件管理，数据游离于系统之外，难以校验数据的正确性[6]；②由于缺少SBOM数据及EPC(电子零件图册)支持，经常出现配件号码填写错误，导致错订或者漏订，制约了售后配件电子商务的发展，特别是替代件的替代关系没有在系统中得到有效管理，导致已售出老产品的维修配件无法保证；③同型号产品在生产线上装配时，由于可替换零件(又称可互换零件)的存在，各台产品的实际装机零件有可能不同，但生产厂商目前只能对同型号产品编写统一的零件图册，还做不到每台产品都编写一本定制化的零件图册，因此客户无法根据零件图册确认产品上实际安装的零件号，容易造成订购零件的型号错误而无法维修安装，进而增加物流成本和时间成本，降低客户的满意度；④EBOM设计变更的数据不能及时体现在SBOM和零件图册中，出厂产品的纸质零件图册因版本更新慢、修订不及时而无法动态反映产品的重大变化.

电子零件图册(Electronic Parts Catalog，EPC)是企业知识管理的重要内容.知识管理对于提高企业研发设计到制造和服务的能力具有重要意义[7-9].

因此，SBOM和电子零件图册已经成为重工机械行业售后服务网络建设的薄弱环节，迫切需要建立基于SBOM的电子零件图册发布系统.

1 SBOM的数据管理

1.1 SBOM数据来源

零件图册中的零件数据来源于SBOM，而SBOM的数据来源于EBOM[10]，且需要按照售后服务的要求对EBOM中零件数据进行相应的处理[11].这里可采用两种数据处理方式，即拆分与合并.拆分就是将EBOM中的一个部件，在SBOM中拆分成若干维修用子零件.合并就是将EBOM中若干子零件，在SBOM中合并成一个维修用部件.

1.2 基本型SBOM与产品SBOM

在重工机械行业，产品生产装配中存在替换件的情况，即使是相同的产品型号，不同生产批次的产品上装配的零件也不尽一样.零件图册中要求交付用户的图册上零件号与实际装机零件号必须完全一致.如果对于生产线上生产的每个产品都手工维护一个对应的产品SBOM，那么工作量非常之大.

为了减轻产品SBOM的维护工作量，每个类型的产品编写一套SBOM即可.对应产品类型的这套SBOM被称为基本型SBOM.基本型SBOM中包含了所有的替换件.而产品SBOM指生产线上每台产品实际装配的零件SBOM.

在获取MES系统中每台产品的实际装机零件清单后，配合基本型SBOM，可自动计算产品SBOM，大大减小对其维护的工作量.

1.3 爆炸图

零件图册中的零件爆炸图采用CGM (Computer Graphics Metafile)格式的矢量图来表示.与普通JPEG(Joint Photographic Experts Group)或PNG(PortableNetwork Graphic)格式的图片相比，该格式的矢量图显示精度更高，即使放大图片也不会出现线条模糊或者发虚的情况，可显著提高零件图册的显示质量.

2 EPC发布系统的实现

电子零件图册发布系统可基于Windchill软件进行二次开发.Windchill是一个产品全生命周期数据管理软件平台，能够提供多视图BOM管理、零件文档管理、数据对象状态管理、工作流程管理、数据变更管理等功能模块[12].Windchill软件能够提供开放的二次开发接口，可根据企业实际业务需求，对系统进行定制开发，为企业打造个性化的信息系统管理平台[13].

2.1 获得SBOM

首先根据产品类型从PLM系统中获取对应的EBOM数据；然后根据售后服务的实际情况，对EBOM的零部件结构进行相应调整，以得到基本型SBOM.

EBOM自动转换成SBOM的调整规则为：①将来自EBOM中焊接部件下的子零件全部删除(因为焊接部件在售后维修中必须全部更换，不可能只更换某个子件)；②从SBOM中删除售后维修不需要的零部件；③根据SBOM的结构特点，在SBOM结构中，对子零件上下文的位置按照业务规则进行调整；④对于EBOM中某些部件，在SBOM中需要向下进行子零件的拆分.比如，外购的发动机部件在产品EBOM中是一个单独的部件，其下并没有子零件，但是在售后维修中经常需要检修发动机，因此需要在SBOM中对发动机部件进行拆分，以建立其子零件结构.

系统自动生成的SBOM经过人工调整并补充相关售后服务信息，被保存到EPC发布系统中.EBOM到SBOM转换的一个重要原则是：对于EPC发布系统中已有的零部件，其SBOM结构以EPC发布系统中的为准，直接引用，而不以PLM系统中的EBOM结构为准；对于EPC发布系统中不存在的零部件，其SBOM结构才从PLM系统中复制EBOM结构，并进行结构调整，以便最大程度地复用零部件的SBOM.EBOM到SBOM的转换方式如图1所示.

2.2 绘制部件爆炸图

部件爆炸图采用PTC ISODraw软件来绘制.针对每个部件绘制相应的二维爆炸图，并将其上传到EPC发布系统，与对应部件相关联.同时，在部件SBOM上标注零件号与爆炸图中球标号之间的对应关系(图2).

2.3 生成PDF格式零件图册

在绘制SBOM中每个部件爆炸图的同时，系统对部件下相关子零件的序号、编码、代号、名称、规格、数量等数据进行读取，并按照指定格式转换成零件图册的XML(eXtensible Markup Language)数据文件.

图1 EBOM到SBOM的转换方式

图2 部件爆炸图示例

系统采用XSL(eXtensible Stylesheet Language)样式表来定义PDF格式的零件图册输出样式，使得图册样式与数据分离，同一份数据可采用不同的样式表，发布成PDF、Word、HTML等不同格式的文件，以降低系统耦合度，减小手工编写各种格式零件图册的工作量.图3所示为PDF格式零件图册中零件的列表样式.

图3 PDF格式零件图册中零件的列表样式

2.4 电子零件图册发布

产品销售之后就进入售后服务与维修保养阶段.一般重工机械产品的工作环境较恶劣，零部件更换周期较短，客户需经常从产品制造商处购买备件.

通过EPC发布系统与MES系统集成，可精确获取产品在生产线上实际装配的零件信息.产品制造商应将这些产品零件和部件的装配图信息发布在其售后服务网站上，供客户精准查找并购买符合自己产品型号的配件，进而防止客户买到规格与型号错误的维修零件，以提高客户的满意度.面向客户的零件购买页面如图4所示.

图4 面向客户的零件购买页面

3 EPC发布系统的运行测试

经过测试，系统能够依据产品SBOM自动发布PDF格式的零件图册(图5)，从很大程度上减小了编写零件图册的工作量.PDF格式零件图册的上半部分显示部件爆炸图，下半部分的表格中对应显示部件爆炸图上零件的序号、编码、代号、名称、规格和数量.用户对照爆炸图可查看零件信息，阅读起来非常直观、方便.

图5 PDF格式的零件图册

电子零件图册被发布到产品生产厂商的售后服务网站后，客户可在网上根据自己购买的产品型号或者产品订货号搜索对应的产品SBOM(图6).

图6 售后服务零件图册的搜索页面

客户在产品SBOM中选择相应的部件(图7)，查看对应的部件图和零件信息(图8)，将购买的零件添加到购物车，就完成了售后维修零件的网上购买.其整个购买过程非常简单，节省了客户与生产厂商双方在买卖维修零件过程中耗费的大量沟通和确认时间.

图7 SBOM中部件列表页面

图8 SBOM中电子零件图册的部件图和零件信息

4 结束语

基于SBOM的电子零件图册发布系统，为重工机械行业提供了完整、准确、可及时更新的配件数据.它是售后服务中心和配件协同平台基础数据的保障系统.该系统可改善目前重工机械行业售后服务和配件业务面临的瓶颈，为开展配件电子商务提供数据基础，提升生产厂商售后服务的能力和水平.此外，结合大数据，该系统可用于分析配件的设计缺陷，以提高配件设计质量和客户满意度.