基于产品全生命周期的多BOM管理研究与实践

康莹 燕昊 王瑶 何淳真 王瑞

[摘    要] 物料清单（Bill of Material， BOM）是产品所需的明细及其结构，是制造企业的核心数据，贯穿了整个设计、制造过程。在产品设计、工艺、生产等不同阶段，会产生不同形式的BOM，它们之间存在互相依存、层层递进的关系。目前，随着企业信息化程度越来越高，对BOM管理的需求越来越迫切，如何在产品全生命周期内有效地管理BOM数据，成为企业重点关注的问题。为了实现对产品不同阶段BOM的有效管理，本文在阐述BOM分类的基础上，提出了基于产品全生命周期的多BOM管理方案，以达到对产品BOM进行统一管理的目的。

[关键词] 产品全生命周期管理（PLM）;物料清单（BOM）;多BOM管理

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2019. 17. 039

[中图分类号] F273    [文献标识码]  A      [文章编号]  1673 - 0194（2019）17- 0095- 04

0      引    言

产品全生命周期管理[1]（Product Lifecycle Management，PLM）是一门用来管理产品全生命周期的信息的创建、管理、分发和应用的解决方案。物料清单[2]（Bill of Materials，BOM）贯穿于产品概念设计、详细设计、工艺规划、样机试制、加工制造、销售维护直至产品消亡等过程，构建有效的PLM系统离不开BOM的支持。隨着企业信息化程度越来越高，对BOM统一管理的需求也越来越迫切，可以说，BOM数据已经成为企业最重要的信息之一，是从设计到制造各环节之间进行数据资源共享、集成的基础和桥梁。BOM作为产品设计制造的主线，能够帮助企业建立统一的产品知识库，确保产品数据的完整性、一致性和有效性，提高产品设计制造效率，促进产品设计制造的一体化发展。本文将在基于Teamcenter的PLM系统环境下，介绍BOM的概念、分类及多BOM的体系构建和管理方法，并在Teamcenter中对多BOM管理进行实践。

1      BOM的演变过程

根据产品设计、工艺、制造各阶段的不同需求，BOM可以分为不同类型，且不同阶段BOM的结构、属性都有较大的差异，不同阶段BOM的演变过程反映了BOM数据在产品全生命周期不断成熟和完善的过程。BOM在产品全生命周期的演变过程如图1所示。

通过对制造企业现有产品物料清单的梳理调研，总结现有的BOM类型如下：

（1）工程BOM。工程BOM是产品的数据源头，是设计师从客户需求着手，从产品功能的角度形成的产品零部件结构树，包含产品的物料清单和他们之间的结构关系。在工程BOM构建中，需要按照产品、组件、部件、零件的层级进行搭建，特别需要关注汇总表、辅助图档、配套件的处理方式。

（2）工艺BOM。工艺BOM是工艺人员在接收到设计师下发的设计BOM及设计图文档之后，利用工艺设计手段，对设计BOM进行调整并补充工艺信息得来的，是在不修改设计BOM的同时对设计BOM的完善补充的过程，为工艺任务分工和工艺文件编制等工艺准备奠定基础。

（3）装配BOM。装配BOM通常由装配人员从制造装配的角度对工艺BOM进行调整来得到。装配BOM通常可以在ERP中对其成本、编码等信息进行定义，同时考虑工艺加工过程信息，形成制造BOM。

（4）制造BOM。制造BOM是指在BOM结构中添加各合供方提供的零部件，管理不同零部件的加工状态和标识。同时对不同承制厂商提供的多个同种零件进行区分管理，实现批次、序列号的统一管理。

（5）批次BOM。批次BOM是交付给客户时的产品状态。对批次BOM的管理主要是为了控制管理每一批次产品的技术状态，包括各批次产品中零部件及其相关替代、维修等准确信息，在此基础上跟踪、管理、记录产品运行过程中的问题，目前该部分内容在实际应用中还未进行有效管理。

2      PLM中多BOM管理

（1）根据PLM中BOM的分类现状，可以确定制造企业BOM管理的关键技术包括以下几个方面：

①多视图BOM管理，工程BOM、工艺BOM、装配BOM、制造BOM、批次BOM的多视图管理功能，能够在产品设计、制造的不同阶段实现以各视图BOM结构树为核心的产品数据管理。

②BOM视图转换，多BOM视图之间是层层递进、相互依赖的，可以根据实际需要进行不同阶段BOM的视图转换。

③BOM流程管理，通过BOM数据的流程审批，保证BOM数据的有效性和正确性，通过记录审签信息，便于审签过程的追溯和历史信息记录。

④BOM变更管理：通过记录BOM变更前后的版本及变更的审批过程，保证变更过程可控，变更结果可信。

⑤BOM数据集成：BOM集成主要包括：设计工具与PLM系统集成，设计BOM系统与工艺BOM系统集成、与ERP系统集成等等，各BOM的转换间需要传递零部件的编码、名称、图号等信息，与ERP系统集成传递采购及生产资料。

（2）根据多BOM管理的关键技术，可以从以下几个方面构建产品多BOM管理体系：

①工程BOM管理：工程BOM管理主要包括了几个方面：设计BOM的搭建、设计BOM的流程审核及变更管理、产品变量配置等。在产品设计过程中，目前可以利用NX进行三维装配来直接获得设计BOM，也可以通过手工搭建的方式一层层搭建设计BOM;通过BOM流程审签可以对工程BOM进行审核，通过BOM的规则配置，可以对BOM进行变量控制，形成全产品线可配置BOM，通过变更申请可以对工程BOM的更改进行有效控制，追溯更改原因和更改过程。

②工艺BOM管理：工艺BOM能够描述工艺、工厂、产品和资源之间的关系。工艺BOM管理主要包括了工艺BOM的搭建、BOM的流程审核、工艺文档管理、变更管理等等。其中工艺BOM一般通过设计BOM转换而形成，也可以通过手工搭建完成;工艺文档管理过程与设计BOM的文件类似，一般能够支持工艺文档的创建、修改和签审。此外，工艺BOM还可依据工艺规程进行构建。

③制造及批次BOM管理：制造BOM管理包括了制造BOM与批次BOM的建立、维护与审核，交付文档管理、电子档案管理、替换件管理、试验管理、寿命信息管理等。

④维修维护管理：维护维修主要包括维护BOM建立、维护与审核、服务计划和服务数据的创建及更改管理。其中，维护BOM数据主要通过在制造BOM的基础上增加维修变化实物信息来获得。如果维护维修涉及外部的维修厂，则需根据企业实际业务情况制订管理规范，明确维修记录和跟踪管理方式。

3      基于PLM的产品多BOM管理实践

本章以Teamcenter系统为基础，探讨基于PLM的产品多BOM的演变过程及管理方式。主要内容包括：基于Teamcenter的工程BOM结构树搭建;工程BOM到工艺BOM的转变过程;制造BOM、批次BOM的搭建方式;BOM的集成;基于BOM的報表数据下发;BOM的审批及变更等[3]。

3.1   基于Teamcenter的 工程BOM搭建

工程BOM的搭建方式有两种，一种是在进行结构设计时与装配同步搭建，另一种是在Teamcenter系统中手动搭建，搭建出的工程BOM树如图2所示，主要包括了产品结构中所包括的各个零部件的编码、图号、名称等信息。

3.2   工程BOM到工艺BOM的转变

工艺部门接收到工程BOM后，需要将工艺设计的零部件分给多为工艺人员，分配给每个工艺人员的零部件信息以工艺任务的形式保存在数据库中，工艺人员在工艺数据管理系统内浏览接收到的工程BOM，根据工程BOM的信息映射出工艺BOM，并在此基础上添加工艺设计及装配信息，形成可用的工艺BOM，如图3所示。

3.3   制造、批次BOM的搭建方式

生产部门在工艺BOM的基础上添加零部件的加工状态及标识，待产品生产加工阶段，再按照产品的每一批次添加各批次产品中零部件及其相关替代、维修等准确信息，本文只是提出制造BOM与批次BOM的构建方式，目前其在Teamcenter系统中还未能完全实现。

3.4   BOM数据流程与集成

在每一种视图搭建完成之后，需要对BOM结构发起流程审签，如图4所示，在BOM审签完成之后，通过集成接口，将BOM数据下发到ERP等其他信息系统。

3.5   BOM的查询与数据下发

BOM信息在BOM搭建完成后可以进行查询和汇总操作。查询操作主要是可以依据产品的一个或多个属性在系统中查询所对应的零部件版本，同时依据已定义的BOM结构，可以根据开发的报表形式生成多种BOM表，如图5所示，并下发至各个应用系统。

4      结    语

一般制造类企业都存在研制种类多，研制周期短的问题，只有实现了产品全生命周期的多BOM的统一管理，才能适应需要快速研发的市场环境。产品BOM贯穿了产品的设计、工艺、制造等全生命周期，是企业的核心数据，本文研究了多视图BOM的分类及其在研制过程中带来的诸多优势，同时展示了其在PLM系统Teamcenter中的实践，但是对于多视图BOM中的制造BOM、批次BOM的实践方式，以及多BOM的完整性检查，BOM的一致性维护及自动化管理等方面仍未进行全面深刻的分析，相信后续在这些方面的深入研究一定能为产品的多BOM管理带来更大收益。

主要参考文献

[1]童秉枢，李建明.产品数据管理（PDM）技术[M].北京：清华大学出版社，2000.

[2]蒋薪.BOM演变与制造工艺系统集成的研究[D].北京：北京航空航天大学，2002.

[3]任荣升，徐建良.制造业中BOM建模及算法解决方案[J].微计算机信息，2006，9（3）：23-25.

[4]田碌俊.基于BOM流的设计制造集成技术研究[D].西安：西北工业大学，2006.