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产品数据管理(PDM)系统通过包含产品结构信息的物料清单(BOM)，来进行设计、工艺、制造等环节数据的组织和管理，由此产生了设计BOM(EBOM)、工艺BOM(PBOM)和制造BOM(MBOM)等。若产品试验过程数据按BOM来组织和管理，则可与设计、工艺、制造等环节关联，构建产品全生命周期数据管理。就试验BOM(TBOM)进行了深入研究，即从EBOM入手，依靠中性BOM(NBOM)，最终演变成TBOM。通过对TBOM的维护，可满足不同企业对试验数据管理的需求。 1 引言 产品数据管理(PDM)是以软件为基础，管理所有与产品相关的信息和过程的技术，是一种在产品数据与工作流集成思想指导下，以产品数据和过程为中心，科学合理地对企业业务流程、产品结构数据和过程进行管理的集成平台。我国汽车、航空发动机等制造业领域的多家设计及制造单位，都建立了基于TeamCenter平台的PDM系统，且已基本形成以PDM系统为基础平台的数字化设计/制造的数据管理，电子数据发放已经成为主流。 电子数据是以产品物料清单(BOM)为主线，贯穿整个设计/制造过程，其中包含设计环节的设计BOM(EBOM)、工艺环节的工艺BOM(PBOM)及制造环节的制造BOM(MBOM)。随着人们对单一数据源认识度的提升，研制人员逐步发现了研制阶段各个环节之间关联的重要性，产品全生命周期管理(PLM)也孕育而生，无法在PDM系统中管理的内容，诸如需求管理、平台化功能结构定义、多学科性能优化仿真管理、项目进度管理跟踪、试制试验管理、产品服务与保障系统等，都可与PDM系统一道全部纳入到PLM系统中进行管理。鉴于此，本文对如何把试验环节中的试验BOM(TBOM)在PLM中进行管理和应用，并与EBOM、MBOM等产生关联关系，进行了研究。 2 BOM的组织模型 现在的BOM早已超越了传统产品物料清单的概念和意义，产品设计、制造、试验、管理、质量及维护支持等阶段信息，都是以工程设计数据主模型为核心开展。主模型能捕捉到必要信息、几何和非几何属性，从而创建设计、生产、试验和服务所需数据的上下文特定视图，生成EBOM，并由此产生相互关联的数据集合，即各种类型BOM(xBOM)。xBOM的相互关联、依赖和传递，都是以BOM模型来进行组织和管理，而在产品研制的各个阶段，BOM的形式和内容都不尽相同。BOM的组织结构示例见图1。
图1 BOM的组织结构示例 BOM模型包含了部件与零件之间的父子装配关系、零件使用的条件约束关系、功能类似零件之间的可替换关系等。这些关系在单一的PDM系统的零组件中都无法准确表达，只能通过BOM来表达。 BOM分为不可配置和可配置BOM两大类。不可配置BOM一般通过TeamCenter平台，从集成的CAD工具中按零部件装配关系自动生成产品结构树，如EBOM。可配置BOM(如中性BOM(NBOM)、MBOM、PBOM、TBOM等)并不体现某种具体产品，而是一系列产品零部件的综合信息，可通过产品结构编辑器(PSE)获得具体产品的BOM信息。BOM的演变关系见图2，以下就xBOM模型进行简要描述。
图2 BOM的演变 2.1EBOM EBOM是产品设计部门用来组织和管理产品结构组成信息的物料清单，是产品设计工程在完成产品设计后获得的。EBOM数据是源头，是面向工艺、制造、试验传递产品数据的主要形式。 2.2PBOM PBOM是工艺设计部门用来组织和管理生产某种产品的设计数据及其相关零部件的工艺文件，可用于工艺设计和生产制造管理，明确了解零件间的制造与装配关系，跟踪零件制造方法、地点、人员、物料和过程信息。 2.3MBOM MBOM是生产制造部门用来组织和管理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。MBOM是制造执行系统、企业资源计划系统运行所需的基础数据，对缩短生产准备周期、协调各部门工作具有重要作用。 2.4NBOM NBOM代表零件生产前技术工作的结果，是生产进行的重要依据，是实物BOM形成的依据。实物BOM是指包含有实物信息(如实物批次信息等)的BOM，包括实做BOM和维护BOM两种。实做BOM从生产执行系统中捕获，包括与设计结构的差异，捕获序列号、批次号和安装时间等信息。维护BOM可随时间演变，包括寿命特征值、故障、替换单元体等，能捕获实物产品结构完整的演变历史。 NBOM通常来自于EBOM或PBOM，用以管理产品的结构层次，同时可管理与产品相关的技术资料、零部件信息及服务工艺、故障码等。需要定义发动机的成附件或零件是否跟踪、是否序列化及是否为批次等信息，用于实物零件管理。 2.5TBOM TBOM是产品在研发或服役过程中产生的一种BOM形态，需更多地记录一些试验相关数据，描述从设计到试验状态和操作状态阶段的物理产品的配置信息，记录了单个产品及其可追踪部件、组装部件和系统的完整历史。在任何一个环节开展的服务工作和配置变更等相关信息，都能从产品寿命特征、寿命限度、适用性及利用率等属性查询。 3 TBOM的技术特点 对研发周期长的复杂产品，如航空发动机，要历经基础研究、应用研究、技术论证、验证机研制和型号研制等多个阶段，需要依赖可靠稳定的系统来构建试验的状态管理。因PDM系统中已保存了从设计到制造各阶段的数据，记录了不同阶段产品模型的变化和版本的演化过程。而与产品模型关联的试验数据管理，可分为研发试验数据和批产检验(验证)试验数据两类。通过PLM系统中MRO模块的TBOM结构，可清晰记录与EBOM关联的版本、产品履历和相关试验信息。TeamCenter平台中TBOM结构的模拟展现如图3所示。
图3 TBOM结构树 3.1产品研发TBOM 研发产品是设计—试验反复迭代的过程，且要进行零件的改进及其改进零件的不同组合试验，依赖实做BOM真实记录这些改变信息，即串换件装配完成后的实物状态，生成TBOM，根据TBOM的要求组织管理试验数据。 3.2产品批产TBOM 设计定型后的成熟产品试验，仅仅是为验证生产过程是否受控，产品性能、功能是否满足设计指标要求。其试验数据一般以维护BOM为基础来构建TBOM，并组织和管理试验数据。后期维护中，该试验数据可为产品性能衰退提供依据，也为克服、延缓产品性能衰退和功能丧失提供支撑。 4 基于TeamCenter平台的TBOM构建方法 航空发动机设计制造数据都在基于TeamCenter平台下进行，在设计/制造协同过程中，制造厂在EBOM的基础上如果能完成MBOM，并由MBOM构建实物BOM。如果中间环节没有BOM传递，则可直接从EBOM转换成实物BOM。下面以EBOM直接转换成实物BOM为例，来说明如何在TeamCenter平台下构建TBOM。 4.1NBOM的构建 NBOM以EBOM为基础构建，为满足其构建需要，构建前需对EBOM做必要调整。构建步骤为： (1)在设计零组件中定义零件物流表单，填写是否序列化、是否批次、是否可跟踪、是否寿命有限等属性。 (2)在BOM行中定义实例名称属性，该属性用于实物BOM中唯一确定的实物件名称。需要注意的是，该功能用于区分统一装配下相同的多个子件的安装位置，是否使用根据具体情况确定。 (3)在EBOM中定义运行时间、燃机时间、寿命等特征。 (4)确定需要跟踪的实物的BOM行及其管理方式。 完成上述信息后，方可由专人在系统中建立NBOM。 4.2实物BOM的构建 基于NBOM，创建产品实物BOM，且包含产品(如航空发动机)履历本信息、与对应整机或大部件相关的试验状态和有效试验数据等信息。由于发动机实物BOM反映外场发动机的实际配置，因此需记录实际发动机的序列号、批次号信息，以便在外场服务或维修时，可在维护BOM上确定对应的成附件，并基于此记录其维护事件。 4.3NBOM和实物BOM的匹配关系 在TeamCenter平台的实际操作中，可通过以下几个步骤实现BOM之间的转换。 (1)通过TeamCenter平台中的Structure Context功能记录产生实物BOM时的规划BOM状态，包括BOM结构、版本规则和产品配置规则，并依次为依据之一判定实物产品中的零件是否与规划的产品结构有偏离。 (2)通过物理零件与规划零件的物理实现关系，确定二者之间占位信息的匹配性、批或序列信息的匹配性及替代件或替换件的匹配信息。如果批或序列信息确实，则将零件设置为缺失，即表示结构中并没有真正安装物理零件。 (3)通过物理实现关系及Structure Context中保存的信息，使得实物BOM可使用规划BOM中零件的三维设计结果查看实物BOM的可视化信息，如图4所示。
图4 TBOM示例 当是否跟踪为否时，维护BOM中不管理其实物零件，如图中C、D1、D21；当是否序列化为是时，维护BOM中对应的实物零件含有序列号，如图中D→D_(S/N2042)；当是否批次为是时，维护BOM中对应的实物零件含批次号，如图中D2→D2_(LOT10)；发动机的使用状态信息，记录在实物发动机中；发动机若因排故进行了备件更换，则对维护BOM上对应成附件或零件进行更换，并可基于此维护BOM查看其维修前的BOM。 5 结束语 本文描述了在TeamCenter环境中如何演变各阶段的BOM，形成系列的xBOM，提出了以BOM为主线在TeamCenter中实现产品单一数据源的管理方式。尤其是TBOM概念的提出，为试验BOM的管理提出了可行性方法，为设计、制造、试验人员实现产品的全过程跟踪和追溯，及在PLM平台中实现产品的全生命周期管理，具有一定的参考价值。 免责声明：版权归原作者所有。 MORE 延伸阅读 看完本文有任何观点想法，都可以在下方留言区畅所欲言！ |
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