BOM的前世今生（第一部分）-BOM的由来

为了洞见未来，我将带大家回顾过去，了解为什么要建立某些做法。我想先解释 BOM 实践的演变。每个新技术步骤如何引入新功能，使公司能够改进其产品交付流程。

我将描述绘图方法（对于 PLM – 过去）、以项目为中心的方法（对于 PLM – 当前）和模型驱动方法（对于 PLM – 未来）。 

处理图纸

MRP/ERP – 第一个 IT 系统

对于这种方法，我要追溯到五十年前，当时公司开始使用他们的第一个重要的 IT 系统，即 MRP 系统。MRP 代表物料需求计划。该系统成为公司的核心，负责调度生产。随后很快扩展到 ERP（企业资源计划），使得安排其他资源成为可能，并且对管理而言至关重要的是报告财务状况。现在可以通过生成各种报告来监控执行情况。

尽管如此，MRP/ERP 系统仍然与工程领域完全脱节，如下图所示。让我们看看当时这是如何运作的。

概念

产品从来没有通过跳到图纸从头开始设计。在概念阶段，对产品进行了分析，主要是其机械行为。当时还有什么事情吗？许多公司感谢他们的存在，因为他们推出的产品是某个人（大多数时候是公司的创始人）在车间里发明的。公司从核心产品出发，改进和丰富了该产品，增强了各个领域的适用性。这些新想法通过草图和原型进行分享。

设计

产品的详细设计由技术文档集提供，通常是一包制造图纸，其中包含图纸上的零件列表、装配说明。气球编号用于指示装配视图或剖视图中的零件。此外，还有相关的制作图。这种方法面临的挑战是所有定义必须唯一且完整，以避免含糊不清，从而导致制造错误。

零件清单包含制造零件、供应商零件和标准零件。制造零件再次由制造图纸指定，并通过唯一标识正确图纸版本的数字进行标识。这里的一个习惯：零件号 = 图纸号（+ 修订版）

由于零件是通过图纸来识别的，所以大多数时候零件都会有一个“智能”零件编号和修订版。智能支持轻松识别和修改，因为最终我们不希望在零件发生演变时生成新的零件编号。

标准化件可以是公司标准件，也可以是外部标准件。它们之间是有区别的。

公司标准件可以是某个支架、框架。公司决定为其自己的产品标准化的任何内容公司标准件都被视为制造件；他们有一个与其制造图纸相关的标识符。再次强调一下习惯：零件号 = 图纸号（+ 修订版）

供应商零件来自根据供应商或市场规格制造该零件的供应商。您可以使用供应商的目录号或参考标准来指定该零件。

例如，已在某个 ISO/ANSI/DIN 标准下指定的零件。例如，不锈钢螺栓 M8 x 1.25 x 20，表示头部直径为 8 毫米、速度为 1.25 毫米、长度为 20 毫米的公制螺栓。您根据标准指定标准件。采购将决定在哪里购买该部件

生产准备

这是使用传统绘图方法时效率最低的阶段。在此阶段，图纸中提供的信息需要输入 MRP/ERP 系统才能开始生产。正如有些人可能会说的，这是信息被抛出的地方。

这意味着人们需要根据图纸信息在 ERP 系统中创建流程步骤。对于每个制造步骤，都需要参考正确的图纸。大多数 ERP 系统都有一个占位符，您可以在其中输入图纸编号。后来，当公司使用 CAD 时，可能会有对文件的引用。

ERP 系统中的零件编号可能与图纸编号相同；然而，ERP 系统需要唯一的编号。最初，ERP 系统是新零件的编号生成器。这个唯一的数字通常是 6 到 7 位数字，因为它适合我们人类的短期记忆。

图纸上的零件清单也必须输入 ERP 系统。手动操作通常需要制造工程师进行额外的研究。由于设计者可能已指定 SS Bolt M8 x 1,25 x 20，因此制造准备工作必须在 ERP 系统中搜索公司的零件号。

供应商必须寻找外部制造的零部件。如果您不想依赖单一供应商，则必须在产品发布之前向供应商发送图纸和规格。供应商将收到带有修订和状态警告的图纸编号。

如果第一次就一切顺利，那么工程和制造准备之间就不会出现迭代。然而，这是一个乌托邦：原型发生变化，潜在的制造问题将需要更改图纸。这些更改需要更新图纸，这将导致新版本。如何保持所有标识符之间的一致性？

制造业

在制造过程中，订单根据 ERP 系统的信息进行处理。车间将图纸提供给 ERP 中的链接。有时在制造过程中会出现问题。在与工程的协调下，将对制造过程进行一些调整。例如，配合或公差的改变。相关图纸被红线标记，而不是返回工程部门提供新的文档集。工程人员将来每当接触这些图纸时都会更新它们（是的，是的）。

配置管理

但他们会更新吗？由于产品的演变，也许已经存在新版本。一切都需要手动协调。较小的公司严重依赖人们了解事物并共同交谈。

大公司不能以同样的方式工作；因此，他们引入了程序来保证信息流的一致和准确。这里引入了配置管理的实践。

配置管理有多种风格。正式的 CM 首次用于 20 世纪 50 年代，用于控制复杂空间和武器系统的技术文档。

物料清单在哪里

您可能已经注意到，到目前为止还没有提及 BOM。在此阶段，ERP 系统中仅管理一份物料清单。BOM 的来源来自图纸上的各个零件清单，并通过手动添加完成。

在这个阶段，没有人谈论 EBOM 或 MBOM，因为只有一个 BOM，一种混合 BOM，其中制造步骤驱动零件的分组方式。因为信息是一步步处理的，为什么要多级 BOM 或 BOM 树呢？

阶段总结

使用图纸引入了“智能”零件编号，因为必须通过手动解释来识别文档。零件编号的智能性是为了防止人们犯错误，因为该编号已经是一种功能标识符。结合数字的修订和版本控制，如果处理一致，就不会出现任何问题。

缺点是新员工必须掌握编号系统。接下来，所有员工面临的风险是已发布的图纸不会改变其状态。只有手动操作（收回/更换）才能避免犯错误。然后是断开的红线图。

“图纸编号等于零件编号”的关系造成了将来难以维持的约束。因此，如果你仍然按照上述原则工作，你应该担心。

PLM始于大型企业

当然，大企业在全球范围内经营，无法承受这种行为。PDM/PLM 起始于航空航天与国防和汽车公司。他们需要一致的流程和正式的工作方式来保证高质量的输出。

中端市场引入 3D CAD

大型汽车和航空航天公司已经投资了（昂贵的）3D CAD 硬件和软件，而对于大多数中型公司来说，从 2D CAD（主要是 AutoCAD）到 3D CAD（SolidWorks、Solid Edge、Inventor）的转变从年底开始20^世纪。

3D CAD 引入了许多新功能，例如用于冲突检测的 DMU（数字模型），最重要的是，可以更好地理解产品的行为。3D CAD 的引入带来了一系列需要解决的新挑战。

例如，重复使用 3D CAD 零件的概念。大多数时候，中型市场公司都在购买生产力工具。我可以在 3D 中更快、更高质量地设计产品，而不是仅使用 2D 定义吗？

中型市场公司通常不会重新设计其业务流程——没有人可以制定战略——与大型企业相比，缺乏战略的痛苦以不同的方式感受到——这是 PLM 未来的一个关键区别。

(3D) CAD 零件/装配体的重复使用

在 2D CAD 世界中，CAD 零件的重复使用并不多。标准零件保存在库中或由参数库按需生成。现在，借助 3D CAD，设计人员可能会花费更多时间来定义零件。好处来自于将小型子组件（模块）重新用于更大的产品组件。与 2D CAD 世界无关的东西。

由于每个 3D CAD 零件都必须有一个文件名，因此在没有系统的情况下管理文件名变得很困难。如何确保名为 Part01.xxx 的文件是唯一的？另一位设计人员也可能创建一个装配体，其中 3D CAD 工具会建议使用 Part01.xxx 作为名称。那么修订又如何呢？您是否将它们存储在文件名中？您如何知道您拥有该文件的正确且最新版本？

公司已经制定了图纸的零件命名规则，通常与零件的用途相关，对于 3D CAD，它变得有点复杂，就像现在的电子格式一样，公司希望保持这种关系：

图纸 ID = 零件 ID = 文件名

对 PDM 系统的需求

如果您查看左侧的图像（我在旧的 SmarTeam 文件之一中找到），其中有一个零件号与附加标志 AAC 组合在一起，这些标志也具有含义和描述。

 

这些有意义的标志的目的是维持当前的工作方式。如果没有 PDM 系统，装配部件可以与 OEM 或供应商共享。对于中小型企业来说，不使用 PDM 系统的基于文件的 3D CAD 不是问题。

3D CAD 系统维护装配文件中的关系，包括与 2D 工程图的关系。尽管引入了 3D CAD，但 2D 绘图仍然是公司或供应链的其他部分正在等待的交付成果。最好是包含零件清单和气球编号的图纸，与之前所做的相同。为什么需要 PDM 系统？

用于可追溯性和重复使用的 PDM

如果您在单个产品的 3D CAD 系统中工作，或者在 OEM 的单个项目中工作，则 PDM 系统没有显着的优势。工程部门所需的所有交付均在 3D CAD 环境中进行。装配文件和工程图文件已经像小型数据库一样，包含对零件源文件的引用（上图）。

此阶段的 PDM 系统可以帮助您建立可追溯性并防止人们覆盖文件。这部分的投资回报率仅取决于成本和犯错误的风险。

然而，当公司开始重复使用零件或子组件时，就需要一个可以单独管理 3D 模型的系统。这对设计方法产生了影响。

现在零件可以用于各种产品。您如何发现可重用的部件，以及如何知道您拥有最新发布的版本。当然，它们的命名不能再与单个产品或项目相关（这种做法仍然被广泛使用）

这就是 PDM 系统的用武之地。使用每个文件的附加属性以及零件之间的关系，允许公司构建和提供与零件相关的更多详细信息。内部用途的详细描述、零件类型（分类）和零件材料是常用的属性。并且不要忘记状态和修订。

为了重用，内容的创建者必须制定策略来定义未来重用或发现的部分。工程并没有被用来提供此类服务，在 PDM 系统中填写数据被视为一种开销——官僚主义。

由于他们是根据制作的图纸数量来衡量的，为什么要进行额外的工作却没有立即的好处呢？

最好的折衷方案是让设计人员在创建零件时在 CAD 文件中填写属性。使用 CAD 与 PDM 系统的集成可用于填充 PDM 系统中的属性。

这个“美丽”的简单概念后来导致了很多复杂性。

CAD 模型是数据源吗？这意味着设计人员在设计产品时应始终从 CAD 开始。如果有人在 PDM 系统中添加或修改了数据，我们是否应该打开 CAD 文件来更新某些属性？更改文件意味着它是新版本。如果 CAD 文件已发布，并且我更新了 PDM 中的一些连接属性，会发生什么情况？

总结一下这个话题。公司已经错过了实施数据治理的机会。然而，没有一个筒仓（制造准备、服务）认识到这种需求。实施新工具（3D CAD 和 PDM）并没有影响公司的工作方式。

唯一的重点不是人员、流程、工具，而是新工具并用相同的流程满足人们的需求。

当然，在本世纪初中型市场公司引入 PDM 时，并没有 PLM 愿景。对于管理层来说，谈论生命周期支持是浪费时间。大型企业和中小企业有着相同的 PLM 需求。然而，已经有一个根本不同的起点。大型企业正在分析和设计业务流程，而中小企业正在购买工具来改进当前的工作方式。

在大型汽车或航空航天和国防公司中，3D CAD 已在定义流程和选择工具的过程中引入。在中端市场，3D CAD 从另一方面开始，首先作为生产力工具，而不是进一步考虑改变方法或流程。

从 3D CAD 开始而不改变流程的方法带来了一些复杂性。每一家致力于迈向数字化未来的公司都需要降低复杂性以保持竞争力。现在让我们关注 3D CAD 结构和 BOM 之间的关系。

3D CAD 结构

在 3D CAD 系统中构建产品时，概念是您拥有以 3D 设计的各个零件。每个零件都有一个唯一的标识符。

如果可能，（文件）名称应等于物理零件编号。

接下来，可以将一组零件存储为子装配体。此类装配体有时称为虚拟装配体，因为它们仅将多个 3D 零件组合在一起。使用此类组件提高了 CAD 生产力。出于数据管理的原因，这些组件需要具有唯一的标识符，最好不要使用与物理零件编号相同的编号方案。它将消耗在制造过程中永远不会使用的零件号。

注意：在将 3D CAD 连接到 ERP 的早期，对于哪个系统可以生成零件编号存在相当大的争论。

ERP一直是零件定义的主导系统，为什么要改变？以及为什么要生成以后在生产中可能不会使用的零件号。“浪费”零件号是一种不好的做法，因为从历史上看，零件号就像目录号：6 到 7 位数字。

接下来，还有另一组子组件，代表产品的一个或多个主要组件。例如，泵组件可能是泵、电机和底座的组合。这种类型的装配体大多数时候出现在 CAD 结构的上部。就该子装配体所需的标识符而言，它们也可以被视为虚拟装配体。

最后，CAD 结构中的某些零件可能在现实中并不存在，但需要在制造过程中创建。钣金零件是在制造过程中创建的。CAD 结构中显示的封盖、条带和电缆可能来自以标准化尺寸（1 米/2 米/10 米）购买的材料，并且需要在制造过程中进行切割。此处 CAD 结构中的实例将具有唯一的标识符。使用什么类型的标识符取决于制造过程。它可能是一个物理零件号，因为它是半成品，或者它仍然是仅 CAD 结构的唯一标识符。

我回到这些标识符的原因是，如前所述，公司希望保持零件编号和文件名之间的关系。

柔性部件存在问题。具有特定长度的橡胶软管可以根据其连接在组件中具有不同的形状。两个不同的形状将创建两个文件，因此打破了零件编号等于文件名的规则。3D CAD 供应商通过将同一零件的可配置视图存储在一个文件中并允许用户选择活动视图来“解决”了这一问题。

稍后我们将看到，在 3D CAD 模型内部管理视图并不是一个错误的选择。这与在单个文件内管理零件/产品的不同配置相反，后者会增加 PLM 域的复杂性。

最终，产品成为具有多个级别子组件的组件。当时，当我大量进行 CAD 集成工作时，3D CAD 结构的平均深度为 6 到 7 层，两个方向都有例外。

整个产品 CAD 结构主要用于最终的数字模型，以便工程师能够分析完整的产品行为。在 ETO 流程中，3D CAD 结构对于给定的客户解决方案（例如 A380）来说是独一无二的。

对于包含大量零件和子组件的大型装配体，有时无法再解析整个产品。对于空中客车公司来说这是必须的，但对于并不总是容易进入的中端市场来说。图形内存以及图形的表示方式是主要的限制。这个性能问题在游戏世界中得到了解决，但 3D 表示不再具有所需的准确性或清晰度。

版本问题

当设计人员与供应商之间共享零件和装配体时，使用 3D CAD 结构会产生一个新问题。文件的中央存储需要版本控制机制，并由签入和签出机制支持。

根据 3D CAD 集成的类型，PDM 系统在再次签入后会生成文件的新次要修订版。这样，发布前的变更就有了完整的可追溯性。下图显示了 SmarTeam 如何结合生命周期阶段处理次要和主要修订的示例。

修改零件时，包含已更改零件的所有程序集也需要更新，以防您希望具有可追溯性并防止其他人覆盖您的版本。确保该程序集文件再次指向正确的文件。在 6 层深度 CAD 结构的情况下，这导致了许多关于如何处理（或不处理）文件更改的方法学问题。

如果是为客户提供独特的交付（ETO 流程），问题可能不会那么大。由于 3D CAD 结构中的所有内容都在进行中，因此您只需在 3D CAD 结构的发布过程中确保所有零件和组件都已解析为最新版本（并经过验证）

对现有产品进行更改要复杂得多，因为组件已发布，并且零件已投入生产。在这种情况下，物料清单是控制版本和变更影响的主要结构，正如我们将看到的。

注意：大多数 CAD 和 PLM 供应商喜欢向您展示他们的演示，其中从 CAD 结构开始创建产品（ETO 流程）。现实情况是，大多数公司并不是从 CAD 结构开始，而是从现有的物料清单开始。

EBOM

在大多数具有 CAD 集成的 PDM 系统中，可以根据 3D CAD 结构创建物料清单。物料清单将基于 3D CAD 结构内的零件。通常可以选择过滤掉虚拟组件。

结构并不相同。3D CAD 结构是基于实例的，其中提取的物料清单将在同一级别上汇总零件数量。请参见下图。CAD 结构中有四个 Wheel 实例，而 EBOM 结构中只有一个数量为 4 的 Wheel 参考。

我将右侧的结构命名为 EBOM，因为该结构从工程角度代表了物料清单。正如我们将看到的，这个定义有点武断。在开始基于概念 BOM 开发产品的公司中，该概念 BOM 通常是“早期”EBOM，必须进一步开发。该 EBOM 更多地代表驱动设计的逻辑或模块化结构，而不是从 3D CAD 结构中提取的内容。在下一篇文章中，我将重点讨论这些差异。我想以管理与 EBOM 相关的 3D CAD 结构变更所需的关键方法来结束本次会议。

打破规则图纸 ID（模型 ID）= 零件 ID

虽然我主要写的是 3D CAD 结构，但我想提醒我们，中端市场的 3D 模型主要用于设计目的。对于大多数公司来说，制造商或供应商的主要交付仍然是二维绘图。对于 CAM 或质量使用来说，3D 模型可能是“最好的选择”。尽管如此，如果出现争议，二维绘图仍将占据主导地位。

因此，在许多中端市场公司中，存在以下关系：

在没有通过签入/签出进行文件版本控制的环境中，这种关系很容易维护。在电子世界中，3D 模型（可能是装配体）中的每次更改都会触发新的文件版本，因此大多数情况下都会触发绘图和物理零件的新版本。但是，您不希望物理零件经过多次修订，特别是当该零件可能再次成为物料清单的一部分时。

为了解决这个问题，物理零件和相关的图纸/模型应该有不同的生命周期。物理零件和绘图模型之间的关系不应再基于数字，而是基于 PDM/PLM 系统中的关系。PDM/PLM 系统的主要特征之一是它允许用户浏览关系以查找上下文中的信息。例如，在 PDM/PLM 系统中只需单击几下鼠标即可解决“使用地点”问题。

单击图像可查看详细信息。

如果您想要发展到以项目为中心或数据驱动的 PLM 环境，则必须打破这种一对一的编号规则。何时引入此更改以及如何实现此新行为是方法论练习，而不是新工具的实现。