一文讀懂產品BOM重構！

通過航空產品各階段BOM的研究，分析了BOM的數據結構及內涵。利用BOM重構技術，實現EBOM→PBOM→MBOM轉換。對於保證BOM數據傳遞過程的完整性、正確性和一致性，提高企業數據管理水平具有重要的意義。

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引言

BOM（Bill of Material，物料清單）是企業信息化技術發展的產物，是以產品結構為核心的各種數據的總稱，是產品組成的物料及層次關係、數量關係的結構化表達，是航空、航天等大型製造企業產品數據組織的重要形式。BOM涵蓋產品設計、工藝、製造以及生產準備等過程，是聯繫設計、工藝和製造等部門的重要紐帶，是保障產品在全生命周期內的協調統一的數據基礎。

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BOM的分類

在產品研製和生產過程中，不同的部門結合各自任務將各個階段的產品信息劃分為不同的BOM信息。BOM的數據演變和傳遞過程構成了航空企業的數據流，其分類如下。

設計BOM

在產品研製階段，設計人員從設計圖樣上獲得用來組織和管理產品所需的零部件物料清單，即設計BOM(Engineering BOM，EBOM)。設計BOM主要包含產品的設計屬性（物料號、名稱數量和材料等）、裝配層次關係以及管理信息。設計BOM結構如圖1所示。

設計BOM描述產品的屬性信息。

（1）產品的設計結構，包括零件對象之間的裝配關係、單裝數量。

（2）產品設計屬性信息，包括編碼、名稱、版本、材料牌號、規範、毛料尺寸、單件重量、工藝類型、特檢、熱處理狀態和表面處理狀態。

（3）產品相關的數據對象：包括三維模型、二維圖樣、明細表、審簽單、目錄單和更改單。

（4）產品配置信息：包括產品的所屬部門、有效性等信息。

圖1 EBOM結構

工藝BOM

在工藝準備階段，工藝部門在設計BOM的基礎上，按照製造要求重新定義了產品的裝配關係、增加工藝屬性（承製單位、零組件類型等）；根據企業工藝裝備、人員技能以及其他製造資源的分布特點，制定產品各組成的工藝分工路線。最終產生工藝BOM(Process BOM，PBOM)。工藝BOM結構如圖2所示。

圖2 PBOM結構

工藝BOM增加的工藝屬性信息如下。

（1）面向工藝計劃的產品結構，包括對象(包括工藝組合件)之間的裝配關係、單裝數量和工藝路線等信息。

（2）產品相關的數據對象，包括工藝計劃、車間分工、材料定額信息、工藝計劃資料更改單以及材料定額更改單等信息。

製造BOM

在生產準備階段，製造部門在工藝BOM基礎上增加詳細的工藝內容、材料定額、製造資源（工裝、設備、刀具和量具等）以及工時定額等信息，最終形成製造BOM(Manufacturing BOM，MBOM)。製造BOM結構如圖3所示。

圖3 MBOM結構

製造BOM的增加的製造屬性信息如下：

（1）面向製造的產品結構，包括零件對象（包括部分工藝組合件）之間的裝配關係、單裝數量等信息。

（2）對象的製造屬性信息，包括材料牌號、規範、毛料尺寸和下料依據等信息。

（3）產品相關的數據對象，包括交接狀態表、工裝工具申請單、材料定額表、工藝文件、工藝更改單、工裝返修/定檢單和工裝工具種類表等信息。

製造BOM是詳細描述產品製造過程的基礎數據，也是生產管理系統運行的基礎數據，對於縮短生產準備周期，協調各部門的工作具有舉足輕重的作用。

其他BOM

質量管理部門根據產品的製造BOM和工藝BOM對質量的要求，提取產品中的自製件、外協件以及採購件的質量要求，產生質量BOM(Quality BOM，QBOM)。

採購部門根據製造BOM中零部件的外購和外協信息，制定產品的外購件的BOM清單，即採購BOM(Buying BOM，BBOM)。

本文重點研究航空產品EBOM→PBOM→MBOM的轉換、衍生關係，即重構過程，其他BOM不再贅述。

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EBOM→PBOM→MBOM重構過程

航空產品BOM重構過程中最終目的是生成MBOM以指導產品的生產。由於EBOM是源頭，PBOM、MBOM需在EBOM產品結構的基礎上進行結構調整、信息的補充和完善，即BOM重構。EBOM→PBOM→MBOM重構過程如圖4所示。

圖4 BOM轉化流程

PBOM主要體現產品工藝結構和工藝分工信息。MBOM體現了零部件加工和裝配過程，包含產品製造過程中所需要的完整的工藝、配套和資源信息。

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EBOM的接收

設計部門完成產品設計並發布後，形成完整的EBOM結構信息，工藝部門通過以下兩種方式接收EBOM。

（1）在傳統工作模式下，工藝部門收到設計部門發放的電子數據以後，整理成指定的格式後，採用手動或批量導入到工藝系統實現EBOM的接收。

（2）實現協同工作的情況下，設計部門通過協同研發平台發放數據，工藝部門在直接工藝信息平台中接收EBOM。

隨著企業信息化建設的深入發展，設計部門和工藝部門逐步消除信息孤島，構建統一的數據管理平台，實現研製、生產過程中所需的數據信息的快捷、準確的傳遞，減少工作量，提高工作效率，保證數據的唯一性和及時性。

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PBOM重構

PBOM是EBOM向MBOM轉化的中間環節，是MBOM的初期階段，主要用於工藝策劃活動。

PBOM的構建過程就是從EBOM到PBOM的重構過程，流程如圖5所示。

（1）產品結構調整。將EBOM中的產品結構映射到PBOM結構中，對EBOM中零組件結構關係按照生產組織要求進行局部調整。依據零部件在實際製造中的要求，通過EBOM中添加虛擬零部件（在設計BOM中出現，但在實際生產中並不製造的零部件）、中間零部件（在設計BOM中不出現，但在實際生產中因為工藝要求，既要製造的零部件）、工藝合件（因設備、材料、工藝性等因素將一個零件分開製造或多個零件合併製造），實現零部件的裝配關係調整。

（2）工藝分工。工藝分工是統籌規劃的過程，即根據資源配置狀況將零組件的加工和裝配任務分別發放到匹配的部門，合理有效的調配資源。PBOM重構過程目的是根據企業生產布局來合理分配零組件生產任務，根據工藝分離面（工藝分離面是根據裝配要求進行的產品結構劃分）劃分出來的零組件之間的包含關係來管理這些零組件，並確定零組件的流轉路線。在進行工藝分離面劃分時應合理分配組件、分組件的裝配工作量，減少產品總裝的工作量。

（3）數據一致性檢查。PBOM重構完成後與EBOM進行數據一致性檢查，檢查是否存在遺漏的數據項，分析兩者差異是否合理。

圖5 EBOM→PBOM的重構

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MBOM重構

MBOM是指導產品製造過程的基礎數據，是企業開展生產重要的依據，為ERP等生產管理系統運行所需的基礎數據。MBOM重構過程如圖6所示，詳細內容如下。

（1）劃分裝配單元。裝配單元劃分是根據生產的裝配層次要求劃分為產品、部件、組件和分組件的過程。進行裝配單元劃分時應該考慮到產品的結構組成，工藝上的開敞性，是否有利於裝配介面的協調，以及是否有利於減少總裝階段的工作量等。在實踐過程中，要根據具體的要求和以往的經驗等，權衡主次，以求得合理劃分裝配單元劃分的途徑。

（2）劃分生產單元。生產單元是裝配工藝編製和組織生產的最小組成。針對每個裝配單元再細分為若干個生產單元，確定生產單元中需參加裝配的零組件。

（3）構建工藝流程樹。工藝流程樹用於規定產品加工、裝配、檢測和調試等工藝順序。首先按照產品裝配單元和生產單元結構關係，確定各裝配單元的裝配層次，形成裝配單元結構樹；然後按照裝配順序，確定裝配層次，形成關係結構樹。裝配單元結構樹和裝配關係結構樹關聯形成工藝流程結構樹。

（4）確定製造資源。工藝流程樹構建完畢後，根據工藝流程確定每道工序生產所需要的製造資源，如材料、工裝、刀具、量具和設備等。

（5）添加工藝信息。為明確流程單元的製造/裝配分工以及相互關係，還需要編製工藝規程，形成詳細的工藝內容、工時定額和材料定額信息，提交工裝申請等生產用工藝信息。

（6）數據一致性檢查。MBOM重構完成後與PBOM進行數據一致性檢查，重點檢查是否存在遺漏的數據項，分析兩者差異是否合理。

圖6 MBOM產品結構

隨著數字化技術的發展，國內航空企業逐步建立三維設計、工藝協同工作環境。在三維數字化工藝設計環境導入設計BOM，在可視化環境中進行工藝分離面的劃分，添加工藝組件，進行工藝流程設計，劃分裝配工序，構建工序模型，最終在三維數字化環境下完成MBOM的重構過程。

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結語

航空企業通常基於PDM數據管理平台進行BOM數據的重構管理，並實現BOM數據向生產現場傳遞。基於PDM平台管理BOM數據如圖7所示。

圖7 基於PDM的BOM管理

在產品的全生命周期中，BOM信息是核心的基礎數據，是產品信息數字化定義的重要內容，是連接產品工程設計和生產經營管理的橋樑。通過對BOM重構技術的研究，有效保證BOM數據的完整性、正確性和一致性，提高企業信息化應用的集成水平，支持產品設計、工藝設計、現場生產和生產管理信息的集成，並優化企業的資源配置，為降低企業生產和運行成本提供有效的數據支撐。

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