基於mbom的工藝資料管理及整合技術研究
引言
本文針對企業產品製造過程中的工藝資料管理問題，提出了乙個數位化整合平台，整合pdm、mpm、erp系統，實現完整的覆蓋產品全生命週期的工藝資料管理，保證產品設計資料、工藝資料、生產資料等資料間的一致性，注重對工藝資料的組織和管理，有利於生產部門、採購部門、財務部門等生產經營活動的使用。
1 面向產品全生命週期的xbom
通常情況下，乙個產品要經過設計、工藝、製造、採購、銷售等諸多過程才能完成，其對應的bom分別是：設計bom（engineering bom，ebom），工藝bom（process planning bom，ppbom），製造bom（manufacturing bom，mbom），質量bom（quality bom，qbom），成本bom（cost bom，cbom），採購bom（buying bom，bbom），銷售bom（order bom，obom）。這些bom統稱為xbom，它們的產生和使用分別對應於產品開發過程的各個階段，每種bom在產品型別、應用領域和產品的生命週期方面各不相同，各種bom是由這三個方面確定的三維空間上的一種檢視關係，如圖1所示。由圖1可知，製造bom是根據產品的設計bom和工藝bom制定的；其他各種bom，如質量bom、成本bom、採購bom、銷售bom等都是根據製造bom制定的。
圖1 產品全生命週期中xbom 之間的相互關係和轉換過程
傳統的工藝資料管理一般以工藝bom為紐帶，實現工藝資料與設計資料、生產資料等資料間的整合，但這種方式不能有效管理產品的製造過程，也沒有顧及到產品生產中的質量管理、財務管理、採購管理、銷售管理等各種經營活動。而mbom是在工藝bom的基礎上，增加詳細的工藝、材料、製造資源（工裝、刀具、量具、裝置等）、工時定額、材料定額資訊，確定了產品、零部件的製造過程及所需的製造資源，是連線產品設計與產品製造的橋梁，而且也為erp系統提供重要的基礎資料。因此，在製造企業中，需要建立以mbom為核心的工藝資料管理系統，實現以製造工藝資料為基礎的工藝與製造過程管理。
2 基於mbom的工藝資料管理系統整合框架
本文提出乙個框架，整合pdm、mpm、erp系統，實現完整的以mbom為核心的工藝資料管理和製造過程管理。pdm中的bom通常被稱為ebom，由於ebom不考慮製造或採購，它不能被直接傳送到erp中被使用。因此，ebom需要被轉換為反映採購和製造工作細節的bom，即mbom，然後傳送到erp中，以使它能夠成為標準資料，並能實際上被使用。這樣，pdm系統負責管理ebom，並將其傳送到mpm中，mpm系統根據企業製造資源、工廠及工藝布局、材料等資訊確定產品的mbom，最後將符合企業產品製造過程實際的mbom輸入erp系統中，進行生產計畫和製造成本控制。同時，將erp系統中反映企業實際製造情況的生產裝置、製造資源等資訊實時動態反饋給mpm系統。基於mbom的工藝資料管理系統整合框架如圖2所示。
圖2 基於mbom 的工藝資料管理系統整合框架
mpm採用pppr（product，process，plant，resource）模型建立產品的工藝過程模型。pppr模型指的是：產品模型（bom結構和設計資訊），工藝模型（操作方法，如加工／裝配工藝、工序、工步等），工廠模型（工廠及車間布局），資源模型（人員、裝置等工藝資源）。mpm具有以下功能：
①mbom管理：建立與當前產品設計資訊相對應的mbom，確保製造過程計畫始終反映產品的最新設計；
②工藝計畫管理：為需要在車間進行生產、檢查、修復或維護的部件或裝配體編制詳細的任務，並形成計畫，包括要執行的操作、操作的執行順序、所需的資源和技能、作業指導、時間及成本要求；
③製造資源和製造標準管理：製造資源是執行生產活動所用到的資源，如生產裝置、刀具、工裝、夾具和人力資源等；製造標準是在產品製造過程中所用到的標準工藝和典型工藝；
④時間和成本估計：對實際的生產和製造過程進行時間和成本的預估。
圖3為製造工藝規劃過程中mbom的形成過程。產品a的ebom中，零件d和d′互為替代件，零件e由於裝配順序不同，所以分別組織。當產品a計畫在兩個不同的工廠中製造時，即產品a有兩條工藝路線時，必須構建適合於每個工廠特性的mbom。對於零部件b的製造方法，在工廠x中為自製，在工廠y中為採購。同樣，在實際的製造執行過程中，根據各製造工廠的製造特徵和實際情況，零部件a′和a分別在工廠x和工廠y中製造。在隸屬於全球製造公司的工廠之間或動態聯盟的企業之間，這樣的情況經常發生。而且，從經營效率的角度來看，由於工廠裝置或技術能力的不同，乙個工廠生產的零部件，在產品製造過程中通常被共享使用。在工藝設計階段工程審查中用到的mbom（設計）和erp系統用到的mbom（計畫）二者之間有所不同，前者需要使用零部件的安裝位置來確定其裝配路徑和序列，後者通常因為採購、生產計畫和會計的原因在erp系統中被使用，因而沒有必要考慮位置資訊，所以對於零部件e僅需要說明其裝配數量，此處是2。這有助於簡化所管理bom的結構，並提高使用資料庫等it資源的效率。
圖3 mbom 形成過程
圖4為mpm基於pppr模型確定產品工藝計畫的過程。零件d的工藝版本為b，其製造工藝包含5個操作。操作op20在工廠y的車間2製造，被指派了乙個刀具和乙個夾具。刀具和夾具儲存在製造資源庫的庫b中。操作op30由同一車間中的車床2執行。
圖4 產品工藝形成過程
mpm是連線產品設計、生產計畫到資源和庫存安排的橋梁。它需要從pdm中接收工程設計資料，再根據企業製造工藝和資源等確定產品的mbom和工藝計畫，最後將這些工藝資料傳送到erp中。本文所描述的通過整合pdm／mpm／erp系統來實現以mbom為核心的覆蓋產品全生命週期的工藝資料管理，其系統執行的組織結構如圖5所示。
圖5 系統執行的組織結構
3 結束語
通過pdm系統進行產品設計資料的管理，建立mpm系統進行工藝資料和製造過程的管理，通過erp系統進行生產計畫和成本管理，將三者整合起來實現以mbom為核心的工藝資料管理系統，它將提高企業的生產效率，支援企業在產品設計、工藝設計與生產經營、製造資訊等方面的整合，有利於企業資源的優化配置，降低企業的生產和執行成本。
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