产品设计BOM的自动生成方法及关键技术研究
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BOM集成技术在集成产品开发中的应用研究为快速响应市场变化,满足客户对产品交货期、质量、价格和所提供服务等方面越来越高的要求,企业需要新的、可扩展的、具有适应能力的方法改进产品开发过程。
为实现这种变革,集成产品开发(IPD)的思想被提出,并很快应用到企业实际的产品开发中。
物料清单(BOM)在集成开发环境中不仅起着联系工程设计分系统和工业设计分系统的作用,而且起着连接工艺设计分系统和经营管理分系统的重要作用。
因此,在多系统的企业生产环境中,实现产品信息共享,解决IPD中基于BOM的系统集成问题、一致性及实效性问题就显得尤为迫切。
1 基于BOM的IPD环境集成框架IPD环境中的集成,就是对整个产品开发过程中各种开发活动所涉及的产品信息进行统一的描述和表达,在整个产品开发过程中建立并采用完整的、确定的、统一的产品信息模型,实现产品开发过程各个子系统之间产品信息的共享和交换。
信息集成和共享是企业实施IPD必须的前提条件之一。
在制造型企业中,企业是以BOM为主线组织新产品开发与生产的。
BOM是计算机可以识别的产品结构数据文件,是产品数据在整个生命周期中传递的载体。
BOM贯穿于产品概念设计、计算分析、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。
新产品的开发过程同时也是产品BOM的形成、完善的过程。
在产品开发的最初阶段由设计人员生成一个具有初步轮廓的设计BOM(EBOM) 。
随着产品开发的深人,产品设计BOM也不断的完善、细化,直至新产品的设计BOM全部形成,这也标志着新产品设计工作的初步完成。
对于改型产品的开发是在原型产品BOM的基础上,对其进行修改形成新产品的BOM,作为产品生产的依据;对于全新产品,需要从建立全新的产品结构树并形成全新的BOM,然后对BOM进行完善直至新产品开发目标实现。
在新产品开发的不同阶段, BOM 有着不同的存在形式,存储在不同的系统中,包括工程BOM ( EBOM) 、工艺BOM ( PBOM ) 、成木BOM(CBOM) 、制造BOM (MBOM)等,保证集成产品开发过程中BOM信息在各个子系统交流的顺畅,可以为开发团队成员提供一个集成、统一的产品信息模型,而且还可以及时掌握产品开发进度。
产品bom表产品BOM表,即产品物料清单,是一种记录产品所包含的所有材料、零件、组件和配件的文档。
其目的是为了确保产品质量和生产效率,在产品设计、工艺和制造等方面起到重要作用。
本文将从以下几个方面对产品BOM表进行探讨。
一、产品BOM表的基本要素1.产品编号:每个产品都需要有一个唯一的编号,以便于区分和识别。
2.产品名称:产品的名称应该简洁明了,能够准确地描述这个产品的特点和用途。
3.客户:产品是为谁制造的?在这个字段中记录客户的名称或者客户代号。
4.版本:随着产品的修改和升级,版本号能够方便我们进行区分和管理。
5.类型:产品类型可以分为多个层次,例如模块、部件、总成等。
6.物料清单:产品BOM表的核心部分,记录了所有的物料、零部件和配件的信息,包括名称、规格、数量等。
二、产品BOM表的编制方法1.设计阶段的BOM表编制在产品设计阶段进行BOM表编制是最为理想的方式,此时产品的构成和设计已经初步确定,利用3D CAD软件可以自动生成物料清单,这样能够快速准确地生成产品的BOM表。
2.工程变更时的BOM表编制在产品生产过程中,可能因为工艺问题或者材料变更等原因,需要对产品进行改进和更新。
此时需要对现有的BOM表进行改版,在新的BOM表中记录所有的变更细节,并保证与旧版本的BOM表相同的物料清单信息。
三、BOM表的优化1.产品结构优化合理的产品结构设计能够提高产品的性能、可靠性和生产效率,例如采用标准化结构,减少零部件数量等等。
2.物料优化优化物料采购和管理,例如采用高质量的原材料和零部件,降低物料成本和库存管理成本。
3.制程优化改进制造工艺,以提高产品的质量和生产效率,例如采用先进的制造技术、改进工艺等。
总之,产品BOM表对于产品设计、生产和管理来说是一个非常重要的文档,能够帮助我们实现产品的高效组装和生产,并提高产品的质量和可靠性。
因此,BOM表应该被认真审查和优化,以满足产品的设计要求和生产需要。
PDM系统中BOM多视图技术的研究武汉开目信息技术有限责任公司陈林林产品的信息管理是产品生产和开发的重要方面,基于集成思想的产品数据的统一管理模式,使得在整个企业范围内可以方便地获得各类与产品相关的信息。
因此,在先进设计和制造过程中,BOM 视图的数据完整性、正确性和一致性以及BOM 的快速建立有着重要的意义。
在我厂的产品数据管理系统的设计和开发过程中应用了BOM多视图技术,通过考核各种BOM 视图信息,为设计过程中可能出现的缺陷提出在成本控制、质量控制和管理、采购管理等方面的反馈信息和修改意见。
将产品的设计过程与产品全生命周期的其他阶段连接起来,企业的各部门共同“协同工作”,从而提高企业的设计水平,降低企业生产成本,提高企业的生产质量。
总之,BOM多视图成为产品全生命周期的各部门协同工作的桥梁和手段。
关键词:BOM多视图,产品结构1BOM多视图在产品生命周期不同阶段,企业不同部门、不同角色的人员需求从不同的角度观察产品结构,他们看到的同一个产品的结构是不一样的。
例如:◆设计工程师从功能模块的角度观察产品结构,他看到的产品是由一系列功能单元和零件明细构成的,BOM结构与图纸明细栏上表达的结构完全一致,称为设计BOM;◆装配工艺师从产品装配工艺路线的角度观察产品结构,在他的产品结构视图中存在一些装配过渡件,反映了零部件的逐层组装顺序,称为装配BOM(也有人称之为生产BOM);◆制造工程师则注意产品中包含哪些自制零件,每种自制零件的总数量,以及零件的制造工艺过程,在他的产品结构视图中存在零级毛坯和半成品件,称为制造BOM;◆采购部门只看外购零部件和原材料清单,而不关心产品的层次结构,一个产品中所有外购件都展开在一个层次上,并注明单台产品中的总用量,称为采购BOM;◆维修人员关心的是存在哪些易损件,需要的维护备件的数量,称为维修BOM,等等。
在企业的实际业务中,常见的BOM多视图类型有设计BOM、生产BOM、维修BOM等。
ERP系统开发中BOM结构模型的研究及应用BOM(Bill of Materials)是指物料清单,是在ERP系统中的一个重要模块,用于描述产品的组成结构以及物料之间的关系。
BOM结构模型的研究和应用可以帮助企业实现产品管理的标准化、自动化和规范化,提高企业的生产效率和产品质量。
BOM结构模型的研究可以从以下几个方面展开。
首先,需要对BOM的组成结构进行研究。
BOM包括产品的物料清单、组成层次以及物料之间的关系。
研究BOM的组成结构可以帮助企业理解产品的组成过程,从而更好地进行产品设计和制造。
例如,可以通过研究产品的组成结构来确定产品的材料成本,预测产品的制造周期,并为企业的生产计划和物料采购提供参考。
其次,需要研究BOM结构模型的构建方法。
BOM结构模型的构建方法包括手工构建和自动构建两种方式。
手工构建需要人工逐级添加产品的物料清单,适用于产品结构相对简单的情况;自动构建利用计算机技术,通过产品设计数据和物料库存数据自动生成BOM结构模型,适用于产品结构复杂或者变化频繁的情况。
研究BOM结构模型的构建方法可以帮助企业选择适合自身情况的构建方式,提高BOM结构模型的准确性和可靠性。
第三,需要研究BOM结构模型的应用。
BOM结构模型可以在ERP系统中与其他模块进行集成,实现产品设计、生产计划、物料采购、生产执行等业务流程的自动化管理。
通过BOM结构模型,企业可以快速了解产品的组成结构,预测产品的材料成本和生产周期,实现对物料库存的有效控制。
此外,BOM结构模型还可以与产品生命周期管理、质量管理、配件管理等模块进行集成,帮助企业进行全面的产品管理。
总结来说,BOM结构模型在ERP系统开发中的研究和应用具有重要意义。
通过研究BOM的组成结构和构建方法,可以实现BOM结构模型的准确性和可靠性。
通过应用BOM结构模型,可以实现产品管理的标准化、自动化和规范化,提高生产效率和产品质量,进而提升企业的竞争力。
中央空调可配置BOM的智能化自动生成研究潘可峰;徐克林【摘要】本文以中央空调企业可配置产品BOM为研究对象,针对中央空调产品大规模定制化可选配的结构特点,运用ERP数据库中的数据提取、转换与上传,结合线性分析计算模型,构建了智能信息提取与分析方法、并通过BOM模块化方法及逻辑运算符的应用,构建BOM自动生成方法,解决了中央空调制造业或其他相类似制造企业产品因大量可选配置而导致的BOM数据量大,设计与维护困难的问题,有力地支持了应对客户需求变化的快速工程变更,有效提高了企业的运营效率.【期刊名称】《制造业自动化》【年(卷),期】2011(000)017【总页数】4页(P14-17)【关键词】中央空调;智能提取;BOM模块化【作者】潘可峰;徐克林【作者单位】同济大学机械工程学院,上海201400;同济大学机械工程学院,上海201400【正文语种】中文【中图分类】TP2710 引言BOM即产品物料清单(Bill of Material),在许多现代制造型企业中,企业是以BOM为主线组织新产品开发与生产的,中央空调产品结构的复杂性决定了其BOM特点。
在大规模定制生产环境下,顾客的个性化需求必然造成产品的多样化,从而引起产品本身规格的多变和复杂性,例如,若C公司能向客户提供10种不同规格的冷水盘管,8种不同规格的过滤器,4种风机类型,3种不同的颜色,4种框架类型满足客户的定制需求,这样就能组合出10×8×4×3×4=3840种最基本款的中央空调,如果按照标准BOM的方式建立物料清单,就必须建立3840个基本款BOM,事实上,对于中央空调而言,可选的配置有很多种,由此而产生的可能的最终产品数量是一个天文数字,如图1所示。
1 基于智能提取的BOM自动生成方法图1 简化中央空调产品族的BOM结构模型在大规模定制的生产环境下,产品系列的BOM模块化方法可以快速地解决BOM 生成问题,但对设计人员的经验依赖度较大,需要设计人员做出一定的判断选择,否则容易导致错误的BOM配置,最终影响产品的正确生产。
BOM模型的研究与应用BOM(Bill of Materials)模型是一种用于描述产品制造过程中所需物料、零件和组件的清单。
它为企业提供了关于产品制造过程中所需资源的详细信息,有助于企业进行生产计划、物料采购、库存管理和成本控制等方面的工作。
本文将介绍BOM模型的研究与应用,以期为相关领域的研究和实践提供有益的参考。
BOM模型的应用领域广泛,主要涉及制造业、供应链管理、物流和计划管理等领域。
在现代制造业中,企业为了满足客户的需求,需要在短时间内将产品推向市场,这需要对生产过程进行精确的控制和管理。
BOM模型为企业提供了一种有效的方法,可以帮助企业快速响应市场需求,提高生产效率,降低成本,增强市场竞争力。
BOM模型的优点(1)提供了产品制造所需的完整清单,包括物料、零件和组件的数量、规格和材料等信息。
(2)有助于企业进行生产计划和生产进度的控制,确保生产过程中的物料供应和生产资源的有效利用。
(3)能够帮助企业进行物料采购和库存管理,减少库存积压和降低成本。
(4)通过对BOM模型的数据分析,可以对生产过程进行优化和改进,提高生产效率和产品质量。
BOM模型也存在以下不足:(1)对于某些复杂的产品,BOM模型的建立和维护工作量较大,需要耗费大量的人力和物力资源。
(2)对于某些零部件的通用性和可替换性考虑不足,可能导致在某些情况下无法满足生产需求。
(3)BOM模型的数据更新不及时,可能无法反映企业的实际生产情况。
(4)BOM模型没有考虑生产过程中的动态因素,如设备故障、人员缺勤等,可能影响生产计划的准确性。
未来对于BOM模型的研究将集中在以下几个方面:(1)如何提高BOM模型的建立和维护效率,降低相关成本,以满足企业实际生产的需求。
(2)如何将BOM模型与人工智能、大数据等先进技术相结合,实现BOM模型的智能化和自动化,提高生产计划的精确性和效率。
(3)如何考虑生产过程中的动态因素,完善BOM模型,提高其应对生产过程中突发事件的能力。
产品设计BOM的自动生成方法及关键技术研究提出了一种产品设计BOM的自动生成方法,利用OpenDWG联盟组织提供的OpenDWGToolkit(以下简称ODT)技术从DWG文件中读取设计BOM所需要的信息,自动生成设计BOM产品结构树及其展开产品结构关系表。
讨论了在设计BOM自动生成过程中所遇到的难点及相应的解决办法,实现了一个设计BOM自动生成系统并将之应用于企业实际生产管理中。
1 引言在制造业中,产品物料清单即BOM(Bill of Material)是企业基础的核心数据,是联系企业设计制造和生产经营管理的桥梁。
在整个产品全生命周期的各个阶段,面对不同的生产部门存在多种不同意义的BOM视图:设计BOM、工艺BOM、制造BOM、质量BOM、成本BOM、采购BOM、销售BOM。
设计BOM是企业产品设计部门用来组织和管理生产某种产品所需的零部件物料清单,它是产品设计工程师在完成产品设计后获得的,它是其它BOM视图的基础,其它的BOM都是在设计BOM的基础上,根据自身的需要,将其分解、添加、修改、调整后形成的,所以说设计BOM在整个系统中起着关键性作用。
国内针对BOM的研究很多,但是大部分都是侧重于阐述BOM在企业中如何应用,或者阐述BOM 的数据组织结构及其各种BOM之间的转换,而针对BOM具体如何生成并没有详细的阐述,忽略了一个最为基础且关键的问题:面对现代复杂产品,其BOM数据是如何获得的,在获得数据后,最初的设计BOM 是如何形成的。
如果依然采用手工填写数据、编写BOM的方法,显然对于复杂的产品是不可取的,不仅费力,费时,繁琐,而且容易出错。
本文正是基于以上提到的问题,特别针对设计BOM、对其BOM数据的提取以及BOM的自动生成方法及相关技术做了研究,并将其应用于企业,解决了企业的实际问题。
2 设计BOM 自动生成系统的整体框架设计BOM 本质上是产品在工程设计阶段的产品结构的反映,在设计部门完成产品设计以后,设计BOM 已经隐含在产品当中,我们要将这种隐含关系提取出来并且以适当的表现方式将其显式地表现出来。
基于目前企业基本都采用了CAD 系统来进行产品设计,因此产品结构存在的最原始的状态也就是CAD 系统产生的成套电子工程图纸,而设计BOM的数据也正是来自于这些电子图纸。
这些图纸以图形和文本的形式清楚地描述了产品、部件、零件的组成结构及相互关系。
本文就是要将这些图纸中已经存在的数据,根据它们之间的相互关系,通过ODT 技术提取其中数据,再以产品结构树以及其对应的产品结构关系表的形式表现出来,并将之作为企业产品的重要文档保存到产品数据库中,为企业后续的工作做准备,或者为设计新产品时提供参考。
本文将系统分成以下几个功能模块分别完成上述任务。
(1)数据准备模块:该模块为设计部门管理人员提供了信息输入的接口,管理人员根据企业产品的分类,将和该产品相关的所有图纸文件,录入到系统中。
(2)数据提取模块:该模块将处理管理人员录入的所有图纸。
利用ODT 技术直接读取CAD 电子图纸中设计BOM 所需要的零部件信息,并将之存储到相应的数据结构中。
(3)建立设计BOM 产品结构树:该模块根据企业对产品零部件组成结构的描述,将已经得到的产品零部件信息组织生成产品结构树,即设计BOM 的产品结构树形式。
通过该结构树设计人员可以清楚地查看产品的组成是否正确,如果发现产品结构有问题,那幺,此时即可对产品的设计做出调整,此时设计的BOM 视图是以树层次结构展现出来的。
(4)设计BOM产品结构树的展开:设计BOM以产品结构树的形式并不能满足用户的全部需求,很多信息只通过树型结构无法表达出来,因此我们将设计BOM展开成产品结构关系表的形式,该表不仅反映了产品结构的层次关系而且进一步体现了各个层次之间数量、重量以及各个层次零部件的来源(采购、外委、自制)等其它部门所需要的重要信息。
2.1 设计BOM 数据的准备这个阶段是设计BOM形成的最初阶段,也是关系到设计BOM 数据是否准确完整的一个关键部分。
设计部门必须要能够准确、完整地输入整套产品图纸文件,然后系统接收该套图纸文件,为下一步做准备。
在此系统对输入的图纸不做检查,但是在数据提取阶段和产品数据结构树形成后,系统会给设计人员相应的提示,并且在产品结构树构造完成以后,设计人员可以将树展开检查该产品结构是否正确。
如果不正确的话可以回溯,并且检查图纸输入是否正确,重新输入。
2.2 设计BOM 数据的提取数据提取工作在BOM的形成过程中具有关键性的作用,如果数据提取出现错误,那幺我们接下来的工作将是毫无意义的。
当前我国企业应用CAD 系统已经是非常普遍,基本实现了甩图板,正因为如此,设计BOM 才具有了自动生成的需求。
国内目前应用最广泛的CAD系统是Autodesk公司的Auto-CAD系统,它产生的图纸文件格式是DWG格式的文件,这种图纸在我国企业中大量的使用,普遍性很强,但是由于Autodesk公司没有公开该文件的格式,用户无法直接从该文件中提取自己需要的信息。
我们虽然可以使用一些二次开发语言如AutoLISP 、ObjectARX、VisualLISP、VBA等,根据自己的需要开发一些特殊功能,但是这些语言运行的环境都离不开Auto-CAD系统,Autodesk 公司也提供了dxf 文件格式作为与其它系统进行数据转换的接口文件,但是这种文件格式有着天然的缺陷,首先它也是必须在AutoCAD系统平台下才可以被操作,其次该文件的格式复杂难懂,普通用户难以正确地读取,而且DWG经过另存转换后得到的DXF 文件,其文件的大小是dwg文件的2 到3 倍,而针对目前最新版的AutoCAD2004 的DWG,该DXF 文件的大小更升为6 到7 倍,这无疑为企业又带来了一个附加的存储费用。
为了不受AutoCAD 系统的约束,保持数据提取功能的独立性,本文采取The Open Design Alliance 即OpenDWG 联盟组织提供的ODT 技术,ODT 是OpenDWG Toolkit 的简称,它不需要AutoCAD 运行环境的支持直接读取DWG 和DXF 文件,并且可以将之转换为它自己的数据格式,而且由于这种格式是对外开放的,无疑将为企业后续的生产管理提供便利。
ODT支持Windows 和Unix 操作系统,针对这两种操作系统的各个版本,ODT 又细分了很多版本,用户只需要根据自己的环境,选取不同库文件,将其加入到自己的开发项目中去即可。
到目前为止,ODT 已经支持到了AutoCAD2004。
ODT 以动态库的方式提供给用户,直接读取DWG 图形文件,对其中数据进行挖掘整理。
通过使用ODT 大大地增强了我们应用系统的独立性,缩小了系统的体积,同时必然增强了系统的鲁棒性。
本文在对DWG图纸信息提取的实现过程中,没有遇到数据丢失的现象,完整地得到了我们所需要得所有数据。
要使用ODT必须先建立ODT 得应用环境,根据用户操作系统的版本,将必需的动态库、动态库引出文件、头文件、初始化文件加入到项目工程中,然后为ODT 在内存中开辟所需要的空间,接着对ODT 进行初始化,加载DWG 格式文件,然后调用ODT 开发包的功能函数,遍历图纸读取图纸数据,当读取工作完成以后关闭ODT 在内存中所开辟的空间,接着卸载DWG 格式文件。
如图1 所示。
在实际当中,我们需要的数据一般都是从图纸的标题栏和明细表中而来,这里详细记录了图纸中组成产品的零部件的信息,如名称、数量、材料等。
因此我们主要就是提取标题栏和明细表中的数据。
根据实践经验,企业设计部门对图纸一般都有比较严格的规定,譬如对图纸的图幅、标题栏、明细表这些没有涉及到零部件本身形状尺寸的图纸要素,会采用一些标准的格式,将它们的位置、形状尺寸、间距、表中字体等这些属性以确定的方式在图纸中规定下来。
这样无形中为我们对图纸数据的挖掘提供了便利,这样就可以通过ODT 在图纸中找到一些关键的位置、尺寸(如标题栏的右下角基点),以及由此而上找到明细表并且通过线条之间构成的包围盒准确找出表中的字段及其对应的字段值。
这样得到的数据准确,而且大大提高了数据读取的速度。
通过ODT 技术的使用我们得到了需要的所有数据并将之存入到一个名为dwgfileInfoArray的数组中,该数组中每一个元素代表一张图纸信息,并且该元素分别记录了明细细表和标题栏数据,其数据结构如图2 所示。
2.3 设计BOM 产品结构数据模型及产品结构树的建立2.3.1 设计BOM 产品结构数据模型数据模型要能充分反映产品结构,能满足用户对数据的处理要求。
产品实际的组成往往很复杂,其关系往往是一种网状的关系,如图3 所示。
实际当中一个产品由十几个甚至上百成千个零部件组成,而一个部件又由一个或多个零部件组成,这些关系可以用表或图的形式表述。
最终产品处在最高层,它的直接零部件处在第2 层,这些层的每一组件同样又可以连续分解成更低层的零部件直至最基本零件:外购件或原材料,并且存在这样的情况:一个零件被多个零部件引用,这样实际中产品零部件之间就形成了一种除了根节点外的多对多的网状关系。
这种结构难以处理,为了清晰地表达产品结构,为了将设计BOM中产品的所有部件能按层次关系全部显示出来,使产品及其构成的父子关系一目了然,而且为了便于计算机的处理,我们必须打破这种结构,本文采取将被多次引用的零件或者部件多次复制的方式, 将图3 转化为图4 的形式,这样复杂的图形结构被解构成为计算机容易处理的树状结构,使用了树型结构数据模型,即所谓的产品结构树,它按照产品、部件、零件的相互依赖关系组成的树形结构,可以按层次进行展开,而且这种结构正好符合我们要读取的零部件图纸的标题栏和明细表之间的关系。
一般情况下每一张产品图纸都包含有标题栏或者明细表,或者二者皆有。
这两个表非常详细地记录了零部件本身的信息。
标题栏中记录了零部件的名称、代号以及表达该零部件图纸的图幅、页数等总体情况。
而明细表则记录了该部件的详细组成部分如零件名称、数量、材料、加工单位等。
2.3.2 建立设计BOM产品结构树在具体实现上,产品结构是一套图纸内部关系的反映。
根据企业的不同情况,在产品设计结构中,不论零件还是部件都有一个惟一标识它们的关键属性,如图号。
据此我们便可以在产品结构树中惟一确定该零部件,将其插入到结构树中相应层次的节点中。
对于复杂的部件它又由子零部件组成,此时在图纸中一般都会有明细表,该表中详细记录了组成该部件的零部件,如零部件的名称、数量、重量、材料技术、采购方式等。
这样针对一张图纸,我们完全可以根据标题栏和明细表得到该部件的组成,形成一颗子树,如果我们能进一步将每张图纸通过它们在其它图纸的明细表中的相互引用情况,就可以构造出和我们设计的产品结构数据模型相吻合的整个产品结构树。