BOM多视图维护管理

【导读】
BOM多视图维护管理 BOM管理的一大难点在于其一直处于动态变化之中。BOM的某一节点发生变化,与之相关的零部件结构都要发生变化。在PDM系统中,通过版本来实现BOM变更结果的管理;此

BOM管理的一大难点在于其一直处于动态变化之中。BOM的某一节点发生变化,与之相关的零部件结构都要发生变化。在PDM系统中,通过版本来实现BOM变更结果的管理;此外,不同的系统,如PDM系统和ERP系统之间共享着BOM信息,需要确保信息的同步性。本章主要研究了BOM的数据一致性和版本管理的问题。

 
1 BOM数据一致性维护
一个产品的生命周期中存在着各个BOM视图,不同的视图之间彼此不是孤立的,而是有着密切的联系。这些视图描述的是同一事物的不同侧面,这样就要求不同的视图在逻辑上必须保持一致。当一个视图中的模型发生变化时,它的某些要素在其他视图中映射的对象也应该随之做出必要的调整。在PDM系统内部以及不同系统之间,如何维护这些BOM数据的一致性是保证企业产品数据一致性的关键问题。

 



 
2 PDM系统内的数据一致性
PDM系统管理着EBOM、PPBOM和MBOM这三种BOM视图,三者之间进行着视图转换映射。在开发过程中产品数据在发生变化,需要进行控制和维护系统内部的数据一致性。
 
   
BOM数据包括本体和从体,因此BOM一致性维护是本体和从体的一致性维护。BOM从体为系统中的各种应用提供基础数据,包括各种属性,并且这些属性的创建者和使用者一般来说是不同的。因此,对于BOM从体的一致性维护只要控制个体每个属性的权限即可。而BOM本体的维护比较复杂,主要是因为BOM本体在BOM演变过程中是动态变化的,其一致性体现在BOM语义上,仅仅进行权限的控制不能解决BOM一致性的问题。
 
   
比较典型的BOM数据不一致性情况如下:
    (1)BOM本体中出现了父子关系循环。即子件中含有父件的节点,构成了BOM的结构循环。例如在下图所示的BOM结构中,如果在D节点下添加节点B,则产生了循环,因为B是D的父件。

父子关系循环

这种循环引用可能是由于编辑部件时造成,也可能是从其他型式的BOM中导入当前BOM时发生。第二种情况的错误通常是因为导入的BOM数据本身存在问题或者导入BOM与当前BOM的零件编码不一致造成,第一种情况实质上与第二种情况相同。
 
   
现在讨论的范围是在PDM系统内部,采用一套统一的零部件码,所以对这种问题的解决归结到对于BOM数据本身的父子循环约束。这种现象可以在事前避免,增加BOM节点时,通过设置BOM结构检查,进行判断是否发生了父子循环。下面介绍一种在简化条件下的探测父子循环引用的算法。
 
   
设源BOM为S,目标BOM的集合为T, SD记录S中某节点的所有下层节点,TD是T中某一节点的上层节点的集合,Gs存放按广度优先访问S得到的节点序列,Gc按顺序分别存放访问S中某节点的所有下层节点,Gt是按顺序分别存放访问T中某节点的所有上层节点。令C=SDnTD。探测父子循环的算法流程如图4-2所示。

父子循环探测算法

 

    这种算法中不区分子部件与父部件的约束,做了一定的简化处理,但并不会影响算法的正确性。

    (2)由于BOM变化引起的不一致问题主要有3种:增加部件引起不一致;册除部件引起不一致;修改装配数量引起不一致。这些变化可能引起BOM本身的不一致,也可能引起其它类型、其他型式的BOM不一致。
 
   
在BOM映射转换时,不同BOM的视图结构以及由结构调整引起的装配数量也存在或多或少的变化。为了避免正确变化与不一致的混淆,首先在BOM多视图映射转换时必须严格按照BOM转换的流程进行,以免发生错误。为了做简化处理,有些研究也把EBOM视图作为唯一可修改对象模型的视图。在此,可通过控制视图之间的关系解决这个问题。
 
   
根据BOM视图之间的关系,规定:只有在EBOM定版之后,PPBOM才能开始制作和修改;PPBOM定版之后,MBOM才能制作和修改。这样就避免了三者同时修改引起的混淆和错误。对于不一致的问题,事后的BOM检查也是一种必要手段。检查的方式可以通过BOM对比进行,查看是否某个父子关系在一个BOM中存在而在另一个BOM中不存在,或者某个物料的数量在两个BOM中不一样的问题。

 



 
3 PDM与其他系统的信息集成
在一个企业中,可能存在不同的CAD,ERP等系统或者这些系统的不同版本,也可能是存在这些系统与不同供应商、合作商之间的产品模型信息交换,同时可能存在的是每天这些不同的系统产生大量的数据与文档。在这样的一个复杂环境中,可以将PDM作为集成平台,提供一个数据管理的协同环境,如图4-3所示。

以PDM为平台的集成环境

CAD与ERP系统通过PDM系统提供的接口从PDM系统中提出各自需要的信息,各自应用的结果也放回PDM系统数据库中,从而实现了企业各管理系统的集成。
 

3.2.1 CAD与PDM的集成
CAD与PDM的集成是要求比较高、难度比较大的一个环节,其关键在于需要保证CAD的数据变化与PDM中数据变化的一致性。在图4-3中,PDM中BOM信息的获取方式可以通过与CAD系统建立接口,通过接口文件从CAD中获取PDM中所需的物料描述属性、BOM表。这种方式改善了以往需要手工输入BOM数据的状况,保证了数据的准确性,提高了效率。数据不仅仅是单向地从CAD到PDM传输,还可从通过接口文件从PDM系统导入到CAD中。通过判断接口文件的时间和CAD、PDM中的最后修改时间,可以得知最新的数据。这样,CAD和PDM的集成达到了比较紧密的集成,以保证CAD中的修改与PDM中的修改的互动性和一致性。
 

3.2.2 PDM与ERP的集成
PDM系统和ERP系统分别属于不同的部门,其系统结构和功能有很大的差别,管理企业不同方面的数据。而在制造企业中,二者用来在不同时间处理不同的任务时,又相互关联成为一个整体。ERP系统中的基础数据主要在产品结构和工艺设计过程中产生,可从PDM系统获得,而PDM系统需要从ERP系统了解市场变化从而快速相应。PDM与ERP有四种集成方案①主动集成;②被动集成;③直通式集成(直接数据库访问集成);④接口式集成。其中,接口式集成通过开发数据接口,能使PDM与ERP之间交换信息,且成本较低,取得了较好的结果。
 
   
PDM和ERP系统之间双向的信息传递,也带来了数据一致性维护的问题。BOM作为PDM和ERP系统的重要数据源和交叉点,反映了产品的结构关系和每一个零部件所需要的物料信息,这两个系统间的集成80%是基于BOM表的传递来实现。ERP中的BOM主要是MBOM,最根本作用是进行物料需求、成本等方面的计算。保证PDM和ERP系统数据的一致性,也就是保证BOM数据在两个系统中的一致性。

部门的产品数据变化
 

引起BOM数据变化的原因,如表4-1所示,来自于产生各个BOM视图的部门,相对应的各个BOM也发生着变化。为了保证各系统中BOM数据的一致性,应该选择合适的更改策略。在图4-3中,控制BOM数据更改的为ECM(Engineering Change Management,工程变更管理)单元。一旦设计、工艺或制造部门的BOM发生变动,通过ECM控制,确定更改的性质和影响范围,从数据源头开始修改BOM,在PDM内更改完成后发出通知,并及时在ERP内完成修改;而由下游反馈回的BOM更改,也同样通过ECM控制,在PDM系统中完成修改,再将更新的数据向ERP系统发布。PDM系统中工程更改的优势是:更改通知单可与BOM相关联,保证了要求更改内容与实际更改内容的一致性;更改过程规范,有着统一的组织,避免了更改随意性。
 
   
工程变更是一种流程,主要包括4个阶段:问题提出、变更申请、变更实现、变更通知。变更过程包含4个对象:工程变更请求(Engineering Change Request,工程变更请求)用于发起变更;工程更改单(Engineering Change Order,ECO)用于组织变更;工程变更活动(Engineering Change Action,ECA)用于实施更改;工程变更通知(Engineering Change Notice,ECN)用于通知更改完成。ECM工作流程如图4-4所示。

工程变更 过程

经过工程变更,能够保证PDM和ERP的数据一致性和完整性。在整个过程中ECR、ECO、ECO和ECN始终与BOM对象关联在一起,便于更改和审核的进行。通过这样的方式,设计人员与生产管理人员共享最新数据,有效支持产品的开发过程。
 



 
3 BOM版本管理
一个产品在开发中会不断被修改,因而BOM视图形成的过程是一个连续的、动态的过程。对于一些结构复杂、数据量大、开发周期长的产品,由于客户需求、制造资源等各种变化,在整个开发过程中BOM会不断变化。如何才能保证在正确的时间使用正确的BOM成为至关重要的问题。版本为解决这个问题提供了很好的方法。版本不仅包含了对象在当时的全部信息,而且还反映了该版本的设计对象和其相关联的对象的联系。此外,不同的版本给BOM数据一致性和有效性的保证带来麻烦,这就要求详细记录设计、加工过程中的原始资料及相应的更改信息。
 

3.1版本管理的模型和方法

常见的版本管理模型有两种:线性版本模型和树状版本模型

常见版本模型

线性版本模型是最简单的模型,它是根据版本产生的时间顺序依次排列的,如图4-5(a)所示。它通常用对象的标识号和版本号两个属性表示(这两个属性相当于对象在关系数据库中的二维表的主键)。当产生一个新版本时,系统自动赋予一个新版本号。线性模型能够很好地描述版本顺序产生的情形,其缺陷是不能区分是新设计产生的版本,还是在前一个版本的基础上修改的版本,即它不能用于有多种可选设计方案的情况。
 
   
树状结构版本模型正好能够弥补线性版本模型的缺陷。在该模型中,一个特定的路径就反映了一种设计方案的版本繁衍过程,如图4-5(b)表明了某对象具有两种设计方案,在B版本基础上形成了可选的C版本和E版本;在C、E基础上分别有修订后的D版本和F版本,D版本和F版本既是其上一版本的修订版本,又是两种设计方案的终止版本。
 
 
版本管理的方法又可分为四种:
    ①向前版本管理法:这种方法的机制是只完整地存储原始版本数据,对以后的版本只存储与前驱版本的差。这种版本可以有效地减少数据冗余,但每次生成新的版本需要较多的计算时间。
 
    ②向后版本管理法:向后版本管理法只存储最新的版本,对其它版本只储存其与后继版本的差,因而对旧版本的访问需要较多的计算时间。一般来说,由于新版本的使用频率较高,则可提高效率。
 
    ③有限记录版本管理法:对每一个对象来说,其版本可能是任意多个的,为减少数据库空间的占用和简化管理,有限记录版本法在新版本生成的同时,根据需要废除一些老版本,以控制系统内的版本总数。
 
    ④关键版本管理法:在产品开发过程中生成的版本中,重要程度是有区别的,因而可以分为关键版本和非关键版本区分管理。
 

3.2 PDM中的版本管理
在本课题中,为了控制数据库中的版本数目,并保证对数据的追溯能力,采用线性模型和有限记录版本管理法。版本有标识号,一种是按版本产生的时间顺序记为A,B,C……;另一种是按照正整数的顺序,以时间先后依次记为1,2,3……;有时两种形式混用。此处采用线性版本模型以及标识号混用的方法。按照时间顺序系统赋予对象版本号,版本没有发生大变化时,只改变数字序列,称字母为版本号,数字为版次号。
 
   
根据对象所处的状态不同,对其版本的处理也不同。在系统中,把对象分成为工作状态、提交状态、审核状态和发布状态等。工作状态下,对象处于创建者的个人工作区中,创建者可以对其进行修改、删除等操作,其他人无法进行访问和使用;提交状态下,创建者将对象提交到公共数据仓库中,其他人可以访问和引用对象,或者检入到自己的工作区进行操作;审核状态下,虽然对象处于公共数据仓库中,其他人可以访问到,但是无法使用对象;对象审核通过之后,变成发布状态,此时将被存储到特定的数据仓库中,所有用户都只能进行查询操作,而不能修改。
 
   
对于不同状态的对象,使用不同的版本控制方法。
    (1)工作状态:由于对象处于个人工作区,且没有被其他人引用,对它进行的修改等操作之后,版本不发生变化;

    (2)提交状态:由于对象每一次提交之前,都可能被修改,所以版本发生变化,但是此时对象还处在不成熟改进状态,只改变数字序列版次号,版本号字母不变,如图4-6(a)所示;

    (3)审核状态:对象等待审核,不发生任何变化;

    (4)发布状态:对于已经发布使用的版本,如果再发生变动时,通常会产生新的大版本,如图4-6(b)所示。

对象的版本管理

在产品开发过程中,任何一些小变动都能造成版本变化。为了减少数据冗余,提高系统效率,选择性地留存部分版本。采用版本号和版次号进行管理,一般同一版本号只留一个版次,也可以理解为,在版本号不发生变化的时候,对象发生的改变较小,且不需要留作记录。而发生了大规模的修改,或者已经作为发布版本被使用并需要留作历史追溯时,在改变了版本号之后,前面的版本不能简单删除。在多个版本同时存在的情况下,我们可以给予一个有效性约束,规定当前系统中使用的是某一指定版本。
 



 
小结
在产品开发过程中存在着各种BOM的视图,如何维护这些视图数据一致性,是使得BOM数据有效支持各部门工作的关键内容。本章从PDM系统与其他系统集成、版本管理等方面,提出了一系列解决办法。主要工作如下:

    (1)对于PDM系统中容易出现的父子循环以及不一致现象,利用循环探测算法以及BOM对比法进行解决。
 
    (2)PDM系统与其他系统的集成主要包括与CAD软件和ERP软件的集成。两种集成方法都采用接口文件为中介形式,对于三者内部发生的变更,PDM与CAD之间可通过比较接口文件与系统内文件的时间确定最新数据所在,PDM与ERP之间通过工程变更管理进行控制。
 
    (3)针对PDM中BOM的特点,采用了合适的版本模型与控制方法,利用版本号与版次号结合,降低数据冗余量,同时保证了数据追溯的可能。
 
 
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  • 2019-10-31 09:39
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