索引式BOM結構設計及算法研究

厲 慧，張 遠，闞延慧，曹 鵬

（徐州鍛壓機床廠集團有限公司，江蘇 徐州 221116）

1 引言

物料清單（Bill of Material，BOM）是一種產品結構化的信息表，是企業資源計劃系統（ERP）中最重要的概念之一，反映產品結構中父項與子項的信息以及父項與子項的其他關聯信息。它是信息的載體，不僅反映了信息的組成，還包含著信息的表現形式。ERP系統中的產品結構BOM與企業各部門的業務活動緊密聯系，是ERP系統運行的基礎。因此，BOM的變化和維護將對生產帶來直接影響。BOM的數據結構及算法構成了ERP系統數據的核心，為優化ERP系統性能，提高系統運行效率，本文提出一種索引式BOM（Index BOM，IBOM）的構造方法，同時適用于設計BOM和生產BOM，保證BOM的信息量和空間利用率，為BOM的維護、修改、查詢、分解等作好了充分準備。

2 BOM表的構造及其算法

2.1 BOM表的構造

物料清單BOM，又稱為產品結構表或產品結構樹，是一個描述產品結構的技術文件，是系統中最基本的資料，是制造業信息系統的核心部件，企業的原材料和產成品都將通過BOM建立邏輯上的關系，如圖1所示。

2.2 索引式BOM的構造方法

索引式BOM（IBOM）的構造方法是把產品屬性和產品結構信息分離，在對每一個產品的不同版本的存儲上采用了“索引”的方法，使得當查找某一產品某一版本的結構信息時能快速得到結果，如圖2所示，圖例：JH36-630L-1-2左立柱。

圖1 BOM結構示意圖

圖2 IBOM示例

3 IBOM實用性分析

3.1 多層IBOM結構算法分析

多層IBOM結構采用“單父—多子”的數據結構，它詳細記錄了產品的結構信息，即便是同樣的零部件結構，只要存在于不同的產品中，也要再記錄一次。以圖1中的產品A為例，其IBOM的結構表達如表1所示。

BOM結構的特點是產品間結構不互相影響，各個產品之間的數據記錄沒有交叉，因此維護比較方便。多層IBOM結構在分解時算法比較復雜，需要根據產品的ID查詢出最底層子項（即需要制造和采購的零部件）的ID和數目，效率比較高。但多層IBOM結構存在很多缺點，主要是數據項的冗余度大，零部件結構的重復定義，增加了系統啟動時錄入基礎數據的工作量。雖然定義了子項的層次關系，但是它屬于哪一個父層并沒有記錄，而只能查出它屬于哪個產品，無法清晰地顯示產品的樹型結構。

表1 產品A的多層IBOM結構算法表達

3.2 單層IBOM結構算法分析

單層IBOM結構采用“單父—單子”的數據結構，只是記錄了各父項和子項之間的對應關系。以圖1中的產品A為例，其IBOM的結構表達如表2所示。

表2 產品A的單層IBOM結構算法表達

但是在這種表中，父項可能是一個產品，也可能是一個部件。單層IBOM對于每種層次結構只定義一次，因此可以大大節約存儲空間，比如，在表2中只要記錄11條就可以清楚地定義產品A的結構，而表1則需要記錄13條。單層IBOM的數據冗余度是最小的，當這些通用件或標準件的結構發生變化時，在數據庫中也只需要修改一次，因此這種結構模型易于保證BOM數據的完整性和一致性。

3.3 按層次碼排序的IBOM結構算法分析

以圖1中的產品A為例，其按層次碼排序的IBOM結構表達如表3所示，其中層次碼為BOM結構的關鍵，按層次碼排序IBOM結構的冗余度較大，但產品間結構不互相影響，層次碼中隱含了零部件的所在層次和底層碼，非常容易顯示產品的結構樹和進行BOM結構分解，也可以快速準確地反查出一個零部件的歸屬情況。

表3 產品A按層次碼排序的IBOM結構算法表達

3.4 綜合展開的IBOM結構算法分析

綜合考慮單層IBOM結構和多層IBOM結構的優缺點來解決系統實際運行過程中數據維護和運行效率之間的矛盾。其分解速度比單層IBOM結構快，比多層IBOM結構冗余度小，IBOM分解時采用分層遍歷法遍歷IBOM表，可直接在數據庫中使用存儲過程，可大大提高IBOM表的分解速度。其結構表如表4所示。

采用這種綜合式IBOM結構，既可提高系統的運行效率，又可清晰地定義產品結構。綜合式BOM結構與單層IBOM相類似，仍然采用“單父—單子”的數據結構，只是每個子項的表示上又加上了相對應的最終產品，綜合式BOM結構對每個產品進行分別定義，比單層IBOM結構有一定的數據冗余，比多層IBOM結構節省了一定的空間。如定義產品A，多層IBOM需要13條記錄，而綜合式IBOM只需要11條記錄。只是對結構相似的產品，相同部分的結構仍需要在各自的產品結構中進行定義，因此，冗余度比單層結構大。

3.5 IBOM的版本控制、維護

BOM的復雜性之一是產品結構隨客戶的要求而不斷變化，這種變化不是簡單的修改BOM的原有結構，而是在保留原有結構的情況下，使之在歷史信息基礎上加入新的結構信息，亦即BOM的版本控制問題。在IBOM中，把修改零部件的整個結構重新記錄一次，而不管該部件下面的子部件或子零件是否修改過。由于有索引表，只需要記錄產品對應著BOM結構中的哪些記錄即可，而不必像成本BOM（Costing Bill of Material，CBOM）那樣重復很多相同的數據，降低了數據的冗余度，不僅保持了CBOM的優點，而且實現了產品歷史結構信息的記錄。

表4 產品A的綜合式IBOM結構算法表達

3.6 IBOM的多級反查

CBOM可以準確反查一個零件的父項或所屬產品，IBOM綜合了CBOM的功能，因此也能反查出某個零件的歸屬情況。零件的所有父項反查操作需要用遞歸算法來一步步向上遍歷產品結構樹，直到根部。多級反查是指自底向上掃描所有級次的產品結構，提供了解父項及其所需組件這種復雜網絡關系的一種簡單方法，列出使用一個零件的每個父項以及父項的父項直至最終產品，常用于確定一個組件的變化時，哪些物料或產品受到影響，如圖3所示。

圖3 多級反查

4 結束語

本文結合壓力機制造特點，研究和分析了四種典型的IBOM結構算法模型，從中總結BOM設計的主要問題并提出改進BOM結構模型以及基于存儲過程的遍歷算法。提出的IBOM結構清晰地定義了產品的樹型結構信息，因其增加了索引表，使不同產品不同版本的結構信息得以完整保存，有效降低了數據冗余度，保證數據準確性，并且解決對BOM進行操作帶來的系統效率和版本控制問題，為企業實現以PBOM為核心的計算機輔助工藝信息管理提供了一定的借鑒與參考。

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