民用飛機規范EBOM的生成方法及工具研究

何薇

(中航沈飛民用飛機有限責任公司 工程研發中心，沈陽　110179)

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民用飛機規范EBOM的生成方法及工具研究

何薇

(中航沈飛民用飛機有限責任公司 工程研發中心，沈陽110179)

飛機行業的工程物料清單(EBOM)是飛機工程設計部門提供給制造、采購等部門作為生產控制及采購的依據，因此EBOM應具備信息全面、格式規范、簡單易讀等特點。以某民用飛機項目中實際應用的較為規范的EBOM格式為藍本，以Excel電子表格為應用平臺，定制EBOM所需包含的屬性信息，利用Excel提供的功能定制一套生成規范的EBOM的方法及工作流程，通過Excel開發平臺及VBA語言、函數的運用將EBOM的排版過程進行程序化，實現了規范EBOM的自動生成。

工程物料清單；清單報告；物料清單；VBA語言；排版工具

0　引　言

為了保證飛機數字化設計制造過程中產品數據的一致性、完整性和可追蹤性，飛機行業普遍應用物料清單(Bill of Material，簡稱BOM)[1-2]。航空型號項目中有許多不同階段的BOM[3]，其中，工程物料清單(Engineering Bill of Material，簡稱EBOM)是上游設計單位從產品功能設計的角度出發，建立的產品零部件結構樹，是產品數據的源頭，影響著整個項目的成本計算[4]。EBOM應給出物料清單和父子組成關系，在企業管理中表現為產品明細表[5]。通常，在企業實施ERP的過程中，對產品BOM的整理是手工操作完成的，進度緩慢且準確率不高。郭林源[6]利用計算機從AutoCAD工程設計圖紙中提取出有效的產品結構信息，自動生成了BOM；同時，基于ActiveX方法，實現了Excel文件的導入導出。飛機設計行業普遍使用CATIA三維設計軟件，產品設計完成后可通過 CAD、CAPP 自動生成 EBOM 和PPBOM等多種EBOM類型[7-8]。目前，CATIA軟件提供的命令可以實現物料清單(BOM)和清單報告(Listing Report)兩種形式的產品明細表，將模型信息導出到文件，實現了模型與數據表的無縫對接。但兩種表格的可讀性均不高，BOM數據架構散亂，Listing Report格式粗糙且缺少必要的信息，無法滿足各公司飛機設計部門和生產部門對于規范化EBOM的實際需要；而手動規范化費時費力，長期的維護則更為不便。另外，各行業也競相開發相應的數字化研發平臺以實現EBOM 的生成與發送[9]。例如，某汽車公司利用Oracle數據庫和Java工具開發的EBOM軟件系統模塊[10]，實現了研發平臺與數據管理系統一體化。然而，各公司的研發體系不同，平臺的開發成本極高，應用普遍性與獨立的設計軟件相比較差，設計靈活性也大幅降低。

在圖紙化的時代，美國波音公司使用自動零件表(Automatic Parts List，簡稱APL)系統來完成工程零件的管理工作。轉換到PDM系統后，原安裝件轉換為模塊(Modules)，產品結構樹分為上下兩部分，模塊中零部件關系表(Modules Parts List，簡稱MPL)來自產品結構樹的上部，零件表(PL)來自產品結構樹的下部[11]。在MPL表中只能看到基本模塊的組成，使得供應商的責任劃分及制造內容更加清晰，但對于整個工程來說，產品的結構關系卻更加分散。國內現行的某民用飛機項目使用MPL表來實現部門之間的數據傳遞，在模塊細化以實現扁平結構樹的情況下，這只是EBOM的另一種表現形式。無論以何種形式體現，規范EBOM的格式及內容、使產品關系清晰易讀對于航空產業的發展都具有深遠意義。

針對目前飛機行業對EBOM的生成與維護越來越高的需求，本文旨在研究出規范EBOM的生成方法及工具。首先，需從模型中提取零/組件的原始屬性，對比分析CATIA生成的兩種EBOM格式的優缺點，選擇合適的格式作為原始數據；然后，在Excel應用程序中利用VBA(Visual Basic for Applications)編程語言進行開發，實現EBOM排版任務的自動化。

1　EBOM的屬性定制

工程要求定制EBOM的內容需要涵蓋：工程所需的零/組件屬性項、零/組件的下一級裝配件、零/組件裝配等級數以及零/組件的數量信息等。而且，格式上最好按各零/組件的裝配等級數展開，使每一個零/組件關系清晰、獨立、數量明確。規范的EBOM格式如圖1所示。

(a) 1級顯示

(b) 1級展開 圖1　規范的EBOM格式示例Fig.1　Example of standard EBOM

規范EBOM的簡化結構如表1所示。

表1規范EBOM的簡化結構

Table 1Simplified structure of standard EBOM

2　生成規范的EBOM的方法

生成規范的EBOM的方法包括兩部分工作流程：①利用CATIA中提供的命令提取原始數據；②按照規范的EBOM格式進行排版。

2.1原始屬性的提取

在CATIA中用Bill of Material命令選擇需要的屬性項，分別生成BOM格式和Listing Report格式的原始數據。其中Listing Report格式只能存為文本格式，需要拷貝到Excel表格中待用。生成的兩種表格分別如圖2～圖3所示。

BOM格式包括兩部分：第一部分將該BOM中的所有裝配件分塊順序排列，每個分塊順序列出該裝配件的所有組成元素，若組成元素中有子組件，則在下一個分塊中繼續展開，直到所有組成元素均為零件，所有元素的下級裝配件信息在每個組件分塊的題頭里；第二部分是摘要說明，顯示每一個零件的總數量。Bill of Material的零/組件關系如表2所示。

圖3　Listing Report格式Fig.3　Format of Listing Report 表2　Bill of Material的零/組件關系 Table 2　Organization of Bill of Material

Listing Report格式將0級組件中所包含的組成元素逐級列出，每一個組件都層層分解到最小的零件等級。零/組件的下級裝配件由零件級數結合顯示順序來識別，如圖4所示。

圖4　Listing Report的零/組件關系Fig.4　Organization of Listing Report

將上述兩種格式的原始數據進行對比，其結果如表3所示。

表3　兩種格式的對比

從表3可以看出：①Bill of Material格式將所有的屬性信息全部并列展開，而Listing Report格式將所有的屬性信息在同一列順序列出；Bill of Material可存為Excel電子表格，從生成到排版之間可以省略一個步驟，說明Bill of Material的排版更方便直接。②Bill of Material將所有組件分塊顯示，以級數為排序基礎，無法立即看到每一個組件的組成元素，屬于單層BOM存儲結構，不直觀；而Listing Report將每一個組件層層展開，以組件為排序基礎，組件及其組成元素聯系緊密，屬于多層BOM存儲結構[12]，符合規范的EBOM的顯示順序。此外，Listing Report還可顯示每一級零/組件的級數，該級數是EBOM中所要求的信息項，配合該零/組件的上下行關系，可直接看出在裝配樹中該零/組件的結點位置，組成十分清晰。③兩種格式都沒有下級裝配件的信息，需要添加。Bill of Material雖然在尾部的零件表中體現了零/組件的總數量，但要從其他地方提取，相比之下并不方便。綜上所述，Listing Report格式更能滿足EBOM的定制要求，且更易于排版，因此采用Listing Report方法生成原始數據。

2.2排版方法

得到Listing Report格式的原始數據后，將進行排版工作。排版EBOM的流程如圖5所示。

圖5　排版流程圖Fig.5　Flowchart of typesetting

3　自動化排版工具的研究

排版工具將飛機設計中常用的22項典型屬性項作為設計對象(如圖6所示)，根據主要設計對象實現自動化、規范化排版EBOM的功能。若有更多需求的屬性項，可向高度用戶化的程序中添加。

圖6　排版工具的設計對象Fig.6　Design object of typesetting tool

生成規范的EBOM的工作流程如圖7所示，圖中虛線框中的步驟是工具的主體功能部分，即將整個排版流程(如圖5所示)集成到該虛線框中的步驟一步實現。

圖7　生成規范的EBOM的工作流程簡圖Fig.7　Brief work flowchart of making standard EBOM

4　排版工具開發中的技術問題

4.1開發平臺的選擇

Microsoft Excel(電子表格)是微軟公司的辦公軟件Microsoft Office的組件之一，可以進行各種數據的處理、統計分析和輔助決策操作，它應用廣泛、使用便捷。行業內EBOM表通常選擇Excel電子表格的形式。

針對類似于EBOM格式的文件，微軟公司還開發出了一種可以與應用程序共享的、通用的自動化語言——VBA(Visual Basic for Application)，它是非常流行的應用程序開發語言VB(Visual Basic)的子集，實際上它也是寄生于VB應用程序的版本[13]。通過VBA，開發者可以創建自定義的工作表函數，進而簡化公式和計算。Excel是一款高度可編程的軟件，是開發基于電子表格的應用程序的最佳選擇[14-15]，Excel自帶的嵌入功能Visual Basic編輯器便是利用VBA語言提供給客戶進行二次開發的應用。

本文選用Excel平臺所提供的VBA語言和函數開發圖7中工具的主體功能。將工具主體功能集成于Excel中，使原始數據在Excel后臺直接進行處理，最終得到規范的EBOM表格。利用Excel中易于訪問的控件，設置友好界面，一鍵實現所需功能。應用上述開發方法，EBOM的自動排版可以方便地實現，達到自動操作的目的。

4.2提取下級裝配件(NHA)

Listing Report中沒有下級裝配件的信息，需要結合上下行級數和顯示順序進行識別。若要提取EBOM表中每行零/組件的下級裝配件，假設全表共j行，則程序流程如圖8所示(圖中，i、m為整型變量，表示表格行號)。提取結果如圖9所示。

圖8　提取下級裝配件流程圖Fig.8　Flowchart of getting NHA

圖9　提取下級裝配件的結果Fig.9　Result of getting NHA

4.3計數

Listing Report中重復列出了每個零/組件，有多少個就顯示多少次(如圖9所示)，故需要使每個組件中只保留一個重復出現的零件，并將所包含的每種零件在其組件區域內出現的數量累計。

需要注意的是：單個零/組件不能全表計數，需要在下級裝配件中區域計數；若有級數大且其下級裝配件在表中重復出現的零/組件，其數量需按下級裝配件出現的次數進行倍除，如圖10所示，從零/組件號列來看，B組件的總數為2，C組件的總數為2，D零件的總數為4；但C組件是B組件的子部件，則C組件的數量應記為：C總數/B總數=2/2=1，即每個B組件中只包含一個C組件。同理，每個D零件是C組件的子部件，則D零件的數量應記為：D總數/C總數/B總數=4/2/1=2，即每個C組件中只包含兩個D零件。

圖10　計數問題示例Fig.10　Example of counting problem

計算表中所有零/組件的數量，假設全表共j行，則程序流程如圖11所示(圖中，i、m、mt為整型變量，表示表格行號)。

圖11　計數程序流程圖Fig.11　Program flowchart of counting

5　工具的應用

以某裝配件為例，簡要說明工具的應用過程。

Step 1從CATIA中提取出裝配件的Listing Report報告清單，如圖12所示。

圖12　Listing Report界面Fig.12　Listing Report interface

Step 2將Listing Report全選并粘貼到工具Excel文件中，如圖13所示，應注意Listing Report報告清單要從Excel工具文件的第一個單元格開始粘貼。

Step 3點擊工具文件中的“生成EBOM”命令按鈕，執行后臺排版程序。

Step 4得到排版后的EBOM表格，如圖14所示。

圖13　Excel待排版界面Fig.13　Interface of Excel before formatting

圖14　排版完成的EBOM表Fig.14　EBOM after formatting

6　結束語

EBOM是航空型號項目研制過程中的核心BOM 形式，是工程設計部門提供給制造、采購等部門的一項重要文件，需要定期的跟蹤和維護，即使在產品的試制階段也需要利用EBOM定期提取模型信息。在PDM 系統中，EBOM可能以其他方式存在并發揮作用，但EBOM所表達的數據結構是PDM 生成產品數據的基礎之一。EBOM的格式是否方便易讀、生成方法是否簡單快速對工程部門的工作效率和制造部門的成本計算具有顯著影響。

本文總結出一套滿足一般飛機項目需求的規范的EBOM格式，它具有比CATIA自帶命令提供的EBOM更為清晰的組織架構；分析得到了快速生成和排版EBOM的流程，解決了相同零件號在不同組件號中的獨立計數等問題；所開發的VBA工具實現了自動排版EBOM的功能，在很大程度上提高了工程部門的工作效率，改善了EBOM工程文件的質量，為民用飛機工程的各項交付物的編制開辟了程序開發和參數化控制的方向，具有較強的指導意義和實用價值。

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(編輯：馬文靜)

Research on the Tool for Making Standard EBOM of Civil Aircraft

He Wei

(Research & Development Center, AVIC SAC Commercial Aircraft Company, Ltd., Shenyang 110179, China)

EBOM (Engineering Bill of Material) applied in aircraft field is deliverable which design department of aircraft engineering should provide to procurement, methods and project department as the basis of purchasing and manufacturing controlling. Whether the information is ample or deficient, whether the format is standard or nonstandard, whether it is easy to read or not, they all represent the work quality of design department to some extent. Taking the relatively standard EBOM practically applied in one civil airplane project as the original version, and the Excel tables as applying platform, the necessary property information has been customized, and one set of method and workflow has been customized by use of the functions of Excel and VBA(Visual Basic for Application). The workflow of formatting EBOM has been programmed, which realize the automatic generation of standard EBOM.

EBOM; Listing Report; Bill of Material; VBA; tool of typesetting

2016-04-13；

2016-05-13

何薇,he.wei@sacc.com.cn

1674-8190(2016)03-374-08

V222

A

10.16615/j.cnki.1674-8190.2016.03.017

何薇(1982-)，女，碩士，工程師。主要研究方向：機身結構設計。