航空發動機制造企業BOM構建研究

邵立楨 李昕悅 高蓉 劉穎琨 張瀾禹

中國航發西安航空發動機有限公司 陜西 西安 710000

引言

航空發動機制造被譽為現代工業的“皇冠上的明珠”，其技術和管理的高標準對企業的信息化水平也提出了新要求，隨著企業同步建設了產品數據管理PDM（Product Data Management）與企業資源計劃ERP（Enterprise Resource Planning）系統，BOM作為企業運行所需的基礎數據，成為PDM和ERP系統集成的核心部分，得到日益重視。

1 BOM的定義和內容

1.1 BOM的定義

BOM，即物料清單（Bill of Material），通常稱為產品結構表或產品結構樹，產生于產品的設計階段，是指產品所需物料明細表及其結構，體現了產品組件、零件等物料之間的結構關系及數量關系，是一個典型的樹狀結構[1]。

1.2 BOM的內容

隨著PDM和ERP的推進，對BOM的定義和內容也不斷擴展，在不同企業，依據管理機構和要求的不同，BOM管理的物料類型和層次也不同，BOM的內容主要有結構和屬性兩部分。

1.2.1 BOM的結構內容。BOM的結構是對物料之間的父子關系的描述，廣義物料包含產品加工過程涉及的組件、零件、原材料、刀具、工裝、量具等。父物料是由多種子物料按照一定的數量組成的，這種組成在零組件之間是以裝配關系邏輯構成，在零件和其加工所用的原材料、刀具、工裝等物料之間是以功能關系邏輯構成。

1.2.2 BOM的屬性內容。BOM的屬性包括物料屬性和裝配屬性。物料屬性是隨著產品生命周期的不同階段而不同，包括設計屬性、工藝屬性、制造屬性、成本屬性、計劃屬性。裝配屬性是父物料所需要的子物料的數量、裝配工具等[2]。

2 BOM的分類

在產品生命周期中，BOM 所包含數據貫穿了設計、工藝、制造、計劃、采購、銷售、財務等幾乎所有職能部門，根據BOM在不同部門的結構和屬性特征，形成不同的業務功能BOM。主要分為設計BOM即EBOM（Engineering BOM）、工藝BOM即PBOM （Process Planning BOM，）、制造BOM即MBOM（Manufacturing BOM、采購BOM即BBOM（Buying BOM）、質量BOM即QBOM（Quality BOM）、成本BOM即CBOM（Cost BOM）、銷售BOM即SBOM（Sale BOM）等。

3 航空發動機制造企業BOM應用的特點

航空發動機零組件數量多，產品工藝復雜，裝配關系復雜，造成BOM涉及的物料種類多、數量多，BOM層級多，不同BOM包含的物料數據和屬性數據復雜。

在產品設計端，多設計院所承接不同功能部件的設計任務，形成整機EBOM，共同設計發動機產品；在制造端，多制造廠實施專業化研發和生產，根據廠際分工，完成承制的產品任務，各自構建本企業的BOM，共同制造發動機產品。

由于航空發動機制造的精密設備應用和信息化程度高、對質量管控的高要求以及定期維護和修理的特殊要求等因素，需要對產品制造過程中的數據進行快速.準確的提取、傳遞及統計分析，以保證制造和修理過程可驗證、可追溯，對BOM的管控難度大。

在航空發動機的研制階段，為不斷優化設計，開展試驗，會對同型產品的每臺產品進行獨立的BOM管理，造成BOM基本相似，但也存在差異，需要繼承共用數據的同時，區別差異數據。

4 航空發動機制造企業BOM構建

作為技術密集型的制造企業，EBOM和PBOM是企業管理的重點，也是其他BOM數據的源頭，本文主要探討在航空發動機制造企業中進行EBOM和PBOM的構建和應用。

4.1 EBOM的構建

由于發動機產品的多制造企業專業化協同制造特性，造成設計院所完成整機EBOM發給制造廠后，制造企業要根據承擔的廠際分工對EBOM進行重置。設計院所傳遞的EBOM不僅是一個物料結構樹，而是基于EBOM結構形成的產品設計屬性數據集，包括以下內容：

4.1.1 產品的設計結構，包括整機、部件、組件、零件之間的層層裝配關系、和每個裝配層級的裝配數量。

4.1.2 產品設計屬性信息，包括ID編碼、零組件號、零組件名稱、版本、材料牌號、材料標準、毛坯類型、毛坯類別、毛坯標準、單件重量、關鍵件或重要件特性、熱處理狀態、表面處理狀態等基本屬性。

4.1.3 產品相關的數據對象：包括三維模型、二維圖樣、相關技術標準、說明書、目錄和更改單。

4.1.4 產品配置信息：型號、階段、批次有效性等信息。制造企業的設計部門首先搭建虛擬EBOM頂層，用于管理該產品，根據廠際分工承接的任務情況，將需要整體交付的產品（一般是整個部件），以及跨裝配層級單獨交付的零散產品，與EBOM頂層建立父子關系，保證本廠分工制造的零組件號數量完整，然后對EBOM中屬性和關聯的數據進行核對，生成本公司的EBOM。可根據需要生成承制件目錄、關重件目錄、備件目錄等文件。

4.2 PBOM的構建

PBOM搭建過程以EBOM結構為基礎，工藝部門接到公司的EBOM后，劃分工藝分工，確定主要材料消耗定額，增加底層零件加工所需的鍛件、鑄件、板、棒、絲、帶、粉等原材料，根據實際零組件裝配順序和關系，調整局部裝配結構，增加工藝件（也稱中間制造件），確定虛擬件。用新定義的PBOM裝配結構關系代替原有的設計組件及結構關系，EBOM和PBOM的結構重構示意圖見圖1，制定零組件制造方案，確定 工藝路線，形成PBOM。

圖1 EBOM和PBOM的結構重構

對于工藝增加的件號，稱為工藝件，是指在EBOM中不出現，但在PBOM出現的件號。它在生產制造中真實存在且具有管理意義（如需要儲存），包含工藝拆分件、工藝合并件等情況，并補充其必要屬性。對于工藝取消的件號，稱為虛擬件，是指在EBOM中出現，但在PBOM并不出現的件號。它可以作為功能部件在設計時存在，然而在生產制造中并不存在，或者暫時存在但不儲存。

航空發動機企業由于制造工藝復雜、專業化程度高，工藝部門采用分層管理PBOM，工藝管理部門負責總體工藝設計：包括劃分生產單位間的工藝分工、組織制定主要材料消耗定額、審簽中間制造號和虛擬件，整體管理PBOM等業務，總體工藝設計的PBOM管理流程圖見圖2。

圖2 總體工藝設計的PBOM管理流程

生產單位的工藝人員依據本單位的工藝分工，負責進行詳細工藝設計，按照設計圖和設計文件，制定加工工藝路線、編制工藝規程、毛坯圖、制定主要材料、輔助材料等加工材料消耗、確定加工的工裝、刀具、設備等。EBOM轉換成PBOM的關鍵在于獲取裝配順序和制造屬性，而裝配順序和工藝屬性是工藝設計的重要內容，隱含在工藝規程的復雜語境當中，獲取困難，隨著計算機輔助加工工藝規程設計CAPP（Computer Aided Process Planning）與PDM的集成，可以從經過結構優化的工藝規程中提取BOM所需的裝配關系、工藝路線、物料信息、工裝、刀具、設備等制造屬性。并按照管理需要，生成關鍵工序目錄、通用工裝目錄、專用工裝目錄、特殊過程目錄等文件，工藝規程清單、工藝規程更改單統計表、設備統計表。