基于PLM系統的超級BOM快速選配技術研究

摘要：基于產品全生命周期管理平臺Teamcenter （TC）、三維設計軟件NX 及智匯平臺三方集成，以混凝土攪拌車為研究對象，通過產品模塊化設計、超級BOM搭建、搭建配置字典、搭建產品配置、選項配置關聯、超級BOM約束維護，根據前端變量自動讀取BOM結構及裝配信息，實現了根據變量自動生成產品 BOM 和三維模型的快速選配技術。

關鍵詞：攪拌車;PLM;超級BOM;自動讀取;TC

中圖分類號：U466收稿日期：2022-06-15DOI： 10.19999/j.cnki.1004-0226.2022.08.014

1 前言

傳統的物料清單是靜態的物料明細清單，產品的所有變形是通過模塊化的結構樹進行結構管理和展示的。超級 BOM（Bill of Material）的結構樹配置管理是超級 BOM是在靜態物料清單的基礎上，利用關聯條件、制約條件、互斥條件和選項條件，對BOM結構樹相關總成或零部件物料進行約束管理，根據用戶需求轉換為關系條件或功能條件，驅動超級BOM物料進行篩選，重新生成符合要求的產品型號和BOM清單。

攪拌車產品具有系列化程度高、品種規格眾多、客戶定制化要求不高、需要快速響應等特點。攪拌車產品BOM數據量大，維護攪拌車產品BOM存在大量低值重復工作，若采用超級BOM的管理方式，可以有效降低或避免技術人員處理訂單的重復工作任務。但是攪拌車超級BOM采用龐大的結構樹進行管理，其表達的是攪拌車產品的整個系列，在表達具體產品型號的BOM結構上存在困難。因此，本文對如何在超級BOM中快速選配出具體產品型號的攪拌車做具體研究。

本研究基于西門子產品全生命周期管理PLM系統的數據管理平臺TC（Teamcenter）、三維設計軟件 NX （Unigraphigraphics NX）及智匯平臺（訂單配置傳輸系統客戶端），通過對NX軟件、智匯平臺和TC管理平臺的客制化定向開發，實現在TC系統中定義變量規則配置，在NX軟件中裝配系列產品模型用于生成超級BOM，智匯平臺自動把訂單配置信息傳送到TC系統，最終在二次開發的TC集成環境下，實現根據智匯平臺傳輸的訂單配置信息，自動讀取產品的三維模型及裝配信息，并自動搭建產品結構及BOM明細，保證具體產品BOM的準確性，提高設計人員研發效率。

2 產品模塊劃分

產品模塊是產品配置中可以組合、分解和更換的標準單元，是設計和制造產品的基本元素，在各個模塊間，可以相互組合構成新的系統，從而實現產品的客戶化定制需求，因此，產品模塊具有標準性、互換性、系統性和獨立性的特點。

為了提高研發設計的質量和效率，實現設計的優化，取得設計最佳效益，引入產品模塊化設計方法。從產品的構成形式開始分析，利用模塊的分解和組合，建立產品模塊化體系，并利用模塊的全排列組合，建立模塊化產品體系和模塊超級BOM。在建立超級BOM前，需要梳理產品功能及配置信息，結合企業的生產制造工藝，通過對產品功能分析和模塊劃分，建立產品功能樹，為超級BOM設計提供參考。

2.1 功能分析

對12方標準版攪拌車模塊化劃分前，需要對其模塊功能進行分析。過程中，根據實際情況和各個功能模塊可能的組合，模塊功能可以總結為基礎功能、輔助功能、邏輯功能和適應功能。

a.基礎功能：是模塊中基礎的功能，必不可少。不管模塊如何劃分，都必須要保障基礎功能的完善性。b.輔助功能：主要是輔助基礎功能模塊，實現相應設計模塊的功能，從而提高產品設計的整體效率。

c.邏輯功能：主要是指產品的選配功能，通過特定制約條件來篩選模型，如放大號牌、添加劑框等總成的選配功能。利用這些模塊，可以發揮模塊化設計的邏輯功能。

d.適應功能：主要是為了適應生產環境、場地等特定需求，調換相應的零部件或者模塊來適應生產的需求。

2.2 模塊劃分

按照產品功能分析結果，對產品進行模塊劃分。模塊劃分過程中需要注意以下7個原則：a.保證產品的整體的性能;b.保證模塊功能結構的相對獨立;c.保證模塊功能的相對完整;d.各模塊接口連接的合理性;e.壓縮模塊數量;f.模塊多樣化，滿足模塊的結構、成本、性能，以及精度等多樣化;g.保證機構簡單高效。

在12方標準版攪拌車模塊化劃分設計過程中，根據實際情況和模塊的組合可能，按照模塊主要功能劃分為底盤模塊、罐體模塊、車架模塊、功能附件模塊、水路模塊、電路模塊、氣路模塊、減速機模塊、泵/馬達模塊共九大模塊。

2.3 功能結構圖

為了直觀表達攪拌車功能結構，建立了功能結構圖，在功能結構圖中直觀表達各模塊下所屬的總成。功能結構圖見圖1。

3超級BOM 的設計

模塊化設計是搭建超級BOM的前提。本研究以12方標準版攪拌車運輸車為研究對象，該系列攪拌車產品BOM結構層次可分為副車架總成、底盤改制總成等幾大模塊，裝配用輔料是以輔料包的形式，在工藝MBOM中搭建與產品相配套的電路及氣路、照明燈具、反光標識等附件物料。各模塊裝配到一起，組成超級BOM的模塊化產品。TC與NX已經無縫集成，所以通過NX和TC可方便地生成超級BOM結構樹。在NX設計軟件創建12方標準版攪拌車三維模型，該三維模型包含12方標準版攪拌車所有可能的模塊及零部件。系列產品中定型的模塊就做普通總成處理，模塊里零部件有多種選擇的則做虛擬件處理。在NX里依次完成各相關模塊的裝配，在TC系統結構管理器中形成12方標準版攪拌車系列產品的超級BOM結構樹。12方標準版攪拌車BOM結構層次如圖2所示。

通過超級BOM選配出特定產品的管理方式，可以將普通BOM的數量由配置選項的全排列組合改變為配置選項相加的和，降低了模塊排列組合的數量，從而提高設計人員處理BOM的效率。例如需要在減速機下加入新的品牌減速機，則在NX軟件中“減速機”虛擬件下直接裝配需要加入的減速機即可。

4 變量配置

4.1創建配置字典

配置字典是應用于整個企業的產品配置集合，不只是企業單一產品的配置集合，配置字典分為三層：頂層為選項組，中層為選項族，下層為特征。配置字典界面見圖3，選項配置為選項組，泵馬達及稱重系統等為選項族，稱重系統下的無稱重系統及稱重系統則為特征值。將企業所有產品配置均按照如上述方法分類匯總，稱為配置字典。

4.2 創建整車配置

配置字典是為全部產品服務，具體的系列產品應有對應的整車配置。整車配置時只需從配置字典復制與該系列產品有關的族組、組和特征即可。整車配置界面見圖4。

在整車配置工作界面中，可對相關項目設置參數文件。為方便理解，整車配置相關參數解釋說明見表1。

4.3 選項配置關聯

選項關聯ID配置的目的是將選項值與整車配置、超級BOM、MBOM關聯起來，以便于根據選項值自動找到對應的超級BOM。選項關聯ID配置界面見圖5。

在選項關聯ID配置工作界面中，可對相關項目設置參數文件。為便于理解，選項關聯ID配置相關參數解釋見表2。

4.4 超級BOM約束維護

超級BOM約束維護是通過選項模板對超級BOM里的模塊做選項條件的關系約束。經過關系約束后，相關模塊的總成才能根據約束關系自動按邏輯規則自動生成三維模型。超級BOM約束維護工作界面見圖6。

操作步驟：選中左側的物料對象，以確認該物料的驅動方式;雙擊右側的特征，約束自動匹配為“選項=特征”;點擊保存，則將該物料與該選項的約束驅動保存下來;如圖6所示，該約束的意義為“用戶選中翻轉接料，其對應的4633-27644副梁焊接總成（翻轉接料框）總成將會被選中并出現在訂單BOM中”;如果對于物料沒有進行任何的約束關系維護，則該物料默認被選中并進入訂單BOM。

5 基于PLM系統對超級BOM快速選配技術的應用場景

在智匯平臺中客戶端選擇想要的配置，下達訂單任務。智匯平臺客戶端工作界面如圖7所示。

收到具體配置后，智匯平臺自動觸發訂單處理審批流程。審批完成后TC系統自動從智匯平臺數據庫抓取配置數據，通過已經做好的選項關聯ID配置自動找到對應的整車配置以及超級BOM和MBOM，一鍵生成智匯平臺客戶端下達的所選配置的訂單BOM及訂單三維模型。圖8、圖9分別示出了訂單三維模型及訂單結構管理器。

6 結語

混凝土攪拌運輸車產品具有產品系列化程度高、訂單批量比較小、客戶特殊要求多、定制化高等特點。通過對攪拌車產品功能模塊梳理和模塊化設計，搭建適合客戶需求的攪拌車超級BOM的管理模式，可以提高攪拌車產品模塊的通用性、實用性和規范性，快速得出超級BOM的模塊全排列組合方式，可以減少產品BOM的數量，降低超級BOM的維護工作量。同時，西門子產品全生命周期管理平臺TC、三維設計軟件NX及智匯平臺系統無縫集成，實現了自動讀取前端用戶選擇的產品配置、一鍵生成對應的三模型以及準確的訂單BOM。

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作者簡介：

鄭清晨，男，1977年生，工程師，研究方向為產品結構設計、模塊化標準化體系搭建、NX三維數模應用及PLM系統實施。