CAPP中BOM表的結(jié)構(gòu)研究

1、CAPP 中 BOM 表的結(jié)構(gòu)研究引言CAPP (Computer Aided Process Planning 計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì) ) 作為工藝設(shè)計(jì)過程實(shí)現(xiàn) 自動(dòng)化的載體 ,在研究與開發(fā)方面已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的發(fā)展。隨著先進(jìn)制造技術(shù)的不斷深入和 發(fā)展,對(duì) CAPP 與 CAD 、PDM、MRP 等系統(tǒng)的集成化程度要求越來越高 ,而集成的核心又是 實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)的一致性 ,共享性和可維護(hù)性。 為了實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品數(shù)據(jù)的全生命周期管理 (Product lifecycle management PLM) , 本文作者提出使用物料清單 (BOM) 的概念對(duì)工藝數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 進(jìn)行設(shè)計(jì)。在實(shí)際生產(chǎn)中 ,企業(yè)的大多數(shù)經(jīng)

2、營(yíng)和生產(chǎn)過程實(shí)際上都是一個(gè)面向定單配置的產(chǎn)品設(shè)計(jì) 和制造過程。由此可見 ,企業(yè)首先要根據(jù)用戶定單進(jìn)行產(chǎn)品的配置處理,得到符合定單要求的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹或 BOM 表 ,然后將該 BOM 表作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)指導(dǎo)企業(yè)的生產(chǎn)活動(dòng)。但是,人們對(duì)BOM 的理解還不夠深入 ,認(rèn)為 BOM 就是單純的物料清單 ,即對(duì)產(chǎn)品數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的描述性文件 , 對(duì) BOM 的理解僅僅停留在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)或者物料清單的基礎(chǔ)上。其實(shí)這是不夠的,作為一個(gè)符合現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)的 BOM , 必須考慮工藝流程 ,才能形成完善的產(chǎn)品基礎(chǔ)數(shù)據(jù) ,以用于對(duì)產(chǎn)品的 全生命周期管理 ( PLM) 。所以 ,BOM 應(yīng)該理解為 :產(chǎn)品結(jié)構(gòu) +工藝流程?；诖?,本

3、文作者重 點(diǎn)研究了在 CAPP 系統(tǒng)中 BOM 表(Bill of Materials in Process Planning , PPBOM) 的結(jié)構(gòu)。1 基于 BOM 的工藝設(shè)計(jì)思路基于 BOM 的工藝設(shè)計(jì)方法 ,是將復(fù)雜的工程數(shù)據(jù)建立在關(guān)系數(shù)據(jù)庫之上,從而能夠?qū)APP 集成在統(tǒng)一的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng) ( PDMS) 中,有效地解決了 CAD/ CAPP 系統(tǒng)與 ERP 等系統(tǒng)的集成。面向 BOM 的工藝設(shè)計(jì)分為 4 個(gè)階段 :BOM 的獲取、 BOM 的調(diào)整、工藝設(shè) 計(jì)的實(shí)現(xiàn)、同 ERP 的集成。每個(gè)階段都需要實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的任務(wù),如圖 1 所示 ,不論在工藝設(shè)計(jì)的哪個(gè)階段 ,工藝設(shè)計(jì)始終圍繞

4、 BOM 這一主線 ,工藝設(shè)計(jì)的過程實(shí)際上是 BOM 的產(chǎn)生、組 織、衍變和傳遞的過程。2 工藝設(shè)計(jì)與 BOM 的關(guān)系在工藝設(shè)計(jì)過程中 ,對(duì)工藝信息的管理主要包括工藝卡片管理和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)匯總等。工藝 卡片的管理主要是指對(duì)用于工藝路線設(shè)計(jì)的卡片(工藝流轉(zhuǎn)卡、焊接工藝卡、鍛壓工藝卡等)的制作、存儲(chǔ)和查詢 ,數(shù)據(jù)匯總則是指對(duì)以上卡片中的信息 ,依照材料消耗、工裝設(shè)備的使用 情況等方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì) ,從而將這些信息傳遞給 CAM 等系統(tǒng)以進(jìn)行生產(chǎn)準(zhǔn)備和成本核 算。在 CAPP 系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)以上功能的基礎(chǔ)就是對(duì) PPBOM 的設(shè)計(jì)。BOM 狹義的理解是指對(duì)產(chǎn)品數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的技術(shù)性描述文件 ,它表明了產(chǎn)品組件、

5、 子件、 零 件直到原材料之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系 ,以及每個(gè)組件所需的各下屬部件的數(shù)量。由 CAD 所產(chǎn)生的 EBOM( 工程 BOM) 就是一種狹義 BOM ,它僅僅是在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上對(duì)產(chǎn)品的裝配、幾何 信息進(jìn)行了描述 ,缺乏與之對(duì)應(yīng)的工藝信息。因此 ,對(duì) PPBOM 的設(shè)計(jì)主要是基于 EBOM 的 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的修改和數(shù)據(jù)關(guān)系的擴(kuò)展 ,以增加產(chǎn)品的工藝信息 ,并實(shí)現(xiàn)在其各個(gè)層次上的數(shù)據(jù)可 視化、查詢及匯總。3 PPBOM 的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3-1 EBOM 的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分析EBOM 來自工程設(shè)計(jì)部門 ,其主要結(jié)構(gòu)有層次型和父子型等 ,其中以父子型 BOM 較為 常用。在 EBOM 中主要描述兩類數(shù)據(jù)關(guān)系

6、: (1) 產(chǎn)品的裝配數(shù)量關(guān)系 ,即組成某一組件的零 件及其個(gè)數(shù)。 (2) 零件的自然屬性關(guān)系 ,即某個(gè)零件的尺寸、材料、重量等特征。3-2 EBOM 與 PPBOM 的關(guān)系PPBOM 與 EBOM 既相互聯(lián)系又相互區(qū)別 ,它們的聯(lián)系主要表現(xiàn)在 PPBOM 的雛形就 是 EBOM ,PPBOM 中大部分基礎(chǔ)數(shù)據(jù) (例如零部件的裝配關(guān)系 ,零件的尺寸等 ) 來自于 EBOM 。它們的區(qū)別主要包括三個(gè)方面 :(1) 產(chǎn)品數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不同。 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的不同主要是由于工藝與設(shè)計(jì)的差異而產(chǎn)生的 ,這種差 異導(dǎo)致了三種情況的產(chǎn)生 :a. 虛擬件。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)出現(xiàn)一些裝配件 ,在 EBOM 中它們表 示為一些

7、分支結(jié)點(diǎn)。但在實(shí)際的工藝過程中,由于裝配工藝的原因 ,某個(gè)裝配件不會(huì)被以一個(gè)組件的形式制造出來 ,它將以單獨(dú)的零件的形式安裝在產(chǎn)品上,這時(shí)就需要在 PPBOM 中將這個(gè)分支結(jié)點(diǎn)更改為一組葉子節(jié)點(diǎn)。 b. 中間件。在實(shí)際的產(chǎn)品生產(chǎn)過程中,經(jīng)常會(huì)使用到由一組相同的零件構(gòu)成的裝配件,這類裝配件及其下屬的零部件制造和加工過程完全相同,所以 ,為了簡(jiǎn)化工藝設(shè)計(jì)流程 ,便于管理 ,在 PPBOM 中就有必要將其單獨(dú)定義為一個(gè)分支結(jié)點(diǎn)。 c. 外協(xié)件。這類零部件只需要在工藝路線中將其定義為外協(xié)即可,在 PPBOM 中作為一個(gè)葉子節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)。(2) 零件基本屬性的擴(kuò)展或更改。 在具體的 PPBOM 表中 ,必須

8、為每個(gè)零件添加相應(yīng)的工 藝路線、工時(shí)等基本屬性。在材料的使用方面,有時(shí)由于庫存等原因 ,設(shè)計(jì)時(shí)所定義的原材料可能沒有 ,這時(shí)工藝部門就會(huì)根據(jù)材料代用規(guī)則選擇新材料,此時(shí)工藝 BOM 表的信息也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的更改。(3) 產(chǎn)品數(shù)據(jù)關(guān)系的擴(kuò)展。在 PPBOM 中除了繼承 EBOM 中的產(chǎn)品裝配數(shù)量關(guān)系和零 件自然屬性關(guān)系外 ,還必須定義零部件與工藝文件的映射關(guān)系,這類關(guān)系主要描述了零件與加工該零件的各類工藝卡片之間的聯(lián)系。通過對(duì) EBOM 與 PPBOM 的分析比較后 ,可以得知在 PPBOM 中 ,以產(chǎn)品為對(duì)象 ,包含了 產(chǎn)品的設(shè)計(jì)信息和工藝信息 ,實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)信息與工藝信息的一一對(duì)應(yīng),完善了產(chǎn)品數(shù)

9、據(jù)結(jié)構(gòu)。3-3 PPBOM 的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)以上結(jié)構(gòu)和關(guān)系的描述,在數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中 , PPBOM 設(shè)計(jì)為四層結(jié)構(gòu) ,如圖 2 所示 , 其中在工藝卡片層主要是實(shí)現(xiàn)各個(gè)工藝卡片的填寫 ,以及工藝文件目錄的匯總 ; 在 部件層和零件層主要是體現(xiàn)零部件的裝配工藝關(guān)系 ,以及實(shí)現(xiàn)在這些層次上的材料消耗定 額、設(shè)計(jì)制造專用工藝裝備等信息的匯總 ;在產(chǎn)品層上生成的各類匯總表將描述出零件的裝 配屬性關(guān)系 ,自然屬性關(guān)系以及工藝設(shè)計(jì)信息,其中主要包括零件清單 ,材料定額 ,工藝路線三類信息。4 PPBOM 功能的實(shí)現(xiàn)4-1 PPBOM 中數(shù)據(jù)的可視化 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化 ,主要是使 PPBOM 的

10、各類數(shù)據(jù)關(guān)系從邏輯結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向物理結(jié)構(gòu)。基于 本文設(shè)計(jì)思想的 CAPP 系統(tǒng)選用 TreeCt rl 控件來顯示產(chǎn)品、部件、零件的裝配關(guān)系及與之 對(duì)應(yīng)的工藝卡片信息如圖 3 所示 ,這樣也易于實(shí)現(xiàn)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的添加、刪除、修改等操作。在數(shù)據(jù)的顯示 ,讀取和存儲(chǔ)方法上 , 本文作者使用了 XML 技術(shù)來實(shí)現(xiàn) ,對(duì)于每一張工藝 卡片，用XML代碼進(jìn)行描述，如圖4所示為一張工藝卡片的部分單元格：對(duì)圖 3 所示表格的 XML 描述為 : 工序號(hào) 工序名稱 工序內(nèi)容 設(shè)備采用 XML 語言對(duì)工藝卡片進(jìn)行描述后 ,根據(jù)每張卡片中各個(gè)表格所填數(shù)據(jù)的特點(diǎn),經(jīng)過抽象整理 ,將每張卡片分為表頭區(qū) (CardHead) ,

11、 表中區(qū) (CardBody) ,版本區(qū) ( Edition) ,編校區(qū) (Revision) 及附件區(qū) (Appendix) 五個(gè)部分 ,程序中采用面向?qū)ο蟮乃枷雽⑦@五個(gè)部分抽象為 五個(gè)類 ,并定義相應(yīng)類的方法和屬性 ,數(shù)據(jù)讀取時(shí)將讀入 XML 描述的卡片格式信息 ,然后從 數(shù)據(jù)庫中根據(jù)不同的類對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)表讀取相應(yīng)的數(shù)據(jù)填入到卡片的正確位置。 數(shù)據(jù)儲(chǔ)存時(shí)將 已經(jīng)填寫好的表格數(shù)據(jù)從 XML 格式中解析出來 ,根據(jù)表格各部分所屬類存儲(chǔ)到相應(yīng)的數(shù)據(jù) 表中。4-2 PPBOM 中數(shù)據(jù)的查詢、匯總使用 XML 語言對(duì)工藝卡片描述后 ,由于每張卡片的數(shù)據(jù)信息分別以XML 格式存儲(chǔ)到PPBOM表中 ,而工藝卡片的一些關(guān)鍵信息 ,如零件清單圖號(hào)、零件圖號(hào)等 ,是以字段的形式存儲(chǔ)的。因 此進(jìn)行數(shù)據(jù)的查詢時(shí)需要根據(jù)卡片的關(guān)鍵信息找到數(shù)據(jù)庫中相應(yīng)的表,得到對(duì)應(yīng)的 XML 文檔描述 ,從而檢索出 XML 元數(shù)據(jù)。此查詢過程在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中采用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)化查詢語言 ( SQL) 即可實(shí)現(xiàn) ,在程序開發(fā)語言中只需要進(jìn)行字符串的匹配操作即可實(shí)現(xiàn)。在