本科毕业设计plm中零件信息构建方法研究.docx

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本科毕业设计plm中零件信息构建方法研究

毕业论文

题目PLM中的零件信息构建方法研究

学院机械工程学院

专业工业工程

班级工程0702

学生李林

学号20070407029

指导教师曲一兵

二〇一一年月日（宋体三号，居中）

1前言

1.1课题背景

1.1.1PLM系统概述

PLM，产品生命周期管理（ProductLifecycleManagement），是一种应用于在企业内部，以及在产品研发领域具有协作关系的企业之间的，支持产品全生命周期的信息的创建、管理、分发和应用的一系列应用解决方案，它能够集成与产品有关的人力资源、流程、应用系统和信息。

这样比较好地解决了EBOM和MBOM的沟通问题。

实际上，通俗的来讲，PLM系统就是PDM（产品数据管理，ProductDataManagement）系统的升级，就是一项用来集成所有与产品相关信息（包括零件信息、权限信息、文档、配置、结构等）和所有与产品相关过程（包括过程的定义和管理）的技术。

它的发展历程经历了如下四个阶段：

工程图纸管理阶段、产品数据管理阶段、支持产品协同商务阶段以及产品生命周期管理阶段（即演化成为PLM技术）。

1.1.2BOM概述

BOM的英文全称为BillofMaterial，也称为“物料清单”或“产品结构表”、“产品结构树”，在某些工业领域内，有的时候也称为“配方”、“要素表”或者其他名称。

BOM表示生产某产品所需要的所有物料项，以及物料项之间的结构和数量的关系。

BOM一般包含物料的三个信息：

物料主文件、产品结构以及工艺路线。

物料主文件包含的信息有：

图号，名称，材质，数量，单位，类别，是否关键件等。

产品结构包含的信息有：

层级关系，时效件，替代件，可选件，偏置期等。

工艺路线包含的信息有：

加工工序，工作中心，加工与准备时间，工序编码等。

1.1.3背景

目前，经济的发展呈现出全球化的趋势，企业同时面临着国内国际上的竞争，信息化已经成为企业提高产品竞争力的核心。

市场要求企业在更短的时间内提供质量更好、成本更低的产品。

能否实现这一要求将成为现代企业能否生存和发展的关键性问题。

PLM产品生命周期管理，可以有效的缩短产品生产周期，加速产品从设计到制造的转化。

BOM（BillofMaterial，物料清单），既是PLM和ERP系统中的重要组成部分，也是制造型企业的核心数据，同时也是俩大信息平台的交汇点。

在PLM系统中BOM是最终结果，我们一般称之为EBOM；而在ERP系统中BOM是基础，一般称为MBOM。

在生产系统与PLM系统集成时，能否快速的实现由EBOM自动转换成为MBOM是集成中的关键问题，也是提高设计和制造效率的关键问题。

1.2国内外研究现状

在国内，随着目前的ERP应用热潮，BOM在企业中得到了异乎寻常的重视，这是因为，考虑到国内企业信息化基础比较薄弱的现实，一些企业在实施ERP的时候，采取分布实施的策略，他们认识到企业的基础数据是企业信息化工程能否成功的基础，因此首先从BOM抓起，这就促使BOM研究从ERP中逐渐被分离出来，成为一个相对独立的研究对象。

在国外都是将BOM的功能模块嵌入进各种PDM和ERP系统中，PDM通常用来管理EBOM和PBOM，ERP用来管理MBOM，由于企业中主要部门的BOM被分散到不同的系统中施行分别管理，只有通过相互转换的方法来保证BOM数据的一致性、完整性。

其中，BOM的数学建模及其相关的算法，BOM信息集成及转化，BOM多视图映射等成为关键的技术。

国内外的相关研究人员也对这些技术进行了许多有价值的研究，以下是本人搜集的部分研究成果。

在BOM的数学建模和算法方面，曹礼廉、李芳芸采用了用矩阵描述BOM的新思路，提出了一种具有广泛适应性的MRP分块矩阵计算方法，讨论了改算法的实现和应用情况[2]。

任荣升提出，BOM作为制造业中的核心数据，其数据结构的设计直接关系到MRP系统的运行状态和执行效率。

结合企业实际以及现代制造业中BOM的功能、特点，提出了BOM的实现模型以及算法．可方便地得出任何成品及半成品的产品结构和所需的原物料，通过合理的设计，也为委外工序和成本核算的实现奠定了基础[1]。

何向军、何森提出，通过应用居于特征辨别的物料清单转换方法，在实验室生产装配线上，通过定义电脑等部件的转换函数，建立物料清单转换的数学模型，实现了从设计BOM到制造BOM的转换，从而验证了该方法的可行性[3]。

徐汉川、徐晓飞、战德臣、何霆在给出EBOM、MBOM和BOP的严格形式化描述的基础上提出一个结合EBOM和BOP自动转换出MBOM的算法，针对转换中涉及的产品结构、生产提前期以及工艺路线三个重点环节，定义了若干转换规则[5]。

BOM多视图技术的出现是为了解决产品工程设计、工艺规划、生产制造等几个主要阶段对BOM需求不同又要保持BOM数据信息完整性一致性这一实际应用问题。

在BOM多视图映射研究方面，周育洋研究了常用BOM的数据结构，建立了基于XML的BOM信息模型，采用XML和XMLSchema对BOM进行信息建模，当BOM信息需要在不同部门或者不同系统之间传输时，使用XML文档格式的BOM来进行，结合企业的实际需求，在SolidWorksEnterprisePDM基础上开发了BOM多视图映射工具，该工具可以从PDM中获取设计BOM，然后再工作流驱动下通过视图映射算法生成工艺BOM和制造BOM[9]。

闫崇京、廖文和、郭宇、程筱胜提出基于多色图的BOM模型，以设计BOM和制造BOM为基础，勾践BOM主模型，通过多色图中节点和边的颜色控制零部件及其相互关系的不同构型，建立各应用BOM模型，并分析了BOM主模型与应用BOM间的结构关系、语义关系和普通关系[6]。

李向东、范玉青针对产品结构与配置管理问题，利用面向对象技术，以单一产品数据源作为底层数据支持，给出物料清单对象模型，应用于系列化包装机的动态产品结构与设计流程的有序管理中，给出基础物料清单的组成和产品物料清单使能器的构型管理概念，建立配置规则，并依据产品不同配置规则，生成相应的物料清单结构，完成系列化包装机的产品结构与配置管理[8]。

刘晓冰、黄学文等提出了BOM视图之间的转换方法，该方法通过定义虚拟部件、中间部件和外协部件，构建相应的映射函数，实现了EBOM、PBOM和MBOM之间的转换。

魏志强，王先逵等提出了基于单一数据源的产品BOM数据多视图映射技术，初步建立了BOM多视图数据映射平台和BOM视图映射工具组件。

刘晓冰，王万雷等设计了对应不同部件类型的物料清单转换规则，给出了设计物料清单想制造物料清单转换的算法以及物料清单对工程更改的处理规则，实现了从设计物料清单到制造物料清单的自动转换。

白玉清，陈继忠提出了居于Windchill的多物料管理方案，并对物料清单多视图的实现、批次物料清单管理等关键技术进行了讨论。

ZhuS，ChengD等人提出了一种基、基于STEP/XML的统一BOM的方法，解决了BOM多视图问题并提供了集成性、即时性和一致性的PDM数据。

TozawaYoshio和YotsukuraMikio解决了集成BOM的障碍，阐明了BOM视图之间的区别，使得在单一集成BOM中的多视图可以共享。

郑永前等人描述了如何使用有效的系统开发工具实现BOM多视图映射的方法，研究了如何使用多视图来组织各种各样的数据，并在此基础上实现了CAD/CAPP/CAE的无缝集成。

乔立红，张毅柱讨论了设计BOM经由工艺BOM向制造BOM的转换机制，实现了PDM与ERP系统间集成信息的信息传递与同步操作。

王军强，孙树栋等人讨论了车间生产物料清单的信息模型，分析了车间生产物料清单管理系统与车间生产管理其他子系统的集成，以及不同形式物料清单的集成[9]。

1.3研究内容及其意义

×××……××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××（宋体小四，1.25倍行距）

1.3.1论文研究的内容（黑体小四，1.5倍行距，段前0.5行）

（1）×××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××……（宋体小四，1.25倍行距）

（2）×××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××……（宋体小四，1.25倍行距）

……

1.3.2研究的意义

2BOM基本理论

2.1BOM的基本概念

2.1.1BOM的定义

最终产品是由一系列的物料所构成的，通过产品的结构可以看出来：

由哪些物料构成，每种物料的数量是多少，物料与物料之间的关系如何。

为了便于计算机识别，则需将此用图表表示的产品的结构转换成数据格式。

这种利用数据格式来描述产品结构的文件称为物料清单。

具体作用包括：

计算机识别物料的基础依据，编制计划的依据，配套和领料的依据，根据它进行加工过程的跟踪，采购和外协的依据，根据它进行成本的计算，可以作为报价参考，进行物料追溯，使设计系列化、标准化、通用化。

BOM体现了数据的共享和信息的集成。

物料清单在狭义上被认为是一种用来确定装配每种产品所需的部件或分装件的工程文件。

单级BOM仅包括那些立即需要的分装件，不包括部件下的部件。

多级BOM表是一种部件列表，把最终产品全方位地分解到原材料。

物料清单文件被设计成用来输出期望表格的计算机记录，物料清单结构则与物料清单文件的排列结构或总体设计有关。

物料清单结构一定要能提供所有期望的表格或者记录。

物料清单处理程序是一种计算机软件包，用它来组织喝维护由物料清单结构所制定的物料清单文件之间的连接。

大多数物料清单处理程序是用单级物料清单，用它来维护单级BOM文件间的连接或链接。

2.1.2BOM包含的信息

计算机识别和检索物料的首要途径是物料编码，它统称物料号（itemnumber）。

最基本的要求是唯一性。

字段多为字符型，长度为15-20位。

物料码可以使无含义的。

采用流水码，按顺序数字编号，这样代码简短，存储量少，且保证唯一性。

物料码也可以是有含义的，如将总位数分成几段，依次表示成品、部件、零件、版次或其他标识。

成组技术采用成组编码。

对物料进行编码取决于公司的需求，一个好的编码应使人一看到就知道是什么物料。

物料的编码是实施MRP或ERP的最基础的工作，对系统能否实施成功有最直接的影响。

在系统实施之前，一定要对物料的编码统筹考虑，不可疏忽大意。

每一种物料都有一份文档，称为物料主文件（itemmaster），它用来说明所有物料的各种参数、属性及有关信息，这里的物料包括原材料、中间在制品、半成品和成品等。

这些物料的属性能反映物料同各个管理功能之间的联系，也体现信息集成。

物料主文件包含的信息主要有：

（1）最基本的信息——包括物料编码、物料名称、物料规格、计量单位、库存分类、设计图号等。

注意以下几点：

①计量单位用在对外采购时，若对方的采购单位与公司内部的计量单位不一致，则必须设定转换参数，例如，某一物料在公司内部计量单位为个，而采购时以打为单位来计量，在公司向其供应商下达的订单和收到供应商的发货单上的单位应为一个统一的单位，所以在软件系统里应设定此转换参数。

②进行库存分类是为了管理的需要，如在统计查询作业中，可能要定期对各库存分类做统计，也可能在某些作业中要以此为条件。

如在汽车行业，通常可以将物料分为铸造件、五金件、橡胶件等。

（2）同计划管理有关的信息——包括物料的来源、是否是虚拟件、是否是MPS物料、批量的增量倍数、批量法则、最小量、最大订购量、物料表码（BOMcode）、提前