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1、ES中产品物料清单管理研究MES系统涉及到大量的产品物料清单(Bill of Materials, BOM信息，以此为基础来进行物料需求计算、安排生产作业计划、制订外协计划和采购计划等等。 在车间生产过程中，MES使用制造BOM产生物料配套表，供库房检验物料的有效性以及发放物料；监控生产过程的物料短缺情况及使用情况；帮助确定物料在车 间的存放货位及方法；进行成本累计和成本控制。 使用制造BOM和产品的工艺文件安排生产作业计划并按照工艺要求实施质量控制。不准确的数据会影响生产计划和 调度，使得生产计划和调度需要经常调整，生产计划和调度指令的执行能力无法保证。企业管理人员常说计划不如变化快，很大程
2、度上都是因为不准确的基础数据造成的。改变这种状态的唯一有效的办法就是在MES系统中实施数据管理功能，使得MES系统通过数据管理集成产品的设计数据、工艺数据以及制造数据等方面的数据信息，以满足MES对数据的管理的准确性、一致性和完整性的要求。 鉴于产品物料清单在MES中起着重要作用，本文以物料清单作为数据管理的主要研究对象。1产品物料清单概 述 简单的说，产品物料清单是反映产品结构的基本数据，就其本质而言，BOM是一种反映产品结构的设计技术文件，反映了产品与部件、零件以及原材料之间的结构 层次关系，以及每个部件所需要的各下属零部件的数量。物料清单是一种树型结构，一般称为产品结构树。 如图1所示，
3、是一个三层的BOM结构，表示产品P由2个产品物料清单是企业基础的核心数据，是联系企业设计制造和生产管理的桥梁，是企业内部不同部门间传递的基本数据。在制造业中，企业需要根据客户需求定制产品，产品制造需要跨部门共同协作，而这些部门都有着自己独特的业务过程和信息系统。因此，如何有效地实现企业内部之间的资源共享和协同设计对企业适应新的竞争环(1物料清单为外协加工提供信息；(2物料清单为物料采购提供信息；(3根据物料清单生成产品总工艺路线；(4为生产配料提供信息；(5为制订销售报价提供成本信息；(6为售后服务提供产品结构信息。BOM不仅是设计部门重要的输人数据，而且是财务部门核算成本，制造部门组织生产等
4、的重要依据，由此可见物料清单在MES中影响面非常广，对它的准确性要求也最高。正确地使用与维护BOM是管理系统运行期间十分重要的工作。因此MES对BOM的管理应该努力实现100%准确的目标，BOM的管理也反映了 MES是否具有很强生命力，是否可广泛应用的重要基础。2物料清单的管理现状本文根据调研分析，从一般离散型制造企业的MES的业务管理流程可看出当前的BOM的管理存在的一些问题，集中表现在以下几个方面:(1最终的BOM始终掌握在制造车间，设计部门只是发出变更命令，对最终的产品状态并不清楚，因此不可避免的存在设计与生产不一致的情况。(2设计部门缺乏统一完整的、最新的包括所有部门的BOM清单，因此
5、在产品开发阶段，管理人员无法对其进行管理和动态跟踪；在产品策划阶段，产品策划人员也很难对新工程做出合理的评估和决策。(3各部门的BOM采用单独管理，由于BOM始终是在不断更改的，因此很难保证这些BOM的一致性，最终无法肯定准确的BOM，也就无法统计到真正的产品制造成本。(4大量的图纸、更改单、工艺文件和数据报表在各部门间传递采用手工或邮件方式，不仅繁琐，而且资料管理不便。(5各部门花费了大量的人力进行BOM的日常维护，特别是开发、制造部门，而这些工作许多是重复的、一致的，因此在一定意义上造成了人力资源的浪费。(6采用办公软件管理BOM，无法显示每个组合件之间的关系，没有层次感，维护起来非常费力
6、，也极容易出现错误；所有的更改工作都在一个EXCEL表上进行，无法清楚表达更改前状态；在单一 BOM表上缺乏所有更改工作的历史记录(包括开发、制造等部门。3基于BOM的信息集成信息集成的主要目的是实现企业不同的应用系统之间的数据共享和集成。而现有的集成方法虽然可以将产品信息提取出来供后续模块使用，但其大多是通过中间文件来实现数据传递，它们都有一个共同的缺陷，那就是单向性，即只能把CAD中的BOM信息传递到信息管理系统中。而不能把信息管理系统中的BOM信息反馈到CAD软件中来。这在实际操作中存在很大的局限性，不但不利于企业实现真正意义上的信息管理，而且也不能实现企业内部各部门之间的资源共享和协同
7、设计。而通过MES平台来实现真正意义上的紧密集成目前也只有少数几家大公司才能做到，实施的费用高昂，不适合在中小企业推广。通过对当前企业产品的设计、开发、生产、采购到销售等管理模式的调研，发现企业无论规模大小大都正在经历从彼此独立的工作模式向整个企业集成的模式转变，尤其是在制造业中，企业存有大量的电子图文档，但都是单一的文件，没有进入到数据库中进行管理，不能形成企业内信息共享。基于以上分析，如图3所示，本系统采用的是基于统一数据库的紧密集成模式。将产品设计、制造及管理各个环节中的重要数据存储在数据库中，制定统一的产品数据之间的结构关系，这样，当其中一个结构关系发生变化，则另一个自动随之进行调整，
8、从而始终保持CAD系统与MES系统中产品结构的一致性。所以本工程采用“紧密集成式”，通过建立互动的共享信息模型，以实现系统内在集成和信息互动要求。MES中产品物料清单管理研究4 MES中的BOM技术的产品结构转化成某种数据格式。4.1 BOM的获取方式基于目前企业基本都采用了 CAD系统来进行产品设计，因此产品结构存在的最原始的状态也就是CAD系统产生的成套电子工程图纸，而设计BOM的数据也正是来自于这些电子图纸。这些图纸以图形和文本的形式清楚地描述了产品、部件、零件的组成结构及相互关系。企业经过长年发展，特别是国有大中型企业保留了大量的已经绘制完成的装配图纸，如何有效从这些已存在的宝贵资源中
9、获取产品信息，将其中有用的装配明细信息存储到数据库中是一个必须解决的问题。根据机械设计知识，产品设计图纸中明细表由表头和表格内容两部分组成四，虽然各个企业分别有自己的厂规标准，表头的表现样式虽然存在多样化，但通常还是相对固定的，明细表信息提取的核心还是取决于如何提取表格内容上，在AutoCAD图形文件中的明细表信息都是文字信息，主要是以二种形式存在：单行文本(Text，多行文本(MText。本文BOM信息提取状态是尽量解放工作人员的体力劳动，尽量减少人工干预，进行明细表的自动识别和提取，在采用计算机辅助企业生产管理，首先要使计算机能够读出企业所制造的产品构成和所有要涉及的物料，为了便于计算机识
10、别，必须把用图示表达总结了明细表的一些的特征后，提出BOM提取方法的适用条件:(1明细表表头部分的格式固定，表头名称分别为：序号、代号、名称、数量、材料、单件重、总重具体步骤为：首先确定对象范围，即点选图形文件中表格内容部分的左下点和右上点，即可选中表格内容中的所有实体对象；其次遍历所有被选中对象，将所有属于 文字信息对象的坐标属性和字符串属性提取出来，保存到数据库存中。通过对文字坐标值的分析，可以确定该项在明细栏中具体位置，从而保证提取准确性。4.2物料清单的存储方式在产品的开发及生产销售过程中，不同的部门和系统都为不同的目的而创建、设计、维护和使用BOM。每个部门或系统都从BOM文件中获取
11、特定的数据。BOM的典型的存储方式如下：4.2.1通用型通用型物料清单是目前最常用的形式，主要由产品的实际结构组成。一般通用型物料清单内容包括：层次代码、零部件代码、父件代码、子件代码、有效版本号、生效日期、使用标识及审核人员等。4.2.2模块型某产品内部或者不同产品系列之间往往在产品结构数据中，某些子件结构存在非常相似或相同，如果采用通用型物料清单的管理模式，会存在大量的数据重复，会造成数据库冗余庞杂，存储空间增大，查询效率不高。 因此，提出模块型物料清单管理形式，如图5所示。将结构组成相似的子件作为一个模块，其他产品或部件如果存在相同的结构模块，就可以直接引用该模块，无须重复输 入结构数据
12、，从而达到简化BOM管理的目的，特别是存在大量相同子件时，模块型管理方式的优越性将更加明显。图5 BOM模块型存储4.3 BOM表的搜索算法BOM的表达形式具备显著的树形结构特点，其节点之间具有层次和分支关系，BOM表搜索算法归结为树的遍历方法阑，即按照一定的次序系统地访问树中的每个节点一次，且仅访问一次。因此，BOM表的搜索算法实际上就是产生树中所有节点的一个线性序列的过程。常用的有两种：(1深度优先方法：首先访问树节点，然后遍历根节点的各棵子树的节点。以图l为例，得到的线性序列为：PADEBCFG。(2广度优先方法：首先访问第一层上的节点，然后再访问处于第二层上的节点，最后访问树中最低一层
13、上的节点。以图1为例，得到的线性序列为：PABCDEFG。比较以上两种算法，深度优先方法属于递归查找算法，对下层物料查找方法是一个物料接着一个物料来查找，不能利用数据库的集合操作的特点，算法运行效率不是很理想，但它对于几查找特定节点的物料很实用；广度优先方法的思 路清楚，可以充分利用数据库集合操作的优点算法运行效率也最高。5结论本文在对MES数据管理现状分析的基础上，以产品物料清单为主要研究对象，探讨基于物料清单的MES与CAD系统之间的信息集成模式，构造MES与CAD系统之间双向互动的产品信息共享模型；实现MES中BOM信息自动提取、产品图纸中BOM信息的输出及自 动更新等功能，保证BOM数据的一致性和共享性，优化了设计开发环境，提高了设计开发效率；大大减少了人为信息错误，提高了设计的准确性；有效地解决产品设计信息 与制造信息难以集成和反馈的难题，满足MES对物料清单管理的准确性、一致性和完整性的要求。
流程型制造业企业的MES系统设计方案和实现
