本文作者：雷焕丽  吴大绘  魏永辉  郝军涛  董会波。

　　1. 引言

　　企业数字化转型的不断深入，积累的数据类型越来越多，这些数据从分散存储到集中管理，取得了阶段性成果，但产品数据质量提升、过滤与清洗，尤其是BOM数据的准确性，一直是困扰企业基础数据建设的瓶颈，且各信息系统对数据读取与传递也存在不同的规则定义，需不断对源EBOM数据结构进行调整方可继承使用。

　　面对新研产品客户需求的多样性以及BOM数据信息瞬息万变的特点，更需要利用各种已有数据进行分析，深入挖掘蕴藏在产品EBOM数据中的业务价值，不断优化、修正与完善企业数据标准化、规范化及数据管理流程[1]。基于以上因素，深度分析与研究EBOM数据从架构规则到末端SAP订单实物装机明细输出信息的一致性，有着举足轻重的作用。

　　2. 研究方案

　　       纵观企业产品全生命周期内业务活动，都是围绕PLM中的产品设计唯一数据源EBOM为主线开展，它聚焦产品生命周期内不同业务应用场景，以业务应用为核心进行数据联通，不仅打通各类数据之间关联，更多的是以唯一数据源EBOM驱动业务之间数据的同步和通讯。传统制造模式通过预先划定数据业务边界、明确数据流程为企业不同角色或业务系统，提供与产品数据有关的文本信息，保证满足不同业务场景的需求。但在智能制造时代，产品全生命周期内业务活动流程复杂，以产品设计数据为核心，贯穿各业务场景的信息资源梳理，更需跨部门进行协作完成。工作难度大，涉及多专业人员对产品相关的数据资源信息进行分类、统计与维护。因此，必须制定一套科学、合理的数据规则与标准，保证信息系统在传递过程中输入与输出数据的完整性、一致性、准确性，满足用户方便、快捷、稳定、无歧义地读取动态的产品数据信息。同时，数据信息资源的维护是一个持续建设、不断完善探索、从局部到全局的渐进过程。

　　2.1 研究内容

　　       文中基于数字主线DT（Digital Thread）的概念，洞察企业数字资产，以企业产品实际BOM业务场景为实例，融合产品全生命周期内生产工艺制造与装配流程，以产品数字链路中局部业务场景数据为研究对象：即从产品设计研发伊始EBOM数据产生至SAP系统订单输出ABOM的单向研发制造流程数据（见图1），通过对数据传递过程中涉及不同业务场景下唯一数据源EBOM的变形、深度分析、三类主要BOM的差异、SAP系统测试、数据变形规则研究，最终明确与规范流程中企业各业务场景BOM数据构建要求与规则，其对于后续建立面向产品全生命周期的数字化网络全流程、完整的产品数字链路有一定的借鉴作用。

　　       对源EBOM数据进行系统分析、规则研究、思考与规划，对产品数据按产生的时间序列（EBOM、MBOM、ABOM）进行分段式业务场景研究，分析整个产品PSE架构中数据信息流伴随EBOM流动携带的技术要求及不同流程工艺技术层对数据读取需求的差异、演变与转化规则，主要涉及三类BOM数据规则的架构设计。分析其与SAP系统输出数据的关联关系，进行数据规则整合，最终真正实现以唯一源数据EBOM为企业关键检索引擎。数据构建前，利用系统思维，全面建立清晰、科学可行的规则与标准，满足BOM数据未来遍历企业各主要技术与业务信息系统（PLM/MES/TDM/SAP/FRACAS/电子卷宗/M3P/OA等）进行数据应用与交互传递与通讯，实现各类信息系统对数据的提取，良性，有序，无差错的持续运行。

　　       主要研究内容如下：

　　       ● 三类BOM数据结构分析

　　       ●SAP系统读取数据规则

　　       ●三类BOM数据分层设置读取

　　图1 产品数字链路局部单向数据流程

　　2.2 研究BOM数据的意义

　　       产品BOM数据本身无价值，但却是不同的业务场景中，指导与开展各业务的核心数据信息。深度挖掘蕴藏在BOM数据中的业务价值相当重要，BOM是产品的数字化表达，更是企业业务创新与内部重组的基础。

　　       通过选取企业具有代表性的多型复杂产品BOM数据实例结构分析，研究各类BOM数据转换规律，以表单、树图展示数据间的逻辑关系及变形、优化调整后的父子隶属关系，对重建后的数据一致性进行对比，完整、系统、科学的分析EBOM架构规则、结构层级设置、属性定义，结合企业实际工艺制造与装配生产流程，给出重构BOM数据的方法和规则，以保障EBOM作为源数据维护的完整性、准确性、有效性。并将此规则根植于企业正在上线的基于MBD的装配工艺结构化设计信息系统，快速构建BOM模块，从而实现EBOM数据的直接继承与技术要求的全面贯通，完成各类BOM数据的自动创建，彻底解决人工参与维护各类BOM数据低质、低效的手工方式，对于规范企业产品源头EBOM最终达到数据统一、标准与规范建设、为研发协同平台建设与未来集团平台集成预先做好基础数据准备，具有很大的参考和指导意义。同时，它将给企业未来科学管理、技术储备与知识传承，规范产品设计数据标准化带来极大挑战与提升。因此，数据标准与规则的建立，可以从源头约束BOM数据的规范化，最终实现产品全生命周期数字链路。当前，数据建设无规则与标准模板可循，需在建设中不断摸索、持续完善与调整中前进，及时修订与完善数据标准。

　　3. 三类BOM数据结构分析  

　　       企业产品唯一数据源EBOM在各信息系统未进行集成前各类BOM维护状态如图2，属于传统手工数据维护，以串行模式进行，所有数据属于断流状态，无法直接进行传递、继承、引用，各业务部门独立维护场景内数据，并负责数据的准确性与完整性。

　　图2 三类BOM数据传统手工维护路径转换图

　　       随着制造企业各信息系统集成的不断深入，BOM数据作为各系统交互与通讯的桥梁，对数据资源、数据构建、储备、重复利用、分析等要求也越来越迫切，而考虑数据之间进行交互、集成与通讯时，必须考虑数据规则与源数据EBOM的联系。

　　       产品EBOM数据承载了企业最先进的设计理念、MBOM代表着企业最优化的生产制造与管理流程、合理与精益化的产线单元布局、ABOM体现了产品完整的装机明细与客户需求实现、三类BOM最终综合了产品价值与财务核算等一系列企业研发与制造业务活动信息。整个研发制造活动围绕三大BOM数据，按照产生的时序以串行方式单向流动出现（见图1、图2）。企业各类业务活动中EBOM作为最基础的基线数据，在各类信息系统中以数据主线进行产品的数字化表达、传递、继承与流动。

　　       SAP作为产品BOM数据的中间载体，以电子数据信息输入、携带实物属性描述信息输出，并按照预先设置的数据逻辑规则将BOM数据进行分层。各业务部门负责对流动的EBOM各自业务场景内数据属性进行定义、视图维护，保障EBOM数据信息流正确、继承与传递、后续产品实物业务活动开展等过程，用户按规则对产品数据提取与使用，最终保障实物流输出完整[2]。

　　       EBOM的价值核心在于贯穿产品全生命周期，上下游用户之间可实现产品数据及变型产品之间关联信息的追溯性。

　　图3 PLM系统自动构建BOM路径图

　　       注：1）SAP系统：企业资源计划管理系统，实现企业财务管理、物流管理、采购管理、库存管理、销售管理、人力资源管理等，一般为生产计划的源头[3]。

　　3.1 EBOM的数据结构分析

　　       EBOM作为企业数据的唯一索引，是引导未来不同业务场景用户对产品展开相关业务领域详细活动的引擎，对数据的读取、继承、重复使用、驱动业务良性开展有至关重要的作用，也是影响产品技术参数信息传递、生产组织模式、工艺单元划分等的关键因素。

　　       分析PLM系统中PSE结构管理器中的EBOM及SAP订单输出中数据结构字段属性定义时，零组件种类的分类应系统、全面并确保零组件均可归类。如PSE结构器下输出的产品EBOM明细，定义了各BOM数据需要维护的属性字段，在数据的不同阶段进行维护与完善，满足三类BOM数据对各自业务需求属性的基本维护，并携带实物信息流数据传递过程中BOM其它视图（如分工与主制单位、零件批次信息、入库保管等）用户对数据属性的维护信息。SAP系统产品订单明细输出数据需求字段属性均来自于PLM系统结构管理器PSE下数据集，通过对产品数据进行逆向拆分即以SAP输出数据进行BOM数据结构规则需求分析与构建标准制定。

　　       通过对产品输入所需EBOM数据基础信息，与人工参与维护ABOM明细即SAP订单输出数据，进行理论上的信息对比分析（即输入数据与输出结果数据应一致），数据表单分类字段栏的扁平式设计，可直接表达产品结构即隶属父子关系，表单字段完全继承EBOM数据栏信息且一致，但在实物出库时，会带出零组件的相关生产制造、批次等其它属性信息。

　　       下游数据用户利用EBOM字段进行数据构建时，需具备能够快速识别特殊类别BOM数据（分组类零件、替换类等零组件）业务能力，并对之进行处理（见图7、图9），通过分析与梳理，EBOM除了满足相关企业产品设计文件编制规则要求范围内对数据执行的相关标准外，还要满足企业SAP系统对设计数据要求做到的信息完整性、准确性。通过分析与研究数据变形差异后，为企业中不同角色或信息系统，提供与产品有关的完整的、一致的、准确的信息，EBOM构建时需融合生产制造与装配流程业务规则信息后要遵循以下规则：

　　       ●整合业务与SAP订单输出需求定义EBOM源数据逻辑结构（见图7）

　　       ●标牌类零组件隶属于层级优化，调整至跟随附属组件而非外形图（见图6、图7）

　　       ●替代件属性维护完整，预先设置替代件配套优先级

　　       ●分组件属性维护完整，预先设置优先配套组别即初始组别

　　       ●零组件隶属父子关系符合企业精益生产制造单元布局划分（见图6）

　　       ●产品结构工艺可执行性良好且产品架构合理（见图8） 

　　       ●建立装配配合组件层级（消除跨部门协作件）（见图7） 

　　       ●产品随机备件数据属性维护完整（SJ）（见图9） 

　　       ●增加二次装配件定义属性（2Z）

　　       ●生成表单时隶属的内部子件自动按序分类排列（见图9） 

　　       ●借用组件遵循原型产品EBOM数据维护属性（分组件设置） 

　　       ●自制/外购标准件、成件/多协议件或替代件SAP程序预先设置出库优先级

　　       注：对于规则随机备件（SJ）、二次装配件（2Z）的解决，PSE增加属性栏进行定义设置，通过筛选获得，随机备件（SJ）是将产品大纲、规范、履历类中隐性技术要求以表单数字化显性表达。

　　图4 某型号产品ABOM数据结构分析及产品照片流程划分

　　图5 某型号产品ABOM数据结构分析及产品照片流程划分

　　图6 某型号产品ABOM数据结构分析及产品照片流程划分[2]

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　　图7 EBOM-MBOM-ABOM结构变迁分析表

　　（XX-38数据结构分析）

　　图8 模拟BOM数据演变及示例产品EBOM模型

　　图9 BOM局部内子件自动按序分类排列

　　3.2 MBOM数据结构分析

　　       MBOM产生的数据构建分析见图2-8，为满足加工制造，需进行工艺组件的再构建。将工艺组件以设计虚拟件的形式进行层级建立，便于生产制造，减少下游对数据的再加工和简化生产管理，提高数据准确率，且能高效高质保证数据的正确性；对加工过程中需紧度配合的零组件进行工艺分组，分组加工EBOM数据按虚拟分组件进行分组，消除MBOM构建过程中对EBOM数据的再加工，相当于对EBOM数据属性进行提前扩展。

　　       MBOM的数据结构构建规则如下： 

　　       ●消除工艺组件以设计虚拟件零组件替代

　　       ●消除工艺加工过程中的工艺分组件以设计分组件形式存在

　　       ●对属于生产制造阶段的数据属性进行维护与定义（分工、定额等信息）

　　       ●产品结构中隶属关系类虚拟组件的定义与属性维护

　　       注：1）前两项规则完成，消除图9中备注栏中工艺组件类零件的数据信息维护，MBOM数据重构更简单；

　　       2）通过第三条属性维护，对EBOM源基础数据未进行任何更改，仅是对数据属性进行了再扩展，增加了数据的特征标识信息（分工、路线、定额等与生产制造过程相关的信息），这样就保证了数据唯一、继承与准确。

　　3.3 ABOM数据结构分析

　　       对ABOM构建产生的数据分析见图8，装配过程是实现产品设计思想与理念，满足客户对产品制造质量的最终保障，实现最初EBOM赋予每条BOM数据所有技术要求。通过图8、9的分析、重构可以看出，ABOM是对各类特殊类别零组件：工艺组件（带XX-Y）、分组件、替代件、二次装配件(2Z)、随机备件(SJ)、装配流程不符合装配单元布局零组件等的处理与数据结构移植，重构过程为人工维护，极易出现对特殊类别零组件识别障碍，导致重构后的ABOM数据质量与准确率直接下降，一旦出现错误将会给企业产品整体运营带来灾难性的后果。

　　       为了规避与杜绝此类数据风险，下列是对不同特殊零组件的处理规则：

　　       ●二次装配件(2Z)、随机备件(SJ)：作为产品附加BOM形式存在，前者为过程中消耗件，后者为出厂产品附加予客户的消耗件。将此类附加BOM数据零组件在PSE结构管理器中，增加两列属性定义进行扩展维护，通过筛选与规则定义可直接获取，并可快速浏览涉及相关组件的技术信息，彻底解决ABOM在重建过程中的人工错误，有效提升产品数据质量。

　　       ●分组件/替换件：此类件主要是源头EBOM数据结构中以标准件及专用件形式出现。对于标准件依赖已有技术经验容易识别，但对于隐性的产品专用件/自制件，以分组件/替换件的形式出现，且PSE结构描述与表达不够明确，首台产品进行ABOM构建，设计数据定义不够完整的情况下是极难识别，故预先定义描述准确的信息规则属性可协助进行数据的快速处理。

　　       ●分组件初配组别原则：一般遵循产品设计初始定义、工艺现场跟踪装配经验或SAP系统预先对此类件随机抓取等原则进行组别优先设置，以避免重构时对此类数据的识别障碍。

　　       ●替换件原则：SAP系统可通过程序控制，制定有效规则按属性优先筛选读取数据自动解决。

　　       ●工艺组件：主要依赖于企业已有生产制造流程布局及产品制造过程中零组件加工的工艺性而衍生的一种中间过渡过程存在的工艺类零组件，它的重构会给管理带来复杂与繁琐，而且改变或扰乱EBOM数据零组件一些原有的父子隶属关系，从而影响部分EBOM数据的原始结构。工艺组件一般存在中间制造过程及末端装配过程，尤其末端工艺组件的工艺装配，极易延长及影响新研产品周期，并给产品数据管理及生产管理计划等带来一系列需多部门协调解决的问题。通过分析多型复杂产品工艺组件BOM数据特征，可以将工艺组件通过在EBOM数据相应层级设置一层虚拟零组件代替工艺组件，满足生产制造管理流程单元的划分与简化生产管理，实现ABOM数据直接继承EBOM数据。

　　       ABOM的数据结构构建规则如下：

　　       ●二次装配件(2Z)的重构，用规则进行配置与筛选定义（PSE增加属性栏）

　　       ●消除分组件/替代件的人工识别与维护，属性定义进行优先配置

　　       ●标牌类组件继承EBOM结构关系（见图2、图6、图8）

　　       ●继承EBOM源数据，SAP系统按规则对产品装机明细数据进行筛查读取

　　4. SAP系统读取数据规则

　　       SAP作为产品电子信息数据与实物数据的交汇系统，不但要保证系统已有静态BOM数据的准确性，还要不断维护与更新时刻变化的实物动态BOM数据信息即各类实物入库信息属性维护。

　　       EBOM数据无论如何变迁，都是指导企业生产制造最基础与根本的数据之源，各类BOM的存在主要是满足与完成产品EBOM从信息流到具象实物流实现而存在，属中间过渡，最终目的是实现输入与输出SAP数据的一致性，所以必须结合企业实际现状和产品数据特征与规律，制定与完善传递至SAP系统数据规则。SAP作为一个强大的信息化工具，它的各个模块有效的支撑起整个企业运转，在生产制造模块中BOM数据的准确性是它得以运转之魂，而对我们厂所合一的企业，产品构造结构复杂，零件种类众多，制造与装配试验单元作为企业两大生产制造模块，导致指导生产计划的BOM数据注定要分而治之即分层筛选提取各自业务所需数据信息。

　　       指导生产制造企业零部件制造的数据信息，理所应当为MBOM即直接调用已追加维护属性信息的EBOM数据进行生产计划下达，使用的前提是完成上述MBOM分析中特殊零组件类型数据的处理，保证数据的继承。

　　       产品装机明细数据读取来源于前述中ABOM数据规则的落实与执行，对各类特殊类别零组件的准确识别与处理，按SAP系统对BOM数据分层原理，读取产品装机明细ABOM，完成产品最终设计理念实物产品的实现。

　　       各类数据规则的制定来自于SAP系统对产品数据规则的逻辑运算需求及实际业务的优化整合，数据质量是否完好取决于各BOM数据属性维护是否到位与准确。因此，通过对SAP输出数据缺陷分析，得出SAP订单读取产品BOM数据规则：

　　       ●产品结构隶属父子关系结构设置（继承EBOM）

　　       ●零组件虚拟件属性及时维护（继承MBOM）

　　       ●分组件/替代件关联关系及初始配套优先级设置（继承ABOM） 

　　       ●自制件与外购件关联关系及初始配套优先级设置（SAP程序规则控制） 

　　       ●二次成件及协议件关联关系及初始配套优先级设置（SAP程序规则控制） 

　　       ●借用件各类信息属性维护完整有效（继承EBOM/MBOM） 

　　       ●零组件物料编码有效性（无冗余/重复/失效码，继承EBOM/MDM系统） 

　　       ●零组件各视图属性维护及时性（编码/入库/保管员/库等）（SAP/MDM） 

　　       ●独立于产品外附加BOM处理（2Z/SJ，继承EBOM及产品履历要求）

　　5. 三类BOM数据分层

　　       通过以上分析，三类BOM数据的变换，其实是BOM数据信息流分段属性维护与追加即按照时间序列进行源数据EBOM初始创建、生产制造MBOM数据属性维护、装机明细ABOM数据即SAP出库订单输出，实现对产品设计理念的最终实现。根据产品全生命周期内业务活动的不断推进与扩展，对产品零组件属性进行维护、定义与添加，零组件号ID衍生的不再是初始设计阶段单独的产品零组件ID号，根据产品制造工艺流程不断被赋予了其它属性与信息，源EBOM数字信息特征发生了变化，以满足产品实现过程所必须添加的相关属性信息。为了便于管理，企业可以进行不同BOM数据命名（根据BOM数据服务对象及制造流程提供不同的业务功能）。数据特征的变化是不同业务流程部门对源EBOM数据进行了与业务相关活动的信息再加工、定义、信息身份追加等，对零组件ID赋予不同信息属性即生产计划、采购、财务、工时定额等各种信息，所有数据是完全依赖与继承源EBOM数据，企业运行的各信息系统根据各自需求对唯一源数据EBOM不断重复调用，保证输入与输出数据的一致性。厘清产品EBOM与MBOM、ABOM数据的演绎变化之路，可快速实现数据拿来即用，不改变源数据最基本的ID，无论更改还是升版，都秉承一个统一原则，继承源EBOM数据并对之进行属性维护，通过SAP系统对不同业务场景的数据进行分层设置提取，整个系统中EBOM是唯一基线，保障了唯一源数据EBOM的随时继承与动态更新。

　　       结合企业实际生产制造流程，通过完善SAP电子数据管理制度，EBOM融合两类其它BOM重构中的特殊规则属性预先定义，摒弃对特殊类型零组件BOM数据的人工识别难度、再处理与维护，建立与规范企业数据架构标准，约束EBOM数据构建的准确性，从而推动EBOM数据作为企业各业务领域活动进行良性运行的唯一索引，根据不同业务活动对EBOM数据进行遍历筛选读取，真正实现产品输入与输出数据的一致性，推动企业各业务系统健康运营与生产制造管理流畅运作，最终数据的准确率将会大大提升，三类BOM数据完美趋于EBOM（目前企业中等复杂程度产品已实现趋同）。

　　       BOM遍历企业各主要技术与业务信息系统进行数据交叉传递与通讯。因此，作为源头数据EBOM的完整性与准确性是支撑企业各信息系统与驱动业务良性持续运行的基线，规范EBOM数据规则与标准构建至关重要！

　　图10 理想状态EBOM运营在产品全生命周期业务活动

　　6. BOM数据的思考

　　       通过对企业各类BOM数据构建规则的详细分析，解决了BOM数据在动态流动过程中数据维护的准确性，辅助企业利用信息技术进行现代管理，为后续基于MBD新研产品型号BOM数据构建提供了标准。BOM作为企业最基础的信息数据，它的质量的提高实际上是渐进和求精的过程，从表面上看似乎会给企业的某些部门增加工作量，但从企业管理的整体来看，将减少各个部门在查询、统计、传递和复制报表等方面的大量工作，体现了信息集成和共享。因此，要用全局观点与系统化思想来对待BOM基础数据的重要性。未来，它必定是一个企业能够在智能化制造信息建设领域保持良性、持续竞争力的灵魂。

　　       数据建设是推进企业数字化转型的重要手段，需要“业务、技术、数据”隐性知识的深度探索与融合。这需要从业务的角度去审视当前企业各类数据的改革方向，从IT应用、数据集成的角度，审视如何通过信息分类、融合、流动、深度加工等手段，全面、及时、有效地构建反映物理世界的逻辑视图，去思考企业新的运作模式、新的数据平台、数据应用和分析需求，以支撑企业决策与业务[4]。在宏观上从多个维度建立切实可行的企业大数据标准体系，融合产品各领域、各环节的业务知识、工艺参数和模型数字化，形成全生产流程、产品全生命周期的数字镜像，最终实现数据规范统一的发展趋势。

　　参考文献

　　[1] 雷焕丽等，基于离散型航空制造业ABOM数据分析，北京，航空制造技术 2015.11月第2期

　　[2] 雷焕丽等，航空发动机燃油控制系统ABOM构建分析，北京，航空制造技术 2018.04月第8期

　　[3] e-works《数字化企业增刊》2021中国制造17届论文集[C]. 武汉：[出版者不祥]，2021 P120-124

　　[4] 黄培，许之颖，张荷芳编著，《智能制造实践》第2章智能制造关键使能技术的发展与应用实践2.5.1  P067-070北京：清华大学出版社，2021（12）

　　[5] 黄振旗.细节决定了BOM价值的实现[EB]. e-works数字化企业网（2023.05.31）