CAPP系统中PPBOM的研究与实践

    工艺设计是机械制造过程的技术准备工作中一项重要内容，是产品设计与车间生产的纽带。CAPP作为工艺设计过程实现自动化的载体，在研究与开发方面已经取得了长足的发展，国内的许多大中型企业在企业信息化建设的过程中都根据自身特点定制CAPP软件，由此可见一个切实有效的CAPP系统对于企业的信息化建设起着强有力的推动作用。提出使用物料清单(BOM )的概念对工艺数据结构进行设计，重点研究了在CAPP 系统中PPBOM(工艺BOM) 的设计。

    1 工艺设计与BOM 的关系

    在工艺设计过程中，对工艺信息的管理是指对相关工艺信息的组织和处理过程的管理，其中主要包括工艺卡片管理和统计数据汇总等。工艺卡片的管理主要是指对用于工艺路线设汁的卡片(工艺流转卡、焊接工艺卡、锻压工艺卡等) 的制作、存储和查询，数据汇总则是指对以上卡片中的信息，依照材料消耗、工装设备的使用情况等方式进行数据的统计，从而将这些信息传递给CAM等系统以进行生产准备和成本核算。在CAPP系统中实现以上功能的基础就是对PPBOM的设计。

    BOM 狭义的理解是指对产品数据结构的技术性描述文件，它表明了产品组件、子件、零件直到原材料之间的结构关系，以及每个组件所需的各下属部件的数量。

    由CAD所产生的EBOM (工程BOM )就是一种狭义BOM，它仅仅对产品的设计信息进行了描述，缺乏与之对应的工艺信息。因此，对PPBOM的设计主要是基于EBOM (工程BOM)的数据结构的修改和数据关系的扩展，以增加产品的工艺信息，并实现在其各个层次上的数据可视化、查询及汇总。

    2 PPBOM 的数据结构设计

    2.1 EBOM 的数据结构分析

    EBOM 来自工程设计部门，其主要结构有层次型和父子型等，其中以父子型BOM较为常用。在EBOM中主要描述两类数据关系: (1)产品的装配数量关系，即组成某一组件的零件及其个数。(2)零件的自然属性关系，即某个零件的尺寸、材料、重量等特征。

    2.2 EBOM 与PPBOM 的关系

    PPBOM 与EBOM 既相互联系又相互区别，它们的联系主要表现在PPBOM的雏形就是EBOM，PPBOM 中大部分基础数据(例如零部件的装配关系，零件的尺寸等)来自于EBOM。它们的区别主要包括三个方面:

   (1)产品数据结构不同。数据结构的不同主要是由于工艺与设计的差异而产生的，这种差异导致了三种情况的产生: ①虚拟件。在产品设计时会出现一些装配件， 在EBOM 中它们表示为一些分支结点。但在实际的工艺过程中，由于装配工艺的原因，某个装配件不会被以一个组件的形式制造出来，它将以单独的零件的形式安装在产品上，这时就需要在PPBOM中将这个分支结点更改为一组叶子节点。②中间件。在实际的产品生产过程中，经常会使用到自一组相同的零件构成的装配件，这类装配件及其下属的零部件制造和加工过程完全相同，所以，为了简化工艺设计流程，便于管理，在PPBOM中就有必要将其单独定义为一个分支结点。③外协件。

    这类零部件只需要在工艺路线中将其定义为外协即巧，在PPBOM 中作为一个叶子节点出现。

    (2) 零件基本属性的扩展或更改。在具体的PPBOM 表中，必须为每个零件添加相应的工艺路线、工时等基本属性。在材料的使用方面，有时由于库存等原因，设计时所定义的原材料可能没有，这时工艺部门就会根据材料代用规则选择新材料，此时工艺BOM表的信息也会发生相应的更改。

    (3) 产品数据关系的扩展。在PPBOM 中除了继承EBOM 中的产品装配数量关系和零件自然属性关系外，还必须定义零部件与工艺文件的映射关系，这类关系主要描述了零件与加工该零件的各类工艺卡片之间的联系。

    通过对EBOM与PPBOM的分析比较后，可以得知在PPBOM中，以产品为对象，包含了产品的设计信息和工艺信息，实现了设计信息与工艺信息的一一对应，完善了产品数据结构。

    2.3 PPBOM 的鼓据结构设计

    根据以上结构和关系的描述，在数据库的逻辑结构设计中，PPBOM 设计为四层结构(图1)，其中在零件层、部件层和产品层上需要实现材科消耗定额、设计制造专用工艺装备和工艺文件目录等信息的汇总，而最终在产品层上生成的各类汇总表将描述出零件的装配属性关系，自然属性关系以及工艺设计信息，其中主要包括零件清单，材料定额，工艺路线三类信息。

    图1 PPBOM 结构设计