通過對企業各類BOM數據構建規則的詳細分析，解決了BOM數據在動態流動過程中數據維護的準確性，輔助企業利用信息技術進行現代管理，為后續基于MBD新研產品型號BOM數據構建提供了標準。

1. 引言

企業數字化轉型的不斷深入，積累的數據類型越來越多，這些數據從分散存儲到集中管理，取得了階段性成果，但產品數據質量提升、過濾與清洗，尤其是BOM數據的準確性，一直是困擾企業基礎數據建設的瓶頸，且各信息系統對數據讀取與傳遞也存在不同的規則定義，需不斷對源EBOM數據結構進行調整方可繼承使用。

面對新研產品客戶需求的多樣性以及BOM數據信息瞬息萬變的特點，更需要利用各種已有數據進行分析，深入挖掘蘊藏在產品EBOM數據中的業務價值，不斷優化、修正與完善企業數據標準化、規范化及數據管理流程［1］。基于以上因素，深度分析與研究EBOM數據從架構規則到末端SAP訂單實物裝機明細輸出信息的一致性，有著舉足輕重的作用。

2. 研究方案

縱觀企業產品全生命周期內業務活動，都是圍繞PLM中的產品設計唯一數據源EBOM為主線開展，它聚焦產品生命周期內不同業務應用場景，以業務應用為核心進行數據聯通，不僅打通各類數據之間關聯，更多的是以唯一數據源EBOM驅動業務之間數據的同步和通訊。傳統制造模式通過預先劃定數據業務邊界、明確數據流程為企業不同角色或業務系統，提供與產品數據有關的文本信息，保證滿足不同業務場景的需求。但在智能制造時代，產品全生命周期內業務活動流程復雜，以產品設計數據為核心，貫穿各業務場景的信息資源梳理，更需跨部門進行協作完成。工作難度大，涉及多專業人員對產品相關的數據資源信息進行分類、統計與維護。因此，必須制定一套科學、合理的數據規則與標準，保證信息系統在傳遞過程中輸入與輸出數據的完整性、一致性、準確性，滿足用戶方便、快捷、穩定、無歧義地讀取動態的產品數據信息。同時，數據信息資源的維護是一個持續建設、不斷完善探索、從局部到全局的漸進過程。

2.1 研究內容

文中基于數字主線DT（Digital Thread）的概念，洞察企業數字資產，以企業產品實際BOM業務場景為實例，融合產品全生命周期內生產工藝制造與裝配流程，以產品數字鏈路中局部業務場景數據為研究對象：即從產品設計研發伊始EBOM數據產生至SAP系統訂單輸出ABOM的單向研發制造流程數據（見圖1），通過對數據傳遞過程中涉及不同業務場景下唯一數據源EBOM的變形、深度分析、三類主要BOM的差異、SAP系統測試、數據變形規則研究，最終明確與規范流程中企業各業務場景BOM數據構建要求與規則，其對于后續建立面向產品全生命周期的數字化網絡全流程、完整的產品數字鏈路有一定的借鑒作用。

對源EBOM數據進行系統分析、規則研究、思考與規劃，對產品數據按產生的時間序列（EBOM、MBOM、ABOM）進行分段式業務場景研究，分析整個產品PSE架構中數據信息流伴隨EBOM流動攜帶的技術要求及不同流程工藝技術層對數據讀取需求的差異、演變與轉化規則，主要涉及三類BOM數據規則的架構設計。分析其與SAP系統輸出數據的關聯關系，進行數據規則整合，最終真正實現以唯一源數據EBOM為企業關鍵檢索引擎。數據構建前，利用系統思維，全面建立清晰、科學可行的規則與標準，滿足BOM數據未來遍歷企業各主要技術與業務信息系統（PLM/MES/TDM/SAP/FRACAS/電子卷宗/M3P/OA等）進行數據應用與交互傳遞與通訊，實現各類信息系統對數據的提取，良性，有序，無差錯的持續運行。

主要研究內容如下：

● 三類BOM數據結構分析

●SAP系統讀取數據規則

●三類BOM數據分層設置讀取

圖1 產品數字鏈路局部單向數據流程

2.2 研究BOM數據的意義

產品BOM數據本身無價值，但卻是不同的業務場景中，指導與開展各業務的核心數據信息。深度挖掘蘊藏在BOM數據中的業務價值相當重要，BOM是產品的數字化表達，更是企業業務創新與內部重組的基礎。

通過選取企業具有代表性的多型復雜產品BOM數據實例結構分析，研究各類BOM數據轉換規律，以表單、樹圖展示數據間的邏輯關系及變形、優化調整后的父子隸屬關系，對重建后的數據一致性進行對比，完整、系統、科學的分析EBOM架構規則、結構層級設置、屬性定義，結合企業實際工藝制造與裝配生產流程，給出重構BOM數據的方法和規則，以保障EBOM作為源數據維護的完整性、準確性、有效性。并將此規則根植于企業正在上線的基于MBD的裝配工藝結構化設計信息系統，快速構建BOM模塊，從而實現EBOM數據的直接繼承與技術要求的全面貫通，完成各類BOM數據的自動創建，徹底解決人工參與維護各類BOM數據低質、低效的手工方式，對于規范企業產品源頭EBOM最終達到數據統一、標準與規范建設、為研發協同平臺建設與未來集團平臺集成預先做好基礎數據準備，具有很大的參考和指導意義。同時，它將給企業未來科學管理、技術儲備與知識傳承，規范產品設計數據標準化帶來極大挑戰與提升。因此，數據標準與規則的建立，可以從源頭約束BOM數據的規范化，最終實現產品全生命周期數字鏈路。當前，數據建設無規則與標準模板可循，需在建設中不斷摸索、持續完善與調整中前進，及時修訂與完善數據標準。

3. 三類BOM數據結構分析

企業產品唯一數據源EBOM在各信息系統未進行集成前各類BOM維護狀態如圖2，屬于傳統手工數據維護，以串行模式進行，所有數據屬于斷流狀態，無法直接進行傳遞、繼承、引用，各業務部門獨立維護場景內數據，并負責數據的準確性與完整性。

圖2 三類BOM數據傳統手工維護路徑轉換圖

隨著制造企業各信息系統集成的不斷深入，BOM數據作為各系統交互與通訊的橋梁，對數據資源、數據構建、儲備、重復利用、分析等要求也越來越迫切，而考慮數據之間進行交互、集成與通訊時，必須考慮數據規則與源數據EBOM的聯系。

產品EBOM數據承載了企業最先進的設計理念、MBOM代表著企業最優化的生產制造與管理流程、合理與精益化的產線單元布局、ABOM體現了產品完整的裝機明細與客戶需求實現、三類BOM最終綜合了產品價值與財務核算等一系列企業研發與制造業務活動信息。整個研發制造活動圍繞三大BOM數據，按照產生的時序以串行方式單向流動出現（見圖1、圖2）。企業各類業務活動中EBOM作為最基礎的基線數據，在各類信息系統中以數據主線進行產品的數字化表達、傳遞、繼承與流動。

SAP作為產品BOM數據的中間載體，以電子數據信息輸入、攜帶實物屬性描述信息輸出，并按照預先設置的數據邏輯規則將BOM數據進行分層。各業務部門負責對流動的EBOM各自業務場景內數據屬性進行定義、視圖維護，保障EBOM數據信息流正確、繼承與傳遞、后續產品實物業務活動開展等過程，用戶按規則對產品數據提取與使用，最終保障實物流輸出完整［2］。

EBOM的價值核心在于貫穿產品全生命周期，上下游用戶之間可實現產品數據及變型產品之間關聯信息的追溯性。

圖3 PLM系統自動構建BOM路徑圖

注：1）SAP系統：企業資源計劃管理系統，實現企業財務管理、物流管理、采購管理、庫存管理、銷售管理、人力資源管理等，一般為生產計劃的源頭［3］。

3.1 EBOM的數據結構分析

EBOM作為企業數據的唯一索引，是引導未來不同業務場景用戶對產品展開相關業務領域詳細活動的引擎，對數據的讀取、繼承、重復使用、驅動業務良性開展有至關重要的作用，也是影響產品技術參數信息傳遞、生產組織模式、工藝單元劃分等的關鍵因素。

分析PLM系統中PSE結構管理器中的EBOM及SAP訂單輸出中數據結構字段屬性定義時，零組件種類的分類應系統、全面并確保零組件均可歸類。如PSE結構器下輸出的產品EBOM明細，定義了各BOM數據需要維護的屬性字段，在數據的不同階段進行維護與完善，滿足三類BOM數據對各自業務需求屬性的基本維護，并攜帶實物信息流數據傳遞過程中BOM其它視圖（如分工與主制單位、零件批次信息、入庫保管等）用戶對數據屬性的維護信息。SAP系統產品訂單明細輸出數據需求字段屬性均來自于PLM系統結構管理器PSE下數據集，通過對產品數據進行逆向拆分即以SAP輸出數據進行BOM數據結構規則需求分析與構建標準制定。

通過對產品輸入所需EBOM數據基礎信息，與人工參與維護ABOM明細即SAP訂單輸出數據，進行理論上的信息對比分析（即輸入數據與輸出結果數據應一致），數據表單分類字段欄的扁平式設計，可直接表達產品結構即隸屬父子關系，表單字段完全繼承EBOM數據欄信息且一致，但在實物出庫時，會帶出零組件的相關生產制造、批次等其它屬性信息。

下游數據用戶利用EBOM字段進行數據構建時，需具備能夠快速識別特殊類別BOM數據（分組類零件、替換類等零組件）業務能力，并對之進行處理（見圖7、圖9），通過分析與梳理，EBOM除了滿足相關企業產品設計文件編制規則要求范圍內對數據執行的相關標準外，還要滿足企業SAP系統對設計數據要求做到的信息完整性、準確性。通過分析與研究數據變形差異后，為企業中不同角色或信息系統，提供與產品有關的完整的、一致的、準確的信息，EBOM構建時需融合生產制造與裝配流程業務規則信息后要遵循以下規則：

●整合業務與SAP訂單輸出需求定義EBOM源數據邏輯結構（見圖7）

●標牌類零組件隸屬于層級優化，調整至跟隨附屬組件而非外形圖（見圖6、圖7）

●替代件屬性維護完整，預先設置替代件配套優先級

●分組件屬性維護完整，預先設置優先配套組別即初始組別

●零組件隸屬父子關系符合企業精益生產制造單元布局劃分（見圖6）

●產品結構工藝可執行性良好且產品架構合理（見圖8）

●建立裝配配合組件層級（消除跨部門協作件）（見圖7）

●產品隨機備件數據屬性維護完整（SJ）（見圖9）

●增加二次裝配件定義屬性（2Z）

●生成表單時隸屬的內部子件自動按序分類排列（見圖9）

●借用組件遵循原型產品EBOM數據維護屬性（分組件設置）

●自制/外購標準件、成件/多協議件或替代件SAP程序預先設置出庫優先級

注：對于規則隨機備件（SJ）、二次裝配件（2Z）的解決，PSE增加屬性欄進行定義設置，通過篩選獲得，隨機備件（SJ）是將產品大綱、規范、履歷類中隱性技術要求以表單數字化顯性表達。

圖4 某型號產品ABOM數據結構分析及產品照片流程劃分

圖5 某型號產品ABOM數據結構分析及產品照片流程劃分

圖6 某型號產品ABOM數據結構分析及產品照片流程劃分［2］

圖7 EBOM-MBOM-ABOM結構變遷分析表（XX-38數據結構分析）

圖8 模擬BOM數據演變及示例產品EBOM模型

圖9 BOM局部內子件自動按序分類排列

3.2 MBOM數據結構分析

MBOM產生的數據構建分析見圖2-8，為滿足加工制造，需進行工藝組件的再構建。將工藝組件以設計虛擬件的形式進行層級建立，便于生產制造，減少下游對數據的再加工和簡化生產管理，提高數據準確率，且能高效高質保證數據的正確性；對加工過程中需緊度配合的零組件進行工藝分組，分組加工EBOM數據按虛擬分組件進行分組，消除MBOM構建過程中對EBOM數據的再加工，相當于對EBOM數據屬性進行提前擴展。

MBOM的數據結構構建規則如下：

●消除工藝組件以設計虛擬件零組件替代

●消除工藝加工過程中的工藝分組件以設計分組件形式存在

●對屬于生產制造階段的數據屬性進行維護與定義（分工、定額等信息）

●產品結構中隸屬關系類虛擬組件的定義與屬性維護

注：1）前兩項規則完成，消除圖9中備注欄中工藝組件類零件的數據信息維護，MBOM數據重構更簡單；

2）通過第三條屬性維護，對EBOM源基礎數據未進行任何更改，僅是對數據屬性進行了再擴展，增加了數據的特征標識信息（分工、路線、定額等與生產制造過程相關的信息），這樣就保證了數據唯一、繼承與準確。

3.3 ABOM數據結構分析

對ABOM構建產生的數據分析見圖8，裝配過程是實現產品設計思想與理念，滿足客戶對產品制造質量的最終保障，實現最初EBOM賦予每條BOM數據所有技術要求。通過圖8、9的分析、重構可以看出，ABOM是對各類特殊類別零組件：工藝組件（帶XX-Y）、分組件、替代件、二次裝配件（2Z）、隨機備件（SJ）、裝配流程不符合裝配單元布局零組件等的處理與數據結構移植，重構過程為人工維護，極易出現對特殊類別零組件識別障礙，導致重構后的ABOM數據質量與準確率直接下降，一旦出現錯誤將會給企業產品整體運營帶來災難性的后果。

為了規避與杜絕此類數據風險，下列是對不同特殊零組件的處理規則：

●二次裝配件（2Z）、隨機備件（SJ）：作為產品附加BOM形式存在，前者為過程中消耗件，后者為出廠產品附加予客戶的消耗件。將此類附加BOM數據零組件在PSE結構管理器中，增加兩列屬性定義進行擴展維護，通過篩選與規則定義可直接獲取，并可快速瀏覽涉及相關組件的技術信息，徹底解決ABOM在重建過程中的人工錯誤，有效提升產品數據質量。

●分組件/替換件：此類件主要是源頭EBOM數據結構中以標準件及專用件形式出現。對于標準件依賴已有技術經驗容易識別，但對于隱性的產品專用件/自制件，以分組件/替換件的形式出現，且PSE結構描述與表達不夠明確，首臺產品進行ABOM構建，設計數據定義不夠完整的情況下是極難識別，故預先定義描述準確的信息規則屬性可協助進行數據的快速處理。

●分組件初配組別原則：一般遵循產品設計初始定義、工藝現場跟蹤裝配經驗或SAP系統預先對此類件隨機抓取等原則進行組別優先設置，以避免重構時對此類數據的識別障礙。

●替換件原則：SAP系統可通過程序控制，制定有效規則按屬性優先篩選讀取數據自動解決。

●工藝組件：主要依賴于企業已有生產制造流程布局及產品制造過程中零組件加工的工藝性而衍生的一種中間過渡過程存在的工藝類零組件，它的重構會給管理帶來復雜與繁瑣，而且改變或擾亂EBOM數據零組件一些原有的父子隸屬關系，從而影響部分EBOM數據的原始結構。工藝組件一般存在中間制造過程及末端裝配過程，尤其末端工藝組件的工藝裝配，極易延長及影響新研產品周期，并給產品數據管理及生產管理計劃等帶來一系列需多部門協調解決的問題。通過分析多型復雜產品工藝組件BOM數據特征，可以將工藝組件通過在EBOM數據相應層級設置一層虛擬零組件代替工藝組件，滿足生產制造管理流程單元的劃分與簡化生產管理，實現ABOM數據直接繼承EBOM數據。

ABOM的數據結構構建規則如下：

●二次裝配件（2Z）的重構，用規則進行配置與篩選定義（PSE增加屬性欄）

●消除分組件/替代件的人工識別與維護，屬性定義進行優先配置

●標牌類組件繼承EBOM結構關系（見圖2、圖6、圖8）

●繼承EBOM源數據，SAP系統按規則對產品裝機明細數據進行篩查讀取

4. SAP系統讀取數據規則

SAP作為產品電子信息數據與實物數據的交匯系統，不但要保證系統已有靜態BOM數據的準確性，還要不斷維護與更新時刻變化的實物動態BOM數據信息即各類實物入庫信息屬性維護。

EBOM數據無論如何變遷，都是指導企業生產制造最基礎與根本的數據之源，各類BOM的存在主要是滿足與完成產品EBOM從信息流到具象實物流實現而存在，屬中間過渡，最終目的是實現輸入與輸出SAP數據的一致性，所以必須結合企業實際現狀和產品數據特征與規律，制定與完善傳遞至SAP系統數據規則。SAP作為一個強大的信息化工具，它的各個模塊有效的支撐起整個企業運轉，在生產制造模塊中BOM數據的準確性是它得以運轉之魂，而對我們廠所合一的企業，產品構造結構復雜，零件種類眾多，制造與裝配試驗單元作為企業兩大生產制造模塊，導致指導生產計劃的BOM數據注定要分而治之即分層篩選提取各自業務所需數據信息。

指導生產制造企業零部件制造的數據信息，理所應當為MBOM即直接調用已追加維護屬性信息的EBOM數據進行生產計劃下達，使用的前提是完成上述MBOM分析中特殊零組件類型數據的處理，保證數據的繼承。

產品裝機明細數據讀取來源于前述中ABOM數據規則的落實與執行，對各類特殊類別零組件的準確識別與處理，按SAP系統對BOM數據分層原理，讀取產品裝機明細ABOM，完成產品最終設計理念實物產品的實現。

各類數據規則的制定來自于SAP系統對產品數據規則的邏輯運算需求及實際業務的優化整合，數據質量是否完好取決于各BOM數據屬性維護是否到位與準確。因此，通過對SAP輸出數據缺陷分析，得出SAP訂單讀取產品BOM數據規則：

●產品結構隸屬父子關系結構設置（繼承EBOM）

●零組件虛擬件屬性及時維護（繼承MBOM）

●分組件/替代件關聯關系及初始配套優先級設置（繼承ABOM）

●自制件與外購件關聯關系及初始配套優先級設置（SAP程序規則控制）

●二次成件及協議件關聯關系及初始配套優先級設置（SAP程序規則控制）

●借用件各類信息屬性維護完整有效（繼承EBOM/MBOM）

●零組件物料編碼有效性（無冗余/重復/失效碼，繼承EBOM/MDM系統）

●零組件各視圖屬性維護及時性（編碼/入庫/保管員/庫等）（SAP/MDM）

●獨立于產品外附加BOM處理（2Z/SJ，繼承EBOM及產品履歷要求）

5. 三類BOM數據分層

通過以上分析，三類BOM數據的變換，其實是BOM數據信息流分段屬性維護與追加即按照時間序列進行源數據EBOM初始創建、生產制造MBOM數據屬性維護、裝機明細ABOM數據即SAP出庫訂單輸出，實現對產品設計理念的最終實現。根據產品全生命周期內業務活動的不斷推進與擴展，對產品零組件屬性進行維護、定義與添加，零組件號ID衍生的不再是初始設計階段單獨的產品零組件ID號，根據產品制造工藝流程不斷被賦予了其它屬性與信息，源EBOM數字信息特征發生了變化，以滿足產品實現過程所必須添加的相關屬性信息。為了便于管理，企業可以進行不同BOM數據命名（根據BOM數據服務對象及制造流程提供不同的業務功能）。數據特征的變化是不同業務流程部門對源EBOM數據進行了與業務相關活動的信息再加工、定義、信息身份追加等，對零組件ID賦予不同信息屬性即生產計劃、采購、財務、工時定額等各種信息，所有數據是完全依賴與繼承源EBOM數據，企業運行的各信息系統根據各自需求對唯一源數據EBOM不斷重復調用，保證輸入與輸出數據的一致性。厘清產品EBOM與MBOM、ABOM數據的演繹變化之路，可快速實現數據拿來即用，不改變源數據最基本的ID，無論更改還是升版，都秉承一個統一原則，繼承源EBOM數據并對之進行屬性維護，通過SAP系統對不同業務場景的數據進行分層設置提取，整個系統中EBOM是唯一基線，保障了唯一源數據EBOM的隨時繼承與動態更新。

結合企業實際生產制造流程，通過完善SAP電子數據管理制度，EBOM融合兩類其它BOM重構中的特殊規則屬性預先定義，摒棄對特殊類型零組件BOM數據的人工識別難度、再處理與維護，建立與規范企業數據架構標準，約束EBOM數據構建的準確性，從而推動EBOM數據作為企業各業務領域活動進行良性運行的唯一索引，根據不同業務活動對EBOM數據進行遍歷篩選讀取，真正實現產品輸入與輸出數據的一致性，推動企業各業務系統健康運營與生產制造管理流暢運作，最終數據的準確率將會大大提升，三類BOM數據完美趨于EBOM（目前企業中等復雜程度產品已實現趨同）。

BOM遍歷企業各主要技術與業務信息系統進行數據交叉傳遞與通訊。因此，作為源頭數據EBOM的完整性與準確性是支撐企業各信息系統與驅動業務良性持續運行的基線，規范EBOM數據規則與標準構建至關重要！

圖10 理想狀態EBOM運營在產品全生命周期業務活動

6. BOM數據的思考

通過對企業各類BOM數據構建規則的詳細分析，解決了BOM數據在動態流動過程中數據維護的準確性，輔助企業利用信息技術進行現代管理，為后續基于MBD新研產品型號BOM數據構建提供了標準。BOM作為企業最基礎的信息數據，它的質量的提高實際上是漸進和求精的過程，從表面上看似乎會給企業的某些部門增加工作量，但從企業管理的整體來看，將減少各個部門在查詢、統計、傳遞和復制報表等方面的大量工作，體現了信息集成和共享。因此，要用全局觀點與系統化思想來對待BOM基礎數據的重要性。未來，它必定是一個企業能夠在智能化制造信息建設領域保持良性、持續競爭力的靈魂。

數據建設是推進企業數字化轉型的重要手段，需要“業務、技術、數據”隱性知識的深度探索與融合。這需要從業務的角度去審視當前企業各類數據的改革方向，從IT應用、數據集成的角度，審視如何通過信息分類、融合、流動、深度加工等手段，全面、及時、有效地構建反映物理世界的邏輯視圖，去思考企業新的運作模式、新的數據平臺、數據應用和分析需求，以支撐企業決策與業務［4］。在宏觀上從多個維度建立切實可行的企業大數據標準體系，融合產品各領域、各環節的業務知識、工藝參數和模型數字化，形成全生產流程、產品全生命周期的數字鏡像，最終實現數據規范統一的發展趨勢。