基于Windchill平台的TBOM研究与实现

摘要：以三维设计为代表的数字技术的应用，正在加速国内航空领域从数字化三维设计制造向以过程为中心的集成研制模式过渡，同时在飞机研制的各个环节正在建立基于BOM的数字化协同研制平台，而试验阶段的协同成为航空领域全过程协同的短板，制约着一体化推进进程，本文通过对BOM组织模型的研究，定义了试验的TBOM结构，提出了以BOM为主线，基于Windchill平台的产品统一数据源的管理方式，为产品在设计、制造、试验阶段进行全过程的统一数据管理与数字化协同提供了建设思路。

关键词：TBOM;PDM;试验数据管理

中图分类号：TP393        文献标识码：A        文章编号：1009-3044（2019）02-0224-02

产品数据管理（PDM）是以软件为基础，管理所有与产品相关的信息（包括配置、文档、CAD文件、结构、权限信息等）和所有相关的过程技术，是一种在产品数据与工作流集成思想指导下，以产品数据和过程为中心，科学合理地对企业业务流程、产品结构数据和过程进行管理的集成平台[1]。我国航空、航天、汽车等领域的众多设计与制造单位，都建立了基于Windchill平台的PDM系统，且已基本形成以PDM 系统为基础平台的数字化设计/制造的数据管理。

BOM（Bill Of Material，物料清单）是定义产品树型结构的模型，是PDM系统的核心[2]，它定义了产品元素及子元素之间的组成关系。近年来，随着产品的更新换代越来越快，产品创新能力体现了企业的竞争力，如何快速、准确并且正确的定义产品就成为一个时代趋势。然而，在企业的各个阶段所关注的侧重点差异来看，需要通过不同BOM的定义打通产品不同阶段的业务关联。

BOM是贯穿产品整个设计、制造过程的主线，其中包含设计环节的设计BOM（EBOM）、工艺环节的工艺BOM（PBOM）及制造环节的制造BOM（MBOM）[3]。随着人们对单一数据源认识度的提升，研制人员逐步发现了在产品的研制、试验等全生命周期阶段，各个环节之间关联的重要性，鉴于此，本文对试验环节中的BOM（TBOM）在PDM系统中的管理与应用，并建立与EBOM之间的关联关系进行了研究。

1 BOM的组织模型

随着时代的发展，目前的BOM已经超越了传统的概念，BOM已升级为贯穿产品生命周期的数据通道，不只包含设计阶段的设计BOM（EBOM），工艺环节的工艺BOM（PBOM），制造环节的制造BOM（MBOM），也包含了試验阶段的试验BOM（TBOM），服务阶段的服务BOM（SBOM），通过不同BOM之间的流转与数据传递，实现产品全生命周期的数据管理[1]。

设计BOM，是产品设计人员在设计完成后形成的产品结构组织及产品的物料清单，EBOM能够完整描述产品中所包含的零部件及其结构关系，EBOM是数据的源头[4]。

工艺BOM，是工艺设计部门设计与管理产品的工艺规划清单，是在EBOM的基础上完成的产品的工艺设计后形成的结构视图，PBOM定义了零部件间的制造与装配关系，可用于工艺设计和生产制造管理，追踪产品制造过程中的人员、物料等信息。

制造BOM，是生产部门在制造与生产过程中用来管理产品所需的零部件BOM，MBOM是ERP系统的核心数据，完整反映产品及零部件的生产过程[5]。

试验BOM，是在产品试验阶段，从产品结构强度角度进行分解，构建产品试验的树形结构，用以组织与管理试验各个环节产生的各类图文档数据，满足各级利益攸关者对试验过程信息管理、查看及使用需求。

2 TBOM定义

TBOM是面向产品试验阶段的业务数据进行管理与规划，如何更快、更准确地定义产品需求条件下的一系列试验就是TBOM研究的主要方向。

以飞机制造为例，根据试验的目的不同，试验可以分为研发试验和适航符合性验证试验。研发试验是指为了获取飞机设计数据或设计参考数据而开展的试验;适航符合性验证试验是为了向适航当局表明飞机设计对适航要求的符合性而开展的试验。

根据试验的实施环境不同，试验可以分为试验室试验、机上地面试验和飞行试验。考虑到试验目的不同，试验室试验可分为研发类试验室试验和验证类试验室试验。本文主要针对飞机的试验室试验进行TBOM研究。

在进行试验室试验时，试验负责部门以项目的形式来管理不同层次、不同专业的试验，尤其是不同专业的试验，往往由完全不同的试验团队负责，结合此业务管理特点，本文定义了以项目为主线，以产品构型为辅线的TBOM结构。

2.1 TBOM规划

根据试验业务管理的特点，结合EBOM、MBOM的定义，TBOM规划为：项目规划层、试验规划层、试验设计层，如图2所示。

在TBOM规划中，包含了项目规划层，试验规划层与试验设计层。

项目规划层是针对大部分的试验业务，该层面的结构是不变的，主要管理内容包括：试验的型号、试验总项目、试验项目的规划。

试验规划层主要对试验涉及的工况、试验系统进行规划，该部分主要工作由试验主管完成。

试验设计层主要管理试验产生的设计数据，包括试验系统的设计模型等数据。

2.2 TBOM定义

根据试验业务的特点，对TBOM结构进一步分解为六层，分别为：型号、总项目、项目、工况、试验系统、设计层，具体设计如图3所示。在以项目为主线规划的TBOM基础上，需要在总项目层与项目层，将产品的构型信息进行关联，建立TBOM与EBOM之间的数据对接。

试验BOM各层定义如下：

（1）机型：根据试验业务的性质，将型号作为试验BOM的顶层，以管理针对某几类型号的试验业务;

（2）总项目：主要管理型号下的不同类型试验，如静力试验、疲劳试验、组合体试验等。试验任务的总体要求与该层进行关联;

（3）项目：总项目可以进一步进行分解，分解为项目层。与项目相关的试验要求及试验件数模可关联在该层;

（4）工况：项目进一步分解可分解为工况，如： XX工况30%试验、XX工况100%试验等，试验过程中产生的过程文件、现场采集的数据、现场视频文件在试验BOM工况层进行统一管理;

（5）试验系统：在正式开展试验前，需要进行框架、支持系统、控制系统等设计，试验主管在收到相应项目规划后，进行工况-试验系统层的规划关;

（6）设计层：设计人员在试验主管规划完试验系统后，可以开展试验系统的设计工作，此部分内容作为试验BOM的设计层进行管理。

3 基于Windchill平台的TBOM构建

飞机的设计制造数据在基于Windchill平台下进行，在试验过程中搭建基于Windchill平台的TBOM，并依据试验件的构型信息建立EBOM与TBOM间的关联关系与数据通道。可实现产品在设计、制造、试验阶段的基于BOM的统一数据管理。

基于Windchill平台的TBOM构建，亦是依照产品的方法进行管理，型号层即为产品层，为保障型号的规范与统一管理，由专人负责型号层的创建。

项目规划层构建，项目规划层包括型号层、总项目层、项目层，结构相对固定，除型号层外，由项目经理负责构建，构建步骤为：

（1）总项目层构建：定义总项目的名稱，试验类型，试验件构型信息，试验类型包括静力试验、疲劳试验、气候试验、噪声试验等;

（2）项目层构建：定义项目的名称，负责单位，试验件构型信息，阶段信息。

试验规划层构建，试验规划层包括工况层，试验系统层，由试验主管负责构建，工况层与试验系统层只需填写名称信息，负责单位。

试验设计层包含试验系统的BOM清单，由设计人员基于Windchill与CATIA的接口，提交试验系统设计模型并完成审签。

试验BOM的编码采用自动编码的形式，TBOM的编码规则为：型号代号+TBOM层级+三位流水号。TBOM的层级定义如表1所示。

4 结论

通过对BOM组织模型、 TBOM技术、PDM系统的研究，定义了针对飞机试验室试验的TBOM结构，提出了以BOM为主线在Windchill平台中实现产品统一数据源的管理方式，TBOM概念的提出及在Windchill平台的实现，为试验BOM的规划与管理提出了实施方法与路径，为产品在设计、制造、试验阶段进行全过程的统一数据管理与数据追踪提供了建设思路，对于在PLM平台实现产品全生命周期的管理具有一定的参考价值。

参考文献：

[1] 赵晓莉. 基于TeamCenter平台的TBOM研究[J]. 燃气涡轮试验与研究， 2014（3）：27-29.

[2] 弓晓波， 赵妍. 航空项目管理与PDM系统集成方法研究[J]. 电脑知识与技术， 2018（10）..

[3] 刘魁. 面向产品生命周期的BOM管理关键技术研究[D]. 华中科技大学， 2012..

[4] 冯舟. 航空制造业中BOM系统的研究与应用[D]. 内蒙古科技大学， 2010.Windchill系统产品结构树的研究及性能研究.

[5] 蔡芳. PDM系统与档案管理系统集成方法研究[J]. 微型机与应用， 2015， 34（22）：76-78..