引言

       随着智能制造与工业互联网概念的深入，工业产业进入了新一轮的全球性革命，互联网、大数据与工业的融合发展成为了新型工业体系的核心，大数据的应用将带来工业生产与管理环节的极大的升级和优化，流程的标准化、简洁化与透明化，其价值正在逐步体现和被认可。而伴随着这些变化，企业数字化转型的不断深入，各类信息系统的不断上线，积累的各种数据类型也越来越多，这些数据从开始的分散到集中，企业信息化建设经历了漫长的十年之久，通过探索与不断实施推行，取得了很大的阶段性成果，但数据质量的提升、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一个瓶颈，且各信息系统对数据读取与传递也存在一些不同的规则定义，需不断对源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数据信息瞬息万变的特点，因此更需要利用各种数据进行分析，深入挖掘蕴藏在BOM数据中的业务价值，不断优化修正与完善企业管理流程。【1】

       BOM数据作为智能工厂建设管理与推进过程中非常重要的基础数据，它的准确性直接影响到产品整个信息流与物流的正常运转、产品装机技术状态与产品质量、客户评价指标、映射整个企业管理水平与流程的能力。因此，贯穿企业运行的最基础的BOM数据成为影响企业提升管理水平与智能化工厂建设的重要因素之一被很多学者广泛关注。

       BOM数据存在的本身并不创造价值，需要我们对BOM数据构建格式与规律不断深入研究与认识、对数据清洁度不断进行清洗与治理、对数据价值进行挖掘与重复利用、对数据安全进行快速识别、警惕与维护，以期保障数据愈来愈向标准化与规范化趋近。因此，结合新研产品生产制造短、平、快的特点，产品设计技术状态数据变化更是根据试验结果，呈现不断优化结构、改良、调整以期达到预测试验结果的目的。深度分析与研究BOM数据开始构建到末端SAP订单实物装机明细输出信息输出的一致性，更是有着举足轻重的作用。
文章对整个信息流中涉及的三类主要BOM数据（EBOM、MBOM、ABOM）的演变差异与转化规则，通过对企业多型具有代表性复杂产品型号实例进行结构分析，研究了BOM数据转换规律，识别数据特征并进行科学分类、规范与提出向标准化方向构建基础数据，给出了重构BOM数据的方法和规则，对于后期企业各信息系建设并与集团信息平台集成，做好基础数据预先准备与储备具有很大的参考和指导意义。

1 研究方案

       现实中，制造业企业的低质量BOM数据普遍存在。当我们使用“不完备”、“不完美”“不精确”“的数据条件进行工作与结论验证，很难提升生产过程的整体可观可控性。例如ERP系统中物料存在“一物多码”问题，冗余码、无效码、非实时等数据质量问题大量存在。这些数据质量问题都大大限制了对数据的深入分析与结论判定的准确性，因而需要在数据分析工作之前对源数据进行系统的数据治理与思考研究。
对于BOM数据信息的设置规则、完整性、准确性与否的深入分析与研究将显得日益重要。数据的不精确将会严重影响到下游用户各信息系统对数据的继承与使用，低质量的数据输入，将会给企业正常运作带来灾难性的影响，导致整个产品信息流与实物流上出现多米诺骨牌效应般的传递效果。因此，将数据按产生的时间序列，对三类BOM数据（EBOM、MBOM、ABOM）进行分段式数据流信息研究。

2 三类BOM数据结构分析

       产品的EBOM数据承载着企业最先进的设计理念、MBOM彰显着企业最优化的生产管理组织与流程、合理与精益化的制造单元布局、ABOM代表了产品完整的装机明细与实现与客户需求的实现、综合了产品最终价值与财务核算等一系列信息。三大主要BOM按照数据产生的时序以串行的方式出现（见图1）。各个部门对流动的EBOM数据信息进行各自属性定义、视图维护，不同用户对产品数据的提取与使用进行各自需求数据流段内的维护负责，最终保障产品数据流动通畅无阻，在这个流动中有数据信息流与实物流，将产品的信息进行分层后，首先确保EBOM数据信息流上的正确，方能保障实物流输出完美。
2.1 EBOM的数据结构分析

       分析EBOM中PSE属性及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、避免零组件无法归类。如下：表1为PSE结构器下输出产品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数据对各自需求属性的基本维护，携带了实物信息流传递过程中其它BOM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系统产品订单明细对输出数据需求字段属性均来自于TC系统结构管理器PSE下数据集。

       表2为MBOM在PSE结构管理器下对EBOM属性按图1的要求进行属性维护后所产生的表单数据（增加了主制单位分工、工艺组件的重构等信息）。

       表3为按照预先设置规则筛选处理后的ABOM产品装机明细数据。
       表1为产品输入所需的EBOM数据基础信息，表3为信息流上输出的结果ABOM装机明细数据即SAP订单下数据，通过理论上的信息对比分析（即输入数据与输出结果数据应等一致），数据表单分类字段栏的扁平式设计，可以明显的表达出产品结构即父子隶属关系，表单字段继承一致，但在表3实物出库的时，会带出零组件的相关生产制造、批次等其它属性信息。

       下游数据用户利用表1所有字段进行数据的构建时，需要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），并对之进行处理（见图6、8），通过表1的分析与梳理，EBOM除了在数据标准的范围内要做到数据的完整性，保证数据质量，严格遵循企业产品设计文件编制规则以及企业相关的数据管理规定，通过分析与研究数据变形差异后，EBOM构建定义融合生产制造与装配流程信息后需要遵循以下构建规则: 

       a)    遵循源EBOM数据层级隶属关系即父子关系；(见图3)

       b)    标牌类零组件的隶属层级调整（跟随附属组件而非产品外形图）（见图4、5、6）

       c)    替代件/优选件的属性维护完整，设置优先级别（（见表1）

       d)    分组件的属性维护完整，设置优先级别（见表1）

       e)    符合企业生产制造精益单元布局划分（见图5）

       f)    合理并工艺可执行性良好的产品架构（见图3、7）

       g)    装配配合组件的层级构建（取消跨部门协作件）（见图4、6）

       h)    随机备件BOM数据维护的完整（SJ）（见图8）

       i)    二次装配件的属性定义（2Z）

       j)    生成表单时隶属的局部子件自动按序排列（见图8）

       k)    借用类组件遵循原型产品EBOM数据属性维护

       l)    外购件存在多种协议件或替代件，SAP系统程序设置控制维护出库优先级

       注：对于规则h）随机备件（SJ）、i)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。
2.2 MBOM数据结构分析

       对MBOM产生的数据关系分析见图4、5、6、7，为满足加工制造，需进行工艺组件的再构建，此类数据可通过设计原则的第g）项规则进行处理，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流程，提高数据准确率，是一劳永逸的事情，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需进行工艺分组，在源头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；

       MBOM的数据结构构建规则如下：

       a.消除工艺组件以设计虚拟件零组件替代

       b.消除工艺加工过程中的工艺分组件以分组件形式

       c.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）

       d.产品结构中隶属关系类虚拟组件的定义与属性维护

       注：a、b规则的完成，消除了图8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c）的属性维护，对EBOM源基础数据未进行任何更改，仅是增加了数据的一些特征标识（分工、路线、定额等生产制造信息），这样保证了数据唯一、继承与准确；

2.3 ABOM数据结构分析

       对ABOM构建产生的数据关系分析见图7，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，任何种类BOM重构完成后，都要回归与符合EBOM及其各零组件赋予的技术要求，最终的装机明细符合产品EBOM，并与EBOM进行数据技术状态的一致性检查，是否存在遗漏的数据项，分析两者差异处理是否合理，实现最初EBOM赋予每条BOM数据所有技术要求。通过图7和图8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)、流程不合理零组件等的处理与移植，在此重构过程中为人工维护，极易出现数据出错与对特殊类零组件识别障碍，导致重构后的数据质量与准确率直接下降，一旦出现错误将会给企业运营带来灾难性的后果。

       为了规避与杜绝此类数据风险，涉及ABOM重构过程中的特殊类数据可通过设计原则的第i）项规则及图8进行分析与解决，下列是对不同特殊零组件的处理规则：

       a.二次装配件(2Z)、随机备件(SJ)： 将此类零组件在PSE结构管理器中增加两列属性定义，通过表单筛选与规则定义可获取，并可快速浏览涉及相关组件的技术信息，彻底解决ABOM在后续的重建，有效降低数据重建的错误风险与提升数据质量。

       b.分组件/替换件：对此类源头EBOM数据结构，尤其在设计数据不够完整定义的情况下是极难识别，分析与定义好规则可快速处理。初配组别遵循设计初始定义、现场装机经验或SAP系统对此类件的随机抓取等设置优先配置组别，避免再次重构时的数据识别障碍。SAP系统也可通过程序制定有效规则按属性优先性筛选读取数据，能够通过信息系统规则定义实现自动解决的问题，一定不要人工手动维护控制，是杜绝与确保数据准确性的一道有力屏障。

       c.工艺组件的存在完全是生产制造过程中要满足零组件加工的工艺性而存在，它的重构会改变或扰乱EBOM数据的一些零组件的父子隶属关系，从而改变了部分EBOM数据的原始结构。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中相应层级设置一层虚拟零组件，以满足生产制造中管理流程单元的划分与精益制造理念的贯彻，消除工艺组件，ABOM数据直接继承EBOM数据。

       ABOM的数据结构构建规则如下：

       a.二次装配件(2Z)类消耗件的重构，用规则进行配置与筛选定义（PSE增加属性栏）

       b.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

       c.标牌类组件继承EBOM结构关系（见图4、5、7）

       d.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

3 三类BOM数据结构的趋同

       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源数据EBOM初始创建、生产制造MBOM数据属性维护、装机ABOM数据即出库订单数据对设计理念的最终实现。随着时间的推移，不断对产品零组件的属性进行维护定义与添加，零组件号不再是单独的产品零组件ID号，根据生产流程的分段，不断增加零组件号各种属性信息，数字信息特征发生了变化，所以进行了不同BOM数据命名（据数据流程段的使用功能）。而数据特征的变化是不同流程段部门对源数据进行属性定义、维护与追加，对零组件ID赋予了不同的信息属性即生产计划、采购、财务、定额计算等各种不同信息，所有信息是完全依赖与继承EBOM源数据，企业运行的各信息系统根据各自需求对唯一源数据EBOM的重复调用，保证了数据的一致性。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，仅是秉承一个原则，继承源数据并对之进行属性维护。

       结合企业实际生产制造流程，通过完善企业数据管理制度，EBOM融合两类其它BOM数据重构中的特殊规则，取消对特殊数据进行中间过程的人工处理与维护，约束EBOM数据构建的准确性，建立与规范企业数据标准，保障EBOM数据作为企业运行的的唯一性与输出数据的一致性，是推动企业内各信息化系统健康运营与生产制造管理流畅运作的保障，最终数据的准确率将会大大提升，三类BOM数据趋于EBOM并等同。

4 BOM数据的更改

       新研产品的特点注定数据变化之快，通过针对批次泵号、SAP订单或关联产品ID，锁定产品EBOM数据为特定版次数据，便于后续对产品技术状态的追溯与调查。若产品设计EBOM数据发生更改，产品结构未变化或调整，直接升版EBOM数据进行更改比较快捷，下游数据用户同样按EBOM数据流动与推进节点，维护涉及更改数据信息属性，并在SAP系统中会以时间戳的方式记录数据更改详情（图9），可以方便追溯产品装机明细信息，保障数据的连贯性与继承性。
5 SAP系统读取数据规则

       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数据的存在主要是完成产品EBOM数据从信息流到具象实物流的实现而存在，属于数据的中间过渡，最终目的是实现输入SAP与输出SAP数据的一致性，所以必须结合企业实际现状和数据规律，制定与完善已传递至SAP系统数据的规则。SAP系统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的运转，在生产制造模块中BOM数据的准确性是它得以运转之魂，而对于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提取所需数据信息。

       SAP系统指导零部件生产制造的BOM数据信息，理所应当为MBOM即直接调用已追加维护属性的EBOM数据进行生产计划下达，前提是已完成了上述MBOM分析中特殊零组件类型数据的处理与解决，保证数据的继承。

       产品装机明细ABOM数据的读取来源于前述中对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，SAP系统通过程序进行控制，按SAP系统对产品BOM数据分层原理，读取正确的产品装机明细ABOM数据，完成产品最终设计理念实物产品的实现。

       各类数据规则制定了，在SAP订单输出时依然会存在各种实物流上的问题，涉及流程中各段中各数据视图的及时有效维护，因此，数据质量是否完好取决于各流程段数据属性维护是否执行到位与真正贯彻准确。

6 BOM数据研究的思考

       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技术的新研产品型号BOM数据构建提供了标准，并奠定了基础。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，要用全局观点来对待BOM物料清单基础数据的重要性，未来，它必定是一个企业能够保障在智能化制造信息建设领域：良性、持续、有序、保持竞争力的灵魂。

       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。在企业各信息系统建设设计初期，综合分析各系统对数据的需求，预先定义好结构化数据即同源结构化数据规则，各系统继承源数据各取所需避免数据规则不同不兼容而需要异构，可有效降低与减少人工编辑数据频度。这就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，审视如何通过信息的分类、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、应用和分析需求，以支撑企业决策与业务。【3】因此，未来数据的发展将呈现：数据大整合、数据规范统一、挖掘不同业务领域结构化数据规则，企业逐步加强数据采集、交换与集成，打破数据孤岛，实现数据跨层次、跨环节、跨系统的大整合，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、各环节的经验、工艺参数和模型数字化，形成全生产流程、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。

结束语

       数据技术及应用将成为未来提升制造业生产力、竞争力、创新能力的关键要素，是驱动产品智能化、生产过程智能化、管理智能化、服务智能化、新业态新模式智能化，以及支撑制造业转型和构建开放、共享、协作的智能制造产业生态的重要基础，对实施智能制造战略具有十分重要的推动作用。

       BOM基础数据建设与维护之路艰辛且漫长，输入与输出数据的准确性与一致性，更是考量整个企业生产能够良性运营的有效尺度，重视与规范企业各类基础数据建设，始则不晚。企业经过多年BOM数据治理已初见成效，保持与不断维护改进，我们的数据终将会趋于完美！
       [1]e-works《数字化企业增刊》2021中国制造17届论文集  P120-124

       [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 2018.4月第8期

       [3]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）