（机械电子工程专业论文）pdm中面向信息集成的bom多视图映射技术研究.pdf

武汉理工大学硕士学位论文 摘要 物料清单作为制造企业信息化系统中的基础数据形态，几乎贯穿了产品生 命周期中的所有职能部门。制造企业中的b o m 具有形式复杂、数据量大、涉及 部门多等特点，从而使得大部分企业对b o m 的建立过程没有统一的规范，对 b o m 的管理缺乏有效的方法，严重影响了企业中围绕b o m 进行的各项业务， 而利用p d m 软件可以很好的管理关于b o m 的所有信息。本文研究了p d m 中 b o m 多视图映射技术，生成的b o m 多视图可以满足不同部门对b o m 的个性 化需求，各种b o m 视图在p d m 中进行集中式管理。同时，b o m 可以作为p d m 系统和e r p 系统集成的桥梁，是两个系统信息集成的主要内容和关键所在。 为了使b o m 的信息能更好的存储、共享和交换，研究了常用b o m 的数据 结构，建立了基于x m l 的b o m 信息模型，采用x m l 和x m ls c h e m a 对b o m 进行信息建模，当b o m 信息需要在不同部门或者不同系统之间传输时，使用 x m l 文档格式的b o m 来进行。 针对企业中各部门对b o m 的不同需求，研究了b o m 多视图映射方法，设 计了b o m 映射的工作流模型，结合企业的实际需求，在s o l i d w o r k se n t e r p r i s e p d m 基础上开发了b o m 多视图映射工具，该工具可以从p d m 中获取设计b o m ，然后在工作流驱动下通过视图映射算法生成工艺b o m 和制造b o m 。最后 以s o l i d w o r k se n t e r p r i s ep d m 和金蝶k 3e r p 信息集成为实例，研究了基于b 0 m 的企业信息集成方法。 上述研究的方法在某企业中得到应用，实践证明，在p d m 基础上，可以通 过b o m 多视图映射工具生成满足各部门需求的b o m 视图，进一步可以在b o m 的基础上，完成企业p d m 和e r p 的信息集成，从而解决了企业中b o m 数据不 一致问题，维护了b o m 数据的完整性，进一步避免了重复输入产品数据的现象， 降低了企业的运营成本，提高了企业的竞争力。 关键字：b o m 多视图，映射，信息集成 武汉理工大学硕士学位论文 a b s t r a c t b i l lo fm a t e r i a l s ，a sb a s sd a t ai nm a n u f a c t u r i n ge n t e r p r i s ei n f o r m a t i o ns y s t e m , a l m o s tp a s st h r o u g ha l ld e p a r t m e n t si np r o d u c tl i f ec y c l e m a n u f a c t u r i n ge n t e r p r i s e b o mh a v ec h a r a c t e r i s t i cs u c ha s c o m p l e x i t y , h u g ed a t a , i n v o l v em u l t i p l ed e p a r t m e n t , s om o s te n t e r p r i s e sh a v en ou n i f o r ms t a n d a r df o rb u i l d i n gb o ma n dl a c ko fe f f e c t i v e m e t h o d sf o rb o m m a n a g e m e n t a sar e s u l t ，t h eb u s i n e s sc o n d u c t e da r o u n db o mh a d b e e ni n f l u e n c e ds e r i o u s l y p d ms o f t w a r ec a nb eu s e dt o m a n a g em lo ft h e i n f o r m a t i o na b o u tb o m t h i st h e s i ss t u d yo nt h et h e o r i e sa n dk e yt e c h n o l o g i e so f b o mm u l t i - v i e wm a p p i n g b o mm u l t i - v i e wc a nm e e td e p a r t m e n t si n d i v i d u a ln e e d s o fb o ma n dc a nb ec e n t r a l i z e dm a n a g e di np d m s o f t w a r e b e s i d e s ，b o mc a nb e u s e dt or e a l i z et h ei n f o r m a t i o ni n t e g r a t i o no f p d ma n de r p i no r d e rt or e a l i z eb e r e r s t o r i n g , s h a r i n ga n de x c h a n g ei n f o r m a t i o no fb o m ，t h e c o m m o nd a t as t r u c t u r eo fb o mw a sr e s e a r c h e d t h es t o r a g ea n de x c h a n g em o d eo f b o mb a s e do nx m lw a sc o n s t r u c t e d t h ex m la n dx m ls c h e m aw o r eu s e df o r b o mi n f o r m a t i o nm o d e l i n g ，s ox m l b o mw a st r a n s f e r r e di nd i f f e r e n td e p a r t m e n t s o rd i f f e r e n ts y s t e m sw h e nb o mi n f o r m a t i o nn e e dt os h a r e f o rd i v e r s en e e d so fb o mf r o md i f f e r e n td e p a r t m e n t s , t h em e t h o do fb o m m u l t i v i e wm a p p i n gw a sr e s e a r c h e d t h ew o r k f l o wm o d e lo fb o m m a p p i n gw a g d e s i g n e d c o m b i n e dw i t ht h ea c t u a ln e e d so fe n t e r p r i s e s , b o mm a p p i n gt o o l sb a s e d o ns o l i d w o r k se n t e r p r i s ep d mw e r ed e v e l o p e d t h et o o l sc a ng e te b o mf r o mp d m s y s t e m , a n dg e n e r a t ep p b o ma n dm b o mt h r o u g hb o mm a p p i n ga l g o r i t h md r i v e n b yw o r k f l o w a tl a s t ，t h em e t h o do fi n f o r m a t i o ni n t e g r a t i o nb a s e do nb o mw a g r e s e a r c h e d ，a n da ne x a m p l eo fi n f o r m a t i o ni n t e g r a t i o no fs o l i d w o r k se n t e r p r i s e p d ma n dk i n g d e ek 3e r pw a sg i v e n t h ea b o v em e t h o dw a sa p p l i e di na ne n t e r p r i s e ，i th a db e e nf o u n d l a t b o m v i e w sw e r eg e n e r a t e dt om e e tt h ev a r i o u sn e e d so fd e p a r t m e n t sb yb o m m a p p i n g t o o l s ，a n di n f o r m a t i o ni n t e g r a t i o nb e t w e e np d ma n de r ps y s t e mw a sr e a l i z e d s ot h e p r o b l e mo fb o md a t ai n c o n s i s t e n c i e sw a ss o l v e d ，t h ei n t e g r i t yo fb o m d a t aw a s m a i n t a i n e d ，a n dt h ep h e n o m e n o no fr e p e a t i n gd a t ai n p u tw a sa v o i d e d a sar e s u l t ，t h e o p e r a t i n gc o s tw a sr e d u c e da n dt h ec o m p e t i t i o na b i l i t yo fe n t e r p r i s ew a se n h a n c e d i i 武汉理工大学硕士学位论文 k e yw o r d s ：b o mm u f f - v i e w ，m a p p i n g ，i n f o r m a t i o ni n t e g r a t i o n i i i 独创性声明 本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及 取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得 武汉理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一 同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说 明并表示了谢意。 签名：日期：墨型：复三壁三。目 学位论文使用授权书 本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即 学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借阅。本人授权武汉理工大学可以将本学位论文的 全部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制 手段保存或汇编本学位论文。同时授权经武汉理工大学认可的国家有 关机构或论文数据库使用或收录本学位论文，并向社会公众提供信息 服务。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 黧：= 黧：骖m 少弘删足 lpx 。孵，么 【注：此页内容装订在论文扉页) 武汉理工大学硕士学位论文 1 1 研究背景和意义 第1 章绪论 近年来，产品生命周期管理( p r o d u c tl i f e c y c l em a n a g e m e n t ，p l m ) 技术得 到迅速的发展，2 0 0 2 年，著名的信息咨询公司c i m d a t a 给出了p l m 的定义，产 品生命周期管理是一种战略性的商业方法，它应用一组一致的业务解决方案来 支持在扩展企业内创建、管理、分发和使用覆盖产品从概念到消亡整个生命周 期的定义信息【i 】。p l m 集成了人、过程和信息，是企业信息化的重要组成部分， 其核心在于能够使所有和项目有关的人员在整个产品生命周期中共享与产品相 关的异构数据，成为支持企业经营管理、产品开发、过程重组的企业级集成支 撑环境，为c a x 、e r p 、p d m 、s c m 、c r m 和e b u s i n e s s 这些独立的子系统提 供统一的支撑平台【2 3 】。p l m 是在产品数据管理( p r o d u c td a t am a n a g e m e n t ， p d m ) 技术的基础上发展起来的，是p d m 的功能延伸。从企业实际应用角度出 发，先实施p d m ，然后在p d m 平台的基础上集成企业的c a x 、e r p 、s c m 等 资源，成为一种切实可行的实现p l m 战略途径，而在这一过程中，产品物料清 单( b i l lo f m a t e r i a l ，b o m ) 扮演了十分重要的角色，可以在p d m 中对各种b o m 进行科学有效的管理，以其为基础框架，将和产品有关的所有数据联系起来。 1 1 1p d m 系统概述 2 0 世纪8 0 年代出现了一些与p d m 相关的概念，如工程数据管理、文档管 理、产品信息管理、技术数据管理、图像管理等，每种概念都解决具体领域的 相关问题，但软件功能相对有限。到了2 0 世界9 0 年代，在上述技术的基础上， 产品数据管理技术蓬勃发展起来。c i m d a t a 公司给出了p d m 的定义：“p d m 系 统是一种帮助工程师以及其他人员管理产品数据和产品研发过程的工具，p d m 系统确保跟踪那些设计、制造所需的大量数据和信息，并由此支持和维护产品 4 1 ” o p d m 系统主要面向制造企业，p d m 以产品为管理的核心，以数据、过程和 资源为管理信息的三大要素，以静态的产品结构和动态的产品设计流程作为两 条管理主线。p d m 可以在正确的时间，以正确的方式，将正确的数据发放给正 确的使用者，始终保持对产品信息的控制，确保产品信息的完整，支持协同设 计和并行工程。 武汉理工大学硕士学位论文 从应用上来看，p d m 可以分为个人级p d m ，组级p d m 和企业级p d m 。企 业级p d m 应用最为广泛，技术复杂，一直是国内外学者研究的重点。企业级p d m 一般具有以下功能。 ( 1 ) 图文档管理 图文档管理主要是管理和控制与产品信息相关的所有文档，如c a d 模型、 技术规范、图纸文档、o f f i c e 文件等。管理的内容包括文档的记录、文档的版本、 文档的分类编码、文档的属性搜索、文档的用户权限、文档的安全保密、文档 的流程等。 ( 2 ) 产品结构和配置管理 产品结构管理是管理产品零部件之间的装配、借用、互换和版本关系，是 p d m 系统与c a d 、e r p 等其他系统集成的基础。产品结构管理是按照产品组成 结构的方式把产品相关的所有电子文档有序地组织起来，形成产品信息的主要 、模型。产品配置管理则是根据具体的条件和零部件版本来决定当前有效的产品 结构【5 1 。 ( 3 ) 零部件分类管理与检索 零部件分类管理与检索主要包括产品信息分类和产品数据检索。通过对产 品数据和零部件的分类，可以建立有效的产品分类管理系统，以便工程技术人 员和管理人员进行查询和检索，提高产品数据的重用率。 ( 4 ) 工作流管理 工作流管理主要是对产品开发过程和工程更改过程中的所有事件和活动进 行定义、执行、跟踪和监控。工作流管理由工作流模板定义工具、执行工作流 的工作流机、工作流监控和管理工具等组成。p d m 系统中的工作流管理更加强 调对数据和文档生命周期的管理，如文档的生成、审核、发布、变更、归档等 流程的实现。p d m 系统通过流程管理控制设计人员对产品数据的修改，包括文 档的工作流、项目的任务流和工程变更管理三个部分。此外，工作流程管理提 供的辅助功能，如触发外部程序、警告和提醒机制、电子邮件收发和二次开发 接口等，可以提高工作流和整个设计过程的管理效率，改善管理质量。 ( 5 ) 应用封装与系统集成 应用封装与系统集成是指可以把企业级p d m 作为企业应用集成的平台，从 集成对象上考虑与其他软件系统的集成。通过集成工具，用户能够对已有应用 系统进行封装，也可采用一定的协议将其他的系统软件和应用软件集成起来， 2 武汉理工大学硕士学位论文 使得这些软件从用户的角度来看和p d m 成为一个整体【5 】。 1 1 2b o m 概述 b o m 概念的提出是为了描述所有在产品的形成过程中出现的物体形态实 体，这些实体是组织与产品相关的所有活动的依据，如产品的设计、工艺、生 产、成本、维护等。在不同的系统中，b o m 代表的含义也有一定的差别。比如 在c a d 系统中，因为研发人员主要利用q 心系统绘制产品总成图或部件图， 所以c a d 系统中的b o m 更多的是一种产品结构的描述文件，这里的b o m 不 仅详细描述了产品部件、子部件、零件甚至原材料之间的结构关系，而且记录 了每个部件所需要的子部件、零件的数量，比较偏重于产品信息的汇总。而在 c a p p 系统中，如果从工艺管理的角度考虑，b o m 不再是技术文件，而是指导 生产文件或计划文件，比如锻铸热处理卡、加工工序卡、工装材料等汇总信息。 所以对b o m 进行统一的描述和定义变得很重要。 b o m 可以分为狭义的b o m 和广义的b o m 6 1 。狭义的b o m 是指物料清单， 即构成一个物料项的所有子物料项的列表，物料项包括企业的原材料、标准件、 成品、零件、装配件、工装、设备、夹具、水电煤等相关技术文件。而广义的 b o m 是指产品对象的属性集合，可以通过集合论和线性代数理论来描述广义 b o m ，记为b o m ( x 。，五，五) ，五p ，其中p 表示产品对象的属性空间，刀 是产品对象属性空间中相互独立属性的最大个数【7 1 。产品对象的属性空间p 包含 的常见信息如下：每个零件的编码、图号、材料、重量、体积、物料生效日期 等数据信息；每个部件内的单个零件，如外协件、标准件、借用件、外购件、 自制件等的装配数量、部件图号等数据信息；每个总图中的零部件清单、技术 文件、产品说明书、保修单等数据信息。 不论是哪一种分类，从本质上来看，b o m 都描述了物体形态的转变，包括 转变前的形态、转变的形态、转变的控制。b o m 是对物料之间的语义关系如描 述关系、装配关系、互换关系的一种表达。产品生命周期就是b o m 中的物料项 依据不同的语义关系相互作用的过程。所以，b o m 是对物体形态转变语义的结 构化表达【5 j 。 1 2 国内外b o m 研究现状与存在的问题 1 2 1 国内外b o m 研究现状 3 武汉理工大学硕士学位论文 制造业领域中的信息技术应用按照应用范围的不同可以分为四个层次：面 向单项技术的应用、面向部门级的应用、面向企业级的应用和面向企业间级的 应用【引。b o m 作为制造业信息化中的重要组成部分，在企业中的应用层次从低 到高也分为四个层次，分别是面向单项信息技术、面向部门级、面向企业级和 面向企业间级的应用，如图1 1 所示。 i ) 面向部门级的b o b l 系统 ( c ) 面向企业级的b o m 系统 ”面向企业问的b o m 系统 d ) 面向单项技术的) m 系统 图1 1b o m 在企业的应用级别 ( 1 ) 面向单项信息技术的b o m 系统 面向单项信息技术的b o m 系统所涉及的范围较小，一般只是用来解决某个 技术问题，也是b o m 研究比较集中的方面，这方面的研究已经比较成熟。 ( 2 ) 面向部门级的b o m 系统 面向部门级的b o m 系统一般是以某个领域或者部门为应用对象，集中解决 4 武汉理工大学硕士学位论文 该部门中对b o m 需求的问题，面向部门级的b o m 系可以在面向单项技术b o m 的基础上，构建单一的b o m 数据源，为不同部门的应用系统提供统一的b o m 数据。面向部门级的b o m 系统作为企业目前应用的重点，得到了快速的发展。 本文也将研究重点放在面向部门级的b o m 系统。 ( 3 ) 面向企业级的b o m 系统 面向企业级的b o m 系统提供统一的解决方案，解决整个企业对b o m 的各 种需求，企业级b o m 系统是在部门级b o m 系统应用的基础上不断扩展而来。 ( 4 ) 面向企业间的b o m 系统 面向企业间级的b o m 系统从不同企业之间的合作关系以及供应链关系出 发，实现企业和外部环境之间的信息化。随着虚拟企业以及动态联盟技术的发 展，面向企业间的b o m 系统将成为研究热点和重点。 国内外对b o m 的研究也集中在这四种应用系统上。目前，国外都是将b o m 的功能模块嵌入进各种p d m 和e r p 系统中，p d m 系统通常管理设计b o m 和 工艺b o m 数据，e r p 系统则管理生产b o m ，如p t c 公司的p r o i n t r a l i n k ， u g s 公司的i m a n 等p d m 软件可以管理关于产品设计b o m 和工艺b o m 数据； s a pe r p 和o r a c l ee r p 等e r p 软件可以管理工艺b o m 和制造b o m 数据，很 少或者没有涉及到如何管理所有部门中b o m 数据。由于企业中主要部门的b o m 被分散到不同的系统中管理起来，只有通过集成的方法来保证b o m 数据的一致 性、完整性。 在国内，随着e r p 应用的日益广泛，b o m 在企业中得到了异乎寻常的重视， b o m 的变化和维护将对企业的生产经营产生最直接的影响，b o m 也成为提高 企业竞争力的关键因素，企业也认识到的基础数据是企业信息化工程能否成功 的基础，这样使得b o m 的研究从e r p 中逐渐分离出来，比如开目公司推出的 开目b o m 软件能够高效、准确地完成企业产品数据信息的采集、统计汇总、分 析输出等工作，是p d m 与c a d 、c a p p 和e r p 等软件进行信息集成的枢纽和 桥梁。 在这些应用系统中，b o m 的基础技术如b o m 的数学模型及其相关算法， b o m 多视图映射和b o m 信息集成等成为关键的技术。多年来国内外研究人员 也对这些技术进行了许多有价值的探索，部分研究成果如下。 在b o m 的数学模型和算法方面，曹礼廉、李芳芸等采用了用矩阵描述b o m 的新思路，提出了一种具有广泛适应性的m r p 分块矩阵计算方法，讨论了该算 5 武汉理工大学硕士学位论文 法的实现和应用情况f 9 】。谢规良和王军强提出了一种新的b o m 构造方法，这种 方法采用简单的线性运算可以实现b o m 数据的反查、分解和组合操作，解决了 常规遍历算法复杂、效率低等问题【l o l 。随着可扩展标记语言x m l 的发展，基于 x m l 的b o m 建模、存储、交换技术已经得到广泛的关注和研究。梁平，赵韩 和毕宝庆提出了利用x m l 文档进行产品b o m 数据的存储和交换，建立了现代 产品b o m 数据的对象模型【l i i 。陈开，魏坤等提出一种基于x m l 技术的物料清 单生成系统。用树状结构定义零部件之间的关系，采用x m l 文档存储各个零部 件的信息和部件之间的结构关系1 1 矾。 b o m 多视图技术是为了解决产品工程设计、工艺规划、生产制造等几个主 要阶段对b o m 需求不同又要保持b o m 数据信息完整性，一致性这一实际问题 而出现的。在b o m 多视图映射研究方面，田禄俊、王仲奇等以实例方式研究了 基于x m l 的e b o m 向m b o m 映射的方法【1 3 】。刘晓冰、黄学文等提出了b o m 视图之间的转换方法，该方法通过定义虚拟部件、中问部件和外协部件，构建 相应的映射函数，实现了e b o m 、p p b o m 和e b o m 之间的转换【l 钔。魏志强， 王先逵等提出了基于单一数据源的产品b o m 数据多视图映射技术，初步建立了 b o m 多视图映射的基本理论和b o m 主要视图间的b o m 映射类型，设计了b o m 多视图数据映射平台和b o m 视图映射工具组件【1 5 1 。夏钮琛，胡洁等通过定义转 换表及操作函数，针对不同的映射类型，通过转换表记录不同b o m 间的映射函 数，实现不同b o m 视图间数据的相互转换【1 6 1 。刘晓冰，王万雷等设计了对应不 同部件类型的物料清单转换规则，给出了设计物料清单向制造物料清单转换的 算法以及物料清单对工程更改的处理规则，实现了从设计物料清单到制造物料 清单的自动转换【1 7 】。白书清，陈继忠提出了基于w i n d e h i l l 的多物料管理方案， 并对物料清单多视图的实现、批次物料清单管理等关键技术进行了讨论1 1 8 】。z h u s ，c h e n gd 等人提出了一种基于s t e p x m l 的统一b o m 的方法，解决了b o m 多视图问题并提供了集成性、即时性和一致性的p d m 数据1 1 9 1 。t o z a w a y o s h i o 和y o t s u k u r am i k i o 解决了集成b o m 的障碍，阐明了b o m 视图之间的区别，使 得在单一集成b o m 中的多视图可以共存1 2 0 】。郑永前等人描述了如何使用有效的 系统开发工具实现b o m 多视图映射的方法，研究了如何使用多视图来组织各种 各样的数据，并在此基础上实现了c a d c a p p c a e 的无缝集成【2 u 。乔立红，张 毅柱讨论了设计b o m 经由工艺b o m 向制造b o m 的转换机制，实现了p d m 与 e r p 系统间集成信息的信息传递与同步操作f 2 2 1 。王军强，孙树栋等人讨论了车 6 武汉理工大学硕士学位论文 间生产物料清单的信息模型，分析了车间生产物料清单管理系统与车间生产管 理其他子系统的集成，以及不同形式物料清单的集成【2 3 1 。 在b o m 集成方面，谭成旭和栾庆伟针对企业传统生产过程中各部门之间难 以实现信息集成和共享的问题，提出在p r o f l 架构下的b o m 集成信息共享生产 管理模型【2 4 1 。徐宏斌，薛恒新等分析了b o m 的多种形态及其转换关系及过程， 给出了一个基于x m l 以及x m s l 和x p a t h 2 0 的模型转换方案【2 5 1 。胡玲风提 出了基于b o m 的集成产品开发环境的框架，指出了集成产品开发的几种集成方 案，为实现基于b o m 集成技术的集成产品开发提供了一个较好的思路【2 6 】。李萌， 胡晓兵等针对企业数据管理和交换的需要，研制成功了基于知识库的b o m 集成 管理系统f 2 7 1 。徐哲和袁建国指出了集成产品开发的几种集成方案，通过对b o m 在信息系统之间的共享、交换以及信息资源的集成，阐述了b o m 在产品开发中 的重要作用及基于b o m 的集成技术1 2 引。 1 2 2b o m 研究存在的问题 结合企业的实际应用需求，以及国内外b o m 研究现状和发展趋势来看，下 面几个问题是目前b o m 相关研究中迫切需要解决的。 ( 1 ) 缺乏满足企业要求的b o m 多视图映射工具 由于各部门对b o m 的需求不同，企业里面存在着不同的b o m ，如设计 b o m 、工艺b o m 和制造b o m 等，目前这些b o m 之间的联系和变化，尚缺乏 深入的研究缺乏能够满足企业需求的商业应用软件。 ( 2 ) b o m 的有效性以及一致性维护问题 由于企业里存在多种b o m 视图，如何保证这些视图之间数据的一致性、完 整性是企业尚需解决的问题。 1 3 本论文课题来源和研究内容 1 3 1 课题的来源 本课题得到了“襄樊五二五泵业有限公司信息化建设项目一的支持。 1 3 2 主要研究内容 本文将从以下几个方面展开研究。 ( 1 ) b o m 数学建模以及信息交换 7 武汉理工大学硕士学位论文 针对b o m 信息在不同部门或不同系统之间交换的需求，在分析了常见b o m 数据结构的基础上，研究了基于x m l 的b o m 储存、交换和解析方法。 ( 2 ) b o m 多视图映射模型和算法 为有效地保证b o m 视图之间的数据完整性、正确性和一致性，在分析了 b o m 视图之间的关系之后，研究了b o m 视图映射的算法，开发了b o m 视图 映射转换工具。 ( 3 ) b o m 在信息集成中的作用 b o m 的多视图是在企业的不同部门使用的，e b o m 在p d m 中产生，转换 成m b o m 之后，m b o m 需要导入到e r p 中才能指导实际的生产加工。本文结 合企业的实际应用，研究了基于b o m 的s o l i d w o r k se n t e r p r i s ep d m 和金蝶k 3 e r p 的集成方法。 1 4 本章小结 本章在综述了课题的研究背景下，总结了b o m 在国内外的研究现状，分析 了b o m 技术的发展趋势和目前存在的问题，概括了课题研究的意义，规划了文 章研究的内容，为后续工作的开展奠定了基础。 武汉理工大学硕士学位论文 第2 章b o m 的数据结构和信息建模 2 1b o m 数据特点和建模 2 1 1b o m 对象模型 般来说，一个b o m 的构成包括三个部分【5 1 ，如表2 1 所示。 ( 1 ) 主物料项 主物料项是b o m 将要描述的物料项，对应装配关系来说就是父件。 ( 2 ) 子物料项 子物料项是指在形成主物料项所表达的物体之前的前驱物体形态，对装配 关系来讲就是子件。 ( 3 ) b o m 属性 b o m 属性包括所描述的物体形态转变中的转变条件和控制因素，对装配关 系而言就是装配的数量和偏执时间等等。 表2 1b o m 基本数据组成结构 父物料号 子物料号层次物料名称图号物料类型数量其他 随着b o m 在企业中越来越广泛的应用，b o m 可以包含更多的信息。可以 使用面向对象的思想建立b o m 模型，如图2 1 所示。 图2 1 面向对象的b o m 模型 9 武汉理工大学硕士学位论文 模型中各部分内容含义如下。 ( 1 ) b o m 的基本信息包括b o m 的产品型号、b o m 的版本号、b o m 的类型( 如 e b o m 、p p b o m 、m b o m ) i 事。 ( 2 ) b o m 的不变参数 ( 3 ) b o m 的可变参数b o m 的可变参数用于存储b o m 中可变信息，如同一种 型号的产品，可以根据客户的需求配置不同的参数，比如产品的颜色。 ( 4 ) b o m 的父件信息用来存储b o m 父件的型号及装配等。 ( 5 ) b o m 的子件信息用来存储b o m 所包含的下一级子件的型号和数量以及 装配类型等。 ( 6 ) b o m 的文档信息b o m 的文档信息范围广阔，包括此b o m 相关的所有技 术资料，如文本文档、图形文档、视频和音频文档以及x m l 文档等。 按照上述描述的b o m 对象模型，建立b o m 的对象图，如图2 2 所示。这 种面向对象的b o m 表示方法可以更好的描述b o m 的扩展信息内容。 图2 2b o m 的对象图 2 1 2b o m 数据特点 随着客户需求个性化程度的逐渐提高，大规模定制技术开始逐步应用起来， 而模块化定制作为大规模定制中的一种重要方式，在企业中更是得到了广泛应 用2 ”2 1 。企业为了提高零部件的互换性、降低生产成本、继承过去产品的设计 知识，通常会大量使用标准件和重用已有的零部件。这些都会导致企业产品或 零部件之间存在大量零部件相互借用的现象，这种现象使得b o m 数据成网状结 构，如图2 3 ( a ) 所示。图2 3 ( a ) 中上层部件为下层零部件的父件，零部件之间的 数字代表装配数量，可以看出这种错综复杂的网状b o m 结构不利于阅读、交流 1 0 武汉理工大学硕士学位论文 和存储。为了理顺产品的结构关系，必须对产品的b o m 结构进行规范化设计， 把复杂的网状结构转化为“单父多子 的树状结构，如图2 3 0 , _ ) 所示。结合上 述的分析，可以看出b o m 具有以下特点【3 3 j 。 ( 1 ) b o m 具有明显的层次结构b o m 的层次结构表现为b o m 中上一级 是下一级的父件，下一级是上一级的子件。所以在b o m 的描述中，必须明确零 部件所在的层次，以及父件和子件的关系。 ( 2 ) b o m 中零部件是多对多关系b o m 中一个零件或子部件也可以 被用于多个部件，一个部件可能由多个零件或子部件组成，b o m 中存在大量的 单父多子或者多父单子情况。 ( 3 ) b o m 的动态特性由于产品结构随客户的要求而不断变化，产品 的b o m 也会相应的动态变化，进而增加了b o m 复杂性。 ( 4 ) b o m 数据的复杂性产品零部件的数据还可以包括各种图形和技术 文档等复杂的数据类型。 砂( b ) 图2 3b o m 结构 2 1 3b o m 形式化描述 为了准确定义各种b o m 结构的一般数学表达式，进一步研究b o m 的数学 特性，为后文的各种算法提供统一的b o m 描述，本文在参考文献3 7 1 以后，建 立了b o m 的数学描述方法，描述如下。 定义l 零部件坐标d 一= 向c r ，砂 武汉理工大学硕士学位论文 零部件坐标是为了确定零部件在整个b o m 中的位置，可以采用零件标号、 父件标号、零件层次来唯一表示零部件的坐标。其中c ，为零件c 的父件，以为零 部件的层次。对图2 3 所示的b o m ，有d 纠= 佴p j c j 定义2 零部件集厶尸= 协，p 2 ，p 3 ，见 零部件集合指产品b o m 中的所有零件、部件组成的集合。对图2 3 所描述 的b o m ，有p = 么，b ，c ，d ，e ，4 ，4 ，乓，最 定义3 装配关系三元组& - 易，户，只l f ，j 0 时，部件肼和零部件p ，之间有直接的父子关系且装配数量为z 。当z n e x t s i b l i n g = n u l l ； e n q u e u e ( & q , * t ) ； w h i l e ( ! q u e u e e m p t y ( q ) ) d e q u e u e ( & q ，p ) ； p r i n t f ( ”请按长幼顺序输入结点的所有孩子：”, p - d a t a ) ； g e t s ( c ) ； l - - s t r l e n ( c ) ； i f ( 1 o ) p 1 = p - f i r s t c h i l d = ( c s t r e e ) m a l l o c ( s i z e o f ( c s n o d e ) ) ； pl - a a t a = c o ； f o r ( i _ 1 ；i n e x t s i b l i n g - - ( c s t r e e ) m a l l o c ( s i z e o f ( c s n o d e ) ) ； e n q u e u e ( & q ，p1 ) ； p l = p l - n e x t s i b l i n g ； p l - d a t a = c i ； p1 - n e x t s i b l i n g = n u l l ； e n q u e u e ( & q ，p1 ) ； e l s e p f i r s t c h i l d = n u l l ； ) e l s e 1 6 武汉理工大学硕士学位论文 2 2 4 邻接表型b o m 邻接表型b o m 数据结构和矩阵型b o m 类似，其原理是根据零部件之间的 父子关系构建一个邻接表矩阵c = 伟上刚勺e o , l ，一1 ) ，其中勺的意义如下。 r 当= l ，表示零部件尚零部件，之间是父子关系 当= 一l ，表示零部件f 与零部件，之间是子父关系 l 当= o ，表示零部件i 与零部件忽问不存在父子关系 在邻接表型b o m 中，零部件之间的装配数量另用一个关系描述【4 8 l 。因此可 以看出，邻接表型b o m 在性能与矩阵型相似。 通过对上述四种常见b o m 数据结构分析，可以得出表2 3 所示的四种b o m 数据结构性能比较。 表2 3 四种b o m 数据结构性能比较 b o m 数据结构搜索性能重用性一致性特殊说明 矩阵型好不好不好 高维矩阵 层次型一般好好适合数据库存储，但存在冗余数据 二叉树型好好好综合性能好，适合于存储和运算 邻接表型好不好不好高维矩阵 2 3 基于x m l 的b o m 信息建模 2 3 1x m l 和x m ls c h e m a 介绍 x m l ( e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e ) 是一种可扩展的纯文本标记语言，类似 h t m l ，x m l 的设计宗旨是传输数据而非显示数据。随着x m l 的逐步推广和 广泛应用，它已经成为w 3 c ( w o r l dw i d ew e bc o n s o r t i u m ) 推荐标准。在机械行业 中，大量的数据开始以x m l 文档格式进行交换和存储，由于其具有可扩展特性， 便于共享和传输，从而保证了数据在交换过程的正确性和完整性1 4 9 ，5 0 l 一个x m l 文档最多可以由四部分组成，如果这四部分都出现在文档中，则 必选按下列顺序排列。 ( 1 ) 序言包括整个文档的信息，如字符编码、文档结构和样式引用等，这些 都是可选的。 1 7 武汉理工大学硕士学位论文 ( 2 ) 文档类型定义主要定义x m l 文档的合法构建模块，这部分是可选的。 ( 3 ) 文档根( d o c u m e n tr o o t )文档根是必须的，它是文档的第一个原素。 ( 4 ) 结尾结尾时处理指令所在的位置，一般用于执行清除工作，也可以包括 注释。这些是可选的。 下面是一段x m l 文档。 m a r k s t e p h e n r e m i n d e r h i ，m a r k ! d o n tf o r g e tt h em e e t i n g ! 这个x m l 标签中有标题以及留言，也包含了发送者和接受者的信息。但是， 这个x m l 文档没有做任何事情。它仅仅是包装在x m l 标签中的纯粹的信息。 需要编写软件或者程序，才能传送、接收和显示出这个文档。 为了规范x m l 文档中元素的结构，可以使用x m ls c h e m a 来定义x m l 文 档的合法构建模块。x m ls c h e m a 作为w 3 c 标准，使用x m l 语法进行描述。 x m ls c h e m a 有以下作用。 ( 1 ) 定义可出现在文档中的元素以及属性 ( 2 ) 定义哪个元素是子元素 ( 3 ) 定义子元素的次序以及数目 ( 4 ) 定义元素是否为空，或者是否可包含文本 ( 5 定义元素和属性的数据类型，默认值以及固定值 2 3 2 基于x m l 的b o m 信息建模 b o m 作为企业持久性的数据，需要合理的存储。各个部门或各个系统之间 共享和交换b o m 信息时候，也需要以一定的形式封装保存b o m 进行传输。根 据2 1 2 描述的b o m 的结构特点，利用x m l 存取b o m 信息具有结构简单、层 次分明，数据扩充和修改方便等优势，也更加有利于b o m 数据的版本管理，实 现不同的配置要求。利用x m l 对b o m 进行信息建模，可以把b o m 的物料项 关系和物料项属性集中存储在x m l 文档中，实现了结构化数据和非结构化数据 武汉理工大学硕士学位论文 的集中管理，保证了b o m 数据的集中性和统一性，也可以实现异构环境下不同 系统之间b o m 数据的共享和交换。 在利用x m l 对b o m 进行描述之前，需要使用x m ls c h e m a 来定义x m l 文档的合法构建模块。 对图2 - 3 所示的b o m ，x m ls c h e m a 定义文档如下所示。其中c o m p l c x t y p e 元素定义复杂类型。s e q u e n c e 元素要求组中的元素以指定的顺序出现在包含元素 中，每个子元素可以出现0 次到任意次。e l e m e n t 元素定义一个元素，e l e m e n t 元素的属性n a m e 和t y p e 分别指元素的名称和数据类型。 1 9 武汉理工大学硕士学位论文 结