BOM数据治理的三合一：逆向拆分.pdf

投稿网站：Theme Plan 主题策划IM 2024年第2期 39BOM 数据治理的三合一：逆向拆分雷焕丽，吴大绘，董会波，胡靖（中国航发西安动力控制科技有限公司，陕西 西安 710077）摘要：航空发动机燃油控制系统主要以产品结构复杂、零组件众多、制造周期长、全流程涉及业务繁杂为明显特征。而基于 MBD 技术的 BOM 数据作为产品整个业务链上的核心数据，它的全面管理更是复杂，难以统一、准确传递。文中以 SAP订单输出 BOM 数据为导向，以企业实际业务场景为实例，选取产品数字链路制造全流程场景 BOM 数据为研究对象：逆向分析 SAP 末端订单输出 BOM 与输入源 BOM 差异，通过“溯本求源”，探索产品全生命制造周期内企业三类主流 BOM（EBOM、MBOM、ABOM）以信息流传递到 SAP 系统，并以订单实物信息模式输出 BOM 数据结构变形与差异，解决BOM 数据在各信息系统之间有效传递与准确性问题，明确企业主流三类 BOM 数据结构及构建规则，规范企业数据管理流程，对于后续建立面向产品全生命周期的数字化网络全流程、完整的产品数字链路有一定的借鉴作用。关键词：SAP；IO；数字主线 DT；逆向追溯中图分类号：TP274+.2文献标志码：A1引言随着智能制造与工业互联网概念的深入，大数据与工业的融合发展成为新型工业制造体系的核心。伴随着这些变化，企业数字化转型的不断深入，各信息系统的持续上线与系统间数据传递、集成、交互共享，积累的各种数据越来越多，其中 BOM（Bill Of Material，物料清单）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，多数企业对它的重要性认识严重不足，致使不规范的 BOM 数据在传递过程中引发的问题与案例不胜枚举，导致信息系统建设与业务应用进展缓慢。面对新研产品客户日益需求的多样性、研发周期一再缩短、产品更新迭代加速、引起 BOM 数据瞬息万变的特点，多数厂企、院、所，以产品数据管理系统（Product Date Management，PDM）中 唯 一 数 据 源 设 计 BOM（Engineering BOM，EBOM）及其变形数据开展业务。但在产品策划的详细设计阶段，很少从体系化、规范化、全局化、长远的角度规划 EBOM 数据结构，在不同业务层面的活动、管理内容、服务对象，模型设计等仅局限于设计业务需求范畴的产品相关数据信息，缺乏将 EBOM作为产品全生命周期数字主线（Digital Thread，DT）的概念，未系统考虑未来用户对产品各类重要数据信息读取的业务需求，以设计驱动 EBOM 架构的局限性凸显。而为满足企业不同业务层面需求的 BOM 应用而生，但各类 BOM 数据的构建规则、继承与传递的准确性，却一直成为困扰企业基础数据建设的一个瓶颈。BOM 数据质量的高低，将直接影响产品整个信息流IM主题策划 Theme Plan40 2024年第2期与物流的正常运转、产品装机技术状态与产品质量、客户评价指标、直接映射整个企业管理水平与流程能力。作为贯穿企业运行最基础的 BOM 数据，已然成为影响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。因此，更需要利用已收集的的缺陷 BOM数据及长期积累的数据处理经验，从系统工程的视角俯瞰产品制造全流程 BOM 数据，利用综合的专业技术知识，全局的设计思想，深度分析产品 BOM，持续研究、认识、探索数据构建规则及规律，建立既符合业务需求又符合信息系统读取的数据标准。对影响 SAP 正常运行的干扰数据，及时对系统内冗余数据进行处理，定期进行持续清洗与健康监控管理，充分挖掘蕴藏在产品 BOM 数据中的业务价值并重复利用，遵循行业化、体系化、规范化的数据标准，不断优化、修正与完善企业数据标准化及数据管理流程规范化1。持续完成业务需求的 BOM 数据构建工作，以期保障 BOM 数据愈来愈向标准化与规范化趋近。2研究方案纵观企业每代产品制造全生命周期内业务活动，都是围绕 PDM 设计唯一数据源 EBOM 为主线开展不同业务场景活动，实现产品数据联通并驱动制造流程中各信息系统业务之间数据的同步通信。传统模式通过预先规划数据业务边界、明确数据流程为企业不同角色或业务系统，提供与产品数据有关的纸质或电子信息，满足不同业务场景的需求。但面对数字智能制造时代，产品全生命周期内业务活动流程复杂、以产品 EBOM 数据为核心，贯穿各业务场景的信息资源梳理，更需跨部门进行合作或协作完成，工作难度大，涉及多专业人员对与产品相关的数据资源信息进行整合、统计与维护，必须制定一套科学、合理的数据规则与标准，保证各业务信息系统在传递过程中输入与输出数据的完整性、一致性、准确性，满足不同业务层用户可方便、快捷、稳定、无歧义自动读取静态与动态的产品 BOM 数据信息。因此，BOM 数据信息资源的维护是一个持续建设、不断完善探索、从局部到全局循序渐进、至精进的漫长过程。2.1研究内容文中基于数字主线 DT 的概念，通过洞察企业数字资产 EBOM，以产品实际业务场景为实例，融合产品全生命周期内：制造 BOM（Manufacturing BOM，MBOM）与装配 BOM（Assembly BOM，ABOM），选取产品数字链路应用场景中三类 BOM 为研究对象，如图 1 所示。数据产生的时间序列串行研发制造流程如图 2 所示，进行逆向追溯，即 SAP 订单输出的装机明细 ABOM 数据问题为导向，分析影响 SAP 系统 I/O 数据不一致因素、追溯至产品源数据 EBOM，随业务展开增加属性维护、变形后的 MBOM、ABOM 数据构建、各类 BOM 问题数据收集、统计、分析。分段研究三类 BOM 在信息流和实物流中干扰数据在 SAP 准确传递的影响因素，产品结构管理器（Product Structure Editor，PSE）中源 EBOM 数据伴随不同制造流程、工艺技术层对数据信息流读取需求的差异与转化规则；利用系统思维，从不同维度深入研究各业务场景数据需求规律、建立全面清晰、科学可行的各类 BOM 数据规则与要求标准，确立 BOM 与 SAP 系统 I/O 数据结构的逻辑关系，实现企业唯一数据源 EBOM作为关键检索引擎的目标；明确与规范企业 SAP 数据运行管理流程，最终将数据规则通过 X 型新研型号测试、全面实施应用于结构化制造与装配工艺 MBD 信息化项目、推广于企业所有新一代研发产品型号 BOM 数据构建中，满足 BOM 数据未来可遍历企业各主要技术与业务信图 1PDM 系统 BOM 构建路径图投稿网站：Theme Plan 主题策划IM 2024年第2期 41息系统：PDM、制造与装配 MES、SAP、TDM、电子卷宗/履历、军检M3P等信息系统进行数据应用与交互集成，实现各信息系统对数据的自动推送、提取、良性、有序、无差错的持续运行。对于后续建立面向产品全生命周期的数字化网络全流程、完整的产品数字链路及大数据管理有一定的借鉴作用。图 2产品数字链路 BOM 数据业务高阶流程图（单向信息流到实物流）2.2研究 BOM 数据的意义产品 BOM 数据本身无价值，但出现在不同的业务场景中，却是指导与开展各项业务的核心。它作为联结、保障与支撑各信息系统良性运行的纽带，一旦出现问题，查错与纠错更是一项耗时、漫长、繁杂且不增值的多部门业务联合“侦查行动”。通过收集 200 多例 SAP 订单输出 ABOM 数据缺陷实例分析，并选取企业 20 型（含批产、研发）具有代表性复杂产品 BOM 数据结构研究、各信息系统 BOM 传输后差异对比，以表单、网图并运用六西格玛：鱼刺图、流程图等工具，深度全面、科学的分析了影响 BOM 传输过程中数据不一致的因素及信息系统读取数据的标准。对多型号产品进行系统测试、模拟，逐类展示各类 BOM 数据间传输后的变形、父子隶属关系、一致性对比等，结合企业实际工艺制造与装配生产流程，完整、系统、科学的分析 EBOM 架构规则、结构层级设置、属性定义，给出各类 BOM 的构建方法和规则，以保障 EBOM 作为源数据维护的完整性、准确性、有效性。并将此规则根植于企业已上线应用的基于 MBD 的结构化工艺设计信息系统，从而实现对 EBOM 数据的直接继承与技术要求的全面贯通，完成各类 BOM 数据的自动创建，彻底解决人工参与维护各类 BOM 数据低质、低效的手工方式，对于规范企业产品源头 EBOM 最终达到数据统一、标准与规范建设、研发协同平台建设与未来集团平台集成预先做好基础数据准备，具有很大的参考和指导意义。因此，深度挖掘蕴藏在 BOM 中的业务价值相当重要，产品的数字化表达，更是企业另一种模式的业务创新与内部重组。同时，它将给企业未来进行科学管理、技术储备与知识传承，规范产品设计数据标准化带来极大挑战与提升。数据标准与规则的建立，无规则与标准模板可循，在各信息系统建设中，都需结合实际业务场景与需求，不断摸索、从源头约束各类 BOM 构建的规范性，根据业务需求持续完善与及时修订企业数据管理标准，最终实现产品全生命周期数字链路中，BOM 数据结构既满足业务需求又达到与各信息系统进行贯通的和谐。3以 SAP 系统 I/O 数据为导向的 BOM 结构分析3.1三类 BOM 与信息系统的交互、共享传递分析EBOM 作为产品的 DT，下游各类 BOM 因业务需求，通过追加属性维护后重新命名，衍生出 MBOM、ABOM，以满足企业不同业务需求的开展，运营与活跃在产品制造全生命周期不同场景活动中，当三者数据出现矛盾或设计不合理时又互相制约与影响设计，保障产品设计持续改进，不断完善。根据图 2 三类 BOM 在信息流上的单向传递，绘制BOM 数据流向与信息系统传输路径图如图 3 所示，各BOM 根据不同业务流程需求，流向支撑各自制造过程控制的信息系统进行数据交互，可看出与 SAP 系统进行信息交互的数据主要为变形后的 MBOM、ABOM，但两类数据都源自 PDM 中源 EBOM 进行构建，经过 MDM 编码系统属性维护及流程会签后传输至 SAP，供下游各信息业务系统间数据共享，直至产品制造全生命周期末端电子卷宗/电子履历形成并输出结果，结束 BOM 数据全生产制造周期内的业务活动。3.2SAP 读取 BOM 数据：设置 BOM 分层针对企业制造与装配流程，产品数据结构复杂与数量众多，SAP 通过设置二层 BOM，MBOM 主要用于产品零组件制造计划下达及过程批次管控；ABOM 主要用于成套产品的配套管理、报价等。3.3SAP 系统订单输出缺陷 BOM 数据分析从图 3 明确 BOM 数据信息流动与各信息系统间的关IM主题策划 Theme Plan42 2024年第2期联关系，通过对收集与处理缺陷 BOM 问题 200 余项，BOM 数据问题收集见表 1。利用鱼刺图、流程图从多维度分析影响 SAP 订单输出数据与系统源 ABOM 差异，以求能够“溯本求源”追寻出影响 BOM 数据质量的因素，输入 SAP 系统 ABOM 数据与输出差异分析鱼骨图如图 4所示。表 1BOM 数据问题收集表序号型号生产订单问题数据描述发现时间问题原因X23B66-6946订单提示与 SAP 中 BOM 隔日差异异常2022.02.12虚拟件未维护24C66-6946配套及生产部反馈：XXX-X41-100、200 前后卸荷活门下子件无 BOM2022.02.15组件作为虚拟件数据栏责任部门未维护导致订单不可读，库房无法出库25D66-68/692 订单提示与 SAP 中 ABOM 数据差异异常2022.02.17SAP 提示错误，系统运行不稳定导致26E66-6998J/XX-G4 新增物料 JXXX-00-06 SAP 未激活2022.02.20新增物料 SAP 中未维护，MDM 未传递27F690-1162临时订单外购 X3410/3413 螺栓无法读出2022.02.24工艺核查后 SAP 自制与外购件未关联28G66-6938配套反馈 J/XXXX000-12 订单无 BOM2022.02.28配套领用为历史数据导致29H66-6953订单提示分组件未读出2022.02.28SAP 分组件虚拟性未维护30R66-6986BOM 导入过程中存在物料未维护问题2022.03.03MDM 系统工程部/物资部未维护数据Z图 4输入 SAP 系统 ABOM 数据与输出差异分析鱼骨图图 3三类 BOM 与各信息系统的交互、共享传递流程图投稿网站：Theme Plan 主题策划IM 2024年第2期 43从信息流与实物流分析发现，主要在数据属性维护不全、数据类别未识别、会签流程环节。数据属性维护节点众多、频繁，流程设置冗长，合计 20 级，且随数据产生时间顺序，以串行跨部门、跨信息系统分布在PDM、MDM 进行，见表 2、3。用六西格玛高级流程图表示 BOM 会签流程图，如图 5 所示。表 2BOM 数据诊断分析表（信息与实物流）序号问题分类 影响因素分析数据分类1 EBOM首台：外购件未赋码/随机件未维护/借用件赋码错误/借用模型漏项/改型后 PDM 与 SAP 代码冲突信息流2 MBOM工艺分组件维护/SAP 无数据代码信息流3 ABOM2Z 未及时维护/未分组信息流4 借用件借用件：未展开/数据错误/未分组信息流5 订单虚拟件维护/库位维护/保管员维护/产品组维护/替代件维护/自制外购关联等实物流6 SAP型号与 WX 未关联/物料与设计 EBOM 代码冲突/系统不稳数据出现差异/实物流7 订单读取订单读后问题：订单与 SAP 系统源数据存在差异实物流表 3BOM 数据诊断分析表（物料代码与数据流程）类型问题分类问题原因 发生流程 物料代码 自制/外购件无码源头 EBOM 未赋码 EBOM 重码PDM 与 SAP 系统不同零件码重复 EBOM BOM 无子件未定义虚拟件父子关系 MBOM冗余码一物多码导致下游选择困难 SAPSAP 订单订单未读出主数据视图属性未维护：如入库关系/保管员等信息未维护 SAP未识别分组件EBOM 未维护，ABOM 无法识别出 EBOM/ABOM 无 BOM设计 PSE 结构错误少数据 EBOM读取时间差读取更改前(工艺/设计)数据，BOM 差异大，需时间戳来定义 更改导致 图 5BOM 会签流程图3.4SAP 系统读取数据规则SAP 作为产品信息数据与实物数据的交汇系统，不但要保证系统已有静态 BOM 数据的准确性，还要不断维护与更新时刻变化的实物动态 BOM 信息即各类实物入库信息属性维护。EBOM 数据无论如何变形，都是指导企业生产制造最基础与根本的数据之源，各类 BOM 的存在主要是满足与完成产品 EBOM 从信息流到具象实物流业务实现而存在，属中间过渡，最终目的是实现输入与输出 SAP 数据的一致性，所以必须结合企业实际现状和产品数据特征与规律，制定与完善传递至 SAP 系统数据规则。各类数据规则的制定来自于 SAP 对产品数据规则的逻辑运算需求，数据质量是否完好取决于各 BOM 属性维护是否到位与准确。因此，通过对以上输出数据缺陷分析，得出 SAP 订单读取产品 BOM 数据规则，包含电子数据与实物信息属性维护：1）产 品 结 构 隶 属 父 子 关 系 结 构 设 置（继 承EBOM）；2）零组件虚拟件属性及时维护（继承 MBOM）；3）分组件/替代件关联关系及初始配套优先级设置（继承 ABOM 与 SAP 设置零组件关联）；4）自制件与外购件关联关系及初始配套优先级设置（SAP 程序控制配套规则）；5）二次成件及协议件关联关系及初始配套优先级设IM主题策划 Theme Plan44 2024年第2期置（SAP 程序控制配套规则）；6）借用件各类信息属性维护完整有效（继承 EBOM/MBOM/ABOM）；7）零组件物料编码的有效性（无冗余/重复/失效码）（继承 EBOM 及 MDM 系统）；8）零组件各类视图属性维护及时性（编码/入库关系/保管员/库位信息等）（SAP/MDM）；9）独立于产品外的附加BOM数据处理（2Z/SJ/其他）（继承 EBOM 及产品大纲/履历技术要求）。4EBOM/MBOM/ABOM 输入规则三类主流 BOM 变形分析，即识别需要进行处理的特殊类零组件 BOM 数据，见表 4。企业各业务活动中 EBOM 作为产品基线数据，其价值核心在于贯穿产品全生命制造周期，在各信息系统以DT 进行产品数字化传递。考虑数据间交互、集成与通信时，首要考虑各 BOM 与源 EBOM 的继承关联关系，是保障后期产品便于追溯、上下游用户间进行数据问题诊断时有 EBOM 作为数据标准。综合以上 BOM 数据分析，要实现理想状态 ABOM、MBOM 趋近于 EBOM，企业 SAP 运行一套 BOM 数据即 MBOM、ABOM 消失，需对产品 PSE 结构管理器中EBOM 提出新的要求，对表 4 中识别出的问题 BOM 数据类别进行设置，见表 5。规则设置满足：保证 SAP 中BOM 版本与设计 EBOM 版本对应、关联；实现 SAP中物料与 PDM 中物料关联，数据自动推送；PDM 自动传递 EBOM 数据至 SAP 系统，实现数据真正集成。表 4产品 BOM 数据变形规则分析序号特殊零件项EBOM 结构 MBOM 结构层 ABOM 结构 ABOM 变更规则1 标牌类零组件隶属总图隶属总图隶属/移植组件迁徙至相关装配流程2 螺桩类零组件EBOM 不分组分组入库初配 II 组优自制后外购明确分组3 调整件（标准/自制件）EBOM 分组继承 EBOM 配套其一配套 1 组或技条规定组4 借用零件/组件继承源型号 继承源型号结构 继承源型号结构 继承源型号结构 5 外购件隶属上级父隶属上级父隶属上级父无6 自制与外购件继承继承继承系统设置优先级别7 装配流程调整保持保持父件项数有增减调整装配顺序提升装配工艺性8 工艺组件（*-Y*）无隶属上级父隶属上级父按路线/分工要求进行9 随机备件(*SJ)隶属型号隶属型号隶属型号按设计规范10 二次装配件(*2Z)无无隶属上级父隶属上级父11 替换件两/多件：配 A/B 继承 EBOM 配套其一系统设置优先级别12 俄件/国产件继承源型号 继承源型号结构 继承源型号结构 继承源型号结构 表 5产品 EBOM 数据规则设置序号特殊零件项EBOM 数据属性构建方案MBOMABOMSAP1标牌类零组件隶属于某装配需加载部件/组件无需识别继承 EBOM继承 EBOM继承 EBOM2螺桩类零组件设一级虚拟件，按分组件处理无需识别继承 EBOM继承 EBOM继承 EBOM3调整类（标准/专用件）明确初配组别无需识别继承 EBOM继承 EBOM继承 EBOM4螺套类设一级虚拟件，按分组件处理无需识别继承 EBOM继承 EBOM继承 EBOM5替换类明确首选件无需识别继承 EBOM继承 EBOM系统关联数据6借用零件/组件PSE 中 EBOM 与 MDM 编码系统集成无需识别继承 EBOM继承 EBOM继承 EBOM投稿网站：Theme Plan 主题策划IM 2024年第2期 45序号特殊零件项EBOM 数据属性构建方案MBOMABOMSAP7外购件PSE 中 EBOM 与编码系统集成无需识别继承 EBOM继承 EBOM继承 EBOM8自制与外购件统一一物一号无需识别继承 EBOM继承 EBOM系统关联数据9工艺组件（*-Y*）设一级虚拟件，回归 EBOM无需识别继承 EBOM继承 EBOM继承 EBOM10随机备件(*SJ)设一级虚拟件，回归 EBOM无需识别继承 EBOM继承 EBOM自动提取11二次装配件(*2Z)设一级虚拟件，回归原 EBOM无需识别继承 EBOM继承 EBOM自动提取12俄件/国产件统一一物一号无需识别继承 EBOM继承 EBOM系统关联数据5EBOM 数据规则整合后应用于 MBD 结构化装配工艺信息化项目XXX-CC 基于 MBD 技术设计型号，应用上述规则对特殊件进行规则构建处理，EBOM 初建时将工艺组件设置一级虚拟件移植到产品 EBOM 结构中，并将标牌产品BOM 数据移植到隶属父项组件，优化产品 EBOM 数据结构，简化下游对 BOM 数据的重建与管理，满足前期工艺组件取消设置为虚拟件、标牌数据结构隶属加载组件产品层级思路。实现了 BOM 数据结构快速构建，通过测试与推广应用，保障了企业模型类新研产品对 BOM 数据的快速构建。产品 BOM 数据结构创建与从结构上方便数据拆分同等重要，数据构建时不但要考虑正向集成，还要考虑逆向拆分。6BOM 数据的思考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、数据应用和分析需求，以支撑企业决策与业务2。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资源数据信息建设，始则不晚。企业经过多年数据治理、数据规则的深度分析与定义，对 BOM 数据重要性的认识不断提升，数据质量的提升已初见成效，产品 EBOM、MBOM、ABOM 三者数据之间对于中等及简单产品 EBOM 数据趋于相同，直接继承使用；复杂型号产品 EBOM 定义规则虽受制于现有制造工艺流程但已逐渐渗透与融合模块化产品设计思想，尤其五代机，已从长远与产品全生命周期角度，系统性、全局性的进行 EBOM 数据的架构，大大降低后期对 EBOM 数据的再处理与维护3。参考文献1 雷焕丽，阎红，呼延刚毅，等基于离散型航空制造业 ABOM 数据分析 J航空制造技术，2015(21)：77-802 黄培，许之颖，张荷芳智能制造实践 M.北京：清华大学出版社，20213 黄 振 旗 细 节 决 定 了 BOM 价 值 的 实 现 EB/OL.（2023-05-31）2023-10-12.https：/articles.e-