【壓縮機網】本文介紹了在產品生命周期管理系統Teamcenter PLM系統中結合NX三維設計，并以柴油機驅動壓縮機產品設計為例，從產品模塊化設計、配置變量定義、BOM配置管理以及BOM生成等方面，闡述了基于PLM系統的產品模塊化設計概念及BOM配置管理的應用思路和實現方法。此設計方式及BOM配置能有效提高產品設計效率及設計質量，減少手工操作的出錯率，進一步保證BOM信息的準確性；同時對于其它壓縮機產品或工業產品也同樣適用。
一、前言
眾所周知，對于制造企業特別是壓縮機制造企業來說，產品生命周期管理是企業管理的重要部分，與企業的經營效益有著至關重要的關系。PLM系統在實現企業的信息集成、提高企業的管理水平以及產品開發效率等方面發揮著重要的作用，能有效提高企業的市場應變能力和競爭能力。
概括地說，制造企業實施PLM系統具有以下重要的意義：
1) 企業產品數據資源的分類管理，便于快速檢索，提高產品開發效率。
2) 采用有效的版本管理和工程變更管理，解決三維設計文件版本管理的瓶頸問題，保證產品數據的準確性和一致性。
3) 實現產品開發流程的規范化管理。
4) 建立統一的產品數據管理平臺，工程協同設計。
5) 實現跨部門的產品信息傳遞，PLM系統提供了產品整個生命周期的數據和模型，是ERP系統中的產品數據源頭。
當前PLM系統平臺有很多種，本文介紹了用西門子Teamcenter系統及集成的NX三維軟件進行產品模塊化設計及BOM配置管理。Teamcenter能與NX高效無縫集成，兩者都是西門子公司的產品，具有良好的兼容性。
二、壓縮機產品架構設計
以柴油機驅動的壓縮機產品設計為例，以下介紹在PLM系統中如何高效地進行產品（模塊化）設計以及BOM配置方法。
1．產品模塊化設計概念
為適應市場上不同客戶需求，壓縮機產品型號種類繁多，同種零部件可能會衍生出多種不同性能、不同功能，這就使產品的設計、工藝和生產數據大量增加，極易產生數據混亂和數據冗余問題。現代化的生產組織方式引入模塊化設計管理思想，以模塊為對象組織產品設計，將產品某一具體功能所需要的零部件進行特定的組合，通過相應的選擇和組合來構成不同的產品。這些模塊的產品數據及配置規則數據量較大，需要依賴信息化系統進行管理，實現設計模塊的有序性和結構化，從而保證數據的準確性和知識的重用性。
產品模塊化設計就是將產品分成幾個部分，也就是幾個模塊，每一部分都是具有獨立功能，具有一致的幾何連接接口和一致的輸入、輸出接口的單元，相同種類的模塊在產品族中可以重復使用和互換，相關模塊的排列組合就可以形成最終的產品。通過模塊的組合配置，就可以創建不同需求的產品，滿足客戶的定制需求；相似性的重復使用，可以使整個產品生命周期中的采購、物流、制造和服務資源簡化。
涉及的術語解釋如下：
(1) BOM。BOM（Bill of Material）是指物料清單，是用來描述產品零部件組成和零部件相互關系的重要信息，體現的是具有一定結構關系的重要信息。它表明了產品組件、零件直到原材料之間的結構關系，以及每個組件所需要的各下屬部件的數量等信息。
(2)產品總圖全BOM，產品總圖也叫全BOM或超級BOM。它所包含的系統或組件應與產品EBOM模塊或子模塊一一對應。
(3) EBOM。 EBOM即（工程設計BOM是以工程的模塊化設計為基礎，通過對產品總圖進行BOM配置管理生成。設計BOM是企業產品設計部門用來組織和管理產品所需的零部件物料清單，它是其它BOM視圖的源數據。
(4) PBOM或MBOM。工藝部門再按照EBOM來進行零部件和裝配工藝的設計，產生PBOM；制造部門根據PBOM制訂工藝計劃和工序生成計劃BOM(MBOM)。
2．壓縮機產品原始架構
傳統的設計方法中對于柴油機驅動的壓縮機產品分為10多個系統或零件對應有30多個模塊，每張裝配圖樣可能對應著多種模塊信息，這樣在做BOM的時候沒有統一標準，僅僅靠設計人員的經驗去判斷模塊所要包含的零件類型及數量，很容易出錯，而且需要手工輸入，BOM的準確性無法保證。
比如某個整機產品的總圖設計及BOM結構見下表。
可以看到這種設計方式及BOM結構有很多不足：產品架構層次不明朗、模塊和裝配圖樣不能一一對應、模塊的數據來源不準確，后續的設計改進及BOM修改效率低。因此需要對產品設計架構、BOM結構規范進行優化，并減少手工操作。
3．壓縮機產品架構模塊化設計
按照產品模塊化設計精髓，結合原有產品架構的優缺點，對柴油機驅動的壓縮機產品整個設計架構做了優化，定義出產品總圖、部件系統圖。產品總圖表達各個部件系統的安裝位置以及裝配關系；產品總圖的下級裝配有各個部件系統，每個部件系統具有一定的獨立功能特點，具有一定的獨立性；每個部件系統圖下表達其下級所有的零件裝配示意以及零件位置、數量等。
按照柴油機驅動的壓縮機產品特點，把它分成了12類部件系統以及對應的12類模塊，部件系統圖的名稱統一命名為××系統，并與各對應的模塊名稱一致，即××系統對應××模塊，如柴油機壓縮機系統對應的模塊名稱為柴油機壓縮機模塊。
壓縮機產品總圖及產品EBOM的設計如圖1所示。
產品總圖和產品EBOM的層次結構完全一致，系統圖、模塊的種類數量完全一樣；每個系統圖只對應同一種模塊，同一種模塊不會對應到多個系統圖，模塊下的零件種類數量完全跟系統圖的明細一致，避免了原先需要人為判斷、手工操作存在的問題，BOM的準確性可以得到很好的保證。整個產品設計架構、BOM結構清晰明了，能有效提高產品設計的效率和質量。
三、PLM系統中產品總圖設計及BOM配置
1．PLM系統主要ITEM類型
在此Teamcenter系統中對工程數據定義的ITEM類型有很多，與本文相關的ITEM如下：
(1) 產品用于管理企業產品（總圖和EBOM）的相關數據。
(2) 零組件用于管理產品下面層級的零組件相關的數據，包括系統圖、零件圖、模塊等。
(3) View視圖是Teamcenter系統中表示BOM結構的一種方式。
2．產品總圖及系統設計
存PLM系統中按照優化后壓縮機產品總圖架構進行全新設計，結合PLM系統中集成的3D設計軟件搭建出整個產品的整體架構。
首先在Teamcenter系統中創建好產品總圖ITEM、各系統圖ITEM、部分主要零件ITEM；然后在NX中將各系統圖裝配到產品總圖下，可結合自上而下或自下而上的三維設計裝配方法進行各系統圖下零件圖的設計。
具體的產品設計、零部件裝配方式與PLM系統外的NX裝配設計基本一樣，以某個壓縮機產品設計為例，裝配設計完成后在NX裝配導航器中的示例如圖2所示。
整個產品總圖是88292020-709，其下級分別有12種部件系統，其中有兩個柴油機—壓縮機系統、電氣系統，分別用于區別比較火的兩種機型。
在Teamcenter系統結構管理器中可以看到此產品ITEM的View視圖結構如圖3所示。
產品總圖全BOM作為各產品機型EBOM的數據源，方便實現變量配置生成，在裝配設計時有幾個原則：首先，所有各系統都要裝配到總圖中，如果有多個同類系統也需要裝配，如兩個電氣系統；其次，每個系統下級的所有零件選項都要裝配進來，如柴油機-電動機壓縮機系統中需要有多個柴油機、壓縮機主機，都必須裝配進來；再者，NX總圖的裝配結構需要符合產品的BOM規范要求。
3．產品總圖配置和EBOM生成
(1) 產品BOM配置管理的基本流程產品BOM配置管理的流和如圖4所示。
Teamcenter系統根據NX總圖裝配結構樹自動生成View視圖，此View視圖就是產品的全BOM。
全BOM經過變量配置，得到各系統及下級零件的唯一選項。根據配置好的各系統及下級零件清單通過復制到對應模塊的下級，最后生成EBOM。生成的EBOM通過IT程序自動傳輸到ERP系統中，供下游部門使用。
(2) 在產品總圖View視圖上做配置管理。產品總圖作為全BOM，其包含了產品所有機型的產品數據信息，為了準確獲得指定機型的BOM清單信息，因此需要結合Teamcenter系統的配置管理功能，設定變量參數并應用到有多選項的系統或零件上。
首先找到此產品總圖并進入結構管理器，并打開“數據面板”建進行變量定義及配置。
a 定義變量選項，從最底層有多選項的零組件的父級開始定義變量，逐層往上定義。
對于一個系統，如果其下級有多選項如多個柴油機（功率、頻率、防護等級等不同），則就要先選定此系統然后通過“新建選項”來定義對應變量。
對于一個總圖，如果其下級有多選項如多個柴油機壓縮機系統，則就要先選定此總圖然后定義對應變量。
在總圖上設置和各系統的一樣變最，重復的相同變量名稱只設1個即可。變量名稱、變量值都需完全一樣。
b 定義總圖上變量選項和各系統變量選項的鏈接關系，實現從總圖配置驅動下級系統配置。
c 定義總圖或系統下級有多選項的變量顯示條件。
(3) 按產品總圖配置生成EBOM及模塊內容
a 產品總圖在完成了以上的配置管理后，就能根據具體機型的配置信息選擇相關變量值，查看其詳細的BOM信息。
b 根據此產品總圖包含的機型，征Teamcenter系統中分別創建對應的產品EBOM以及下級模塊ITEM。每個產品總圖根據變量選項的不同，會對應有多個產品EBOM；每個系統圖根據變最選項的不同，會對應有多個模塊，需要分別創建。
c 分別將不同的模塊掛在相應的產品EBOM下，每個EBOM 下類似產品總圖有相關數量的模塊；模塊下的內容暫時為空。
d 存結構管理器中拆分為兩個窗口，一個為產品總圖，另一個為具體產品EBOM，經過配置后復制系統圖下的數據到相對應的模塊中，即可完成BOM內容。
按照以上方式，依次設置選項值，打開對應的EBOM，從而完成所有EBOM及模塊的內容。
e 保存各選項變量值的配置結果，配置名稱用對應的EBOM號，以后可以隨時加載此配置結果，方便查看機型信息，對比BOM的正確性。
f 在完成EBOM的內容生成后，按照Teamcenter系統中相關工作流程自動傳輸EBOM信息到ERP系統中，供下游部門使用生成相關PBOM或MBOM。
四、結語
壓縮機產品作為一種重要的通用設備，使用應用范圍很廣；特別是螺桿式空氣壓縮機的制造批量大，每個產品可以衍生出很多不同型號機型但是大同小異，因此充分利用產品模塊化設計概念，BOM設計規范，結合PLM系統的數據管理及BOM配置功能，能大大提高產品設計效率及產品設計質量，不斷提升壓縮機產品的競爭力。
當前PLM系統在國內應用范圍已經越來越廣泛，雖然各個PLM系統的管理及設計流程不盡相同，相關的操作流程也會有相應的變化，希望本文可以對于廣大工程設計人員有借鑒參考作用，從而使產品開發流程更加完善，使產品整個生命管理周期更加具有價值。
一、前言
眾所周知，對于制造企業特別是壓縮機制造企業來說，產品生命周期管理是企業管理的重要部分，與企業的經營效益有著至關重要的關系。PLM系統在實現企業的信息集成、提高企業的管理水平以及產品開發效率等方面發揮著重要的作用，能有效提高企業的市場應變能力和競爭能力。
概括地說，制造企業實施PLM系統具有以下重要的意義：
1) 企業產品數據資源的分類管理，便于快速檢索，提高產品開發效率。
2) 采用有效的版本管理和工程變更管理，解決三維設計文件版本管理的瓶頸問題，保證產品數據的準確性和一致性。
3) 實現產品開發流程的規范化管理。
4) 建立統一的產品數據管理平臺，工程協同設計。
5) 實現跨部門的產品信息傳遞，PLM系統提供了產品整個生命周期的數據和模型，是ERP系統中的產品數據源頭。
當前PLM系統平臺有很多種，本文介紹了用西門子Teamcenter系統及集成的NX三維軟件進行產品模塊化設計及BOM配置管理。Teamcenter能與NX高效無縫集成，兩者都是西門子公司的產品，具有良好的兼容性。
二、壓縮機產品架構設計
以柴油機驅動的壓縮機產品設計為例，以下介紹在PLM系統中如何高效地進行產品（模塊化）設計以及BOM配置方法。
1．產品模塊化設計概念
為適應市場上不同客戶需求，壓縮機產品型號種類繁多，同種零部件可能會衍生出多種不同性能、不同功能，這就使產品的設計、工藝和生產數據大量增加，極易產生數據混亂和數據冗余問題。現代化的生產組織方式引入模塊化設計管理思想，以模塊為對象組織產品設計，將產品某一具體功能所需要的零部件進行特定的組合，通過相應的選擇和組合來構成不同的產品。這些模塊的產品數據及配置規則數據量較大，需要依賴信息化系統進行管理，實現設計模塊的有序性和結構化，從而保證數據的準確性和知識的重用性。
產品模塊化設計就是將產品分成幾個部分，也就是幾個模塊，每一部分都是具有獨立功能，具有一致的幾何連接接口和一致的輸入、輸出接口的單元，相同種類的模塊在產品族中可以重復使用和互換，相關模塊的排列組合就可以形成最終的產品。通過模塊的組合配置，就可以創建不同需求的產品，滿足客戶的定制需求；相似性的重復使用，可以使整個產品生命周期中的采購、物流、制造和服務資源簡化。
涉及的術語解釋如下：
(1) BOM。BOM（Bill of Material）是指物料清單，是用來描述產品零部件組成和零部件相互關系的重要信息，體現的是具有一定結構關系的重要信息。它表明了產品組件、零件直到原材料之間的結構關系，以及每個組件所需要的各下屬部件的數量等信息。
(2)產品總圖全BOM，產品總圖也叫全BOM或超級BOM。它所包含的系統或組件應與產品EBOM模塊或子模塊一一對應。
(3) EBOM。 EBOM即（工程設計BOM是以工程的模塊化設計為基礎，通過對產品總圖進行BOM配置管理生成。設計BOM是企業產品設計部門用來組織和管理產品所需的零部件物料清單，它是其它BOM視圖的源數據。
(4) PBOM或MBOM。工藝部門再按照EBOM來進行零部件和裝配工藝的設計，產生PBOM；制造部門根據PBOM制訂工藝計劃和工序生成計劃BOM(MBOM)。
2．壓縮機產品原始架構
傳統的設計方法中對于柴油機驅動的壓縮機產品分為10多個系統或零件對應有30多個模塊，每張裝配圖樣可能對應著多種模塊信息，這樣在做BOM的時候沒有統一標準，僅僅靠設計人員的經驗去判斷模塊所要包含的零件類型及數量，很容易出錯，而且需要手工輸入，BOM的準確性無法保證。
比如某個整機產品的總圖設計及BOM結構見下表。
可以看到這種設計方式及BOM結構有很多不足：產品架構層次不明朗、模塊和裝配圖樣不能一一對應、模塊的數據來源不準確，后續的設計改進及BOM修改效率低。因此需要對產品設計架構、BOM結構規范進行優化，并減少手工操作。
3．壓縮機產品架構模塊化設計
按照產品模塊化設計精髓，結合原有產品架構的優缺點，對柴油機驅動的壓縮機產品整個設計架構做了優化，定義出產品總圖、部件系統圖。產品總圖表達各個部件系統的安裝位置以及裝配關系；產品總圖的下級裝配有各個部件系統，每個部件系統具有一定的獨立功能特點，具有一定的獨立性；每個部件系統圖下表達其下級所有的零件裝配示意以及零件位置、數量等。
按照柴油機驅動的壓縮機產品特點，把它分成了12類部件系統以及對應的12類模塊，部件系統圖的名稱統一命名為××系統，并與各對應的模塊名稱一致，即××系統對應××模塊，如柴油機壓縮機系統對應的模塊名稱為柴油機壓縮機模塊。
壓縮機產品總圖及產品EBOM的設計如圖1所示。
產品總圖和產品EBOM的層次結構完全一致，系統圖、模塊的種類數量完全一樣；每個系統圖只對應同一種模塊，同一種模塊不會對應到多個系統圖，模塊下的零件種類數量完全跟系統圖的明細一致，避免了原先需要人為判斷、手工操作存在的問題，BOM的準確性可以得到很好的保證。整個產品設計架構、BOM結構清晰明了，能有效提高產品設計的效率和質量。
三、PLM系統中產品總圖設計及BOM配置
1．PLM系統主要ITEM類型
在此Teamcenter系統中對工程數據定義的ITEM類型有很多，與本文相關的ITEM如下：
(1) 產品用于管理企業產品（總圖和EBOM）的相關數據。
(2) 零組件用于管理產品下面層級的零組件相關的數據，包括系統圖、零件圖、模塊等。
(3) View視圖是Teamcenter系統中表示BOM結構的一種方式。
2．產品總圖及系統設計
存PLM系統中按照優化后壓縮機產品總圖架構進行全新設計，結合PLM系統中集成的3D設計軟件搭建出整個產品的整體架構。
首先在Teamcenter系統中創建好產品總圖ITEM、各系統圖ITEM、部分主要零件ITEM；然后在NX中將各系統圖裝配到產品總圖下，可結合自上而下或自下而上的三維設計裝配方法進行各系統圖下零件圖的設計。
具體的產品設計、零部件裝配方式與PLM系統外的NX裝配設計基本一樣，以某個壓縮機產品設計為例，裝配設計完成后在NX裝配導航器中的示例如圖2所示。
整個產品總圖是88292020-709，其下級分別有12種部件系統，其中有兩個柴油機—壓縮機系統、電氣系統，分別用于區別比較火的兩種機型。
在Teamcenter系統結構管理器中可以看到此產品ITEM的View視圖結構如圖3所示。
產品總圖全BOM作為各產品機型EBOM的數據源，方便實現變量配置生成，在裝配設計時有幾個原則：首先，所有各系統都要裝配到總圖中，如果有多個同類系統也需要裝配，如兩個電氣系統；其次，每個系統下級的所有零件選項都要裝配進來，如柴油機-電動機壓縮機系統中需要有多個柴油機、壓縮機主機，都必須裝配進來；再者，NX總圖的裝配結構需要符合產品的BOM規范要求。
3．產品總圖配置和EBOM生成
(1) 產品BOM配置管理的基本流程產品BOM配置管理的流和如圖4所示。
Teamcenter系統根據NX總圖裝配結構樹自動生成View視圖，此View視圖就是產品的全BOM。
全BOM經過變量配置，得到各系統及下級零件的唯一選項。根據配置好的各系統及下級零件清單通過復制到對應模塊的下級，最后生成EBOM。生成的EBOM通過IT程序自動傳輸到ERP系統中，供下游部門使用。
(2) 在產品總圖View視圖上做配置管理。產品總圖作為全BOM，其包含了產品所有機型的產品數據信息，為了準確獲得指定機型的BOM清單信息，因此需要結合Teamcenter系統的配置管理功能，設定變量參數并應用到有多選項的系統或零件上。
首先找到此產品總圖并進入結構管理器，并打開“數據面板”建進行變量定義及配置。
a 定義變量選項，從最底層有多選項的零組件的父級開始定義變量，逐層往上定義。
對于一個系統，如果其下級有多選項如多個柴油機（功率、頻率、防護等級等不同），則就要先選定此系統然后通過“新建選項”來定義對應變量。
對于一個總圖，如果其下級有多選項如多個柴油機壓縮機系統，則就要先選定此總圖然后定義對應變量。
在總圖上設置和各系統的一樣變最，重復的相同變量名稱只設1個即可。變量名稱、變量值都需完全一樣。
b 定義總圖上變量選項和各系統變量選項的鏈接關系，實現從總圖配置驅動下級系統配置。
c 定義總圖或系統下級有多選項的變量顯示條件。
(3) 按產品總圖配置生成EBOM及模塊內容
a 產品總圖在完成了以上的配置管理后，就能根據具體機型的配置信息選擇相關變量值，查看其詳細的BOM信息。
b 根據此產品總圖包含的機型，征Teamcenter系統中分別創建對應的產品EBOM以及下級模塊ITEM。每個產品總圖根據變量選項的不同，會對應有多個產品EBOM；每個系統圖根據變最選項的不同，會對應有多個模塊，需要分別創建。
c 分別將不同的模塊掛在相應的產品EBOM下，每個EBOM 下類似產品總圖有相關數量的模塊；模塊下的內容暫時為空。
d 存結構管理器中拆分為兩個窗口，一個為產品總圖，另一個為具體產品EBOM，經過配置后復制系統圖下的數據到相對應的模塊中，即可完成BOM內容。
按照以上方式，依次設置選項值，打開對應的EBOM，從而完成所有EBOM及模塊的內容。
e 保存各選項變量值的配置結果，配置名稱用對應的EBOM號，以后可以隨時加載此配置結果，方便查看機型信息，對比BOM的正確性。
f 在完成EBOM的內容生成后，按照Teamcenter系統中相關工作流程自動傳輸EBOM信息到ERP系統中，供下游部門使用生成相關PBOM或MBOM。
四、結語
壓縮機產品作為一種重要的通用設備，使用應用范圍很廣；特別是螺桿式空氣壓縮機的制造批量大，每個產品可以衍生出很多不同型號機型但是大同小異，因此充分利用產品模塊化設計概念，BOM設計規范，結合PLM系統的數據管理及BOM配置功能，能大大提高產品設計效率及產品設計質量，不斷提升壓縮機產品的競爭力。
當前PLM系統在國內應用范圍已經越來越廣泛，雖然各個PLM系統的管理及設計流程不盡相同，相關的操作流程也會有相應的變化，希望本文可以對于廣大工程設計人員有借鑒參考作用，從而使產品開發流程更加完善，使產品整個生命管理周期更加具有價值。
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