产品结构及物料管理信息系统研究

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3.0 陈辉 2024-11-19 14 4 4.32MB 66 页 15积分

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摘要

PDM(产品数据管理)作为一种综合性技术，而产品结构是PDM技术，尤其是

BOM（物料清单）中的基础，也是物料管理的核心，PDM是企业实施信息化工程

所必须的基础性、关键性、共用性软件，产品结构则是基础之基础。PDM已经从

原来的理论概念发展到渐趋成熟的软件产品。随着计算机技术的进步，产品结构的

构建也可以用计算机技术轻易的表达。所以物料信息管理系统也必将成为未来企业

管理的必要软件系统。目前PDM已经实现了从产品生命周期的前端即产品设计过

程以及虚拟产品的管理，但是对于产品生命周期后端――复杂的制造过程以及生产

过程中工时数据的管理还很缺乏。本文以上海建设路桥机械设备有限公司为对象来

研究产品结构和物料管理信息系统建模及实现方法，在该方法基础上建立产品设计

以及物料管理业务核心模型，详细分析了产品结构及物料管理信息系统的创建原理

即BOM技术、物料编码技术、产品结构树的构建技术以及数据挖掘技术，并实现

产品结构以及物料管理的信息化，在仓库物料管理方面，结合产品结构和物料管理

所产生的BOM以及物料的特征编码，运用数据挖掘技术，对产生的数据进行挖掘

对物料在采购入库，领料出库方面做了深入的研究，对产品零部件的采购以及零件

的领料操作产生相对准确的预测，能够更好的指导采购，更好的为生产服务。

本文的主要研究内容如下：

首先，详细分析了产品结构及物料管理信息系统构建原理，对其主要原理

BOM技术、物料编码技术、产品结构树构建技术、以及数据挖掘技术做出了深入

的研究，并且对开发本系统之前公司的管理信息系统中所存在的问题做了针对性的

解决，从而在新系统中避免了构建产品结构及物料管理信息系统的误区，使系统更

合理，使用更方便。

再次，对企业整个产品设计流程、制造流程以及零件库存管理进行实地调研，

并进行系统需求分析。通过产品设计、制造流程以及零件库存管理的实地调研，发

现了产品结构和物料信息管理之间存在着紧密的联系。产品结构一般通过BOM来

表现，而BOM对整个物料信息的管理起到了很大的作用。BOM有多种视图表达形

式，EBOM（设计BOM）， MBOM（制造BOM）是该企业运用的两种形式。其

中前者是基础产品数据，后者是制造资源数据。这两种形式分别对产品设计和制造

过程中产品数据的管理，而贯穿在他们其中的是产品结构。不同的是，EBOM是设

计过程中产品结构的变现形式，MBOM是产品在车间以及仓库中的表现形式，对

产品的采购，存储，以及流转有着重要的意义。

然后，以该厂的技术部门、车间、仓库为对象，分析其业务需求，构建了产品

结构及物料管理信息系统模型及面向产品设计、制造的物料信息管理理念。并结合

WEB技术、ASP.NET技术、数据挖掘等，构建了产品结构及物料管理信息系统框

架，论述了该系统的功能体系结构、网络拓扑结构、数据库结构，以及系统实现过

程。

本文运用以产品特征信息为基础的零件编码方式，可以很大程度上提高系统的

容纳度，提高产品配置的合理性，为BOM的生产打下良好的基础，并且系统采用

数据挖掘技术对物料管理的业务及流程进行优化，可以分别对车间操作，仓储管理

等各方面产生良性改进。

关键词：PDM 企业信息化产品结构物料管理信息系统数据挖掘

ABSTRACT

A s a c o m p r e h e n s i v e t e c h n i q u e , P r o d u c t D a t a M a n a g e m e n t ( P D M ) i s a

f u n d a m e n t a l , c r i t i c a l , a n d c o m m o n u s e d s o f t w a r e , a n d t h a t p r o d u c t m i x i s P D M

t e c h n i q u e , e s p e c i a l l y t h e b a s i s o f B i l l o f M a t e r i a l s ( B O M ) , a n d t h e c o r e o f M a t e r i a l

Management, thus, product mix is the basis of PDM. PDM has been developed into

m a t u r e s o f t w a r e f r o m p r i m a r y t h e o r y r e s e a r c h . Wi t h t h e p r o g r e s s o f c o m p u t e r

technique, we can build product mix by using computer technique; therefore, Material

I n f o r m a t i o n M a n a g e m e n t S y s t e m w o u l d b e t h e e s s e n t i a l s y s t e m i n f u t u r e .

At present, PDM has realized the management in front-end of product life cycle and

virtual product, however, with regard to management of after-end of product life cycle

which means complex manufacturing process, and management of work-hours data in

p r o d u c t i v e p r o c e s s , i t i s s t i l l i n s u f f i c i e n t . I n t h i s p a p e r , w e u s e S h a n g h a i R o a d a n d

Bridge Construction Machinery Equipment Co., Ltd. for objects to study the product

structure and materials management information system modeling and implementation

method, on the basis, to build the method of product design and materials management

c o r e b u s i n e s s m o d e l , a n d a n a l y z e c r e a t i o n p r i n c i p l e o f t h e p r o d u c t s t r u c t u r e a n d

materials management information System: BOM technique, material code technique,

p r o d u c t s t r u c t u r e t r e e b u i l d i n g t e c h n i q u e a n d d a t a m i n i n g t e c h n i q u e . Th e n , t o

i n f o r m a t i o n i z e p r o d u c t m i x a n d m a t e r i a l m a n a g e m e n t , I n t h e s t o r a g e o f m a t e r i a l s

m a n a g e m e n t , c o m b i n e d w i t h B O M g e n e r a t e d b y p r o d u c t s t r u c t u r e a n d m a t e r i a l

m a n a g e m e n t a n d t h e m a t e r i a l p r o d u c e d f e a t u r e e n c o d i n g , u s i n g d a t a m i n i n g

technology, mining the data generated, having done a thorough research in

the procurement of materials storage and picking out the materials, meanwhile, make a

relatively accurate forecasts in product sourcing components and parts picking operation

produces, so as to better guide procurement, better for the production of services.

Details as follows:

Fi r s t , D e t a i l e d a n a l y s i s o f p r i n c i p l e s o f t h e p r o d u c t s t r u c t u r e a n d m a t e r i a l

m a n a g e m e n t i n f o r m a t i o n s y s t e m , m a k e a t h o r o u g h r e s e a r c h i n i t s m a i n p r i n c i p l e s

s u c h a s B O M t e c h n o l o g y , m a t e r i a l s c o d i n g t e c h n o l o g y , t h e p r o d u c t s t r u c t u r e t r e e

building techniques, and data mining technology, aim at the existed system Information

s y s t e m p r o b l e m s b e f o r e t h e d e v e l o p m e n t o f t h e c o m p a n y ' s m a n a g e m e n t

m a k i n g a t a r g e t e d s o l u t i o n s o a s t o a v o i d e r r o r s i n b u i l di n g p r o d u c t s t r u c t u r e a n d

m a t e r i a l s m a n a g e m e n t i n f o r m a t i o n s y s t e m , m a k i n g t h e s y s t e m m o r e r a t i o n a l , m o r e

convenient to use.

Second, research the entire product design process for enterprises, manufacturing

process, parts inventory management processes on the spot, and then make the system

r e q u i r e m e n t s a n a l y s i s . T h r o u g h t h e f i e l d r e s e a r c h , f i n d o u t t h e c l o s e l i n k b e t w e e n

p r o d u c t s t r u c t u r e a n d m a t e r i a l i n f o r m a t i o n m a n a g e m e n t . Or d i n a r i l y pr o d u c t m i x

b e h a v e s t h r o u g h t h e B O M , a n d B O M p l a ys a s i g n i f i c a n t r o l e i n m a n a g e m e n t o f t h e

entire material information. BOM has a variety of views expressed in the form, EBOM

( d e s i g n B O M ) ; M B O M ( M a n u f a c t u r i n g B O M ) i s t h e u s e o f t w o f o r m s o f t h e

e n t e r p r i s e . T h e f o r m e r i s t h e b a s i s o f w h i c h p r o d u c t d a t a , w h i c h i s m a n u f a c t u r i n g

r e s o u r c e d a t a . B o t h f o r m s a r e o n t h e p r o d u c t d e s i g n a n d m a n u f a c t u r i n g p r o c e s s o f

p r o d u c t d a t a m a n a g e m e n t , a n d r u n s t h r o u g h t h e m i s t h e p r o d u c t s t r u c t u r e . T h e

difference is, EBOM is the form expression in product structure of the design process,

M B O M i s t h e f o r m e x p r e s s i o n i n t h e s h o p , a n d m a n i f e s t a t i o n o f t h e w a r e h o u s e ,

b o t h o f t h e m h av e i m p o r t a n t s i g n i f i c a n c e i n p r o d u c t p r o c u r e m e n t , s t o r a g e , a n d

circulation.

T h i r d, u s e t h e p l a n t ' s t e c h n i c a l d e p a r t m e n t s , w o r k s h o p s , w a r e h o u s e s

f o r objects t o an a lyze the i r b u s i n e s s n e e d s , b u i l d t h e p r o d u c t s t r u c t u r e a n d m a t e r i a l s

management information system model and materials information management concept

for product design, manufacturing. Combined with WEB technology, ASP.NET

t e c h n o l o g y , d a t a m i n i n g a n d s o o n, b u i l d i n g t h e p r o d u c t s t r u c t u r e a n d m a t e r i a l

m a n a g e m e n t i n f o r m a t i o n s y s t e m f r a m e w o r k , d i s c u s s e s t h e f e a t u r e s o f t h e s y s t e m

architecture, network topology, database structure, and system implementation process.

I n t h i s p a p e r , t h e p r o d u c t c h a r a c t e r i s t i c s o f i n f o r m a t i o n - b a s e d e n c o d i n g

components can significantly improve system capacity, improve product configuration

rationality, lay a good foundation for the production of BOM, and the system uses data

mining technology to optimize business and process of materials management, and can

make positive improvements in plant operation, storage management and so on.

Key Words: PDM, Enterprise Informatization, Product Mix, Material Management

System, Data Mining

目  录
摘要
ABSTRACT
第一章 绪 论..................................................................................................................1
§1.1课题来源..........................................................................................................1
§1.2课题研究的目的和意义..................................................................................2
§1.3 国内外发展概况及趋势.................................................................................2
§1.4本文的主要工作及论文结构..........................................................................3
§1.4.1 本文的主要工作...................................................................................3
§1.4.2 论文的组织结构...................................................................................4
第二章 产品结构及物料管理信息系统原理................................................................6
§2.1 BOM技术.........................................................................................................6
§2.1.1 BOM产生的背景...................................................................................6
§2.1.2 BOM定义...............................................................................................6
§2.1.3 BOM分类...............................................................................................7
§2.1.4 BOM与零件明细表的区别...................................................................8
§2.2物料编码技术................................................................................................10
§2.2.1 物料编码现状.....................................................................................10
§2.2.2 物料编码遵循的误区.........................................................................11
§2.2.3 物料编码方案.....................................................................................14
§2.3 产品结构构建技术.......................................................................................18
§2.4 产品结构管理...............................................................................................20
§2.5 产品结构配置...............................................................................................22
§2.6 产品结构配置管理.......................................................................................22
§2.6.1 产品结构树(product Structure Tree)介绍...........................................23
§2.6.2 产品结构和配置管理的设计过程模型..............................................23
§2.7 运用BOM进行产品结构与配置管理..........................................................24
§2.8 BOM构建多视图进行产品结构配置管理..................................................26
§2.8.1 BOM视图.............................................................................................26
§2.8.2 多种BOM视图的生成.........................................................................26
§2.8.3 BOM的遍历算法.................................................................................28
第三章 系统数据库设计及关键技术.........................................................................29
§3.1 系统设计思想...............................................................................................29
§3.2 系统的实现技术...........................................................................................29
3.2.1 ASP.NET技术..........................................................................................29
3.2.2面向对象技术........................................................................................31
3.2.3数据挖掘技术........................................................................................33
§3.3 数据库的设计...............................................................................................33
§3.3.1 数据库设计的目标和方法.................................................................33
§3.3.2 E-R图到关系模型的转换....................................................................34
§3.3.3 建立数据库各表的模型.....................................................................35
§3.3.4 数据库各表数据字典.........................................................................36

§3.4 LINQ 技术及数据库连接..............................................................................41
§3.5 WEB打印技术...............................................................................................43
第四章 产品结构及物料管理信息系统实现..............................................................50
§4.1 基于B\S架构的数据访问模式和开发平台..................................................50
§4.2 系统的工作流程图.......................................................................................51
§4.3 系统的组成介绍...........................................................................................52
§4.4 系统建模分析...............................................................................................53
§4.4.1 物料管理信息系统业务流程.............................................................53
§4.4.2 系统活动图.........................................................................................54
§4.5 数据挖掘在系统中的应用...........................................................................57
第五章 系统的主要功能及运行实例.........................................................................59
§5.1系统管理........................................................................................................59
§5.2管理员操作界面............................................................................................59
§5.2.1 用户管理界面.....................................................................................59
§5.2.2 基础BOM数据导入界面.....................................................................59
§5.3超级用户操作界面........................................................................................61
§5.4 普通用户操作界面.......................................................................................67
第六章 总结和展望.....................................................................................................68
参考文献..................................................................................................................... 69

参考文献

第一章绪论

21 世纪，制造业面临更加激烈的市场竞争，面对如此激烈的竞争，各个企业

越来越重视企业的信息化建设，实现企业资源的优化配置。产品作为一个企业，

特别是一个制造型企业存在以及盈利的基础，也必然会使是企业信息化的基础，

因此研究产品结构及物料管理具有重要意义，并且产品结构及物料管理的核心

BOM 技术与ERP 系统之间存在着不可分割的联系，所以产品结构及物料管理信

息系统的优劣会直接的影响到ERP 系统的运作情况，间接的影响制造企业的存活

之本——生产。本章阐述了BOM 和物料管理的概念和研究现状，介绍了课题的研

究背景和主要工作。

§1.1 课题来源

本课题来源于企业信息化建设项目。

产品数据管理是管理与产品相关的信息以及过程的技术。产品是由数量不同

的零部件构成的，这些零部件有的需要创新设计，有的需要对已经存在的产品的

模型进行改进，大部分是标准件或通用件。在进行工程产品设计开发的过程中，

这些零部件是由不同的设计人员，在不同的计算机软件和硬件平台上，按照一定

的顺序设计产生的。在这过程中，计算机辅助工具会产生大量的中间数据，包括

图形、文档和资料。为确保设计前后数据的一致，不得不按照产品结构配置的思想

对数据、文档、工作流以及版本等进行全局的管理与控制。所以产品结构管理和物

料管理是 PDM 成功与否的关键，也是制造企业所有企业活动的基础。产品结构和

物料管理信息系统正是在此背景下应运而生的，它以材料报表为其组织核心，把

定义最终产品的所有工程数据和文档联系起来，实现产品数据的组织、管理和控

制，利用产品结构及物料管理信息系统可以有效地表述与产品相关的信息。

信息技术的快速发展同时影响了制造企业的信息化进程。随着产品结构及物

料信息系统的应用，势必会产生大量的历史数据。这些数据是否需要长久保留，

是否还有利用价值。我们需要一种技术，能够利用以往的数据信息进行分析，从

中找到规律性的知识，来有效的指导实践。这种技术就是数据挖掘技术。

本文主要就是介绍产品结构及物料管理信息系统开发的架构过程，进行该系

统开发的关键技术研究以及系统开发，以及利用数据挖掘技术进行物料信息的数

据分析，从中寻找有价值的隐藏模式，提供决策支持。实现产品的智能化管理和

设计等。系统采用 MVC Model 的三层架构，利用.NET 框架技术中主流的

ASP.NET，ADO.NET 等技术架构整个系统。三层架构的管理信息系统，系统的扩

展性，健壮性，负载能力，执行效率都将得到增强。数据库重新设计优化，采用

全新的权限控制增强系统安全性能，使用索引、试图、存储过程等技术提高执行效

产品结构及物料管理信息系统研究

率。用产品机构及物料管理增强产品数据管理，用数据挖掘技术增强产品创新设

计能力相关的产品配置，工作流和项目管理功能。

§1.2 课题研究的目的和意义

本课题是在我校开发的基于 Excel 的物料管理信息系统的基础上，采用了

ASP.NET 技术，保留了原有系统操作方便优点，同时解决了原有系统数据修改不

方便的不足。

企业在实施该系统后，势必在提高产品设计准确性和保证产品数据唯一性等

方面得到加强，工艺数据的管理由紊乱变为有序，避免工艺编制过程中存在着的

大量重复劳动，采用了本物料管理信息系统后，可以减少在进行材料汇总，钢材

余量计算等方面的人力资源的浪费。加快了信息准确而迅速的传递，为企业在快

速响应市场方面提供了强而有力的保证，同时为国内其它企业解决类似问题提供

了普遍的参考方案。由于采用了 ASP.NET 技术为企业搭建具有可伸缩性、灵活性、

易维护性的商务系统打下了良好的基础。

§1.3 国内外发展概况及趋势

20 世纪 60 年代制造业为了打破“发出订单，然后催办”的计划管理方式，

设置了安全库存量，为需求与提前期提供缓冲。20 世纪 70 年代，企业的管理者们

已经清楚地认识到，真正的需要是有效的订单交货日期，产生了对物料清单的管

理与利用，形成了物料需求计划——MRP。

物料需求计划(Material Requirement Planning,简称 MRP)是20 世纪 70 年代提

出的，目前世界上普遍采用的是一种离散型制造业的企业管理模式。MRP 的基本

原理是根据需求和预测来测定未来的物料供应和生产计划，提供物料需求的准确

时间和数量。这是一种优先计划的方法。物料需求计划MRP 是根据产品结构的具

体特征，将主生产计划具体分解成零部件生产进度计划和原材料、外购件的采购

进度计划，确定自制件的投产日期与完工日期，原材料，外购件的订货采购和入

库的日期。MRP 遵循 JIT 的方法，实现实时、适量的生产与采购，尽量减少生产中

的在制品，压缩外购件的库存量，缩短生产周期，保证按时交货。

在MRPⅡ系统里，物料清单(Bill of Material,BOM)是相当关键的基础数据，

它是用来描述产品组成结构的，即描述了制造产品所需要的原材料与零件、部件、

总装件之间的从属关系。在介绍 MRPⅡ系统里面，一个能准确、完整地阐明产品

结构的 BOM，它是物料需求系统的主要输入之一。

BOM 是在施行 MRPⅡ技术时保证生产计划中产品制造数据可靠性的一种重

要技术文件,同时在产品的制造周期内也是组织生产、核算成本的一项必不可少的

工程文件,因此由它所包含的产品数据的准确程度是施行 MRPⅡ技术的关键所在。

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摘要PDM(产品数据管理)作为一种综合性技术，而产品结构是PDM技术，尤其是BOM（物料清单）中的基础，也是物料管理的核心，PDM是企业实施信息化工程所必须的基础性、关键性、共用性软件，产品结构则是基础之基础。PDM已经从原来的理论概念发展到渐趋成熟的软件产品。随着计算机技术的进步，产品结构的构建也可以用计算机技术轻易的表达。所以物料信息管理系统也必将成为未来企业管理的必要软件系统。目前PDM已经实现了从产品生命周期的前端即产品设计过程以及虚拟产品的管理，但是对于产品生命周期后端――复杂的制造过程以及生产过程中工时数据的管理还很缺乏。本文以上海建设路桥机械设备有限公司为对象来研究产品结构和物料...

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