浅谈工艺BOP的构建及应用

黎伟庆,胡晓颖

中车永济电机公司 山西省永济市  044502

摘要：基于Teamcenter系统，在一体化的设计工艺研发环境下，构建面向工位的制造BOM，搭建基于零部件的结构化工艺数据即工艺BOP，实现产品零部件的模块化、标准化、系列化工艺，从源头上有效降低产品工艺技术准备环节所带来的附加成本，实现高效快捷的数字化工艺规划，以新技术的发展为驱动，助力企业数字化和智能化转型。

关键词：制造BOM结构化工艺 工艺BOP

引言

在工业 4.0 时代，全球数字经济发展按下了快进键，数字技术与实体制造业正在加速融合，我国《“十四五”数字经济发展规划》提出，要以数据为关键要素，以数字技术与实体经济深度融合为主线，协同推进数字产业化和产业数字化，助力传统产业转型升级，培育产业新业态新模式。

一大批新的理念、 技术不断涌现， 智能制造、 数字化工厂等成为热门词， 各个行业都在积极探索数字化转型发展之路。对于制造型企业实施数字化转型而言， 工艺至关重要， 它将设计师的设计理念转换成制造语言， 是连接设计与制造的桥梁。

1工艺BOP概述

工艺BOP（Bill Of Process，工艺清单），又称为结构化工艺。包含了产品工艺流程，及工位所需物料、设备、工装、工具、人员、时间、物流流向、作业方法、质量控制、产品过程控制、设备参数、防差错、安全等，是数字化工厂的核心数据。

2企业实施工艺BOP的意义

传统的工艺文件使用WORD、EXCEl或者开目软件编制，输出为PDF文档，操作员工在生产现场使用的是打印后的纸质文件。这种工作方式无法将工艺与实际操作过程有机结合，使得工艺对生产现场的指导停留在“纸面”上。结构化工艺是将所有的工艺参数，都以数据库字段值的形式，挂在一棵结构树上，使得工艺参数既可以用报表的形式输出成为工艺文件，又可以传递给下游ERP、MES等执行系统，实现工艺的结构化改造。

3工艺BOP在企业数字化转型中的应用

我公司基于西门子公司Teamcenter系统制造工艺规划器，对现有的工艺BOM和标准作业指导书文件进行重构，搭建面向工位的制造BOM和结构化工艺，为企业实施精益制造生产管理系统（MES），提供精细化和结构化的工艺数据。

通过对产品的工艺流程进行分析梳理，明确了产品零部件制造过程中所用到的生产线，并据此形成该产品的制造过程产线模型，实现了产品零部件实物制造过程的精细化管理。同时将零部件制造过程所消耗物料细化到工位，将制造过程细化到工步，由此实现生产线上工位物料的精准投入及工位制节拍化生产模式。

3.1梳理产品及零部件的工艺流程，将零部件的制造过程分配到产线和工位

3.1.1一个产品中包含了大量的零部件，每个零部件都有特定的工艺过程，将一个产品的所有零部件的制造过程连接起来，就形成了工艺流程图。在构建产品工艺BOP时需要对产品零部件的图纸及工艺文件进行重新分析，确定哪些零部件的制造过程与原工艺流程图不相符，重新梳理完善产品的工艺流程图。

3.1.2同时我们需要对生产车间的产线制造能力进行重新梳理，然后根据车间产线的制造能力、生产节拍等因素，将产品零部件的制造工艺过程分配至各产线，并且需明确各个产线之间的衔接关系。

3.1.3根据产线中各工位的工艺能力，将零部件的制造过程分配至工位，并根据生产节拍进行调整，使得工位制造过程符合精益生产工位制节拍化的思想。

3.2产品制造过程的产线模型策划

3.2.1根据工艺流程图中所确定的产线，进行产线模型策划。将每个产线的产出物定义为自制件，产线内自己组装自己使用的部件定义为自制虚拟件，由此策划出该产品的自制件明细及产线内部的子母件BOM结构。

3.2.2根据工艺流程图中各产线间的衔接关系，形成由自制件组成、带有层级关系的制造BOM结构，由此策划出一个产品完整的产线模型。

3.2.3产线模型确定后，需要部署在MES系统中，在实际运行中指导各产线运行。

3.3制造BOM的构建

根据策划的产线模型，确定每个产线下有几个工位。然后将原有的产品BOM物料明细拆散，确定每个工步下所需的物料明细，由工步组成工位，以工位组成产线，由产线组成整个产品，构成面向工位的制造BOM。工位为BOM物料配送的最小单元，产线为多个物料组成的自制件，如果自制件的组成与图纸完全相同，就使用图纸图号，如果自制件的组成与图纸不相同就为自制件申请工艺虚拟件图号。自制件及其组成的物料明细构成了整个产品的BOM结构。

3.4制造BOM的数据治理

重新构建的产品制造BOM，往往与现场实际制造过程有些偏差，需与现场实际操作过程进行逐项核对，确认每个工步所用物料的编码及定额是否正确，在确认过程中完善修订制造BOM。同时制造BOM需要与原BOM进行核对，确保不出现重复项、漏项的情况，尽量保证在生产制造过程中不出现错装漏装的现象，经过多轮生产线实践生产验证后，制造BOM运行进入稳定期，由此完成制造BOM数据治理工作。

3.5工艺BOP的构建

根据产线模型所形成的自制件明细，为每个自制件编制结构化工艺，结构化工艺由产线工艺、工位工艺、工步工艺组成。将产品物料、工艺辅料、工辅具、设备、工艺方法、检测项点等关联至每个工步，形成每个工步的工艺资源。将人员资质、工位代码、工步工艺、ERP工艺路线关联在工位工艺上，形成包含六要素的工位工艺。将工位工艺、产线代码、工厂信息等关联在产线工艺上，形成工艺清单结构树，构建出一个自制件完整的工艺BOP。

实践过程中，我们可以将工艺BOP看成现场生产线的数字化模型，将制造BOM的物料、工艺辅料、工辅具、设备等按实际情况投入生产线上，在工位或工步生产完工后，用什么仪器仪表、检具等进行质量检测，都需要检测哪些项点等等。在一个工艺BOP中完整的包含了所有的生产要素。工艺BOP的构建过程是一个繁琐复杂的过程，需要耗费工艺人员大量的时间和精力。

3.6 制造BOM和工艺BOP在ERP系统的实施

对制造BOM中的物料明细和零部件工艺分工进行梳理，按自制件、自制虚拟件、外协外购件、公司间交易件等不同的业务方式，确定物料的ERP系统采购类型，将自制件的采购类型确定为E，用于在ERP系统中形成生产订单，将自制虚拟件的采购类型确定为E50，用于减少BOM层级，在ERP系统中形成扁平化的生产订单BOM结构。通过软件集成接口，将工位工艺上的ERP工艺路线，传递至ERP系统，用于描述每个自制件需要几个工序。通过软件集成接口，将结构化工艺中工步物料明细，以工位为单位进行汇总，传递至ERP系统，形成组件分配信息，用于描述生产订单中每个工序所需用到的物料。

3.7 工艺BOP在MES系统实施

3.7.1在Teamcenter系统中通过软件集成接口，将制造BOM和结构化工艺传递给MES系统，使得MES获得系统运行的基础数据。

3.7.2在MES系统执行过程中，使用扫码枪对物料扫码识别，与结构化工艺中工步物料明细自动对比，识别物料的正确性，并进行账目投料操作，确保物料装配顺序的正确性。将输入或自动获取的测量值与结构化工艺中的检测项点自动对比，识别工艺参数的正确性，达到工艺对现场制造过程的控制。

3.7.3工位完工后，MES系统自动向ERP系统发送完工指令，ERP系统自动进行工序报工，并依据组件分配信息进行生产订单投料和账目操作。

3.7.4所有自制件制造BOM和结构化工艺执行完毕后，产品入库达到交付状态。

3.7.5整个业务过程，基于面向工位的制造BOM实施，实现了基于精益的生产制造，并将精益价值流贯穿其中。

结束语

对于制造业而言，企业的数字化转型工作，是对企业产品制造工艺的再造过程，随着“中国智造”战略的持续发力，中国制造业迎来了全面转型的历史时刻，而实施工艺BOP（结构化工艺）是实现企业数字化转型的必由之路，积极研究工艺BOP的应用方案，则会有力的推动企业的数字化进程。

参考文献

[1]韩欠.制造BOM及实践应用.建筑设计及理论,2022(36).