汽轮机产品BOM及其工艺路线的设计与优化

摘 要： 对产品BOM及其工艺路线进行研究，以期实现产品设计、工艺、制造及成本核算的计算机信息化管理。以汽轮机产品为例，分析两种常用的产品BOM——设计BOM和制造BOM。优选制造BOM作为精益管理模式，从毛坯类型与尺寸、基本路线与结构路线、工艺备注与结构备注、材料编码等角度设计其工艺路线，并以全面、综合的眼光阐述其优化策略。产品BOM及其工艺路线是需要各公司各部门协同参与、设备资源和人力资源合理配置、各生产职能部门积极配合的系统工程，是有效控制产品质量、生产周期及制造成本的关键一环。

关键词： 产品BOM；工艺路线；流程优化；计划管理；成本核算；系统监控

中图分类号：TB497 文献标识码：A 文章编号：2095-8412 （2017） 06-069-07

工业技术创新 URL： http： // DOI： 10.14103/j.issn.2095-8412.2017.06.017

引言

为了实现产品设计、工艺、制造及成本核算的计算机信息化管理，首先要使计算机读出企业所制造的产品的构成和所有涉及的物料。这种以数据格式描述产品结构的文件即为产品BOM（Bill of Materials）。產品BOM按不同的使用功能可划分为很多种类，其中最常用的是设计BOM和制造BOM[1-10]。

设计BOM侧重从设计角度（专业、室）分解产品的构成，展现组成产品的所有零部件、原材料，但并未说明形成零部件的加工工序，所以又称产品结构清单。制造BOM在设计BOM的基础上，结合工艺路线，对设计BOM进行重新组合与调整。它不仅反映了产品的构成，而且说明了形成产品零部件的工序流程和责任单位分工，有利于实现物料按工序投放这一精益管理模式。工艺路线以产品制造BOM结构和物料号为基础，反映零件从原材料、毛坯到成品，产品从零件、部套、模块总装到包装发货的整个生产制造流程。本文以汽轮机产品为例，分别分析设计BOM和制造BOM，体现制造BOM所具有的优势，从而构建和优化基于制造BOM的工艺路线。

1 汽轮机产品BOM

1.1 设计BOM（E-BOM）

设计BOM主要由产品部套目录、产品子部套目录、部套明细（或主机独立部套）组成。产品部套目录的编号为：机组代号+后缀“M-”+设计工程台份号；产品子部套目录编号为机组代号+后缀“M/”+“子部套目录分类字母”+“-”+设计工程台份号；主机独立部套编号为主机子部套目录号+后缀“-DLBT”。例如，D660Q-1T机组的设计BOM结构如图1所示。

1.2 制造BOM（M-BOM）

产品制造BOM的编号为机组代号+设计工程台份号。为避免产品制造BOM与设计BOM编号相互混淆，设计部门在申请产品代号时，末位应禁止使用字母“M”，如“D300M”“D300AM”等都是不符合规则的。

1.2.1 构建模式

（1）第一层：产品号（机组代号+“-”+设计工程台份号，如D660Q-1T）。

（2）第二层：由参加总装模块、不参加总装主机模块、辅机、补供部套、主机独立部套组成。机组模块的分类及定义见表1。

（3）第三层：由部套、部套组件、部套附件和子模块组成。机组子模块及子层模块的分类及定义见表2。

1.2.2 模块结构

以汽轮机产品D660A-1t机组为例，制造BOM模块结构如图2所示。

1.2.3 编号办法

产品模块编号为：产品制造BOM编号+“模块编号”，如D660A-1TA1；

产品子模块编号为：产品制造BOM编号+“模块编号”+“子模块编号”，如D660A-1TA109。

1.2.4 结构调整

结构调整原则如下：

① 不需调整结构的部套直接取设计BOM的部套号及整个结构；

② 需要调整结构的部套在制造BOM中必须变号，调整后的子模块和部套编号为：“子模块（或部套）号-”+后缀号。如D350A-1TA101-M1、D350AC-161000A-M2等；

③ 调整后的零部件种类及总数量必须与设计BOM一致；

④ 若已对部套的某一子层进行了结构调整，则须对该子层及以上层次的结构进行调整，并作变号处理。

汽轮机主机部套BOM结构调整变号后缀及含义见表3。

汽轮机辅机部套BOM结构调整变号后缀及含义见表4。

1.2.5 物料属性

为满足SAP生产计划和成本管理要求，需要准确设置物料的属性并进行系统监控。物料的属性设置需要根据路线、工艺有无、SAP任务建立需求等因素综合判定。

对于有规律性的物料属性，由系统程序自动设定。对于无规律性的物料属性，应在工艺路线发布并确定工艺有无、配套工艺需要与否后，由系统监控人员设置。

（1）虚拟件

为了简化产品结构层次，减少SAP生产计划任务创建工作量，应将设计BOM和制造BOM中无需创建SAP任务的物料设置成虚拟件。虚拟件分设计虚拟件和工艺虚拟件两种。

设计虚拟件是指设计BOM结构中的非实物技术管理文件（如G324A-1T5700等）和结构重复物料（父子层结构数量1对1，名称相同，无工艺内容的父层物料）。

工艺虚拟件是指制造BOM结构中无需创建SAP生产、采购及配套任务的物料。非采购（通过基本路线识别）、无工艺卡片，需要建配套任务的物料，应作配套工艺。

（2）专用零件（或专用部套）

指有工艺，或虽无工艺但要创建SAP任务的物料（需作配套工艺）。

（3）物料属性设置

设计物料属性在PLM物料类型栏设置，工艺物料属性在PLM工艺物料类型栏设置。根据规定，工艺物料类型与设计物料类型一致的，工艺物料类型为空。否则，SAP取工艺物料属性。

2 工艺路线设计

工艺路线是一项技术与管理并重的综合性工作。它既是指导产品零部件工艺设计的技术文件，同时又是产品制造过程中生产计划管理、材料定额管理、工时管理、物流管理和成本管理的纲领性文件。因此工艺路线设计是否先进合理，对确保产品制造质量、控制生产周期和成本起着至关重要的作用。

工艺路线的内容包括毛坯类型、毛坯尺寸、每件制数、材料定额、基本路线、结构路线、工艺备注、结构备注、材料编码等。

2.1 毛坯类型

应根据零件的结构形状、材料及技术要求，公司现有（或能采购）的原材料品种规格、设备能力，以及制造成本和生产周期等因素综合考虑。叶片类零件毛坯根据《汽轮机动静叶片毛坯方案》标准确定。

2.2 毛坯尺寸及每件制数

对于单件下料的毛坯，零件的毛坯尺寸应根据零件图结构形状、尺寸精度，毛坯下料成形方法，以及工艺余量综合考虑。

允许多件下料的零件，应根据零件数量、加工便利性、生产效率、材料和制造成本，合理制定零件的毛坯尺寸和每件制数。

2.3 基本路線和结构路线

基本路线反映的是物料的外协、采购及生产制造流程，结构路线反映的是物料的转送流程。

为实现产品物料的顺利流转和上下层结构之间路线的衔接，子层物料路线的末节点或结构路线必须是父层物料路线中的任一节点（路线代码）。

2.4 工艺备注和结构备注

2.4.1 编制依据

工艺备注和结构备注编制依据是：东方汽轮机有限公司（含东汽投资发展有限公司）各单位的产品定位、设备技术能力、生产负荷及公司外协采购计划。

2.4.2 表达方式

由路线代码（两位数字）、角号及连接字符组成。路线角号紧附在路线代码的后面，各路线节点通过连接字符进行串接。工艺路线中所有字母、数字、括号、连接号“-”全部采用半角字符，工艺路线栏不得有空格字符存在。

以工艺路线角号为例，其含义是用以表示该物料在某个生产单位所承担的工艺内容。使用原则：

（1）当物料在一个单位加工完成，或虽有中间工序周转，通过不同路线单位的分工就能说明问题的，则不标注工艺路线角号。如某路线节点无角号，无法准确反映该单位承担的工艺内容时，则应加注工艺路线角号；

（2）当物料在一个路线节点需要进行跨专业工艺时，则应加注工艺路线角号；

（3）生产单位采购的成品零件或部件，不需要编制工艺的加角号“CG”，需要编制工艺（含配套工艺）的加角号“（CG）”；

（4）生产单位采购毛坯（除大锻件）或半成品回厂加工，需要编制工艺的加角号“（CG）”；

（5）生产单位采购大锻件毛坯回厂加工，不需要编制工艺的加角号“F”，需要编制工艺的加角号“（F）”；

（6）工艺路线角号除调质用小写字母“o”外，其余全部用大写字母。特殊工序需要标注汉字角号时，所加汉字应简洁明了。

工艺路线角号及意义见表5。

2.5 材料编码

由材料牌号码、毛坯类别码、毛坯规格码和材料状态码组成。在路线编制时，应严格按零件的设计材质和采购标准申请和选择材料编码。对于无材料采购标准要求的零件，应选用公司现有库存或通用的金属材料编码。

3 工作流程及系统监控

3.1 工作流程

产品BOM与工艺路线的工作流程见图3。

3.2 系统监控

迫于生产周期，大多数机组都是边设计，边作工艺，边生产。因此产品部套目录和部套明细的定版发布基本上伴随着产品的整个生产周期。同时，由于多种原因，产品部套目录和图纸明细也在不断地修改换版。为了确保产品BOM、工艺路线、工艺工时定额数据的准确性和及时完整发布，为工艺准备和生产赢得宝贵时间，在PLM系统和DFPIM共享平台增加了诸多系统监控和管理环节，详见表6。

4 产品BOM及其工艺路线的优化

产品制造BOM的结构与工艺路线，与设计、工艺、产品部套分工、生产计划管理和成本核算密切相关，是一项十分复杂的系统工程。

为了减少制造BOM结构调整的工作量、减少非实物物料的节点设置，优化产品制造及SAP生产管理流程，应重点做好以下工作：

（1）设计部门应根据产品部件的结构装配关系和生产制造流程，尽可能按制造BOM的要求，设计产品部套目录和部套结构明细。对于生产管理过程中不必要的物料节点，应从设计BOM中删除；

（2）尽量减少一物多路线、多毛坯型式的情况。对自制标准件、通用件及其它借用频率较高、使用数量较大的零部件，实行批量化集中生产或采购；

（3）公司制定的产品部套分工应围绕有利于生产制造流程优化，有利于生产计划管理和SAP成本归集的原则进行。对于需要外购或外协的产品部件，其分工应遵循产品制造BOM结构调整的一般原则，实行成套采购或外扩。

工艺路线优化也是一项综合系统工程。先进的工艺路线需以科学合理的设备资源配置、大批技术娴熟的工人和高素质的技术管理人员为保证。在确定产品部套的责任车间时，应结合工厂近期和未来一段时间的生产发展情况，准确地对各单位生产能力和负荷进行评估，对负荷失衡的单位及时地进行工艺路线调整。在制定零件工艺路线和毛坯、加工方案时，要合理把握负荷平衡与流程优化，以及生产效率与材料成本、加工成本间的关系，在确保产品质量和生产交货期的基础上，努力做到产品零部件的周转环节最少、制造成本最低、生产效率最高。例如：为了优化工艺路线和生产管理，对于铸造事业部生产的铸件，原则上应由铸造事业部完成毛坯的荒加工、消缺、探伤、焊前加工（或粗加工、去应力热理）后转下序单位。对于锻热分厂下料的金属型材毛坯和锻件毛坯，凡需要粗加工、去应力热处理的，原则上由锻热分厂完成粗加工、去应力热处理（或擦伤）后转下序单位。

5 結束语

在全球经济低迷的大背景下，企业之间的竞争主要表现为技术、质量和价格的比拼。为了提升企业的生存能力和盈利空间，必须在提高产品质量、技术水平、降低成本上狠下功夫。一个先进、合理、及时、完整、准确的产品制造BOM和工艺路线，将对提高企业的综合竞争能力，引领企业更高、更快、更准的信息化管理发展起到极为关键的作用。

本文分析了东方汽轮机有限公司现有的产品BOM和工艺路线的编制流程和方法，在优化产品生产布局、缩短零部件制造流程、减少物流周转、强化质量控制、降低成本、提高生产效率上发挥了积极作用。产品BOM和工艺路线涉及汽轮机的每个零部件和每个生产环节，是一项全公司各部门协同参与的系统工程，它既需要路线组的同志开展长期不懈的细致工作，更需要公司设备资源和人力资源的合理配置以及各生产职能部门的积极配合。笔者深信，在全公司职工的共同努力下，随着各部门设备资源和人力资源配置的不断优化，公司的制造BOM和工艺路线一定会更加先进合理。

参考文献

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Abstract： The product BOM and its process route are studied to realize the computer information management of product design， process， manufacture and cost accounting. A steam turbine product is taken as an example to carry out analysis of two kinds of product BOM， namely， design BOM and manufacturing BOM. Manufacturing BOM is taken as the preferred lean management mode. Its process route is designed from aspects including rough type and size， basic route and structure route， process note and structure route， and material coding. Its optimization strategy is comprehensively perspected. Product BOM and its process route is a systematic project that requires coordinate participation of all departments of the whole company， rational allocation of equipment resources and human resources， and active cooperation of each production functional departments， and is a key link to effectively control the product quality， production cycle and manufacturing cost.

Key words： Product BOM； Process Route； Route Optimization； Plan Management； Cost Accounting； System Monitoring

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