物料清单(Bill of Material,BOM)是构建、制造产品所需的原材料、零件、组件和说明的技术工具列表,它是产品制造的集中信息来源。BOM具有明显的层级结构,最高层级显示产品,最低层级显示单个零件或组件及材料,BOM的这种特性给复杂任务分解带来了便利。图5.1显示了基于BOM的总制造任务分解结构树。
图5.1 总制造任务分解结构树
图5.1中最顶层的根节点代表完整产品,与之对应的任务等级是产品级,即总制造任务;第二层是模块级制造任务,对于大型、复杂的产品,一般将其划分为若干模块分别进行设计、制造,而对于小型、简单的产品可以不设置此级别的制造任务;第三层是设备级制造任务,设备是能够完成某种特定功能的零部件集合体,每个模块都包含若干设备,每个设备都对应一份BOM,设备BOM中记录的是构成该设备的所有零件。需要注意的是,在实际生产中,设备BOM中的最小结构单元不一定是零件,也可能是组件,虽然在物理结构上,组件是由多个零件组合而成的,可以继续拆分,但从功能结构的角度出发,企业会根据实际需求将组件作为一个不可再分的整体记录在设备BOM中。最后,对所有设备BOM中的记录进行筛选处理,选出需要外协加工的零件和组件,重新组合为一份外协加工BOM,其中记录的每个零件或组件对应一个零件级或组件级制造任务,它们是整个分解结构树的叶子节点,是后续进行聚合处理的元任务。
对于一般产品而言,可按照图5.1所示的分解步骤从根节点开始逐层分解,如果没有当前层级的产品结构,就跳至下一层级,直至分解到叶子节点,得到元任务集。
分解后得到的元任务具有清晰、简单的结构,方便对其进行形式化描述,构造元任务模型,为后续子任务的虚拟化、数据化做准备。元任务的关键信息总结如下。
(1)元任务属于零件级或组件级。
(2)元任务具体生产哪种零件或组件,如轴套类、箱体类零件等。
(3)元任务所需的加工材料。
(4)元任务需要满足的加工要求,如加工精度、加工尺寸等。
(5)元任务需要生产多少零件或组件。
(6)元任务的期望价格与交付时间。
将上述关键信息映射为元任务的属性,如图5.2所示。
图5.2 元任务属性结构树
根据属性结构树可构建出元任务的形式化描述模型,用集合语言表达为
式中,MT表示元任务;MTNum表示任务序号;MTGranu表示任务粒度,指明元任务属于零件级还是组件级;MTName表示任务名称,本质上是待制造的零件或组件的名称;MTObj表示任务对象,此处指的是该任务生产的零件或组件是何种类型;ReqMaterail表示零件或组件的材料;MReq表示零件或组件要达到的加工要求,如果采用机加工方式,则加工要求包括加工尺寸(MTSi)、加工精度(MTMP)、表面粗糙度(MTRa);MTPNum表示元任务中需要生产的零件或组件的数量;MTExPrice表示元任务的期望价格,反映的是主企业期望支出的费用,其值是区间值,计算量纲为元/件;LimiTime表示元任务的交付时间,其值是具体的日期格式值。由形式化描述构建元任务数据模型,如图5.3所示。
图5.3 元任务数据模型
元任务并不是主企业最终发布的任务形式,需要聚合为子任务,构建元任务的描述模型是后续进行子任务形式化描述的基础。