产品全生命周期管理(Product Lifecycle Management，PLM)是在Web环境下，从市场的角度且以整个生命周期内产品数据集成为基础，研究产品在其生命周期内从产品规划、设计、制造到销售等过程的管理与协同，旨在尽量缩短产品上市时间、降低费用，尽量满足用户的个性化需求。它为企业提供支持产品快速设计和制造优化的集成化产品协同与制造系统，是一种战略性的思想方法。PLM核心是产品数据的有序、设计过程的优化和资源的共享。作为企业主要基础数据之一的BOM(Bill of Material，物料清单)在CAD/PDM/CAPP/MIS等PLM关键应用分系统的集成中，发挥着重要作用。它不仅仅是PLM分系统自身数据组织的核心，同时也是各个分系统数据集成的纽带。对于飞机、汽车等大型制造与装配行业，其BOM结构十分复杂，转化与调整较为频繁，因此能否明确定义和划分不同种类的BOM、实现不同BOM之间正确的转化、对BOM进行合理而系统的管理是实现飞机、汽车等行业PLM的关键所在。
1 PLM环境下BOM形态划分及定义
传统意义上的BOM被定义为产品结构的技术文件，称之为产品结构树。它用于计算机识别物料、接受定单、编制计划、配套领料、加工过程跟踪、采购和外协、成本计算等。但是随着BOM应用范围的扩大，BOM在产品不同阶段有了明显不同的表现形式，它表明了产品在设计、制造直至售后维护等各个阶段的结构及数据组织形式。
BOM Bill of Material，是一种将产品形态结构化表示的信息表，反映产品中零部件的自身信息、零部件的相关信息以及零部件所涉及的外部资源的信息，可以是能量、人员和资金等与产品相关的信息。它是信息的载体，不仅反映了信息的组成而且还包含着信息的表现形式。以数据表形式形成的各类BOM便于将各类制造数据进行整理和二次处理。
PLM的关键应用分系统包括：CAD创新设计系统、PDM产品数据管理系统、CAPP计算机辅助工艺规划系统、MIS管理信息系统等分系统。各个分系统具有不同的组织格式、数据模型，这些相异的系统之间的集成必须有一个统一的数据组织核心，由予分系统之间的数据关系依靠相互关联和依赖的BOM进行组织和管理，因而作为产品各个阶段表现形式的BOM成为系统集成的关键。如今PDM系统已经成为企业软件应用系统的支撑环境，定义、组织、传递和管理产品整个生命周期内的数据，并且PDM系统的EBOM是所有分系统BOM的直接或者间接来源，因此PLM多以PDM系统为系统集成平台。产品的形成要经过工程设计、工艺设计、生产制造与管理3个主要阶段，在PLM环境下这3个过程中分别产生了名称相似但却差异较大的三个主要的BOM概念：EBOM、PBOM和MBOM。这三种BOM在PLM分系统中具有不同的表现形式和作用。
CAD系统CAD系统中并不存在严格意义上的BOM数据结构，它只是呈现了零部件的2维图形或者3维模型的设计参数信息以及零部件之间的装配关系。通过这些装配关系及其零部件本身的设计信息(我们可以称之为DBOM，Design BOM，它是一种虚拟的BOM)，PDM可以抽取并转化为EBOM。CAD系统单向输出DBOM。
PDM系统PDM系统从CAD系统接收DBOM，经过配置完成产品的设计结构，形成EBOM，另一方面将产品的设计信息(图纸、设计说明书等)关联到相应的EBOM节点上。此时，EBOM已成为PDM管理设计信息、工艺文件等图档的组织核心，同时也在概念上体现了零组件的装配关系。PDM一方面接收从CAD传送来的DBOM，一方面又将配置完毕后的EBOM传送到CAPP，作为CAPP中PBOM的数据来源。
CAPP系统CAPP系统接收EBOM，并根据企业加工能力和实际加工、装配过程需要，为实现产品设计图纸(功能)的最终要求，在EBOM基础之上修改、配置，通过结构与层次的调整以及加入不同于产品设计状态的工艺虚拟件，形成PBOM。CAPP在PBOM节点上挂接各种工艺文件，完成工艺过程设计，为形成EBOM做好准备。CAPP可以通过PDM系统间接或者直接向MIS系统提供最初的MBOM。
MIS系统MIS接收CAPP传递过来的最初的MBOM，以工艺过程中的工序为依据扩展初步的MBOM，并配置、调整工艺资源，补充工时定额和物料等信息，按实际加工和装配过程配置各种半成品，形成最终的MBOM。MBOM配置时有两种情况，一种是面向装配的BOM配置，将产品的装配信息(如装配路线，生产提前期等)以及装配单元关联到相应的BOM节点上。另一种是自制件BOM配置，将自制件的加工过程、原材料信息、库存信息等集成到自制零件上。
依据以上论述，可以对EBOM、PBOM、MBOM做出以下描述：
EBOM Engineering BOM，工程BOM，工程设计部门应用CAD系统产生的设计数据，是产品工程设计及管理中使用的数据结构，产品设计人员根据定单或设计要求进行产品设计，生成产品名称、产品结构、明细表等信息。它通常精确地描述了产品的设计指标、零部件之间的逻辑装配关系、零部件总体信息(名称、代号、类型、数量、材料)、零部件形状信息(尺寸信息)、零部件制造信息(表面粗糙度、尺寸公差、精度等级、材料特性)、零部件关联信息(位置关系尺寸与公差)等。
PBOM Plan BOM，计划BOM或工艺BOM，工艺设计部门以EBOM中的数据为依据，依据工艺路线分工计划、实际制造中的加工与装配过程以及装配部门对装配件和加工件的交付状态的要求，通过调整EBOM中的零部件的装配关系、设置零部件的不同状态，形成工艺设计过程中的虚拟件和变态件，对EBOM再设计出来的用于指导工艺工作的产品数据清单。它用于工艺设计和生产制造管理，使用它可以明确地了解零件与零件之间的制造与装配关系，跟踪零件制造方法、地点、人员、物料和过程等信息。
MBOM Manufacturing BOM，制造BOM，生产制造管理部门根据工艺部门生成的PBOM，参考工艺设计中的零件的加工步骤与装配件的装配步骤，更改零部件的装配顺序，增加工艺资源、工时、材料、物料等信息，以工艺过程中的工序为单位扩充PBOM，最后形成MBOM。用于作为调配工艺资源、编制生产计划等管理工作的参考依据。
2 PLM环境下BOM之间的转化过程与方式
BOM起源于工程设计的DBOM，通过抽象形成EBOM，然后经过工艺设计生成PBOM，最后以MBOM的形式供生产管理部门参考。其间经历了一系列的转化、调整与配置。图2表示了产品生命周期中不同阶段BOM的需求及限制，以及BOM之间的转化过程。
正是因为BOM节点上的零组件的转化、调整与扩展，才形成了不同阶段BOM的不同。为了明确各个阶段BOM中零组件的不同的表现形式以及相互转化关系，将零组件从装配关系上分为两类：装配件(Assembly Part，AP)与独立件(Independent Part，IP)。独立件指设计与制造过程中都不依赖于其它零组件而存在的独立零件，并且一旦加工完毕就不可拆分。装配件是由独立件装配(包括焊接等一切将独立件配合在一起的手段)形成的组件，产品是最顶层的装配件。在BOM的转化过程中产生了不同形式的装配件和独立件。
因为DBOM并不是真实存在的数据结构，只是一种虚拟的装配关系，存在于2维图形和3维模型中，所以EBOM只是DBOM的一种数据表现形式，因此从DBOM到EBOM基本不需要调整和配置。在EBOM中生成设计装配件(Design Assembly Part，DAP)和设计独立件(Design Independent Part，DIP)。
在从EBOM到PBOM的过程中，需要BOM的再设计。pBOM主要依据装配关系对EBOM进行再设计，它体现了设计结构和实际制造过程中的结构的不一致性。根据实际生产过程和工艺特点，调整EBOM中设计装配件和设计独立件的装配关系以及层次关系，改变某些设计装配件和设计独立件的特定属性，在此过程中产生在设计上没有的工艺零组件。一种是在设计中没有但是在实际装配过程中需要作为一个装配单元进行装配操作的工艺虚拟装配件(Planning Fictitious Assembly Part，PFAP)，如焊装中的假件；一种是设计中已存在但是因为不同的交付状态要求等因素的影响而导致对设计装配件进行修改形成的工艺变态装配件(Planning Metamorphic Assembly Part，PMAP)，如延迟装配等；另外一种是实际装配对独立件的要求与设计上不一致，需要在装配时再加工而导致对设计独立件进行修改形成的工艺变态独立件(Planning Metamorphic Independent Part，PMm)，如有保留的装配孔和工艺余量的零件等。PBOM是从工艺流程上描述产品的装配过程，侧重的是工作任务(即装配工序)的安排以及对参装件的不同于设计的要求。而EBOM只是单纯从产品的构型上描述各零、组件的父子关系，并没有表述怎样把产品分解成一个个的工作任务单元以及确定各任务单元的先后顺序和具体要求。
从PBOM到MB0M，主要扩展PBOM中装配件的装配过程和独立件的加工过程，另外，MBOM也根据装配单元对PBOM中的零组件的装配顺序进行了相应的调整。独立件的加工从毛坯开始，装配件的装配从某一个参装件开始，在加工或者装配完成后，生成与设计要求相符合的实体。在加工和装配过程中，每道工序需要不同的技术要求和工艺资源，同时由于属性的改变，会生成相应的中间件(半成品)。因此，反映在BOM里，零部件不再像PBOM中仅由一个子节点表示，而是变成了一颗生成树。在装配件下依据每一个装配工序所逐步形成的装配单元加入了制造虚拟装配件(Manufacturing Fictitious Assembly Part，MFAP)，在独立件下依据每一道加工工序所形成的半成品独立件加入了制造虚拟独立件(Manufacturing Fictitious Independent Part，MFIP)。MBOM的构建，实际上就是对PBOM扩展和配置了虚拟加工和装配过程。
图3 三种BOM之间的转化关系
从以上论述可以看出，BOM的转变过程实际上就是EBOM中节点的重组、再造以及扩展。因此如何基于EBOM，快速、正确的生成其他BOM已成为PLM系统集成中提高系统效率、保证数据正确、确保对企业基础数据进行统一管理的瓶颈所在。
由于工艺处理过程的经验化、复杂性和模糊性，很难在软件系统中实现EBOM到PBOM的直接自动转化，因而目前较好的方式是在PBOM的设计过程中对工艺人员的操作进行一定程度的指导和限制，并对工作中的失误进行提示与纠正，保证PBOM的实体(不包括虚拟件和变态件)不能超出EBOM的边界，同时与EBOM保持一致。
对于PBOM到MBOM，可以通过两个方面的操作达到一定程度的自动化。首先应从总体设计上保证每一阶段的BOM节点代号保持一致，为后盾的自动转化奠定基础，同时也保证EBOM作为SSPD存在。其次从工艺设计中提取工艺过程，根据一定的规则自动生成MBOM中实体节点上的过程节点，同时可以把工艺过程中的工艺资源等信息传递到MIS中。
3 结束语
本文通过分析、定义PLM中各个关键应用分系统中的不同阶段的BOM形态与作用，明确阐述了BOM之间的转化与调整关系，同时提出了BOM间转化的的方法，对于汽车、飞机等行业PLM具有一定的参考价值。目前各种BOM存在于不同的系统中，并没有形成真正的单一产品数据源，如何以EBOM为基础，在PDM系统中对各种BOM进行统一管理进而形成真正意义上的单一产品数据源，是以后研究的一个方向。
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