装备寿期保障数字线索SBOM和OBOM管理初探

一、BOM是什么？ 

  BOM-Bill Of Material，可译为物料（物料一词有着广泛的含义，它是所有产品、半成品、在制品、原材料、配套件、协作件、易耗品等等的统称）清单、产品结构表、产品结构树，是描述产品构成的一种方式。包含了组成某一产品的全部物料、物料在产品结构中所处的位置、物料的层次、编号、规格、单位、物料在该产品中的标准用量以及物料是自制件还是外购件等信息。  

  BOM是PDM/LSA/ERP/MRO等信息化系统中最重要的基础数据，其组织格式设计和合理与否直接影响到系统的处理性能。  

  BOM是计算机识别物料的基础依据，但在装备寿命周期的不同阶段或面向不同的业务其用途也不同。

二、装备寿命周期BOM简介 

  在装备寿命周期中主要有以下BOM：  

  · R-BOM Requirement BOM，需求BOM

  · Df-BOM Defining BOM，定义BOM

  · St-BOM System BOM，系统BOM

  · E-BOM Engineering BOM，工程BOM

  · P-BOM Planning BOM，计划BOM

  · M-BOM Manufacturing BOM，制造/工艺BOM

  · S-BOM Serviceable BOM，服务BOM

  · B-BOM As Built BOM，出厂BOM

  · D-BOM As Delivered BOM，交付BOM

  · O-BOM As Operated BOM，运行/使用BOM

  上述BOM随着装备的寿命周期阶段的推进而演变，演变流程及相互关系如下图所示：

  

图 1装备寿命周期BOM演变流程

  从上图可以看出，装备的BOM主要分为两大类： 

  一类是面向型号或面向技术状态的公共BOM，包括R-BOM、Df-BOM、St-BOM、E-BOM、P-BOM、S-BOM、M-BOM，主要用于支持装备研发和制造；  

  一类是面向单机或单个装备的单装BOM，包括B-BOM、D-BOM、O-BOM，主要用于描述单个装备的组成与技术状态，支撑装备的使用及维护维修。 

  下面重点介绍支持服务保障的SBOM和面向单机运行的OBOM。

三、服务保障的SBOM管理 

  3.1 SBOM管理框架  

  如上所述，SBOM是“Service BOM”的简称，主要面向装备服务保障，提供LSA（保障性分析）、IETM（交互式电子技术手册）、备件规划、工程支援等业务所需的BOM。SBOM一般由保障性或综保部门基于EBOM构建而成，主要通过该BOM来定义和描述面向维护维修的装备组成。例如：需要维护的设备单元、相关的备品备件信息、设备的维修等级等，并用于关联装备维护维修所需的相关信息。以航空为例，SBOM的构成、SBOM主数据及应用场景如下：

图 2 SBOM的用途

  · SBOM结构 

  SBOM结构以装备基本维修单元LRU（现场/外场可更换单元）为主要管理对象，并作为载体，根据需要，也可以分解到SRU（车间可更换单元）。

  · SBOM主数据 

  设计传递的基本数据，如：图号、版本、替换关系、互换关系、装机数量、尺寸、重量、厂商等基础信息以及有效性、连接件、原材料信息等；  

  通用质量特性数据，如：失效率、关重件、故障模式、时寿件等；

  制造传递的数据，如：编码、价格、可选供应商、备件种类、备件规则等；

  装备运营反馈的优化数据，如：实际失效率、实际寿命、供应周期、故障情况、备件消耗、实际平均修复时间等。

  · SBOM应用 

  主SBOM构建完成后，可以为综合保障其他业务提供核心数据中枢。

  · 为LSA提供基础BOM，可基于S3000L标准在SBOM基础上进行扩展，并支持开展LSA分析活动；

  · 为备件规划和供应分析提供基础BOM，可基于S2000M标准对SBOM进行结构调整、备件层次扁平化，可支持备件初始规划和备件供应管理；

  · 可基于SBOM输出符合S1000D标准的IPD（图解零件数据）；

  · 为OBOM提供输入，与制造信息结合，为OBOM提供单装的产品组成层次信息。SBOM同时为维修维护活动提供业务规则，如：版本、替换关系、互换关系等，用于准确指导现场实施。

  3.2 SBOM的构建  

  如上述框图所示，SBOM结构与EBOM类似，包括以下几个具体层次：型号层、系列层、系统设备及相关层、LRU（通常为构型控制层）层、SRU层。其中LRU层根据产品复杂度，可以有多层LRU。  

  SBOM顶层产品结构将在装备研制过程中，根据系统定义进行自顶向下的建立；而构型层和底层产品结构将从设计产生的EBOM产品结构重构而成，进行自下向上的建立，通过这两个过程的迭代和递归，形成SBOM初始结构。  

  SBOM初始化后，对SBOM进行调整，包括：结构调整、自制件组合、外购件拆分等，完善更新SBOM结构。

  1) 结构调整 

  · 不需要维护，不能更换的部件建议在SBOM中删除，并将其作为LRU的子节点挂到上级节点。

  · 复杂的功能系统在服务保障过程中可能是需要关注某几个功能位置或关键件，可以重新调整BOM结构，将关注度高的部件调高层次。  

  2) 组合件定义  

  组合件是从服务保障的角度出发，将需要打包供应的航材建立配件包。根据组合件需求，对BOM结构进行适当的增加、删减或结构调整的过程。组合件规则如下：

  · 在EBOM中不存在，售后服务可以组合更换或航材供应需要打包供应的，需要重构补充到SBOM中；

组合件为自制件的重新组合，继承现有零部件节点的所有信息；

  · 可以针对组合件补充信息，比如组合件的价格、种类、供应周期等信息；  

  另外，当出现组合件时，需要反馈到前端设计，需要针对组合件提供设计、工艺、制造、调试的完整设计制造过程支持，即为组合件提供独立的批产能力。  

  3) 外购件拆分  

  外购件的拆分是从服务保障角度，对外购成品件的内部可独立供应的部件的拆分，并编码管理的过程。具体规则如下：

  · EBOM只有外购成品件，内部拆分件需要有供应商的支持，分解内部结构；

  · 拆分件的物料编码应该由公司统一编码，并在其他信息系统（如ERP）中添加，保证数据统一；

  · 外购成品件的信息继承现有EBOM节点的所有信息；

  · SBOM上的内部拆分件可以补充信息，比如拆分件的数量、重量、价格、供应商、供应周期等信息。  

  4) 有效性管理  

  通过对SBOM数据有效性的控制，能够在SBOM系统中精确地记录任何装备与综合保障工程相关的产品结构、3D/2D模型、技术文件等数据，确保用户能够查看到现行有效的数据。  

  下图是给定某一编号装备时，SBOM系统过滤出某一个部件在该编号装备生效的产品结构的示意：

图 3SBOM有效性管理

  3.3 SBOM的变更 

  在发生工程更改时，首先将在设计环节落实设计的更改，接着设计环节将向综合保障业务环节发放变更通知（ECN）等数据，描述本次更改的范围以及更改生效的架次有效性等信息。综合保障业务环节接收到ECN以后，需要对本次设计更改对综合保障相关数据的影响范围进行评估，确定出需要对哪些SBOM节点以及下游的综合保障相关数据进行关联更改，如：维修任务、技术出版物、备件信息的同步变更。

四、面向单机运行的OBOM管理  

  4.1 OBOM的用途  

  用于支持装备的维护维修管理，以OBOM产品结构为核心组织该编号装备档案及使用过程中产生的各类数据，例如：试验报告、重要制造偏离记录、SB（服务通告）、维修记录、故障记录、监控数据等，并实现对在役装备构型状态动态变化过程进行管理和记录。

  4.2 初始OBOM构建  

图 4 OBOM演变过程

  OBOM由三个阶段形成：  

  BBOM（出厂BOM）。BBOM是产品从生产线完成时的技术状态基线，BBOM由制造装配信息（核心是每个设备/部件的生产序列号）和SBOM定义的维护层级结合形成。  

  DBOM（交付BOM。）DBOM是产品交付时的技术状态基线，DBOM是在BBOM基础上，增加调试验证过程中对产品进行的升级改造和履历，以及产品交付信息。 

  OBOM（运行BOM）。OBOM为产品运营阶段的技术状态，根据全寿期维修维护互动动态变更。

图 5 OBOM三个阶段

  4.3 OBOM维护 

  基于装备使用阶段产生的数据（使用及维护维修），对单装的OBOM进行维护，基于拆换件对单装使用技术状态进行维护和更新，具体信息包括：

  BOM节点属性信息。每个节点设备的基本信息、技术参数、使用寿命信息、设备的替代关系、设备的定检和维护信息、时寿类型和周期、标准维修方案、标准故障库、软件版本信息。

  全寿期履历信息。包括：飞机各系统、部件的生产制造固态信息履历信息、定检和维护履历、试飞履历、技术通报履历、串换件履历、故障维修履历、故障件返修履历、备件使用履历、各节点及所有子节点的履历信息。

  使用记录。包括：对装备的主要使用情况信息记录并计算装备使用时间信息、装备任务的任务情况、环境因素和使用困难报告等信息，用于对装备故障或不正常现场的跟踪分析、对装备及其子部件采取递归更新方式，按照部件的时寿件类别分布累计其使用时间、通电次数、使用次数等寿命值，计算部件的剩余寿命。

  故障及维修信息。包括：故障发生的产品部件、时间、影响程度和故障描述信息、故障现象、发生时间（启停阶段、运行阶段等）、发生时环境（外场、室内）、气候（天气、温度、湿度）、故障的处理结果、对应的故障代码、现象、原因以及解决措施、补充措施和故障解决过程对其他类似故障的指导意义和适用范围、故障维修过程、故障处理工单等。

图 9 OBOM维护示意图

五、总结  

  · 通过构建和管理SBOM和OBOM，以这两个BOM为装备服务保障数据载体，可以建立装备寿命周期服务保障数据链（Digital Thread），实现装备服务保障数据的有序传递和单一数据源管理。

  · 实现设计制造、保障工程、客户服务的全生命周期各构型（EBOM、SBOM、BBOM、DBOM、OBOM等）的关联与跟踪，打通多视图BOM，确保技术状态的快速追溯与分析；

  · 以SBOM为保障工程单一数据源，实现产品设计、维修工程分析、技术出版物、售后服务等系统的数据集成和重用，确保数据的完整性、一致性；

  · 实现产品设计制造、保障工程、客户服务的端到端变更闭环控制，确保全寿期技术状态的动态更新，现行有效。