CN111460575A - 依托mbom树形结构转换飞行器装配工艺树的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种依托MBOM树形结构转换飞行器装配工艺树的方法，旨在提供一种占用系统资源少，共享程度高，基于AOE网络的多维度MBOM转换方法。本发明通过下述技术方案实现：基于AOE网络图构建制造材料清单MBOM和MBOM转换适配器，并进行MBOM装配树的重构，编辑MBOM树形结构初始模型和构建MBOM树形结构发布模型，并将构成了产品结构树的EBOM/PBOM树形结构信息存储于数据库，同时进行单向无环图拓扑排序；然后遍历AOE网络图中所有路径，计算路径中每条边的权值之和，得出权值之和最大的路径，生成以最终结点为根节点，将AOE网络图转换为MBOM多叉树结构，以供其它相关系统共享调用。

Description

依托MBOM树形结构转换飞行器装配工艺树的方法

技术领域

本发明是关于一种依托MBOM树形结构转换飞行器装配工艺树方法，尤其是从AOE网络到树形结构的异构转换多维度MBOM的转换方法。

背景技术

在现代化生产管理中，常用有向图来描述和分析一项工程的计划和实施过程，一个工程常被分为多个小的子工程，这些子工程被称为活动(Activity)，在带权有向图中若以顶点表示事件(Event)、有向边表示活动(Activity)，边上的权值表示该活动的持续时间(Duration)，这样的图简称为AOE网络(ActivityOnEdgeNetwork，带边表示活动网络)。若有向图G为含权图，顶点表示事件，有向边表示活动，权标是活动的持续时间，此有向图也称为AOE网络。AOE网可用来估算工程的完成时间。由于整个工程只有一个开始点和一个完成点，故在正常的情况(无环)下，网中只有一个入度为零的点(源点)和一个出度为零的点(汇点)。AOE网是一个带权的有向无环图，其中顶点表示事件(Event)，事件可以表示某些活动的完成，每个事件表示在它之前的活动已经完成。由有顶点出发的边表示某项活动，这项活动只有在该顶点所代表的事件发生后才能够开始，而事件只有当进入它的边代表的全部活动都已经完成后才能发生。于是在AOE网中有些活动可以并行地进行，完成工程的最短时间是从开始顶点(也称源点)到结束顶点(又称终点)最长路径的长度(路径上所有活动的时间和)。从AOE网络的起点到终点，有向路径可能不止一条，只有各条路径上所有的活动都完成了，整个工程才算完成，这条路径长度最长的路径被称为关键路径(CriticalPath)。最长路经又称为关键路经或临界路径。加速关键路径上的关键活动(最早和最迟时间相等的活动)，可以缩短整个工程的期限。在AOE网络中，顶点表示事件，除了正常的活动外，为了描述问题的需要，还可以增加持续事件为0的虚拟活动。如图6所示。AOE网络常用于估算工程的完成时间，并找出影响工程的关键活动，例如图6中假设有9个事件v₁，v₂，…，v₉；11项活动a₁，a₂，…，a₁₁。每个事件表示在它之前的活动已经完成，在它之后的活动可以开始。如v₁表示整个工程开始，v₉表示整个工程结束。V₄表示活动a₄和a₃已经完成，活动a₅、a₆、a₇可以开始。每个活动的权值表示完成该活动所需的时间。如活动a₁需要5天时间可以完成。AOE网络图是比树更完备的一种数据结构组织形式，能存储更多维度的MBOM信息。进行生产管理时，通过计算每条路经的权值，可以得到AOE网络的关键路径。由于该关键路径体现了飞机装配过程的最长工艺路线，可以据此进行从AOE网络到树形结构的异构转换，重现传统的MBOM树形结构形式，满足生产管理计划排程的业务需求。

一个企业可能有多个文件服务器，甚至有的文件服务器在异地。电子资料室是一逻辑单元，它连接数据库和文件系统，使描述零部件的文件信息与结点上的相关零部件有机地连接在一起，实现不同类型的产品数据管理，形成完整的产品结构化信息树。企业制造BOM(M-BOM)是描述企业内部产品物料组成和层次关系的全局视图，组合件生产过程其实就是一个由各个零部件加工、装配等事件组成的有向无环网络工程项目，其装配子pi的生产过程相当于事件ai，产品pi对应事件顶点v(i)。

对于制造企业，只有可交付的产品组合件产生商品价值，而产品组合件生产周期取决于子项零部件生产周期和组合件装配周期的分布情况。组合件能进入装配过程的前提是子项零部件的配套齐全，即产品交付节点主要是由最迟配套齐全的子项零部件决定的，因此确定产品组合件生产周期需要研究其子项零部件的整个生产和装配过程。对于完全连续性的生产过程、中间过程的周期估计可以直接通过Little’SLaw获得。然而，对于大多数制造企业来说，连续、线性和稳定的生产过程很少存在，因此这种没有考虑随机行为或状况的静态模型通常无法适用。如果企业生产多种系列产品且产品结构又很复杂，在编制生产作业计划时，产品分解是非常耗时的计算。一对于比较复杂的生产过程，如产品生产过程，Wood和Kim等提出最常用的预测方法是模拟仿真技术，然而仿真技术需要通过复杂条件的运算来预测每一个在制批次的周期，这一过程将消耗和占用大量的系统资源，因此对计算机配置环境提出了更高的要求。

BOM(BillOfM aterial，物料清单)是企业技术管理信息化的主要内容，也是企业信息化建设的管理核心，是任何管理系统中的基础，是贯穿各信息系统的主线和连接工程设计与工艺规划的桥梁，也是计算机可以识别的产品结构的数据形式。其组织格式设计的合理与否直接影响到系统的处理性能，甚至对企业信息化的实施都会有较大影响。BOM术语的产生来源于制造资源计划系统。物料清单(BOM)又称为产品结构表或产品结构树，它反映一个产品所有零组件的构成层次关系和数量关系。在通常情况下，物料清单是在产品设计阶段生成的，然后并行或先后地由其它部门(如销售、工艺过程规划、成本核算、采购、生产和维修等部门)使用。装配BOM就其本质而言是一种反映产品装配结构的技术文件。在BOM中列出了构成每一个上属父项的零组件以及它们的数量关系。它可以是单一物料构成表(装配单级BOM)。也可以是指产品的装配构成表(产品装配BOM)，当许多单一物料构成表嵌套成产品装配构成表时，便产生了一个多层次的金字塔形的结构。由于产品结构一般较复杂，它们本身的结构并不固定存放于计算机中，而只放产品、部件、组件的构成表。计划BOM是由普通物料清单组成的，只用于产品的预测，尤其用于预测不同的产品组合而成的产品系列。物料清单BOM是产品结构的技术性描述文件。它表明了产品组件、子件、零件直到原材料之间的结构关系，以及每个组装件所需要的各下属部件的数量。BOM是一种树型结构，称为产品结构树。根据不同部门对BOM的不同需求，主要存在以下几种BOM：设计BOM、工艺BOM和制造BOM等。

设计BOM(又称EBOM)，是设计人员根据需求或设计要求，进行产品设计而形成的，反映产品的设计结构和设计属性。EBOM是工艺、制造等后续部门的其它应用系统所需产品数据的基础，在产品的整个生命周期中，根据不同部门对BOM的不同需求。设计BOM中的零部件图号在制造BOM中有一部分需分为多个代码(例如代号+车间码)，用于不同车间的领料。也就是说设计BOM里的一个零部件随着生产路线变化可能在制造BOM中存在几个对应的代码，而且代码之间根据生产路线流转顺序存在父子关系，一般是最后完成车间对应代码是上级车间对应代码的父级节点。设计BOM中的零部件往往只有产品代号，在制造BOM中往往需要转化为物料代号，存在着产品编码向物料编码转换的问题。而且很可能产品编码和物料编码或者其它行业编码多种并存。并且数据库中表与表之间存在者复杂的关联关系，需要花费大量的时间才能分析清楚系统的数据库结构。物料清单(BOM)又称为产品结构表或产品结构树，它反映一个产品所有零组件的构成层次关系和数量关系。在通常情况下，物料清单是在产品设计阶段生成的，然后并行或先后地由其他部门(如销售、工艺过程规划、成本核算、采购、生产和维修等部门)使用。产品物料编码是根据企业标准进行，人为操作造成产品编码混乱，存在不符合标准的产品编码。在工艺BOM的基础上，工艺设计人员利用工艺信息系统建立起来的装配工艺、产品装配指令(工序)间的树状层次关系及装配指令(工序)与零部件之间的相互依赖关系(即一道工序将涉及哪些零部件)是形成MBOM的原始数据。EBOM可以从PDM、CAD系统导入或人机交互生成，按功能组件构成反映产品设计的分离面，是生成MBOM或装配BOM的基础，BOM表是存储在计算机中的数据。

EBOM一般称做零件明细表，它是产品设计结构树的形式表达，主要反映整个产品的设计结构，以此来对整个产品生命周期的数据进行组织、任务安排、文件管理。其中包括所有子装配件、零件、原材料的清单，以及制造一个装配件的数量，这些信息要求能够说明组件项目中各种物料需求的数量和相互之间的组成结构关系。MBOM从英文字面直译为制造物料清单，MBOM是一种描述装配件结构化的零件表，也可以称之为产品工艺树。MBOM主要反映在产品装配过程中，指参装件按工艺流程划分的先后安装顺序及其体现的父子关系。制造物科清单MBOM主要是设计部门产生的数据，产品设计人员根据客户订单或者设计要求进行产品设计，生成包括产品名称、产品结构、明细表、汇总表、产品使用说明书、装箱清单等信息，这些信息大部分包括在工程物料清单EBOM中。由于零部件的提前期不是一个纯工艺时间，它是包含制造工艺时间和管理事务处理时间在内的经验数据，要由ERP的管理人员制定。装配关系和制造/装配时间都有之后，还要进行必要的修改，添加信息，才能得到MBOM，才能进行物料需求计划MRP的运算。MBOM也称之为产品工艺树，MBOM主要反映在产品装配过程中，指参装件按工艺流程划分的先后安装顺序及其体现的父子关系。MBOM只能通过父子结点间的层级关系来表达各级装配单元间的时序关系，单元父结点是其子结点的前趋结点。由于树的任一结点至多只能有一个直接前趋结点，对于同一父结点下的所有子结点间的时序关系无法清晰地在树形结构中进行表达，只能人为规定按照一定的顺序，例如从上到下来体现装配时序。由于零部件的提前期不是一个纯工艺时间，它是包含制造工艺时间和管理事务处理时间在内的经验数据，要由企业资源管理ERP的管理人员制定。装配关系和制造/装配时间都有之后，还要进行必要的修改，添加信息，才能得到MBOM，才能进行物料需求计划MRP的运算。工艺规程中的信息表明了工艺流程所要加工或制造商的物料项，而且其编码是唯一的，可以作为MBOM的节点。如果是加工工艺规程，则指明了所需要的原材料或毛坏；如果是装配工艺规程，则列举了为装配该物料项所需要的其他全部物料项以及相应的数量。原辅材料、毛坯和子装配件都作为物料项的子节点出现在MBOM中。根据工艺流程，结合工艺流程节点的工艺信息，可以构造出产品的MBOM。

在MBOM信息的构建流程中，产品结构树以树状方式描述，树中的根节点代表产品，各节点分别表示部件或组件，叶节点表示零件。MBOM信息的构建一般是从EBOM数据开始的，首先将设计部门的EBOM信息整理，采用产品结构树描述零部件之间的装配关系，形成产品结构树来描述产品的结构和设计信息；然后根据EBOM的产品结构树来构建MBOM的信息，进行MBOM装配树的重构，并将工艺过程中AO、FO数据和表达了飞机按照设计分离面划分而成的结构和各零部件的组成关系的产品结构树工艺信息、材料定额和工时定额信息添加进来，并将各种信息汇总、统计出版，进而为各个相关单位使用提供及时准确的信息。飞机制造BOM管理方面对路线分工进行调整，调整后的分工路线可能会在MBOM中进行，比如飞机的AO和FO的编制任务的制定和路线分工都是由MBOM来提供，用于指导实际的生产。有的时候，根据MBOM的信息进行工时定额和材料定额的汇总和统计，而一般不根据EBOM的信息进行。

目前，主流的PDM/CAPP系统均支持MBOM的构建功能，通过基于树形结构的EBOM/PBOM/MBOM重构衍变，使产品结构信息实现从设计分离面到制造分离面的转化。现有技术所采用的数据结构算法是基于多叉树表达的，树形结构的逻辑特征可用树中结点之间的父子关系来描述，主要体现在如下几个方面：

a)树中任一结点都可以有零个或多个直接后继结点，但至多只能有一个直接前趋结点。

b)树中只有根结点无前趋，它是开始结点；叶结点无后继，它们是终端结点。

c)祖先与子孙的关系是对父子关系的延拓，它定义了树中结点之间的纵向次序。

d)有序树中，同一组兄弟结点从左到右有长幼之分。

MBOM广泛用于生产计划、工艺分工、质量保证、物料供应、图纸发放以及工时定额、材料定额、产品成本的汇总计算等各个方面，是一种基础性的制造数据共享资源，可为计算机辅助设计CAD、借助于计算机软硬件技术和支撑环境，利用计算机进行数值计算、逻辑判断和推理等的功能来制定零件机械加工工艺过程的CAPP系统的输出结果、企业资源管理ERP、产品数据管理PDM等的有机集成及企业集成提供统一有效的数据基础，以满足数据的唯一性、实时性、有效性、安全性等需求。EBOM是按产品的结构和功能进行划分设计的，包括机架总成、电气系统、翼板总成、台车总成、液压系统、操纵系统、发动机和传动系统等。从EBOM到装配BOM，主要需要确定零部件之间的装配关系和时序，并根据需要增加中间件。当发生MBOM更改时(例如新增结点)，整个装配单元分支都有可能发生变化，降低了MBOM结构的稳定性。由于EBOM的不完整性，在实施PDM与企业资源管理ERP系统的集成时，不能向企业资源管理ERP系统提供采用产品设计形式的EBOM。一般基于树形结构的MBOM转换，虽然继承了EBOM/PBOM的结构特点，适应了生产管理计划排程的业务需求，但是增加了工艺设计复杂度，使工艺流程无法直接得到体现，需要通过树形结构的父子关系，人为推导产生，并且无法体现所有结点的前趋后继关系，没有完整的体现工艺过程各个结点间的所有时序关系。

制造物料清单MBOM是制造部门根据己经生成的工艺计划物料清单PBOM，对工艺装配过程进行详细设计后得到的，主要描述了产品的装配顺序、工时定额、材料定额以及相关的设备、刀具、卡具和模具等工装信息，反映了零件、装配件和最终产品的制造方法和装配顺序，反映了物料在生产车间之间的流动和消失过程MBOM是提供给生产计划部门的关键管理数据之一。物料清单模块起着主要管理和维护生产中的基本数据如制造物料清单(MBOM)和工艺路线。EBOM向MBOM的转换好坏关系着PDM与企业资源管理ERP系统集成的成败。

工艺计划物料清单PBOM是工艺设计部门以EBOM中的数据为依据，制定工艺计划、工序信息、生成计划BOM的数据。以MBOM直接作为企业资源管理ERP运行的原始数据必将严重影响系统运行结果的准确性，因此EBOM向MBOM的转换好坏关系着PDM与ERP系统集成的成败。

航空制造企业最显著的生产特点在于:多品种、小批量、混线式生产，这就造成各产品组合件及其零部件生产过程的不稳定性、复杂性和难以预测性。航空制造企业目前迫切需要通过相关数据的积累、统计和挖掘，获得对于优化企业计划调度、过程监控、质量提升、成本节约等具有重要意义的期量标准。而在企业生产管理所涉及的诸多期量标准中，产品生产周期期量的获取和应用尤其关键。国内航空制造企业通过运用信息化技术，构建MBOM树形结构，使AO、工位、段位等制造单元从叶子结点到根节点逐级体现飞机装配过程，为生产计划排程提供了数据源，有力的支持了现代飞机研制过程，促进了航空制造业信息化水平的提升。飞机研制是一项复杂的系统工程，如何有效地组织安排飞机装配各项活动是一项非常复杂的工作。飞机MBOM是针对飞机制造企业的机型工艺树，在MBOM中反映的是零件与零件之间的制造关系。飞机装配的复杂性决定了MBOM的复杂程度，通常情况下，飞机结构的零件多、尺寸大、刚度小、外形复杂、结构复杂、精度要求高、其装配具有与一般机械产品不同的技术和特点。飞机装配过程是将大量的飞机零件按图纸、技术条件进行组合、连接成更高一级的装配件或整机的过程。飞机制造BOM管理相关需求，则一般采用产品零件结构树来表示。产品结构树中的每个零部件都有其属性，如零件的材料、重量、尺寸、颜色以及部件由多少零件组成等。在飞机产品制造和装配中，出于工艺方面和生产过程的考虑，需要对原来设计的结构关系和零组件隶属层次进行一定程度的调整，主要是利用虚拟件和中间件来对原来的设计结构进行调整，调整的依据是工艺因素，调整后的数据要能表示出零组件的直接装配关系和装配次序，调整后就初步形成了装配树。这些调整，在EBOM的基础上进行，主要表现为节点的移动、增加、删除。MBOM结构树(装配树)基本上是由EBOM产品结构树改造而来。EBOM产品结构树是按设计分离面产生的，虽然可能不会完成符合工艺部门的装配流程，但大体结构是一样的，所以MBOM产品结构树的构造就是在EBOM的计算尺上来进行，MBOM产品结构树是产品制造流程的直接数据，以后流程中的数据都要与EBOM保持数量和逻辑上的一致，在其基础上进行修改和添加信息，尽管MBOM的产品结构树的装配结构按照装配工艺有了变化，但对于整个结构树来说零件的种类和数量都不能变化。

一架飞机从无到有的装配过程涉及多个专业、多个单元，多叉树结构，即每个节点下包含多个子节点的树形结构，多叉树的层级度数甚至多达10以上，即从机型根节点到AO装配最小单元可能要经过10级装配流程，并且树形结构有非常多的子类结构：二叉树(二叉树是度为2的有序树，是最重要的一种树形结构。由于对象实例被分散地存放在网络中的若干结点上。为实现面向对象数据模型到关系数据模型的转换，将对象的描述属性转化为关系数据库中二维表信息，结构树的每个结点都连接着相关的零部件属性。每个零部件都有相关的文档，如零件二维图纸、三维模型、技术说明、各部件的装椟图等。这些文件都存在文件服务器内。二又树的存储和处理比普通树简单，同时普通树都可以方便地转化为二又树来存储和处理)、堆、红黑树、B树、B+树等等。数据元素(结点)之间有分支，并且具有层次关系的结构，树结点(TreeNode)树中一个独立单元，包含一个数据元素及若干指向其子树的分支(结点拥有的子树数，称为结点的度)。一般情况下，工艺零组件号工艺号和参装件表进行装配指令与EBOM和工程图纸一致，或者是由工艺部门按照工AO的编制。在AO工艺通过审批流程进行审批定版艺构型管理规范定义的工艺零组件/虚拟件号，成品的同时，形成MBOM数据。在EBOM中产品结构树的树状结构由零件号和下级装配件号产生，在这一结构中飞机装配的各组成单元中用树形的层次和父子关系表示出来，产品结构树虽然表明了飞机各零组件在结构上的关系，但它并不表示生产中的真正的装配过程，在装配工艺设计中要对产品结构树的关系进行修改，以生成实用的装配信息用于知道生产。这些修改要在EBOM的产品结构树基础上生成，并且与它在构成成员上保持一致，产品结构树按照装配工艺进行修改后就形成了新的产品结构树，即产品装配树，并且加入制造和工艺的相关信息，同时EBOM也就逐渐形成了MBOM。第一阶段主要是从EBOM到PBOM的数据转换。在第二阶段，工艺数据是号/标准件号与EBOM和工程图相一，形成MBOM数据的关键。MBOM核心数据库包含了某一机型下所有下一级工程装配图号。指工艺零组件/成品/架次飞机的MBOM信息，但是在生产实际中所需要标准件的装配图图号，该数据项是EBOM和MBOM的是单架次的MBOM数据以进行生产计划安排以及数据一致性核查的依据，成本核算等，所以在MBOM生成后还需要按架次提工艺路线。它是工艺零组件/成品的生产供取飞机的MBOM信息，这就需要在生成的MBOM核应路线，同时也是生产派工的主要依据。MBOM的数据发放被分成两个阶段：预发放阶段和正式发放阶段。预发放结束数据只能用于工艺准备和生产准备，不能用于生产。对于现场的工艺更改，采用MBOM管理进行格式化数据的更改，生效后刷新到统一的MBOM核心数据库中。以MBOM为数据核心，构建CAPP与ERP集成平台。如何准确描述数量庞大的装配单元及其之间的装配顺序成为了MBOM构建的核心问题。目前，这种将MBOM信息以多叉树结构为载体的做法是一种折中方案，其历史原因主要是因为传统的制造过程是基于物料清单管理的，物料清单是静态信息，无法体现飞机装配过程，于是航空制造企业通过借助树形结构的父子关系来近似表达装配单元之间的时序关系。这种做法虽然在一定程度上支持了飞机装配过程管理，但至少存在以下两个弊端：

MBOM的构建过程本质上是飞机装配的工艺过程，是单向的、动态的，而且对于其中任一结点都可能存在多个直接前趋结点，这与树形结构本质上是矛盾的。从工艺设计的视角来分析，MBOM需要反映飞机装配过程的从属关系与时序关系，如果按照树形结构来表达飞机装配过程，一定是不完整的；当树形结构的层级越来越深时，操作某一节点会变得越来越费劲，维护成本不断增加。而从生产管理的视角来分析，MBOM需要反映飞机装配过程的物料信息，并且期望以与EBOM/PBOM一样的树形结构作为表现形式来进行生产计划排程。因此，MBOM需要在不同时期针对不同视角以不同的形式来表达。由此可见，现有技术方案所依托的MBOM树形结构表达形式无法兼顾工艺设计与生产管理的不同业务需求，是一种折中方案，存在着一定的局限性。目前很多国内外学者主要针对BOM数据不同阶段的转换模式进行技术研究，尚未有结合企业工艺数据实际内容动态形成MBOM数据的相关研究，更未有针对飞机制造企业的、复杂庞大的MBOM数据结构的研究。

发明内容

本发明的目的是针对基于树形结构的传统MBOM转换方式所存在的弊端和飞机制造企业信息共享程度低、复用性差等问题，提供一种简易直观，占用系统资源少，共享程度高，基于AOE网络的多维度MBOM转换方法，以解决飞机装配工艺设计与生产管理两个阶段的MBOM转换问题。本发明的另一目的是根据该方法构建的MBOM转换适配器。

本发明的上述目的可以通过以下措施达到，种依托MBOM树形结构转换飞行器装配工艺树的方法，其特征在于包括步骤：

基于AOE网络图构建制造材料清单MBOM和MBOM转换适配器，并进行MBOM装配树的重构，编辑MBOM树形结构初始模型和构建MBOM树形结构发布模型，并将装配工艺过程中AO、FO汇总数据和构成了产品结构树的EBOM/PBOM树形结构信息存储于数据库；在AOE网络图中，将表示一个飞机装配单元的每个结点，按先进先出FIFO对所有结点进行拓扑排序，FIFO数据缓存器根据拓扑排序算法读取所有结点，将其所有结点记为工艺计划WP，将其结点信息存储在数据库中；MBOM转换适配器按层级顺序读取EBOM/PBOM树形结构信息，读取AOE网络图中各结点和MBOM多叉树各结点，记录各结点的父结点，同时进行单向无环图拓扑排序，以权值之和最大路径作为AOE网络图多叉树的主干和关键路径，并写入关系型数据库表中；然后遍历AOE网络图中所有路径，按深度优先搜索算法DFS对递归遍历每个结点所有路径进行关键路径计算，计算路径中每条边的权值之和，得出权值之和最大的路径，以关键路径为主干生成多叉树结构；倒置所有路径的时序关系，生成以最终结点为根节点，将AOE网络图转换为MBOM多叉树结构，并约束MBOM多叉树的主干，删除构成闭环的非关键路径；根据装配指令数据和装配指令与零部件装配关系数据进行展开运算，将形成由装配指令信息和零部件信息组成的树状层次关系的MBOM多叉树结构数据写入数据库，以供其它相关系统共享调用。

本发明相比于现有技术具有如下有益效果。

本发明基于AOE网络图构建制造材料清单MBOM，将表示一个飞机装配单元的每个结点在AOE网络图中，按先进先出FIFO对所有结点进行拓扑排序，数据缓存器FIFO根据拓扑排序算法读取所有结点，将其记为工艺计划WP；并进行AOE网络图中各结点单向无环图拓扑排序；按深度优先搜索算法DFS递归遍历每个结点所有路径，计算路径中每条边的权值之和，得出权值之和最大的路径，在系统实施过程中整理并健全历史数据，将其结点信息存储在数据库中，提高了准确性和完整性，保证零部件编码的唯一性。并且从数据结构的角度来分析，从EBOM结构树直接重构MBOM结构树，保证了系统内数据的唯一性和正确性，并且减少了复杂度，让代码实现起来更容易,从EBOM结构树直接重构MBOM结构树，保证了系统内数据的唯一

性和正确性。同时也解决了数据管理(PDM)系统管理多个BOM的复杂性以及管理上存在的困难。这种基于AOE网络的MBOM转换方法，虽然增加了信息系统数据结构的复杂度，但是更加贴近飞机装配工艺过程需求。进行工艺设计时，工艺人员可以直接基于AOE网络展现头脑中的装配过程，通过设置结点、建立时序等操作，简易直观的绘制一架飞机从无到有的装配过程，体现MBOM的动态特点，

本发明针对飞机研制过程中的MBOM特点，利用设计BOM直接进行编制，不仅可以确保最终产品的一致性，而且也保证组成产品的零件的种类和数量的完整性。按照自顶向下的顺序逐层读取MBOM多叉树各结点，并记录各结点的父结点，写入关系型数据库表中，对企业资源管理ERP库存中的标准件、原材料和外购件进行了梳理，并把ERP库存数据导入产品生命周期管理PLM资源库中，建立了产品生命周期管理PLM和企业资源管理ERP之间的动态库存，新增物料通过PLM系统中的增码流程进行控制，实现了产品物料信息、产品结构信息和物料工艺信息与企业资源管理ERP的集成和ERP动态库存的集成，满足数据的唯一性、实时性、有效性、安全性。将库里的树形结构存储数据转换为xml形式，从而可以利用XMind进行查看。管理者即可分层展开，走不同的分支，直观地找到自己所要的数据，而不用考虑其物理所在位置。每个零部件的属性和相关的文档都可以在产品结构树上一目了然的看到。

本发明以权值之和最大路径作为AOE网络图多叉树的主干和关键路径，并写入关系型数据库表中；然后遍历AOE网络图中所有路径，按深度优先搜索算法DFS对递归遍历每个结点所有路径进行关键路径计算，计算路径中每条边的权值之和，得出权值之和最大的路径，转换AOE网络图，以关键路径为主干生成多叉树结构；利用工艺核心制造流程构建MBOM的技术，改模拟量传递为数字量传递，把串行工作模式变为并行工作模式，其带来的必然结果是缩短产品研制周期，提高产品质量，降低研制成本，重点解决了在工艺设计与生产管理两个阶段的MBOM转换问题，适应了不同人员对于MBOM结构形式的不同需求，很好地解决了飞机制造企业信息共享程度低、复用性差等问题。

本发明采用AOE网络图作为MBOM初始结构，通过进行拓扑排序并计算关键路径，倒置所有路径的时序关系，生成以最终结点为根节点，将AOE网络图转换为MBOM多叉树结构，并约束MBOM多叉树的主干，删除构成闭环的非关键路径，实现现与企业资源管理ERP库存的动态同步；根据装配指令数据和装配指令与零部件装配关系数据进行展开运算，同时初步形成系统、完整、开放的体系结构，实现制造信息管理的计算机化、信息化、集成化和网络化。将形成由装配指令信息和零部件信息组成的树状层次关系的MBOM多叉树结构数据写入数据库，以供其它相关系统共享调用。这种从AOE网络图到多叉树的结构转换，既满足了工艺设计阶段对于MBOM动态变化的要求，又满足了生产管理阶段对于MBOM静态稳定的要求。通过数据共享，加快产品制造进度，提高了工艺技术人员工作效率，并使其能够从繁重的重复劳动中解脱出来，保证产品工艺设计质量。

附图说明

图1是本发明依托MBOM树形结构转换飞行器装配工艺树的流程图。

图2是按先进先出对所有结点进行拓扑排序的AOE网络图示意图。

图3是以图2关键路径为主干生成多叉树结构的转换AOE网络图。

图4是图1多叉树转换实施例示意图。

图5是本发明AOE网络到树形结构的异构转换适配器原理框图。

图6是现有技术AOE网络示意图。

具体实施方式

参阅图1。根据本发明，首先，基于AOE网络图构建制造材料清单MBOM并进行MBOM装配树的重构和MBOM转换适配器和构建MBOM树形结构发布模型，编辑MBOM树形结构初始模型，并将装配工艺过程中AO、FO汇总数据和构成了产品结构树的EBOM/PBOM树形结构信息存储于数据库；在AOE网络图中，将表示一个飞机装配单元的每个结点，按先进先出FIFO对所有结点进行拓扑排序，FIFO数据缓存器根据拓扑排序算法读取所有结点，将其所有结点记为工艺计划WP，将其结点信息存储在数据库中；MBOM转换适配器按层级顺序读取EBOM/PBOM树形结构信息，读取AOE网络图中各结点和MBOM多叉树各结点，记录各结点的父结点，同时进行单向无环图拓扑排序，以权值之和最大路径作为AOE网络图多叉树的主干和关键路径，并写入关系型数据库表中；然后遍历AOE网络图中所有路径，按深度优先搜索算法DFS对递归遍历每个结点所有路径进行关键路径计算，计算路径中每条边的权值之和，得出权值之和最大的路径，以关键路径为主干生成多叉树结构；倒置所有路径的时序关系，生成以最终结点为根节点，将AOE网络图转换为MBOM多叉树结构，并约束MBOM多叉树的主干，删除构成闭环的非关键路径；根据装配指令数据和装配指令与零部件装配关系数据进行展开运算，将形成由装配指令信息和零部件信息组成的树状层次关系的MBOM多叉树结构数据写入数据库，以供其它相关系统共享调用。

参阅图2。AOE网络图中每个结点都表示一个飞机装配单元。先进先出FIFO按算法读取AOE网络图中各结点，将其所有结点记为工艺计划WP(Work Process)，并对所有结点进行单向无环图拓扑排序。先进先出FIFO利用拓扑排序算法，从AOE网络图中选择一个没有前趋的结点WP1、WP2输出到WP4，通过WP3经过WP5传输到WP7，通过WP6传输WP8；先进先出FIFO从AOE网络图中删除WP1、WP2结点,同时删除从该WP1、WP2结点发出的全部有向边，重复上述两步,直至剩余的AOE网络图中不再存在无前趋结点为止。

参阅图3。关键路径为主干生成多叉树结构的转换AOE网络图默认每条边的权值均为1，将期量值作为权值，先进先出FIFO从初始结点WP1、WP2递归遍历整个AOE网络图，记录AOE网络每条路径以及所有路径结点的权值之和，按深度优先搜索算法计算“开始→WP1→WP3→WP5→WP7→WP8路径”与“开始→WP2→WP4→WP5→WP7→WP8路径”的权值之和，获得权值之和都是5。先进先出FIFO遍历AOE网络图中所有结点路径，按深度优先搜索算法DFS递归深度优先遍历所有路径，选择“开始→WP1→WP3→WP5→WP7→WP8路径作为关键路径，进行关键路径计算，计算路径中每条边的权值之和，当存在权值相同的情况时，优先选择最早遍历的路径，得出权值之和最大的关键路径，将其结点信息存储在数据库中。

参阅图4。多叉树转换实施例中，MBOM转换适配器写入数据库的MBOM多叉树结构，将视图属性标记为工艺视图(Process)简称“P视图”。MBOM转换适配器以中间件为父件的装配物料清单，然后以该中间件为子件，建立以中间件为子件的装配物料清单；在数据自上而下的流转过程中，向下供集成控件，通过集成控件提供向下需要数据的父WP主支树的层次(Level)和深度(Depth)的MBOM多叉树结构，并且一个独立单元包含一个数据元素及若干指向其子树的分支，树分支中的各结点层次的最大值称为树的深度或高度。父WP从树根(Root)算起，根为第一层，根的子结点WP7→WP5→WP2路径顺序存储结构和WP8为第二层，MBOM多叉树中任一结点的层次等于它的双亲的层次加1，下游分支根据提取数据进行相应处理后，逐级传递，写入关系型数据库表中，最后导入ERP数据库，供ERP各应用模块使用。第二层WP8用一组地址连续的存储单元存储二叉树中WP6→WP3→WP1、→WP4的各个结点，组成一个数据元素结点和分别指向其左、右子树的两个分支的二叉树。父WP采用多重链表来表示分别指向每个子结点多个指针域，为每个结点建立一个子链表，n个结点的树由n个这样的单链表组成，每个链表的表头结点存放该结点的值和指向其孩子的头指针。为了便于对二叉树结点进行查找或处理，存储时需要将普通二叉树的各个结点按照它们在完全二叉树的对应结点位置依次存放到数组相应的存储单元中。一般来说，顺序存储结构只适用于完全二叉树或满二叉树的存储，因为普通二叉树采用顺序存储结构进行存储时，将导致存储单元的浪费。最坏情况下，对于一个深度为k且只有k个结点的右支树来说，存储时需要2^k-1个存储单元。采用链式存储结构存储二叉树时，可以根据树中的结点数动态申请所需要的结点，从而避免存储空间的浪费。有时，为了便于找到结点的双亲，则可在上述结点结构中增加一个指向其双亲结点的指针域，利用这两种结点结构所得的二叉树的存储结构分别称为二又链表和三又链表，将非线性结构的树中结点排成一个线性序列，二叉树的遍历按访问根结点的先后次序不同，可分为先序遍历、中序遍历和后序遍历。根据二叉树的递归特性，先序遍历二叉树的递归，先序遍历左子树、右子树，中序遍历二叉树的递归过程如下：访问根结点，基于多叉树的指针流域拓扑关系计算方法,将指针流域中的网格或指针子流域概化成树形结构的结点图,运用后序遍历递归算法,快速自动建立反映指针演算顺序的拓扑结构,以解决复杂指针流域的演算集成问题。

父WP每个节点下包含多个子节点的树形结构，把数据库中的层次数据转换成多叉树结构的对象树，在节点类引用父节点，一次性生成树形菜单，将无限级树形菜单抽象成多叉树结构，构造出一棵多叉树。有了数据结构，还要实现相应的算法，需要实现两种算法：兄弟节点横向排序算法，对隶属于同一个父节点下面的所有直接子节点按照某一节点属性和规则进行排序，保持兄弟节点横向有序，按实际装配层次结构重构MBOM，并且体现总装和部装结构。利用先序遍历算法递归打印出无限级字符串，对指定层次的排序(例如只排序第一层的节点，或者只排序某一父节点下的所有子节点)遍历输出树形结构时，可以加入判断条件过滤掉某些节点实现节点的删除功能，树形控件利用创建交互式网页应用的网页开发技术Ajax从服务器端获取数据源，可以计算出某一节点所处的级别在不支持层次查询的数据库应用系统中，使用该算法实现相同的效果。深度优先搜索算法DFS按照自顶向下的顺序逐层读取MBOM多叉树各结点，并记录各结点的父结点，以供其它相关系统读取数据。

MBOM多叉树静态的树形结构，通过接收服务器端返回来的数据交换格式JSON的数据，实现动态的异步加载树形结构，动态生成树形结构节点。动态生成树有两种思路：一种是将数据库中的无限级层次数据一次性在界面中一次性生成全部树节点，同时对每一个层次的节点按照某一属性和规则排序，展示出有序的树形结构。另一种是利用Ajax，每次点击节点时查询下一级节点，对大数据量的树节点逐级加载树节点，利用树形结构控件实现多窗口切换。其中最为关键的部分就是如何生成一个无限级的树形结构JSON字符串，返回给客户端的Ext树形控件。

为实现异构网络下的应用，基于二叉树结构的覆盖层AOE网络，根据节点的不同功能和属性将节点分为普通节点和混合节点两大类，并为每类节点设计适应异构特征的路由表，对各类节点的加入和离开功能设计相应的算法，并通过混合节点实现跨AOE网络的查询操作。数值和仿真结果表明，该覆盖层设计能够有效地适应异构网络的环境，树形结构也没有使得根节点和叶节点的负荷产生明显的区别，各混合节点的负载也基本平衡。在大规模节点数量的情况下，AOE网络的各种算法仍具有良好的收敛性。

参阅图5。基于AOE网络的MBOM转换适配器采用浏览器/服务器B/S(Browser/Server，)架构，服务器端基于J2EE的企业级应用模型框架开发组件构成J2EE应用程序，J2EE组件是具有独立功能的软件单元，软件单元通过相关的类和文件组装成J2EE应用程序，将所有系统之间的接口调用均采用WebService方式，并与其它组件交互。J2EE应用程序使用多层的分布式应用模型，应用逻辑按功能划分为组件，各个应用组件根据他们所在的层分布在不同的机器上。基于AOE网络的MBOM转换适配器主要包含以下功能模块：通过AOE网络绘制模块、权值输入模块和关键路径计算模块提供结点信息存储的数据库，关键路径计算模块相连数据库，数据库提供多叉树转换模块相连的MBOM发布模块，其中，AOE网络绘制模块以AOE网络图作为MBOM初始结构，将体现飞机装配过程绘制的AOE网络图和约束该AOE网络图的单向、无循环等特性输入权值输入模块，权值输入模块将输入AOE网络中每条边的权值，并约束该权值为非负数，把体现每个装配单元装配周期的期量值送入关键路径计算模块，关键路径计算模块根据输入的期量值计算AOE网络图的最长路径，并存储在数据库中；多叉树转换模块将AOE网络图转换为MBOM多叉树结构，并约束该MBOM多叉树的主干为AOE网络图关键路径，删除构成闭环的非关键路径；MBOM发布模块将来自多叉树转换模块的MBOM多叉树结构信息写入数据库中，并将多叉树转换模块树形结构转换为有父子关系属性的数组结构树，利用数据库中返回的列表集合，按照父子关系转为树形结构，，以供其它相关系统共享调用。

以上所述为本发明较佳实施例，应该注意的是上述实施例对本发明进行说明，然而本发明并不局限于此，并且本领域技术人员在脱离所附权利要求的范围情况下可设计出替换实施例。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种依托MBOM树形结构转换飞行器装配工艺树的方法，其特征在于包括步骤：

基于AOE网络图构建制造材料清单MBOM和MBOM转换适配器，并进行MBOM装配树的重构，编辑MBOM树形结构初始模型和构建MBOM树形结构发布模型，并将装配工艺过程中AO、FO汇总数据和构成了产品结构树的EBOM/PBOM树形结构信息存储于数据库；在AOE网络图中，将表示一个飞机装配单元的每个结点，按先进先出FIFO对所有结点进行拓扑排序，FIFO数据缓存器根据拓扑排序算法读取所有结点，将其所有结点记为工艺计划WP，将其结点信息存储在数据库中；MBOM转换适配器按层级顺序读取EBOM/PBOM树形结构信息，读取AOE网络图中各结点和MBOM多叉树各结点，记录各结点的父结点，同时进行单向无环图拓扑排序，以权值之和最大路径作为AOE网络图多叉树的主干和关键路径，并写入关系型数据库表中；然后遍历AOE网络图中所有路径，按深度优先搜索算法DFS对递归遍历每个结点所有路径进行关键路径计算，计算路径中每条边的权值之和，得出权值之和最大的路径，以关键路径为主干生成多叉树结构；倒置所有路径的时序关系，生成以最终结点为根节点，将AOE网络图转换为MBOM多叉树结构，并约束MBOM多叉树的主干，删除构成闭环的非关键路径；根据装配指令数据和装配指令与零部件装配关系数据进行展开运算，将形成由装配指令信息和零部件信息组成的树状层次关系的MBOM多叉树结构数据写入数据库，以供其它相关系统共享调用。

2.如权利要求1所述的依托MBOM树形结构转换飞行器装配工艺树的方法，其特征在于：AOE网络图中每个结点都表示一个飞机装配单元；先进先出FIFO按算法读取AOE网络图中各结点，将其所有结点记为工艺计划WP(WORK PROCESS)，并对所有结点进行单向无环图拓扑排序。

3.如权利要求2所述的依托MBOM树形结构转换飞行器装配工艺树的方法，其特征在于：先进先出FIFO利用拓扑排序算法，从AOE网络图中选择一个没有前趋的结点WP1、WP2输出到WP3，通过WP5传输到WP1，通过WP4经WP6传输到WP8和旁路WP9；先进先出FIFO从AOE网络图中删除WP1、WP2结点,同时删除从该WP1、WP2结点发出的全部有向边，重复上述两步,直至剩余的AOE网络图中不再存在无前趋结点为止。

4.如权利要求1所述的依托MBOM树形结构转换飞行器装配工艺树的方法，其特征在于：关键路径为主干生成多叉树结构的转换AOE网络图默认每条边的权值均为1，将期量值作为权值，先进先出FIFO从初始结点WP1、WP2递归遍历整个AOE网络图，记录AOE网络每条路径以及所有路径结点的权值之和，按深度优先搜索算法计算“开始→WP1→WP4→WP6→WP9路径”与“开始→WP2→WP3→WP5→WP7路径”的权值之和，获得权值之和都是4。

5.如权利要求1所述的依托MBOM树形结构转换飞行器装配工艺树的方法，其特征在于：先进先出FIFO遍历AOE网络图中所有结点路径，按深度优先搜索算法DFS递归深度优先遍历所有路径，选择“开始→WP1→WP4→WP6→WP9”路径作为关键路径，进行关键路径计算，计算路径中每条边的权值之和，当存在权值相同的情况时，优先选择最早遍历的路径，得出权值之和最大的关键路径，将其结点信息存储在数据库中。

6.如权利要求1所述的依托MBOM树形结构转换飞行器装配工艺树的方法，其特征在于：MBOM转换适配器以中间件为父件的装配物料清单，然后以该中间件为子件，建立以中间件为子件的装配物料清单；在数据自上而下的流转过程中，向下提供集成控件，通过集成控件提供向下需要数据的父WP主支树的层次(Level)和深度(Depth)的MBOM多叉树结构，并且一个独立单元包含一个数据元素及若干指向其子树的分支，树分支中的各结点层次的最大值称为树的深度或高度。

7.如权利要求6所述的依托MBOM树形结构转换飞行器装配工艺树的方法，其特征在于：父WP从树根(Root)算起，树根为第一层，根的子结点WP7→WP5→WP3→WP2路径顺序存储结构和WP9为第二层，MBOM多叉树中任一结点的层次等于它的双亲的层次加1，下游分支根据提取数据进行相应处理后，逐级传递，写入关系型数据库表中，最后导入企业资源管理ERP数据库，供ERP各应用模块使用。

8.如权利要求7所述的依托MBOM树形结构转换飞行器装配工艺树的方法，其特征在于：第二层WP9用一组地址连续的存储单元存储二叉树中WP6→WP4→WP1、→WP8的各个结点，组成一个数据元素结点和分别指向其左、右子树的两个分支的二叉树。

9.如权利要求1所述的依托MBOM树形结构转换飞行器装配工艺树的方法，其特征在于：基于AOE网络的MBOM转换适配器采用浏览器/服务器B/S(Browser/Server，)架构，服务器端基于J2EE的企业级应用模型框架开发组件构成J2EE应用程序，J2EE组件是具有独立功能的软件单元，软件单元通过相关的类和文件组装成J2EE应用程序，将所有系统之间的接口调用均采用WebService方式，并与其它组件交互；J2EE应用程序使用多层的分布式应用模型，应用逻辑按功能划分为组件，各个应用组件根据他们所在的层分布在不同的机器上。

10.一种利用权利要求1所述方法的MBOM转换适配器，包含以下功能模块：通过AOE网络绘制模块、权值输入模块和关键路径计算模块提供结点信息存储的数据库，关键路径计算模块相连数据库，数据库提供多叉树转换模块相连的MBOM发布模块，其特征在于，AOE网络绘制模块以AOE网络图作为MBOM初始结构，将体现飞机装配过程绘制的AOE网络图和约束该AOE网络图的单向、无循环的特性输入权值输入模块，权值输入模块将输入AOE网络中每条边的权值，并约束该权值为非负数，把体现每个装配单元装配周期的期量值送入关键路径计算模块，关键路径计算模块根据输入的期量值计算AOE网络图的最长路径，并存储在数据库中；多叉树转换模块将AOE网络图转换为MBOM多叉树结构，并约束该MBOM多叉树的主干为AOE网络图关键路径，删除构成闭环的非关键路径；MBOM发布模块将来自多叉树转换模块的MBOM多叉树结构信息写入数据库中，并将多叉树转换模块树形结构转换为有父子关系属性的数组结构树，利用数据库中返回的列表集合，按照父子关系转为树形结构，以供其它相关系统共享调用。

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