BOM驱动的维修需求和计划业务对象管理框架（一）
4 BOM驱动的维修业务对象管理框架
4.1 BOM驱动的维修业务对象组织
维修需求阶段和维修计划阶段的各种业务对象可通过中性BOM和实例BOM来进行组织。这些对象及其之间的关系如图4所示。
中性结构主要用于组织维修需求、维修项目、工作卡、维修任务等共性维修资料和知识。这些业务对象之间的关系如下：
(1)中性结构中的一个中性物料可以关联一个或多个维修需求。一个中性物料，其对应的实例物料如果安装在不同的产品上，那么该中性物料可以关联不同的维修需求。
(2)关联到中性物料的一个维修需求可以关联一个或多个维修项目名单，每个维修项目名单可以包含多个维修项目。一个维修项目可以关联一个或多个工艺卡，多个维修需求可以关联同一个维修项目。
(3)一个工艺卡就是一条工艺路线，可以包含一个或多个工序。多个不同的维修项目可以关联到同一个维修工艺卡。
(4)一个工序可以根据实际情况包含一个或多个子工序，一个子工序也可以包含一个或多个子工序，从而形成多层次的工序树。
(5)实例结构表示的是一个物理存在的实际产品如一架飞机或一台发动机的结构信息。实例结构用于组织维修计划管理所涉及的维修活动、作业卡等业务对象。这些业务对象之间的组织关系描述如下：
1)实例物料对应的维修业务对象必须被关联到实例结构中对应实例物料节点。
2)一个工单是作业卡的集合，对应一个或多个维修活动。一个维修活动可以包含一个或多个作业卡，每个作业卡可以包含一个或多个作业任务。
在生成维修活动后，其对应的作业卡形成一个集合。此时可以根据各个作业卡的执行人、执行时间等情况，从中选择一个或多个作业卡打包生成一个工单。因此，工单是作业卡的集合，这些作业卡可能涉及到一个或多个维修活动。
4.2 维修需求和计划的创建流程
大型复杂装备在使用过程中会发生很多不同的故障，需要进行不同的维护或维修。针对这些故障现象或维修要求，首先要确定进行维护或维修所需要的人力、工具、设备、零件等资源需求，然后再根据需求进行工序和维修资源分配，制定维修计划。要基于维修BOM及与其关联的相关维修需求，根据实际故障现象或维修要求，确定维修需求并制定维修计划，具体过程如图5所示。
图5 维修需求及维修计划的创建流程图
在维修BOM中，维修需求关联在装备的中性结构下，每种维修需求都有对应的人力、工时、工具、设备、零件、材料等资源需求标准。当用户通过装备运行状态监控、故障预测和诊断等手段确认需要进行产品维护或维修时，首先根据维护要求或故障现象确定维修需求。根据该维修需求对应的资源需求标准，计算维修活动，确定资源需求。确定资源需求后，再确定工序，进行资源分配，申请工具、设备、零件等物料，从而制定具体的维修计划，并将其关联到产品实例结构上。由此就可实现基于维修BOM驱动的支持多种维修模式的维修需求确定和维修计划制定功能。维修需求及计划管理主要包括以下功能：
在计算某个实例物料的维修活动时，首先要确定对应中性物料维修需求，当根据维修项目产生维修活动时，中性物料所关联的维修业务对象将转换为实例物料所关联的维修业务对象，其转换关系如表1所示。
表1 维修需求和维修计划各业务对象之间的转换关系
维修需求管理模块负责产生各种维修需求并将维修需求和中性结构以及实例物料的异常报告建立联系。通过计算得到维修活动并将维修活动组织成工单，由维修计划管理模块对工单中包含的作业任务进行资源分配。
4.3 一个实例
在此以一个铁路机车的维修为例，来说明BOM驱动的基于维修需求产生维修活动的整个过程，如图6所示。假设对于代号为DFNR4B的一类铁路机车而言，其一个维修需求判定标准为每行驶20万公里就需进行一次中修，进行一次中修需要完成的子件的维修项目或维修需求、工艺卡、物料需求等如图6中中性BOM下关联的对象所示。假设通过计算得知具体代号为DFNR4B-7802的铁路机车自去年中修以来已行驶200500km，因此需要马上组织一次中修。此时需要生成DFNR4B-7802的一个中修维修活动。根据机车中修需求所对应的维修项目可知，机车中修时，其主发电机需对应进行一次中修，因此计算机车维修活动时会自动产生一个主发电机的中修维修活动。主发电机的中修维修需求转化为DFNR4B-7802的主发电机的一个中修维修活动。维修需求下所关联的工艺卡、工序等业务对象将按照表1所示的对应关系转换为一个或多个相应的维修计划业务对象。
图6 铁路机车的维修需求和计划业务对象之间关系示意图
5 结论及未来工作
基于上述的业务对象管理框架，已经开发了一个煤矿设备MRO支持系统的原型，该系统基于清华大学软件学院自行研制的MRO基础平台实现。MRO基础平台实现采用Oracle10g数据库作为后台支持，中间层应用服务器采用JBoss应用服务器，前端采用GWT(Google Tool Kit)技术实现。煤矿设备MRO支持系统的原型已经实现并在山西兰花科技创业股份有限公司唐安煤矿分公司进行了初步应用，如图7所示。原型系统的验证和业务逻辑推理的结果表明，该框架对各种产品而言是灵活和切实可行的，特别是对复杂的产品。该框架的优势主要体现如下：
(1)与单树式BOM结构相比，复合式维修BOM设计能大大减少数据冗余，提高数据的一致性”。
(2)通过维修项目列表和可分为多层子工序的工艺卡，该框架可适用于各种产品特别是复杂产品的维修需求管理和维修计划生成。
(3)工单所包含的作业任务最初是根据其包含的维修活动生成，用户可根据某些规则对其进行调整优化，打包生成各种子工单，每个子工单包含的作业任务可以分属不同的维修活动。例如可将需要同一人执行的作业任务打包生成一个子工单。这样就可以为各种工单及作业任务的执行提供充分的灵活性。
(4)维修需求判断标准中的判定规则可以是自定义的，它使得系统更容易集成各种维修辅助决策支持工具。
图7 煤矿设备MRO支持系统示意图
在上述框架中并没有考虑到一些重要和常见的业务需求。例如，一架飞机的一台发动机可以是三种不同型号发动机之一，在飞机的中性BOM中如何管理其各种业务对象；一台发动机在其生命周期内可能曾被装配到十几架飞机上，如何管理和跟踪这台发动机的历史数据。在今后的工作中应集中研究这些问题。
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