随着工业4.0与智能制造的稳步推进,制造过程中各类产品的协同设计开发与产品生命周期内各类生产资料的集成管理成为从传统制造到智能制造转型的关键突破点。产品生命周期管理（Product Lifecycle Management,PLM）系统,因其整合了各类自动化系统（CAD、BOM、PDM、ERP等）并使它们有机结合,提高了产品的设计质量与生产效率,也提升了整个行业的智能化发展水平。针对PLM管理系统的优化管理方法和工程研究正成为智能制造中最为重要的环节,各行各业也一直在探寻最适宜自身的管理方法和实现方式。经过国内外各大制造企业多年的生产经验积累和归纳,产品数据工程理论的研究已经比较成熟,但PLM系统的研发和应用在快速实现多功能模块集成的同时,还存在诸多难点和痛点。尤其是PLM系统管理的范围可以跨越设计部门、采购部门、工艺部门、制造部门、服务部门、财务部门等多个部门,涉及时间维度上从项目预研、立项、开发、试制、生产、交付、服务、停产的整个生命周期,如何保证整个PLM集成系统的数据源的协同性和一致性,是PLM必须有效解决的难点问题。针对以上问题,本文围绕其重要数据源产品物料（Bill of Material,BOM）和产品设计数据管理（Product Data Management,PDM）的数据结构和集成方式进行研究。分别从产品BOM的数据结构优化和BOM与PDM的数据耦合关联方法两个方面进行改进,提高BOM数据管理效率、提高BOM和PDM数据的一致性和准确性,提升了 PLM的性能。主要研究内容和工作成果如下:（1）针对PLM数据实时更新的特性,本文首先对BOM的多种数据结构进行研究分析,提出综合性能较为突出的BOM数据结构为单级BOM,较好地降低数据重用带来的复杂度。（2）针对单级BOM在搜索性能上的弱势,在分析两种典型算法基础上,提出了一种改进的前序遍历非递归算法对BOM的搜索性能进行优化,提高了单级BOM的搜索速度。（3）针对改进后的BOM数据结构和改进的搜索算法适配单车BOM或比较型BOM仍然存在较大的数据冗余和管理的复杂度,本文引入产品配置的概念和模型,设计了产品配置和BOM结构相结合的配置化管理BOM的方法,实现了根据产品配置定义生成产品超级BOM来提高BOM和设计数据的重用性,降低调用维护数据和数据变更的负荷。（4）尽管超级BOM数据结构扩展性强、响应快,但实际生产时常常需要单车BOM。本文针对单车BOM的业务需求,提出对超级BOM进行单一实例化解算的方法,拆解出基于零件的单车BOM清单。（5）PLM系统中的关键数据源BOM和PDM关联关系不佳,本文针对BOM和PDM完全独立运行或一体化运行时数据和流程的一致性差,完全一体化时系统运维和变更成本高的问题,提出了 BOM和PDM基于关联的主数据紧耦合的方式保证两个结构数据一致性和同步性。优化后的方案分别保证了 BOM和PDM结构独立。同时产品设计数据可以根据设计习惯的管理模式进行管理,产品BOM结构可以遵从于产品定义的配置关系以及下游部门对物料结构的需求进行管理,两者互不干扰,数据维护的相对独立性。相对独立又互不干扰的系统特性在保证了协同开发数据一致性,提高了产品开发的敏捷性。