0 引 言
企業(yè)資源計劃(EntERPrise Resource Planning，ERP)是制造企業(yè)普遍采用的管理系統(tǒng)，其中物品編碼、物料清單(Bill of Material，BOM)和產(chǎn)品工藝過程等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是它的基石。在產(chǎn)品比較定型、結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定的傳統(tǒng)生產(chǎn)方式中，每個產(chǎn)品、半成品、原材料可以編一個物品編碼，并按照產(chǎn)品設(shè)計和工藝部門所提供的資料，將企業(yè)所有產(chǎn)品的BOM和工藝過程一次性輸入到系統(tǒng)中。
在產(chǎn)品個性化、低價格、快應(yīng)變、高質(zhì)量的市場環(huán)境下，大規(guī)模定制(Mass Customization，MC)已逐步成為未來企業(yè)的主要生產(chǎn)模式，其目標就是在滿足客戶個性化需求的同時，實現(xiàn)與大規(guī)模生產(chǎn)相同或相近的效率和效益。MC中的產(chǎn)品個性化特征非常多，不可能事先設(shè)計出滿足所有客戶的產(chǎn)品。如果按照一物一碼進行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的定義和維護，必然會造成數(shù)據(jù)量的劇增，最終導(dǎo)致ERP系統(tǒng)無法實施�？梢�，對面向MC的ERP基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理的研究具有重大意義。
1 在MC中傳統(tǒng)ERP基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理存在的問題
ERP中的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)主要在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和工藝設(shè)計過程中產(chǎn)生。MC中通常將設(shè)計過程分離為產(chǎn)品族信息模型建立與產(chǎn)品快速配置兩個過程。所謂產(chǎn)品族信息模型建立指在產(chǎn)品設(shè)計規(guī)劃階段，采用面向系列產(chǎn)品的設(shè)計思路來開發(fā)產(chǎn)品，在此基礎(chǔ)上建立相應(yīng)的產(chǎn)品族結(jié)構(gòu)，形成覆蓋整個功能要求的產(chǎn)品族可變型信息模型。所謂產(chǎn)品快速配置指在得到產(chǎn)品訂單后，根據(jù)訂單的需求在產(chǎn)品族信息模型的基礎(chǔ)上進行實例化設(shè)計，快速得到滿足客戶需求的產(chǎn)品。因此，在MC中是將基礎(chǔ)數(shù)據(jù)按產(chǎn)品族數(shù)據(jù)和訂單數(shù)據(jù)分別進行管理，同時還將產(chǎn)品族信息模型建立和產(chǎn)品快速配置這兩個過程所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)有機聯(lián)系起來。
傳統(tǒng)ERP的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理的核心是一物一碼原則，即每一個不同的物品必須有一個不同的物品編碼，每個自制物品都有自己的BOM和工藝過程。對于客戶的定制要求，一般要重新進行設(shè)計，并且產(chǎn)生一套新的物品編碼、BOM和工藝過程文件。在MC這種新的生產(chǎn)模式中，傳統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理方法勢必存在以下問題：
(1)時間太長由于產(chǎn)品是定制化的，不可能有庫存儲備來滿足客戶的要求，但如果在接到訂單以后，再按照傳統(tǒng)方式進行產(chǎn)品設(shè)計，勢必會造成交貨期延長，不能滿足客戶的要求。
(2)信息冗余量太大針對特定客戶訂單重新設(shè)計一套基礎(chǔ)文件，未形成產(chǎn)品族信息，不利于設(shè)計知識的重用，而且許多相似產(chǎn)品引用了相同的設(shè)計資源，造成了信息的冗余。
(3)系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的維護量大MC產(chǎn)品的客戶化特征很多，如果每一種變化都要重新設(shè)計，隨著產(chǎn)品種類的增加，必然會造成物品編碼、BOM和工藝過程信息急劇增加，進而帶來相當大的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)維護量。
(4)數(shù)據(jù)量大，處理效率低用全新的數(shù)據(jù)應(yīng)對每一種變化必然帶來大量數(shù)據(jù)，雖然有好些數(shù)據(jù)只使用一次，但在ERP系統(tǒng)中，由于生產(chǎn)領(lǐng)料、成本核算、歷史查詢、統(tǒng)計分析等要求，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)必須保留，這種處理方式必然降低后續(xù)系統(tǒng)處理效率。
(5)BOM中的子件品種和數(shù)量不易描述傳統(tǒng)BOM中，制造一件母件所需要的子件品種和數(shù)量是固定的。在MC生產(chǎn)方式的管理中，用戶所需要的同一物品編號的產(chǎn)品會有一些差異，制造母件所需要的子件品種和數(shù)量是變化的。對于一些可選子件，有的客戶需要，有的客戶不需要，傳統(tǒng)BOM很難掛接到母件上；而對于一些數(shù)量可變的子件，有的客戶需要M個，有的客戶需要N個，傳統(tǒng)BOM中的母件對應(yīng)子件數(shù)量很難填寫。
(6)工藝過程文件中的工序和工時不易描述在傳統(tǒng)工藝過程文件中，制造一件母件所需要的工序和工時定額是固定的。在MC生產(chǎn)方式的管理中，用戶所需要的同一物品編號的產(chǎn)品會有一些差異，制造母件所需要的工序和工時是變化的。對于一些工序，有的客戶產(chǎn)品需要，有的客戶產(chǎn)品不需要，傳統(tǒng)工藝過程文件很難掛接到產(chǎn)品上；而對于一些工時可變的工序，傳統(tǒng)工藝過程文件中的工時定額很難填寫。
可見，傳統(tǒng)ERP的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理方法在MC中不適用，必須尋找一種新的管理物品編碼、BOM和工藝過程文件的方法。
2 面向MC的ERP中基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理的方法
2.1 物品編碼管理
MC中基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理的核心是產(chǎn)品族，所以在面向MC的ERP中，要利用產(chǎn)品族的概念，以有限數(shù)量的數(shù)據(jù)描述大量的物品，即物品編碼不是指一個特定的物品，而是指物品的一個范圍。在面向MC的ERP中，對物品進行編碼時要按照相似性，使用一碼多物的物品編碼原則，即兩個或多個主體一致、細節(jié)上有一些差異的物品用一個編碼標志，同一產(chǎn)品族分類定義一個編碼，同一類零部件定義一個編碼，這樣就會使物品編碼的數(shù)量減少，系統(tǒng)的維護量降低，從而使系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可用性大大提高。
2.2 BOM管理
2.2.1 定義特征件
BOM用來描述一個產(chǎn)品的構(gòu)成和每個子件的用量，包含母件編碼、子件編碼和子件需求數(shù)量等信息。在傳統(tǒng)ERP中，由于是一物一碼，某個產(chǎn)品的BOM也是唯一的。而在面向MC的ERP中，物品編碼是按照相似性的原則，這樣雖然會使物品編碼的數(shù)量減少，但不能保證物品唯一性。因此，面向MC的ERP中要定義特征件的概念，并且在產(chǎn)品族BOM中要掛接和標注特征件。
把BOM中的數(shù)量可選件和屬性可選件統(tǒng)稱為特征件。所謂數(shù)量可選件，指有的客戶需要、有的客戶可能不需要的物品；也指有一些數(shù)量可變的物品，如有的客戶需要M個，有的客戶需要N個。所謂屬性可選件，指材質(zhì)、規(guī)格、型號、顏色、結(jié)構(gòu)、組成、工藝等屬性可能不同但編碼一樣的物品。數(shù)量可選件出現(xiàn)在BOM中母件和子件的數(shù)量關(guān)系上，主要指子件；屬性可選件主要指物品本身，可以出現(xiàn)在子件中，也可以出現(xiàn)在母件中。如果某個母件的子件是數(shù)量可選件，則它必然是屬性可選件，因此，MC生產(chǎn)的最終產(chǎn)品一般都是特征件。相對于特征件，某些屬性一樣、數(shù)量構(gòu)成也不變的物品，稱為必選件。
2.2.2 產(chǎn)品族BOM
在面向MC的ERP中，首先要根據(jù)產(chǎn)品族信息模型建立產(chǎn)品族BOM。產(chǎn)品族BOM與普通BOM的結(jié)構(gòu)一樣，也是一棵結(jié)構(gòu)樹，不同的是產(chǎn)品族的節(jié)點可能是類零件、類部件或產(chǎn)品族等特征件。與一般BOM比較，產(chǎn)品族BOM使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)定義在很大程度上消除了數(shù)據(jù)冗余，便于數(shù)據(jù)的維護和擴充，而且可使程序的執(zhí)行速度顯著提高。
利用特征件掛接和標注，可以解決產(chǎn)品族BOM的“一碼多物”的問題。同時，還要考慮BOM中子件需求數(shù)量這一關(guān)鍵信息。一般來講，必選件的子件需求數(shù)量是固定的，可以根據(jù)設(shè)計數(shù)據(jù)直接輸入，但特征件的需求數(shù)量要在客戶簽定訂單后才能確定，因此產(chǎn)品族BOM中特征件的需求數(shù)量是無意義的，可以設(shè)置為0。但有些企業(yè)為了縮短交貨周期和有效利用生產(chǎn)資源，在生產(chǎn)組織上要預(yù)先投入一些常規(guī)產(chǎn)品的生產(chǎn)。因此，對于這些常規(guī)產(chǎn)品的特征件要按照“常規(guī)”的需求數(shù)量掛接，這樣就可以在訂單未確定時，作出一些偽訂單，以滿足預(yù)投生產(chǎn)和信息系統(tǒng)處理的需要。
在產(chǎn)品族BOM建立的過程中，一般要遵循參數(shù)化設(shè)計原則。即直接個性化的產(chǎn)品及各級部件(或半成品)、零件的圖紙設(shè)計或工藝設(shè)計說明必須以參數(shù)的形式出現(xiàn)，在滿足相關(guān)標準的前提下充分滿足和反映客戶的個性化要求。在確定的客戶提出需求后，應(yīng)該根據(jù)一定的參數(shù)化客戶需求信息，得到產(chǎn)品各子件的實際用量和屬性特征等信息，即能夠從產(chǎn)品族BOM中生成具體訂單的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)——訂單BOM。
2.2.3 客戶需求描述
MC中的定制化功能是通過產(chǎn)品快速配置過程實現(xiàn)的。因為產(chǎn)品快速配置過程是由客戶訂單驅(qū)動的，系統(tǒng)必須要先對客戶需求進行描述，即通過相應(yīng)的產(chǎn)品族BOM和參數(shù)化模板，選擇或填寫一些有關(guān)產(chǎn)品特征的參數(shù)，最終完成客戶的個性化定制產(chǎn)品需求的描述。
對于一個面向MC生產(chǎn)的企業(yè)而言，要滿足成本不能過高的要求，必須有限制地讓用戶定制，可供用戶配置的產(chǎn)品部件不是任意的，而且一個產(chǎn)品的許多零部件參數(shù)是具有相關(guān)性的，所以產(chǎn)品的定制化參數(shù)必須滿足合理化和標準化原則，否則將與為用戶度身定做沒有區(qū)別。用少量的參數(shù)數(shù)據(jù)，通過參數(shù)相關(guān)性的推導(dǎo)公式，得到全部參數(shù)化零部件的參數(shù)數(shù)值的訂單配置器，是ERP系統(tǒng)的關(guān)鍵。訂單BOM配置器處理的參數(shù)主要可分為基本參數(shù)、間接參數(shù)、圖紙參數(shù)3類：
(1)在簽定銷售訂單時，最終要用一些參數(shù)來確定客戶的個性化要求。這些能夠描述客戶定制化要求的參數(shù)稱作基本參數(shù)，也稱合同參數(shù)。
(2)很多參數(shù)是與其他參數(shù)相關(guān)的，即某個參數(shù)值可以通過其他一個或多個相關(guān)參數(shù)推導(dǎo)得到，這些參數(shù)就稱為間接參數(shù)。
(3)圖紙參數(shù)指用于表示特征件的可選屬性特征(如：長、寬、高、顏色等)的參數(shù)。圖紙參數(shù)是在產(chǎn)品族設(shè)計中必須加以描述的，所以它與物品編碼共同表示才有意義。
利用訂單BOM配置器，系統(tǒng)可以結(jié)合產(chǎn)品族BOM對參數(shù)化的客戶訂單進行處理，進而得到具體產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，即訂單BOM。
2.2.4 訂單BOM
訂單BOM可以看作是產(chǎn)品族BOM的延伸，是在產(chǎn)品快速配置過程中形成的。訂單BOM是建立在銷售訂單基礎(chǔ)之上的BOM文件，因此要根據(jù)銷售訂單進行劃分，即一個銷售訂單編號對應(yīng)一套訂單BOM。它除了母件編碼、子件編碼、子件需求數(shù)量等基本信息之外，還包含銷售訂單編號和屬性描述字段。這樣，在ERP系統(tǒng)后續(xù)的計劃和領(lǐng)料表管理中，就可以通過屬性描述字段來確定屬性特征件的具體特征，同時，能夠利用訂單BOM和客戶訂單中的交貨日期和交貨數(shù)量，分解出企業(yè)內(nèi)部各模塊化零部件的生產(chǎn)計劃和原材料采購計劃，并為最終的定制產(chǎn)品成本核算提供數(shù)據(jù)。訂單BOM的具體內(nèi)容有全BOM和部分BOM兩種形式。
(1)全BOM 記錄包括所有的零部件和原材料。它相當于傳統(tǒng)BOM中某一個定型產(chǎn)品的BOM。這種形式的優(yōu)點是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)清晰明了，顯示完整，缺點是信息冗余較大。尤其是當產(chǎn)品的客戶化部分較少時，必須重復(fù)記載在產(chǎn)品族BOM中已經(jīng)記載過的結(jié)構(gòu)。
(2)部分BOM 記錄只包括產(chǎn)品族BOM中涉及特征件的部分，針對每一個訂單，只將產(chǎn)品族BOM中特征件部分放到訂單BOM中，通過產(chǎn)品配置處理和手工調(diào)整，即可完成一個訂單BOM的處理。這種形式的優(yōu)點是信息冗余較小，但完整的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)需要與產(chǎn)品族BOM結(jié)合起來才能顯示清楚。
2.3 面向MC的ERP中的工藝過程管理
2.3.1 標準工藝過程
工藝過程是描述某個自制件(成品／半成品)加工制造的數(shù)據(jù)文件，是工藝過程設(shè)計的結(jié)果性數(shù)據(jù)。只有完整的工藝過程，才能使生產(chǎn)制造活動有序進行。工藝過程數(shù)據(jù)中最重要的就是工序和工時定額。在面向MC的ERP中，存在大量一碼多物的情況，制造母件所需要的工序和工時是變化的，因此，必須利用產(chǎn)品族的概念，建立標準工藝過程，這也與設(shè)計過程中的產(chǎn)品族信息模型建立過程相一致。
標準工藝過程是一種族工藝過程，即對于母件特征件而言，雖然是一碼多物，但由于各物的結(jié)構(gòu)基本相似，可以先找出一個結(jié)構(gòu)最復(fù)雜、工藝路線最長的物品作為代表物品，然后，將其他物品也加入，獲得一條滿足全部物品加工要求的復(fù)合工藝路線。將復(fù)合工藝路線的工藝數(shù)據(jù)組織起來，就是標準工藝過程。在標準工藝過程中，除了工序和工時定額以外，還要包含基本工序／可選工序標志和工時定額參數(shù)等字段，這樣才能在產(chǎn)品快速配置過程中得到具體訂單產(chǎn)品的工藝過程。
2.3.2 訂單工藝過程
類似于訂單BOM，訂單工藝過程也是在產(chǎn)品快速配置過程中由客戶訂單驅(qū)動形成的。訂單工藝過程也要根據(jù)銷售訂單進行劃分，即一個銷售訂單編號對應(yīng)一套訂單工藝過程。
訂單工藝過程是通過訂單工藝過程配置器來完成的。訂單工藝過程配置器主要處理標準工藝過程中的基本工序、可選工序和工時定額參數(shù)�；竟ば蛑复颂卣骷诩庸み^程中必須有的工序；可選工序指特征件在加工過程中，有些物品需要、有些物品不需要的工序；工時定額參數(shù)主要用來確定此工序的工時定額，一般為間接參數(shù)。所以，訂單工藝過程配置器也要處理基本參數(shù)、間接參數(shù)、圖紙參數(shù)等3類參數(shù)。
利用訂單工藝過程配置器，系統(tǒng)可以得到訂單工藝過程，從而得到某個訂單中各個自制特征件的工序和工時定額，為生產(chǎn)計劃排產(chǎn)、能力平衡、成本核算等ERP子系統(tǒng)提供準確的數(shù)據(jù)。
通過以上方法，就可以對面向MC的ERP中基礎(chǔ)數(shù)據(jù)實現(xiàn)有效的管理。圖1是面向MC的ERP中基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理示意圖。
圖1 面向MC的ERP中基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理示意圖
3 面向MC的ERP中基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理在實踐中的應(yīng)用
天津OTIS電梯有限公司最主要的產(chǎn)品為各種直梯，日產(chǎn)量為40臺左右，在開始實施ERP系統(tǒng)時，先按照傳統(tǒng)ERP的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理方式進行數(shù)據(jù)準備。OTIS的每部電梯都是按照客戶要求定制的，每部電梯又是由2萬多種零部件組成，所以基礎(chǔ)數(shù)據(jù)量太大，往往業(yè)務(wù)人員加班加點也不能按期完成數(shù)據(jù)的錄入，系統(tǒng)無法進入運行狀態(tài)。
在這種情況下，經(jīng)過反復(fù)研究，最終決定使用面向MC的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理方法。通過分析，雖然每部電梯都是按照客戶要求定制的，但仍能按照其用途和主要特征，將所有電梯分為乘客電梯、觀光電梯、住宅電梯、載貨電梯、病床電梯等20多個產(chǎn)品大類。同時，每部電梯中基本結(jié)構(gòu)和組成一致的零部件，大約占所有零部件的30％左右。因此，通過在系統(tǒng)中設(shè)定特征件，大大減少了物品編碼，并在此基礎(chǔ)上，制定出各產(chǎn)品族BOM和工藝過程。在天津OTIS，電梯的定制是通過一些量化的參數(shù)最后確定下來的。對于每一類梯種，定制的基本參數(shù)多達100多個，如載重、梯速、層高、層數(shù)、轎廂尺寸和操縱面板等。因此，系統(tǒng)對各梯種參數(shù)進行了專門的管理，并利用梯種參數(shù)對特征件的選擇公式進行了定義。
由于有了上述基礎(chǔ)工作，對于每一個新的銷售訂單，首先根據(jù)電梯種類確定各梯種參數(shù)值，再利用訂單配置器生成訂單BOM和工藝過程，MRP生產(chǎn)計劃和采購計劃、成本核算等工作就可以順利進行了。
通過上述方法的處理，原先幾百萬條的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)被壓縮到十幾萬條。通過參數(shù)化設(shè)置及訂單配置器的使用，不僅使工作人員從十幾人減少到4人，而且使訂單設(shè)計分解工作的時間從幾周減少到幾天，大大提高了工作效率，僅此一項改進，就使產(chǎn)品交貨期縮短了4周，使用面向MC的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理方法在天津OTIS取得了很大的成功。
4 結(jié)束語
MC是制造業(yè)生產(chǎn)方式發(fā)展的必然趨勢。在面向MC的企業(yè)中，針對傳統(tǒng)ERP系統(tǒng)應(yīng)用出現(xiàn)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理上的危機，給出了ERP中一種新的物品編碼、BOM、工藝過程文件的管理方法，并應(yīng)用于電梯制造等面向MC的企業(yè)ERP系統(tǒng)中，收到了很好的效果。
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本文標題：面向大規(guī)模定制的ERP系統(tǒng)中基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理的研究
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