BOM物料清單在離散型制造型企業(yè)中，最初的定義是指所有零部件、原材料的表列，是描述產品結構的技術文件。如今，BOM的簡稱已經不能準確的表達企業(yè)所需要的產品信息數(shù)據結構了，相應對BOM的定義，也已經從早期的僅僅描述產品結構的物料組成的狹義BOM擴展到了可以描述產品結構的物料組成、零部件工藝過程及相關工藝資源的廣義BOM的表達上，本文將帶您詳細了解企業(yè)級BOM的解決方案。
一、綜述
BOM(Bill of Material)物料清單在離散型制造型企業(yè)中，最初的定義是指所有零部件、原材料的表列，是描述產品結構的技術文件。如今，BOM的簡稱已經不能準確的表達企業(yè)所需要的產品信息數(shù)據結構了，相應對BOM的定義，也已經從早期的僅僅描述產品結構的物料組成的狹義BOM擴展到了可以描述產品結構的物料組成、零部件工藝過程及相關工藝資源的廣義BOM的表達上。
傳統(tǒng)的PDM對于靜態(tài)的BOM數(shù)據管理不再有意義，真正有業(yè)務價值的系統(tǒng)應該做到讓和產品信息相關的參與者和數(shù)據都與業(yè)務流程緊密結合，使得利益相關者對于產品的構成、產品的狀態(tài)、產品如何設計、產品如何制造、所依據的技術或者業(yè)務理由等具有充足便捷的獲知渠道，真正的在共識之下開展各自的工作，企業(yè)級BOM的概念應運而生。
目前，各大主流PLM廠商均提供了企業(yè)級BOM這一解決方案，也有部分企業(yè)如東風汽車應用了自主研發(fā)的企業(yè)級BOM管理系統(tǒng)等。本報道將帶您詳細了解企業(yè)級BOM的解決方案。
二、企業(yè)級BOM的管理要點
激烈的市場競爭環(huán)境促使市場的細分和產品的多樣化越來越明顯，對新產品的上市周期也提出了更高要求，企業(yè)常見的關于BOM的痛點，比如制造BOM出錯，根據BOM備料卻常常由于BOM的變動而造成呆滯庫存等，表面上看是靜態(tài)BOM清單出錯，根因還是當企業(yè)面臨越來越大的時間、成本和質量壓力的時候，跨職能、跨學科的團隊之間關于產品的構成、狀態(tài)和過程，要想高效率的協(xié)同形成共識并在共識之下開展各自的工作變得更難了。
圖1 企業(yè)級BOM三個管理要點
為了提高市場競爭力，越來越多的企業(yè)開始利用PLM系統(tǒng)進行BOM管理， 企業(yè)級BOM主要解決了制造企業(yè)管理的三大難點：
1)產品配置管理
在企業(yè)中，有些不同的產品之間往往只存在少數(shù)特殊部件的差別，大部分零部件為通用件或共用件，這些情況下若每一個產品BOM單獨進行管理會產生大量的冗余數(shù)據，且對數(shù)據間的調用、借用產生了人為的屏障。也有很多企業(yè)對產品進行了配置管理，但缺乏自動化的配置工具，對產品進行手工選配，需要經驗非常豐富的設計人員才能夠完成，而且效率低。
企業(yè)級BOM解決方案支持對產品系列或產品平臺進行管理，管理的不是單個產品的BOM，而是完整的、可變化的“產品全BOM結構”，且能根據具體的產品需求進行選配，生成不同的產品，系統(tǒng)提供的自動化的產品配置管理工具，保證其效率和準確度。
2)多類型BOM管理
在企業(yè)中，對于同一個產品，不同部門關注的重點并不相同，設計人員是從功能、外形、接口層面考慮BOM；工藝部門則關注零部件的加工方式及工藝路線；制造部門則是從制造可行性方面考慮BOM……這樣，不同部門產出的BOM結構及信息是不同的，但又有一定的關聯(lián)。
企業(yè)級BOM系統(tǒng)中通過不同類型BOM數(shù)據之間的關聯(lián)關系，自動或者手工進行數(shù)據的傳遞及轉換。
3)BOM一致性管理
在傳統(tǒng)的BOM管理方式中，不同類型的BOM數(shù)據相對獨立，一種BOM數(shù)據發(fā)生更改時，需要人為地判斷和傳達對其他BOM的影響，進行相應的更改，效率低且極容易出錯。
在PLM系統(tǒng)中，BOM的管理是基于單一數(shù)據源的管理，不同類型的BOM是基于源數(shù)據的映射，他們之間存在一致性的關聯(lián)關系，因此，當其中一種BOM的數(shù)據發(fā)生更改時，其他類型BOM中的數(shù)據會相應進行更改，不同類型BOM的一致性不再是問題。
(一)產品配置管理
制造企業(yè)正面臨著大規(guī)模生產和提供個性化產品之間的矛盾，用戶的需求是千差萬別的，因此不同用戶對于產品的要求存在很大差異，但是，絕大多數(shù)用戶的需求存在一些共同之處，如果能夠找到這些共性，然后將它們做成一個個模塊，讓用戶像搭積木一樣，選擇不同的模塊，通過各種部件模塊的組合，可以快速得到個性化的產品。
實現(xiàn)產品配置管理的關鍵是模塊化技術，早在20世紀初，將建筑物按照功能分成可自由組合的單元的方法就已經存在，這是早期的模塊化。模塊化理念被引入制造業(yè)后，人們將其與產品功能聯(lián)系，把產品分成幾個模塊，每個模塊具有獨立功能，具有一致的幾何連接接口和一致的輸入、輸出單元．相同種類的模塊在產品族中可以重用和互換，相關模塊的排列組合就可以形成最終的產品。通過模塊的組合配置，就可以創(chuàng)建不同需求的產品，滿足客戶的個性化需求。
模塊化技術也是當下國內制造企業(yè)面臨的一個難點，除了技術的積累和提煉之外，還需要先進的設計理念及管理模式的引導。筆者在走訪國內企業(yè)時了解到，東風股份希望借助構建基于模塊化設計的BOM系統(tǒng)，通過BOM的升級改造來推動企業(yè)產品設計乃至零部件生產采購模式的轉變。比如零部件的編號規(guī)則，目前國內外汽車零部件的編號有兩種類型：一種是含有車型信息，一種是不含車型信息：日本和我國整車企業(yè)零部件編號多采用前一種類型，歐美整車企業(yè)則多采用后一種類型。研究表明，這兩種類型的本質區(qū)別在于前者是以整車為主導的零部件設計，后者則是以零部件為主導的整車設計。結果是歐美整車企業(yè)的零件通用化率遠高于我國整車企業(yè)。所以，東風股份希望改變現(xiàn)在的以整車為主導的零部件設計模式，通過模塊化設計減少零件的品種，降低整車的生產成本。
在系統(tǒng)上實施配置管理，有以下幾個步驟：
1)需要設計部門或者產品企劃部門在產品設計之初就考慮產品各種可能的配置，將產品按照模塊化設計思想拆分與組合，建立全功能模塊的“超級BOM”，即一個系列產品所有可能的功能模塊組成的BOM。
2)為這個產品定義選項，選項相當于某個功能模塊可能的變化集合定義，例如：發(fā)動機、電控系統(tǒng)、作業(yè)裝置、液壓系統(tǒng)等。再為每個選項定義選項值，選項值將確定具體選擇的內容，一般是多個值，例如：發(fā)動機選項定義了大功率發(fā)動機、小功率發(fā)動機等選項值。這些定義完成后，將需要變化的零部件與相應的選項值建立關系式，這些關系式稱為變量條件。根據用戶的配置要求，經變量條件關系式計算后，來決定相關零部件的選用或排除，這樣產生最終某一型號的產品精確BOM，即可供下游信息化系統(tǒng)使用的BOM。
3)為保證配置結果的正確性，還需定義一些選項約束，即不同功能模塊之間的依賴關系或者互斥關系，例如：選擇大功率發(fā)動機必須選擇相應的配套電氣系統(tǒng)，選擇小功率低端發(fā)動機不必要選擇高端座椅，如果用戶的配置結果違背了這些選項約束，系統(tǒng)將提示用戶，以保證配置結果的正確性。
圖2 產品配置管理模型
市面上的主流PLM廠商基本都提供了平臺管理功能，產品邏輯結構管理，以及通過客戶訂單驅動產品BOM生成的能力。
上海申龍客車利用Windchill PDM系統(tǒng)來實現(xiàn)超級可配置BOM,取得了比較好的成效。 超級可配置BOM，就是在預先設定的可生產范圍內，根據實際所需生產車型的配置要求，從PDM（產品數(shù)據管理）系統(tǒng)的眾多配置選項（參數(shù)）中進行選擇，每種配置信息是與具體的零部件進行關聯(lián)的，選擇完成后，即可以得到實際所需車型對應的整車BOM。
Windchill PDM系統(tǒng)的超級可配置BOM，是在其產品結構瀏覽器中進行可配置BOM的搭建。其結構形式與標準BOM相同，但含義有所變化。一個簡單的超級BOM結構如圖1所示：
圖3 超級BOM結構示例
第一層為產品，第二層為可選配置項，第三層為實體總成（部件）。在此結構基礎上，利用系統(tǒng)提供的部件參數(shù)、約束條件等功能，實現(xiàn)選配。
Windchill PDM在進行實際選配時，其整體處理模式為問答式，形式見下圖：
圖4 超級可配置BOM選配示例
配置邏輯的確定
進行超級BOM的搭建，其真正的重點其實不在于系統(tǒng)，而在于企業(yè)是否已經對產品的配置有明確的定義和規(guī)范，系統(tǒng)只是對這種定義和規(guī)范的一種展現(xiàn)。
下面這個配置邏輯，為從申龍客車某產品中截取的部分。
圖5 配置邏輯
該配置邏輯，已經包括申龍客車經常遇到的一些場景：①選配項只有一個選配條件來確定一個總成，且該選配條件與其他選配項通用，如后保險杠；②多個選配條件共同確定一個選配項下的總成，但這些選配條件是獨立的，不與其他選配項通用，如行李艙門；③多個選配條件共同確定一個選配項下的總成，且選配條件與其他選配項通用，如空濾器進氣管道總成。
BOM結構搭建
在配置邏輯確定后，根據配置邏輯，在產品結構瀏覽器中搭建BOM，結果如下圖所示：
圖6 實例的超級BOM結構
選配邏輯的處理
Windchill PDM的選配是通過在相應的BOM層級對部件設置參數(shù)來實現(xiàn)的，根據上海申龍的實踐，我們將參數(shù)分為兩類：A、條件選擇類型（主要提供該條件中有多少個可選項)，B、條件判定類型（與某個實體總成的選擇條件相普配，即該總成在什么樣的條件選項組合下可被選出）。
為確保在后續(xù)超級BOM搭建中的一致性，上海申龍客車對參數(shù)命名進行了規(guī)范和統(tǒng)一：
1、參數(shù)名稱：Q_[M_][總成代碼_]條件名稱 （[]中內容代表可選項）；
2、對于第一層級（產品層），[M_]必有，如果該條件是通用條件（至少兩個總成通過該條件判斷），則命名為Q_M_條件名稱 ，如Q_M_發(fā)動機型號；如果該條件是特殊條件（只有一個總成通過該條件判斷），則命名為Q_M_總成代碼_條件名稱，如Q_M_5130_特殊選項；
3、對于第二層級（選配項層），命名統(tǒng)一為Q_總成代碼_條件名稱 ，如Q_1109_發(fā)動機型號，Q_5130_發(fā)動機型號；
4、條件判定參數(shù)都放在第二層級，命名規(guī)范為：A_總成代碼_序號，如A_1109_01，A_1109_02。
在產品層的參數(shù)設置如下圖所示：
圖7 產品層參數(shù)設置圖
產品層的參數(shù)全部是條件選擇類型參數(shù)，是問題項，如要選的發(fā)動機型號是什么？風扇形式是什么？等等。在參數(shù)Q_M_發(fā)動機型號的參數(shù)條件中，維護其可選的項目，其他參數(shù)與其相同，詳見下圖：
圖8 Q_M_發(fā)動機型號的約束條件
在選配項層的參數(shù)設置（以空濾器進氣管道總成為例）如下圖所示：
圖9 空濾器進氣管道總成參數(shù)設置圖
選配項層的參數(shù)既有條件選擇類型參數(shù)，又有條件判定類型參數(shù)。條件選擇類型參數(shù)，基本上是重復產品層的問題，其目的是利用PDM系統(tǒng)的對等參數(shù)功能，實現(xiàn)選項值的傳遞；條件判定類型參數(shù)，其目的是確定具體總成的選擇條件。
如該選配項層下的1109600-S120W03A總成，其選擇條件是發(fā)動機型號=WP12.375E40或YC6L330-30，進氣位置=左側，近期形式=頂進氣，風扇形式=電磁離合，我們以A_1109_01來命名該選項對應的條件選擇參數(shù)，其表達式為：“(Q_1109_發(fā)動機型號.equals(＂YC6L330-30＂)||Q_1109_發(fā)動機型號.equals(＂WP12.375E40＂))&&Q_1109_進氣位置.equals(＂左側＂)&&Q_1109_進氣形式.equals(＂頂進氣＂)&&Q_1109_風扇形式.equals(＂電磁離合＂)”。
選配項層的相關參數(shù)設置完畢后，在【使用】選項卡中，將實體總成（部件）與條件判定類型參數(shù)進行關聯(lián)，詳見下圖：
圖10 實體總成（部件）與條件判定類型參數(shù)進行關聯(lián)
通過以上設置，完成超級可配置BOM的搭建工作。
(二)多類型BOM管理
對于飛機、汽車等大型制造與裝配行業(yè)，其BOM結構十分復雜，轉化與調整較為頻繁，因此能否明確定義和劃分不同種類的BOM、實現(xiàn)不同BOM之間正確的轉化、對BOM進行合理而系統(tǒng)的管理是實現(xiàn)飛機、汽車等行業(yè)PLM的關鍵所在。
產品的形成要經過工程設計、工藝設計、生產制造與管理3個主要階段，在PLM環(huán)境下這3個過程中分別產生了名稱相似但卻差異較大的三個主要的BOM概念：EBOM、PBOM和MBOM。這三種BOM在PLM系統(tǒng)中具有不同的表現(xiàn)形式和作用。
圖11 產品復合數(shù)據結構
●EBOM：Engineering BOM，工程BOM，工程設計部門應用CAD系統(tǒng)產生的設計數(shù)據，生成產品名稱、產品結構、明細表等信息。它通常精確地描述了產品的設計指標、零部件之間的邏輯裝配關系、零部件總體信息（名稱、代號、類型、數(shù)量、材料)、零部件形狀信息（尺寸信息）、零部件制造信息（表面粗糙度、尺寸公差、精度等級、材料特性）、零部件關聯(lián)信息（位置關系尺寸與公差）等。
●PBOM：Plan BOM，計劃BOM或工藝BOM，工藝設計部門以EBOM中的數(shù)據為依據，依據工藝路線分工計劃、實際制造中的加工與裝配過程以及裝配部門對裝配件和加工件的交付狀態(tài)的要求，通過調整EBOM中的零部件的裝配關系、設置零部件的不同狀態(tài)，形成工藝設計過程中的虛擬件和變態(tài)件，對EBOM再設計出來的用于指導工藝工作的產品數(shù)據清單。它用于工藝設計和生產制造管理，使用它可以明確地了解零件與零件之間的制造與裝配關系，跟蹤零件制造方法、地點、人員、物料和過程等信息。
●MBOM：Manufacturing BOM，制造BOM，生產制造管理部門根據工藝部門生成的PBOM，參考工藝設計中的零件的加工步驟與裝配件的裝配步驟，更改零部件的裝配順序，增加工藝資源、工時、材料、物料等信息，以工藝過程中的工序為單位擴充PBOM，最后形成MBOM。用于作為調配工藝資源、編制生產計劃等管理工作的參考依據。
BOM的轉變過程實際上就是EBOM中節(jié)點的重組、再造以及擴展。因此如何基于EBOM，快速、正確的生成其他BOM已成為PLM系統(tǒng)集成中提高系統(tǒng)效率、保證數(shù)據正確、確保對企業(yè)基礎數(shù)據進行統(tǒng)一管理的瓶頸所在。筆者通過查閱資料，提供一種執(zhí)行性比較強的方法：
對比各種BOM視圖結構，造成設計BOM和工藝BOM異構的特殊部件主要有關鍵件和外協(xié)件，造成工藝BOM和制造BOM之間異構的特殊部件主要有虛設件和工藝件。上述各種特殊部件定義如下：
●關鍵件 考慮工藝分離面等原因，在工藝分解過程中需要對設計BOM中劃分過粗的零件進行細化而生成的部件。
●外協(xié)件 本身及其所屬的所有零部件都需外協(xié)加工的部件。其所屬零部件不會出現(xiàn)在工藝BOM中。
●虛設件 在設計BOM中出現(xiàn)，在工藝BOM中有定義，但在實際生產中并不制造，也不存儲的部件，在制造BOM中會刪除虛設件。通過處理虛設件，可以使制造工作并行化，從而在資源充足的情況下有效利用資源。
●工藝件 在設計BOM中不出現(xiàn)，而在實際生產中因為工藝要求，既要制造又要存儲的部件。在制造BOM中會添加工藝件，同時工藝BOM中某些零部件會降級成為工藝件的下級子件，這些零部件在工藝BOM中稱為工藝子件。通過處理工藝子件，可以使制造工作串行化，從而在資源有限的情況下節(jié)約利用資源。
PLM系統(tǒng)中，BOM的轉換以處理特殊部件為主要工作，如圖所示：
圖12 PLM系統(tǒng)中的BOM視圖結構轉換
例如，在Windchill系統(tǒng)中可以通過視圖功能，定義設計視圖、成本視圖、制造視圖、售后服務視圖等等，并且定義視圖之間的上下游關系。在建立了視圖關聯(lián)之后，Windchill可以輔助企業(yè)對于這些視圖之間的追溯、變更提醒、比較、以及聯(lián)動。
(三)BOM一致性管理
一種類型的BOM數(shù)據需要更改時，其他類型的BOM數(shù)據需要以其保持一致。即產生了多種BOM數(shù)據一致性的問題。
從關聯(lián)方式上來講，企業(yè)級BOM的變更管理是基于單一數(shù)據源的管理，不管是哪一種類型的BOM發(fā)生更改，都是在統(tǒng)一的BOM數(shù)據源上進行的更改，那么其他類型的BOM自然也會同步更改。PLM系統(tǒng)具有根據他們之間的一致性關系自動將對一種BOM的修改傳遞到其它BOM中的能力，并可以提供技術手段能夠隨時提醒、或者在產品數(shù)據上隨時的體現(xiàn)出源頭/上游BOM是不是發(fā)生了改動。一旦基礎視圖比如設計視圖發(fā)生變化的時候，系統(tǒng)可以自動提醒制造部門、測試部門、售后部門，他們的BOM視圖有哪些條目已經和基礎視圖不同步，使得這些部門可以及時的知曉并決定如何處理這些差異，是刷新、還是不需要和上游同步等。這樣，使得各個職能部門對于BOM保持共識變得便利，時間變短，工作量變小，而且變更及時。
圖13 EBOM的變化可向其它BOM映射
從流程上講，不同BOM之間數(shù)據的同步通過規(guī)范的變更流程來管控。當一種類型的BOM數(shù)據需要進行更改時，更改部門需考慮到該變更的影響，在進行變更申請時通知受影響的部門參與評審。受影響的部門知曉并同意了該變更之后將相應的BOM數(shù)據也變更過來。
因此，BOM數(shù)據變更的一致性在軟件功能上是系統(tǒng)自動實現(xiàn)的，但更需要人為的干預，數(shù)據的最終更改是業(yè)務上的問題，必須結合規(guī)范的變更流程實現(xiàn)BOM數(shù)據的同步更改。
三、實施企業(yè)級BOM對企業(yè)的挑戰(zhàn)及要求
實施企業(yè)級BOM解決方案對企業(yè)有諸多好處，但是在實施的過程中，許多企業(yè)的基礎準備工作不足，如：數(shù)據沒有標準化、流程不規(guī)范、管理思想不統(tǒng)一等，容易造成信息化系統(tǒng)的實施遇阻，實施效果不理想。因此，企業(yè)在實施企業(yè)級BOM系統(tǒng)前應從以下幾方面著手并準備：
1、認知方面
企業(yè)對BOM管理價值的認知，決定了企業(yè)級BOM實施的難度。一個企業(yè)以前沒有企業(yè)級的BOM管理系統(tǒng)，可能用手工管理、EXCEL文檔管理、ERP系統(tǒng)管理、甚至用PDM管理的方式，可能也能滿足日常工作的需要。為什么需要用企業(yè)級BOM，其價值在哪里，這需要企業(yè)從上層領導到普通員工都有一個清晰的認識，明白實施企業(yè)級BOM的意義所在。
2、業(yè)務影響方面
實施企業(yè)級BOM將對企業(yè)BOM管理的整體思路提出新要求，需要對BOM流程進行規(guī)范化和標準化的梳理，這往往會對企業(yè)的業(yè)務流程造成改變，要想真正的改變企業(yè)的業(yè)務流程、工作習慣和方法、甚至組織結構是比較困難的，
以上兩點都需要企業(yè)一把手的牽頭，管理思路的轉變是從上而下的，企業(yè)的高層應該有愿望進行變革，跟各個部門進行協(xié)調和溝通，才能把各個部門的工作帶動起來，使大家沒有抵觸的情緒。
3、業(yè)務規(guī)范方面
如果企業(yè)原有的管理規(guī)范或者技術規(guī)范不達標，上系統(tǒng)之前需要對管理規(guī)范進行大量的梳理，這也是一個長期的系統(tǒng)性的工作，不能一蹴而就。
企業(yè)需要建立標準化的管理體系，例如基礎數(shù)據規(guī)范、BOM編制規(guī)范、物料定義規(guī)范、編碼規(guī)范等等以及BOM管理制度；并對企業(yè)現(xiàn)有BOM數(shù)據進行梳理，形成準確的規(guī)范的BOM，作為企業(yè)級BOM建立的基礎；對BOM的轉換規(guī)則進行整理和提煉，實現(xiàn)模塊化設計，為產品配置的實現(xiàn)提供數(shù)據基礎……
如果企業(yè)設置一個專門的團隊作為企業(yè)級BOM的管理團隊，他們站在企業(yè)的角度去思考技術規(guī)范、流程、數(shù)據模型、管理系統(tǒng)……這將對系統(tǒng)的實施有很大的幫助。
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