0 引言
大規(guī)模定制集成大批量生產(chǎn)和客戶個性化定制的特點,是制造業(yè)一種重要的生產(chǎn)模式,其個性化需求實現(xiàn)是以產(chǎn)品族結(jié)構(gòu)標準物料清單和選擇項完成的。物料清單(Bill of Material,BOM)是制造業(yè)各個職能功能聯(lián)系的重要紐帶,貫穿從客戶需求、市場、銷售、設計、工藝、制造、計劃、采購、、財務以及售后服務等整個過程,而每個職能和階段對BOM管理需求不同,許多制造企業(yè)在BOM數(shù)據(jù)表達不一致導致大規(guī)模定制在客戶需求、設計、制造、采購以及售后服務、維修等節(jié)點上出差錯,影響大規(guī)模定制企業(yè)的競爭力。
為此學者在針對BOM的管理演變過程、方法和配置與視圖進行了研究,提出不同解決方案和方法,主要集中在BOM的多視圖、從EBOM轉(zhuǎn)化MBOM等數(shù)據(jù)管理和維修BOM數(shù)據(jù)來源和管理進行分析研究,但對大規(guī)模定制的BOM全程管理分析研究比較少,為此本文分析了大規(guī)模定制可配置BOM演變過程模型,并研究每個階段BOM信息模型,并開發(fā)了BOM全程管理模塊。
1 大規(guī)模定制可配置BOM演進過程
大規(guī)模定制可配BOM是在GBOM(Generic BOM)基礎上實現(xiàn)產(chǎn)品的多樣化和系列化,根據(jù)產(chǎn)品生命周期主要分為以下幾個階段:客戶需求BOM(Requirement BOM,RBOM)、功能描述(Function BOM,F(xiàn)BOM)、工程(Engineering BOM,EBOM)、工藝BOM(Process planning BOM,PBOM)、制造BOM(Manufacturing BOM,MBOM)、銷售BOM(Sale BOM,SBOM)、成本BOM(Cost BOM,CBOM)、質(zhì)量BOM(Quality BOM,QBOM)、維修BOM(Repairment,BOM)。每個階段BOM在數(shù)據(jù)和信息表現(xiàn)形式存在繼承性和差異性,其發(fā)展過程如圖1所示。
圖1 大規(guī)模定制可配置BOM演化過程
GBOM在產(chǎn)品族通用物料清單和選擇樹來實現(xiàn)產(chǎn)品族結(jié)構(gòu)的可配置管理,是大規(guī)模定制的基礎;每個階段BOM的衍生都是在質(zhì)量功能配置(QFD)基礎上進行的,客戶需求BOM依據(jù)產(chǎn)品的市場定位和顧客要求確定顧客對產(chǎn)品的需求結(jié)構(gòu)。產(chǎn)品功能BOM描述產(chǎn)品功能要求的,設計BOM是確定產(chǎn)品的組成結(jié)構(gòu)。工藝BOM是依據(jù)工藝裝備特點,編制產(chǎn)品的裝配件、零部件和最終產(chǎn)品制造的工藝規(guī)程,確定了零部件的加工設備、工裝夾具、刀具、輔具等工藝信息。制造BOM是制造階段組織和管理在實際制造與生產(chǎn)管理過程中生產(chǎn)某種產(chǎn)品所需的零部件BOM。QBOM、CBOM和BBOM用來管理產(chǎn)品質(zhì)量、成本和采購的相關信息,為SBOM提供各自的信息,而SBOM是大規(guī)模定制為客戶實現(xiàn)多樣性和個性化服務的選擇基礎;維修BOM根據(jù)SBOM提供部件或零件生成的實例BOM,每個產(chǎn)品都有實例BOM,BOM物料多和結(jié)構(gòu)負載,每個物料都有相關信息如供應商、材料信息、安裝和維修歷史等信息,存儲量大查找困難,因此維修BOM只對關重件管理。
2 可配置BOM全程管理分析
2.1 BOM信息分析
BOM在產(chǎn)品生命周期表現(xiàn)多樣復雜,但分析其在不同階段的本質(zhì)特征分為兩個部分:BOM本體和從體,BOM本體包括零部件與它們的關系,從體即本身結(jié)構(gòu)相關聯(lián)的屬性。BOM在底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為2種形式:單層和多層。在數(shù)據(jù)庫表中單層BOM相同的結(jié)構(gòu)關系只記錄一次,單層BOM表特點:更改簡單,數(shù)據(jù)庫冗余少,缺點不能完整精確描述產(chǎn)品的組成關系。多層BOM完整地記錄了BOM的結(jié)構(gòu)信息,如在同一產(chǎn)品下相同的結(jié)構(gòu)也需要多次詳盡地記錄。多層BOM優(yōu)點:能完整描述產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)關系嗎,產(chǎn)品類結(jié)構(gòu)關系互不影響,產(chǎn)品內(nèi)部部件結(jié)構(gòu)關系也互不影響。缺點:數(shù)據(jù)冗余大,BOM配置時產(chǎn)品結(jié)構(gòu)變換的互動性差。
根據(jù)不同階段BOM的需求和單層與多層BOM的優(yōu)缺點,采取不同的表現(xiàn)形式。FBOM、EBOM和PBOM需要體現(xiàn)產(chǎn)品的整體結(jié)構(gòu),采用多層BOM,而關于MBOM和由MBOM轉(zhuǎn)化而成的多視圖BOM采用單層BOM,只體現(xiàn)父子關系和層次結(jié)構(gòu),便于使用。SBOM是為了便于客戶參與定制滿足需求,通常管理產(chǎn)品的次級結(jié)構(gòu)和部件編號、名稱和規(guī)格等,但不需要更詳細的信息。維修BOM只對關重件進行處理,只需管理關重件的維修方法和供應商等信息。
2.2 可配置BOM生成流程
大規(guī)模定制的可配置BOM在市場調(diào)研和客戶需求的基礎上利用現(xiàn)有產(chǎn)品實例進行配置和多樣化選擇,其具體流程如圖2所示。主要步驟如下:
1)依據(jù)市場定位和客戶需求(價格、樣式、包裝等)形成的RBOM,按照質(zhì)量屋(the House of Quality)工具的要求分析與計算,確定出FBOM和產(chǎn)品特征參數(shù)。
2)按照FBOM和產(chǎn)品特征參數(shù),建立出GBOM。GBOM抽象成GBOM=(M,R),M表示節(jié)點,即物料項,M={具體實物、虛擬件、虛擬物料項},R表示節(jié)點之間關系,R={物料之間的父子關系、可選關系、虛構(gòu)物料項與其代表的一組物料項之間的多選一關系}。
圖2 大規(guī)模定可配置BOM生成流程圖
3)部件相似性分析:FBOM確定參數(shù)特性數(shù)據(jù)進行相似性分析,對形成的GBOM(M,R)的節(jié)點和該節(jié)點的特定參數(shù)計算其相互距離如公式(1),距離較近則歸為一類。按照深度偏離的方法對兩類BOM的所有節(jié)點都要進行計算其距離,進行相似性比較分析
d(x,y)表示兩個BOM某節(jié)點的距離
每個節(jié)點有p個相互比較的特征數(shù)
Szk為兩類GBOM在同一個節(jié)點參數(shù)的標準差
4)通過相似性分析形成的GBOM尋找是否有實例產(chǎn)品,如有實例產(chǎn)品以該物料編號檢出EBOM和其多視圖,否則按照⑤。
5)可配置BOM按照相應的參數(shù)和功能配置產(chǎn)品節(jié)點和相互關系,即實例化GBOM部件和零件轉(zhuǎn)化成EBOM,EBOM按照管理功能需要轉(zhuǎn)化為MBOM、PBOM、BBOM、CBOM和QBOM。
6)定制SBOM:客戶個性化需求和功能要求選擇MBOM部件和工藝要求、特定供應商提供的物料與包裝等形成客戶獨特的SBOM。
7)維修BOM:是在SBOM的基礎上只保留產(chǎn)品關重件物料的在BOM的節(jié)點和子項關系。
2.3 大規(guī)模定制可配置BOM多視圖的映射轉(zhuǎn)化分析
大規(guī)模定制BOM映射轉(zhuǎn)化過程中由RBOM轉(zhuǎn)化為FBOM和EBOM轉(zhuǎn)化成MBOM比較關鍵。
2.3.1 基于QFD的RBOM轉(zhuǎn)化成FBOM分析
質(zhì)量屋是一種確定顧客需求和相應產(chǎn)品或服務性能之間聯(lián)系的圖示方法,從7個方面顧客需求(customer requirements)、產(chǎn)品特性(product features)、顧客需求的重要性(Importance of customer requirements)、計劃矩陣(planning matrix)、顧客需求與產(chǎn)品特性之間的關系、特性與特性之間的關系、目標值著手,如圖3所示,在QFD分析過程中顧客需求的重要性、特性與特性之間的關系存在相互之間比較,形成判斷矩陣并按照方根與求和法計算得出相互關系的重要,把客戶的需求RBOM轉(zhuǎn)化為FBOM和特征參數(shù)。
圖3 質(zhì)量功能配置圖
2.3.2 大規(guī)模定制EBOM轉(zhuǎn)化成MBOM、SBOM和維修BOM
1)建立MBOM的前提條件分析
必須先要對物料的分類,如自制件、外購件、虛擬件、中間件和原材料等。產(chǎn)品設計開發(fā)過程中利用物料分類查詢,制定每種物料的首選或優(yōu)選原則,用最少規(guī)格制作出眾多性能的系列產(chǎn)品,在SBOM實現(xiàn)產(chǎn)品定制。確定每種物料編碼必須統(tǒng)一且唯一。
2)EBOM轉(zhuǎn)化成MBOM的流程分析
(1)設計BOM(EBOM)的形成:EBOM是指按FBOM的功能采用項目管理的方式自頂向下進行產(chǎn)品設計生成的BOM,主要包括主要部件和組成相互關系。
(2)建立工藝BOM(PBOM):PBOM建立在EBOM基礎上,添加上零部件在產(chǎn)品裝配與制造過程的加工順序,如主要是增加工位號、加工順序號、工裝夾具輔料、工時定額等工藝信息等。
(3)建立制造BOM(MBOM):MBOM是在PBOM基礎上多個部門合作得到的,需要根據(jù)企業(yè)加工能力和制造確定自制件、中間件、外購件、虛擬件和原材料等。虛擬件在設計BOM中有記錄、但在實際生產(chǎn)制造中并不存儲的部件。中間件指在設計BOM中不出現(xiàn)、但在實際生產(chǎn)制造中又要存儲的部件,在EBOM中,中間件實際上是幾個零部件構(gòu)成的集合,標志時先為這個集合新建件號,然后逐一將集合中的元素與該件號進行關聯(lián);外協(xié)件指部件本身及部件的下屬所有零部件都外協(xié)加工的部件。自制件指在EBOM和MBOM中的裝配關系一致的部件。
采用深度遍歷的對PBOM每個物料屬性進行分析,如是物料屬性是裝配件/自制件只修改該物料加工順序、加工工位、工時定額等存放在制造物料表內(nèi);如是外購件刪除該節(jié)點和節(jié)點的子樹,添加到采購物料內(nèi);如是虛擬件修改該節(jié)點的子樹的數(shù)據(jù)值,并將該節(jié)點的子節(jié)點移植該節(jié)點父節(jié)點下和刪除該虛擬節(jié)點,添加到虛擬物料表內(nèi)。如是中間件為建立一個物料編號,修改其數(shù)量1,并把是中間件的物料復制到新的物料件下數(shù)量不變同時刪除復制的件號節(jié)點和數(shù)量;對所有節(jié)點的物料遍歷完成就實現(xiàn)EBOM轉(zhuǎn)化MBOM,整個過程都采用人機對話的方式進行修改完善,各個部門根據(jù)需要完成相應BOM的轉(zhuǎn)化,如QBOM、CBOM和BBOM,如圖。
圖4 EBOM轉(zhuǎn)化成MBOM示例圖
3)構(gòu)建SBOM:按照客戶需求可以選擇需要的部件或零件而形成BOM,構(gòu)成SBOM的物料需要滿足特定的條件,成本為依據(jù)確定出SBOM中物料的訂單分離點,選擇性的物料有限,SBOM=(B,O,R)。其中B表示基本的物料項,必須包含;O表示可以選擇的物料項,該類物料項的功能相同但可以有多中配置但必須選擇其中一項,R表示基本項物料與選擇項之間,或選擇項相互之間必須滿足特定的規(guī)則,如規(guī)格和功能或其他限制,如選擇項物料為A則必須選擇某種選項物料B,R的規(guī)則必須是有限的。
4)維修BOM:采用多層BOM,需為每個產(chǎn)品構(gòu)建特定的維修BOM,才能更好的為客戶服務,因此維修BOM管理數(shù)據(jù)量大。BOM主體信息為物料數(shù)據(jù)、產(chǎn)品配置信息和節(jié)點之間的關系等,BOM叢體信息為:關鍵部件的供應商、維修人力、維修組織、維修角色、維修知識、維修歷史數(shù)據(jù)與維修當前數(shù)據(jù)等。但對大規(guī)模定制維修BOM只針對SBOM中關重件進行管理,SBOM基本物料項其維修方法和知識是共同的。
圖5 大規(guī)模定制SBOM轉(zhuǎn)化成維修BOM示例圖
3 結(jié)束語
大規(guī)模定制環(huán)境下,從顧客需求、市場定位、產(chǎn)品設計、生產(chǎn)制造和售后服務整個過程都需快速反饋,BOM是該類企業(yè)管理的基礎。本文分析了大規(guī)模定制的可配置BOM在GBOM基礎上通過QFD把客戶需求形成EBOM、EBOM轉(zhuǎn)化為其他BOM并分析其他BOM的表現(xiàn)形式與管理內(nèi)容,為企業(yè)實現(xiàn)客戶定制個性需求提供了有效途徑。
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