0 引言

    作為整體管理能力提升的重要一環(huán)，企業(yè)信息化建設(shè)也被提升到前所未有的高度。對(duì)研發(fā)、銷售、制造一體的國(guó)內(nèi)車企來(lái)說(shuō)，如何在整個(gè)產(chǎn)品生命周期中，對(duì)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行有效集成，獲得準(zhǔn)確、一致的動(dòng)態(tài)信息、數(shù)據(jù)，并和其他部門有效銜接，是企業(yè)信息化的關(guān)鍵。

    本文以某汽車企業(yè)的BOM管理系統(tǒng)項(xiàng)目實(shí)踐為基礎(chǔ)，結(jié)合單一數(shù)據(jù)源管理理論，以工程BOM，生產(chǎn)BOM和售后BOM為研究重點(diǎn)，提出了基于SSPD管理BOM的系統(tǒng)框架，對(duì)汽車產(chǎn)品的BOM系統(tǒng)管理做出了有益的探索。

1 BOM管理的挑戰(zhàn)和問(wèn)題

    BOM數(shù)據(jù)作為整車企業(yè)的核心業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，貫穿企業(yè)的各個(gè)業(yè)務(wù)部門和生產(chǎn)環(huán)節(jié)。從設(shè)計(jì)、研發(fā)、工藝、采購(gòu)、制造、物流、售后、財(cái)務(wù)等具體業(yè)務(wù)部門，到整車生產(chǎn)、組件臺(tái)套出口、回收計(jì)算、整車成本核算等具體的業(yè)務(wù)開展，都對(duì)BOM數(shù)據(jù)有著不盡相同的需求。BOM數(shù)據(jù)管理往往基于各整車廠的具體業(yè)務(wù)展開。

    (1)汽車產(chǎn)品的復(fù)雜性：汽車作為一個(gè)復(fù)雜產(chǎn)品，由數(shù)萬(wàn)個(gè)零件構(gòu)成，各零件又涉及眾多學(xué)科領(lǐng)域，產(chǎn)品研發(fā)、制造周期長(zhǎng)。整車廠需要和全球上千家零件供應(yīng)商協(xié)同完成各零件的設(shè)計(jì)、研發(fā)、制造等工作，各環(huán)節(jié)對(duì)BOM數(shù)據(jù)要求不同；必需提供有效的版本控制和一致性管理。

    (2)制造模式多樣性：受全球制造趨勢(shì)影響，汽車企業(yè)多根據(jù)產(chǎn)品、市場(chǎng)和銷量情況，按需組織生產(chǎn)，相同產(chǎn)品可能出現(xiàn)MTO(Make To Order)，MTS(Make To Stock)，ATO(Assembly To Order)等多種制造模式，由不同地域的多個(gè)整車廠組織生產(chǎn)完成。各制造基地生產(chǎn)相同的產(chǎn)品可能出現(xiàn)CKD(Complete Knock Down)散件生產(chǎn)，臺(tái)套生產(chǎn)等不同制造模式，BOM數(shù)據(jù)管理需要支持靈活的發(fā)布模式和實(shí)現(xiàn)各地域的數(shù)據(jù)協(xié)同管理。

    (3)汽車行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)：全球化市場(chǎng)產(chǎn)品多樣性需求的增長(zhǎng)導(dǎo)致了汽車平臺(tái)、車型、配置數(shù)量的急速增加；日益提升的技術(shù)大大增加了汽車零部件的數(shù)量，同時(shí)也增加了零部件的管控難度；受全球環(huán)境保護(hù)和行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)加劇的背景和趨勢(shì)影響，汽車行業(yè)產(chǎn)業(yè)升級(jí)在所難免。BOM數(shù)據(jù)的及時(shí)更新和變更管理矛盾較多。

2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及其關(guān)系

    為了應(yīng)對(duì)日益變化的客戶需求，快速滿足客戶需求，整車企業(yè)普遍采用可配置BOM形式進(jìn)行數(shù)據(jù)管理。各BOM視圖中除了包含零件及其上下級(jí)關(guān)系、單車用量和零件的使用條件、約束等關(guān)系集合外，同時(shí)還可以包含零部件所有有價(jià)值的屬性信息，包括CAD圖紙、數(shù)模信息、裝配要求、裝配力矩、互換信息等。構(gòu)建企業(yè)BOM數(shù)據(jù)管理的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)應(yīng)包含如下幾部分。

    2.1 零件

    零件編碼作為零件最重要的屬性，指汽車零部件的物理、化學(xué)特征唯一性標(biāo)示，又常被稱為“汽車配件編號(hào)”“汽車零件編碼”“汽車零件編號(hào)”等。如果在制造或者裝配、流通環(huán)節(jié)需要進(jìn)行實(shí)物零件的庫(kù)存管理的零件，必須分配唯一零件編碼。零件編碼一般采用有意義編碼和無(wú)意義編碼兩種。零件編碼由特定的數(shù)字和英文字符組成。

    零件屬性還包括：零件描述、單位、零件的CAD圖紙、3D數(shù)模、裝配要求、技術(shù)規(guī)范、用戶需求、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、工程師信息、供應(yīng)商數(shù)據(jù)、公差規(guī)范、定價(jià)數(shù)據(jù)等一系列信息。

    2.2 整車結(jié)構(gòu)分類

    為快速響應(yīng)市場(chǎng)需求，縮短整車設(shè)計(jì)周期，通過(guò)一套完整的整車結(jié)構(gòu)分類，將整車結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化，既保證每款車結(jié)構(gòu)的完整性，又支持模塊零件進(jìn)行跨平臺(tái)重用。整車結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類，一般基于企業(yè)自身設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)結(jié)合行業(yè)特性，按零件的使用功能將整車結(jié)構(gòu)逐級(jí)劃分。主要模塊包括：動(dòng)力模塊、底盤模塊、空調(diào)和冷卻模塊、內(nèi)飾模塊、車身結(jié)構(gòu)模塊、外飾模塊、電器模塊等。通常結(jié)構(gòu)化代碼由特定的數(shù)字和英文字符組成。如圖1所示為部分整車結(jié)構(gòu)分類示意。

    圖1 整車結(jié)構(gòu)分類示意

    2.3 整車特征分類

    整車特征具體定義了車輛的一種配置或銷售屬性，通過(guò)整車特征將用戶需求，整車訂單和設(shè)計(jì)規(guī)范和約束有機(jī)地串聯(lián)起來(lái)。整車特征分類是實(shí)現(xiàn)可配置BOM構(gòu)建的基礎(chǔ)。如1.6L排量的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)、5速自動(dòng)變速器、白色外觀等。將具有相同屬性的整車特征形成集合，進(jìn)一步產(chǎn)生了特征簇。特征簇對(duì)規(guī)范特征分類和使用提供可能（如：每個(gè)特征簇對(duì)于每張訂單只能有唯一選項(xiàng)，必選、可選特征等）。通過(guò)特征的邏輯運(yùn)算，充分表達(dá)了各特征和零件的使用場(chǎng)景和約束，為可配置BOM的形成提供了可能。整車特征分類由特定的數(shù)字和英文字符組成。

    如圖2所示，整車特征代碼JOOB的約束關(guān)系，適用于車型L6 LHAA，并與特征A03G或VA50C一起使用但不能和特征A037一起使用。

    圖2 配置和零件約束結(jié)構(gòu)說(shuō)明

    零件24107132的約束關(guān)系：適用于車型RB3AAO，并與選項(xiàng)K20C或N00H，與選項(xiàng)N45R或N45S一起使用。

    2.4 三者關(guān)系

    零件、整車結(jié)構(gòu)分類、整車特征分類數(shù)據(jù)完整構(gòu)建了Super BOM。通過(guò)建立兩者之間的關(guān)系，形成整車結(jié)構(gòu)和特征約束，零件和特征約束，零件和結(jié)構(gòu)約束等3種重要關(guān)系。這些關(guān)系用于規(guī)范、指導(dǎo)用戶進(jìn)行可配置BOM的創(chuàng)建和使用，如圖3所示。

    圖3 可配置BOM構(gòu)成示意

3 汽車企業(yè)BOM應(yīng)用 

    對(duì)于汽車產(chǎn)品而言，在整個(gè)研發(fā)、制造、銷售、售后環(huán)節(jié)中，由于業(yè)務(wù)需要的不同，需要不同形式的BOM支持。在企業(yè)內(nèi)部，隨著研發(fā)、制造、售后領(lǐng)域普遍使用PDM、ERP、DMS等系統(tǒng)進(jìn)行管理，工程清單EBOM、生產(chǎn)物料清單PBOM和售后物料清單SBOM的準(zhǔn)確維護(hù)，成了系統(tǒng)管理的基礎(chǔ)。梳理這3個(gè)BOM的結(jié)構(gòu)關(guān)系和數(shù)據(jù)聯(lián)系，是實(shí)現(xiàn)企業(yè)基于SSPD管理BOM的基礎(chǔ)。

    3.1 工程清單(EBOM)

    工程BOM是設(shè)計(jì)部門對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)定義，是產(chǎn)品最早階段的BOM數(shù)據(jù)。它反映產(chǎn)品的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。為保證設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的完整性和一致性，標(biāo)準(zhǔn)的整車結(jié)構(gòu)分類通常作為EBOM模板，通常采用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的樹狀結(jié)構(gòu)，著重表達(dá)的是父節(jié)點(diǎn)和子節(jié)點(diǎn)之間的功能關(guān)系。零件的狀態(tài)及其數(shù)模、圖紙信息，也是EBOM管理的重點(diǎn)。由于工程BOM以體現(xiàn)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)為目標(biāo)，完成工程審批的變更會(huì)立即在工程BOM中體現(xiàn)。如圖4所示是某型車輛部分工程BOM結(jié)構(gòu)。

    圖4 工程BOM結(jié)構(gòu)示意

    3.2 生產(chǎn)物料清單(PBOM)

    生產(chǎn)BOM是支持生產(chǎn)制造、零件計(jì)劃、工位配送、零件排序等環(huán)節(jié)的零件清單。由于工程BOM為樹狀結(jié)構(gòu)，著重描述車輛設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，而要支持整車企業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的活動(dòng)，必須依據(jù)企業(yè)自身的制造和工藝水平進(jìn)行工程BOM的生產(chǎn)重構(gòu)，從而形成生產(chǎn)BOM。目前整車企業(yè)往往是集團(tuán)研發(fā)，多工廠制造。研發(fā)設(shè)計(jì)和加工制造存在一對(duì)多的關(guān)系，各工廠的制造、工藝水平和采購(gòu)模式各不相同，因此生產(chǎn)BOM的發(fā)布工作需要設(shè)計(jì)中心和各工廠共同完成。

    生產(chǎn)BOM的維護(hù)，首先需依據(jù)各工廠的制造、工藝水平，決定整車的裝配層級(jí)，即決定整車的最小裝配單元，可能是組件也可以是具體的零件，完全由該工廠的裝配能力決定。最小裝配單元，一般就是該工廠的采購(gòu)零件。在A工廠可能直接采購(gòu)某個(gè)模塊總成，而B工廠可能分別采購(gòu)模塊總成下的所有零件，然后在生產(chǎn)線上進(jìn)行裝配。其次，刪除原工程BOM中存在的大量以設(shè)計(jì)為目的的虛擬結(jié)構(gòu)和零件，弱化零件之間的層級(jí)結(jié)構(gòu)關(guān)系。同時(shí)，基于生產(chǎn)線實(shí)際產(chǎn)能，需要對(duì)某些零件裝配環(huán)節(jié)進(jìn)行外包，以減少瓶頸工位的裝配時(shí)間，滿足生產(chǎn)節(jié)拍。因此，需要在生產(chǎn)BOM中增加外包裝配的虛擬總成件及其下屬零件關(guān)系。有些生產(chǎn)過(guò)程件也許要在生產(chǎn)BOM中補(bǔ)充。如圖5所示，某型車輛生產(chǎn)BOM關(guān)于儀表板零件，刪除了原工程BOM中的多層結(jié)構(gòu)，僅保留需裝配的零件，同時(shí)增加了標(biāo)有陰影的虛擬總成件。生產(chǎn)BOM中的零件依靠每個(gè)BOM行中的約束條件，來(lái)決定是否滿足裝配需求。

    圖5 生產(chǎn)BOM結(jié)構(gòu)示意

    生產(chǎn)BOM的版本管理也有其特殊性。一方面，基于相同工程變更，每個(gè)工廠由于受不同的零件庫(kù)存、生產(chǎn)計(jì)劃、銷售配置等因素制約，生產(chǎn)BOM版本的更新時(shí)間和切換方法也不同。另一方面，由于各個(gè)工廠的實(shí)際制造水平和零件批次質(zhì)量的差異，各工廠需要臨時(shí)發(fā)起工廠級(jí)的生產(chǎn)BOM版本變更。這些因素造成基于相同工程BOM的生產(chǎn)BOM，在相同時(shí)間的不同工廠，會(huì)有不同的零件內(nèi)容。如何有效處理各工廠的生產(chǎn)BOM和工程BOM的版本關(guān)系，是每個(gè)整車企業(yè)需要處理的核心問(wèn)題。如圖6所示，工程BOM和各工廠級(jí)生產(chǎn)BOM的版本管理關(guān)系。

    圖6 工廠級(jí)生產(chǎn)BOM的版本管理

    3.3 售后物料清單(SBOM)

    售后BOM主要用于整車企業(yè)對(duì)于售后維修、配件計(jì)劃等相關(guān)的業(yè)務(wù)支持，是產(chǎn)品生命周期最后端的BOM數(shù)據(jù)。售后BOM采用和工程BOM相似的結(jié)構(gòu)進(jìn)行搭建，BOM管理主體是各組件分解圖，配件和分解圖中的標(biāo)號(hào)一一對(duì)應(yīng)。售后BOM需要體現(xiàn)在生產(chǎn)BOM中出現(xiàn)的所有零件信息，而且需要根據(jù)自身業(yè)務(wù)特點(diǎn)維護(hù)特定的結(jié)構(gòu)關(guān)系和售后專屬零件。如生產(chǎn)BOM中采購(gòu)DVD設(shè)備總成，但是在售后BOM中可能需要將DVD面板及其按鈕零件也需要描述。對(duì)于版本管理，售后BOM需要體現(xiàn)每個(gè)零件完整的替換過(guò)程信息，從而有效支持較長(zhǎng)的售后服務(wù)周期。如圖7所示，按結(jié)構(gòu)維護(hù)的售后組件分解圖及其標(biāo)號(hào)是SBOM的關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

    圖7 售后BOM結(jié)構(gòu)示意

4 單一產(chǎn)品數(shù)據(jù)源的BOM管理及系統(tǒng)應(yīng)用

    4.1 單一產(chǎn)品數(shù)據(jù)源

    單一產(chǎn)品數(shù)據(jù)源SSPD是波音公司在構(gòu)建與實(shí)施飛機(jī)構(gòu)型控制與制造資源管理DCAC/MRM計(jì)劃時(shí)提出的。SSPD通過(guò)建立產(chǎn)品數(shù)據(jù)的邏輯聯(lián)系，將物理上分布的產(chǎn)品數(shù)據(jù)形成邏輯上的統(tǒng)一整體，為產(chǎn)品數(shù)據(jù)的訪問(wèn)與操作提供唯一的數(shù)據(jù)源。

    汽車產(chǎn)品作為復(fù)雜產(chǎn)品，通過(guò)梳理EBOM，PBOM，SBOM的數(shù)據(jù)模型和業(yè)務(wù)應(yīng)用，建立三者之間的數(shù)據(jù)關(guān)系，為實(shí)現(xiàn)基于單一產(chǎn)品數(shù)據(jù)源的BOM管理實(shí)踐打下理論基礎(chǔ)。

    4.2 BOM多視圖管理

    通過(guò)分析各BOM視圖中零件和結(jié)構(gòu)關(guān)系，在特定的規(guī)則維護(hù)下，可以在各視圖件問(wèn)完成特定零件信息和結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)傳遞，補(bǔ)充各BOM的特定信息，實(shí)現(xiàn)了基于統(tǒng)一數(shù)據(jù)源的多BOM視圖管理。圖8為BOM多視圖轉(zhuǎn)換視圖。

    圖8 BOM多視圖轉(zhuǎn)換視圖示意

    4.3 唯一的變更流程管理

    各BOM視圖的更改是通過(guò)各自的變更流程完成，但是其源頭還是通過(guò)工程變更發(fā)起的。在整車企業(yè)內(nèi)部，通過(guò)唯一的工程變更指令，驅(qū)動(dòng)工程、制造、售后、多環(huán)節(jié)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)變更，保證上下游業(yè)務(wù)的及時(shí)響應(yīng)和多BOM視圖數(shù)據(jù)的同步更新。圖9所示為企業(yè)級(jí)BOM多視圖變更流程。

    圖9 企業(yè)級(jí)BOM多視圖變更流程

    4.4 基于SSPD的BOM系統(tǒng)管理實(shí)現(xiàn)

    基于SSPD的BOM系統(tǒng)功能示意如圖10所示。該系統(tǒng)基于PDM中工程BOM的維護(hù)信息，完成生產(chǎn)BOM的創(chuàng)建，同時(shí)利用統(tǒng)一的系統(tǒng)接口程序，實(shí)現(xiàn)對(duì)工廠級(jí)生產(chǎn)BOM的管理和售后BOM的數(shù)據(jù)維護(hù)和更新。真正做到在一個(gè)系統(tǒng)中通過(guò)統(tǒng)一的工程BOM數(shù)據(jù)源，對(duì)生產(chǎn)、售后跨領(lǐng)域的BOM視圖拓展，保證所有部門共享相同的核心信息。

    同時(shí)，利用可配置的流程引擎技術(shù)，通過(guò)定義不同的流程模板，在一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)，完成由工程變更流程管理，驅(qū)動(dòng)生產(chǎn)變更流程管理和售后變更管理流程，使工程更改在各個(gè)相關(guān)視圖自動(dòng)應(yīng)用，保證各BOM視圖數(shù)據(jù)的同步更新。

    圖10 基于SSPD的BOM系統(tǒng)功能示意

5 結(jié)語(yǔ)

    SSPD理念對(duì)于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜產(chǎn)品，尤其是汽車行業(yè)的BOM統(tǒng)一管理具有重要的指導(dǎo)作用，其關(guān)鍵是完成各BOM應(yīng)用之間的數(shù)據(jù)模型分析和系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)。PDM中工程BOM經(jīng)過(guò)工藝分解和重構(gòu)形成生產(chǎn)BOM，生產(chǎn)BOM結(jié)合各工廠制造和采購(gòu)策略，完成工廠級(jí)的生產(chǎn)BOM，工程BOM和生產(chǎn)BOM又是售后BOM維護(hù)和管理的基礎(chǔ)，完善多BOM視圖之間的邏輯關(guān)系，為實(shí)現(xiàn)SSPD的管理系統(tǒng)提供了基礎(chǔ)。后期系統(tǒng)將通過(guò)進(jìn)一步功能擴(kuò)展，引入整車產(chǎn)品生命周期中更多的BOM管理內(nèi)容，進(jìn)一步提高整車企業(yè)信息化管理水平。

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本文標(biāo)題：基于單一產(chǎn)品數(shù)據(jù)源的汽車BOM管理研究及應(yīng)用

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