三一集團是集產品研發、生產和服務一體化的制造型企業，生產模式多樣化，兼有按訂單生產、按裝配生產及按庫存生產等多種生產方式。產品品種多樣化，有混凝土泵車、樁工機械、煤機和起重機等多種跨行業的重工機械產品。產品批量小，生產的峰谷周期性強。另外，此類產品的客戶需求變化快，產品更新換代快。在此模式下，既要提升產品研發、制造和服務的質量，又要做到合理控制成本，實現對產品全生命周期的管控是保證產品研發、生產和服務正常有序開展的必要條件。
基于Windchill PLM、SAP ERP以及自主開發的MES與ECC等信息系統，三一集團實現了由統一BOM模型驅動的產品全生命周期管控。該管控模式包括統一BOM模型、集成的多信息系統架構及產品全生命周期瀏覽器。
一、BOM模型的演變
BOM(Bill Of Materials，物料清單)是用來描述產品零部件組成和零部件之間相互關系的重要信息，體現的是具有一定結構關系的物料信息，包含節點及結構兩個重要元素。其中，BOM節點在產品的不同階段承載不同的屬性信息，從而體現出不同的BOM視圖，成為制造型企業產品開發與生產組織的主線。
1、BOM的本質
BOM在本質上是組成產品的各個物料及其屬性信息的總和，可以是樹形的產品結構樹，也可以是清單文件。其內容根據應用場合的不同，節點可能出現增減，節點間的關聯關系也會有增減，在保持節點不變的情況下，節點所負載的屬性信息可能有所不同。如設計階段的BOM體現產品功能組成，而不需要生產環節所需的輔料信息等。
2、傳統的BOM管理
傳統意義上的BOM管理是根據產品所屬階段對物料信息的關注點編制不同的BOM，如設計環節的EBOM(Engineering BOM)、工藝環節的PBOM(Processing BOM)、生產環節的OBOM(Order BOM)和售后服務需要的SBOM(Service BOM)等，各類BOM依賴于上一環節的BOM，互相參照，獨立編制。該方式下的新產品發布或變更時，BOM均通過串行的方式實現，數據的一致性及BOM發布的效率很難得到保證。
3、統馭BOM(Master BOM)管理
(1) Master BOM的定義
Master BOM是產品從設計、制造到售后服務所依據的總體原則，具有以下特點：1)包含產品全生命周期中所有的節點信息；2)包含所有的結構信息；3)不包含任何屬性信息。在Master BOM基礎上補充的設計、制造和服務等屬性信息、對結構關系的抽取是產品在不同階段的具體體現，并以不同BOM視圖予以展示，但在視圖轉換過程中始終保持產品主數據及結構的統一，并由研發新產品發布或變更統一觸發不同視圖的更改，更改以部件為單位，可以并行進行。
(2) 統一的主數據
Master BOM是包含產品框架信息的超級BOM，OBOM/MBOM/SBOM的主數據完全來源于Master BOM并保持與之同步變更，即BOM數據流在整個過程中保持主數據不變。
(3) 統一的結構
BOM的各類視圖需要展示的信息有所不同，如OBOM是考慮配置與替代后展示的單機BOM，MBOM是含有制造過程信息的單機BOM，即產品結構在不同的階段展示不同的形態，但產品的結構關系不會變化，即產品的結構關系在各類BOM視圖中保持統一。
(4) 統一的事件驅動
分散于多個應用系統的BOM視圖要保持主數據及結構的統一，更改必須由統一的源頭觸發。由于新產品發布及變更均由設計發起，因此Master BOM是變更的惟一源頭，并行觸發其他BOM視圖的變更，以保持統一的事件驅動。
二、BOM管理的信息系統架構
1、傳統的BOM管理系統架構
目前市場上沒有供應商可提供集設計、制造和服務一體的產品數據管理整體解決方案，也缺少完全基于信息系統實現產品全生命周期管理的企業應用案例。較多的是將不同的BOM交付于完全獨立的系統管理，如在PLM中管理EBOM、在ERP中管理PBOM、在CRM中管理SBOM等，各系統完全獨立，數據的一致性靠人工維護，而且很少有企業將產品全生命周期中的各種BOM都納入到信息系統中予以管控。
圖1 傳統的鏈式BOM管理示意圖
2、理想狀態下的BOM管理系統架構
理想狀態下完整的產品全生命周期解決方案是在同一個平臺中使用惟一的BOM，即產品全生命周期中只有一個BOM對象——Master BOM，并在此基礎上維護各類屬性，根據特定的參數定義輸出不同場合所需的實例BOM，指導完成產品各階段的生產與維護。
圖2 理想的BOM管理示意圖
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3、三一集團的BOM管理系統架構
在缺少現成的解決方案及可借鑒的應用案例的前提下，三一集團在實現產品各階段管理信息化的基礎上，以BOM為載體，進行了多系統的集成開發，實現了由統一BOM驅動的產品全生命周期數據管理的完整解決方案。根據管理需要， 三一集團主要應用到的BOM 視圖包括EBOM、PBOM、OBOM、MBOM和SBOM五種，其中EBOM和PBOM均納入PLM系統管理，其他實例BOM均依托于某個信息系統進行管理，并通過系統間的集成實現由Master BOM統一驅動的產品信息管理。
圖3 鏈式BOM管理的系統架構
(1) Master BOM的管理與發布
在三一集團的BOM 管理體系中，Master BOM以EBOM的形式體現并在PLM系統中進行管理，含有按功能模塊劃分的設計結構信息、生產組織所需的工藝信息及產品服務信息，隨著PLM系統中的零部件簽審流程完成BOM的簽審與發布，結果同時通過系統集成發布到ERP，作為OBOM的來源。
(2) OBOM的管理與發布
基于PLM集成發布的PBOM，根據生產任務及配置替代信息生成實例訂單BOM，OBOM體現物料在生產車間或工位間的合理流動，用于指導成本核算。
(3) MBOM的管理
MBOM是指實際交付產品的物料清單，由ERP發布到MES的OBOM增加制造過程信息組成。
(4) SBOM的管理
SBOM是用于指導售后服務的物料清單，發布給營銷、服務及產品的最終用戶使用。SBOM由Master BOM通過集成發布到ECC系統，并且將圖樣與BOM結構樹上的對象一一對應，用戶查找配件時可有一個直觀的界面，如圖4所示。
圖4 ECC中的SBOM
三、基于simQ的產品全生命周期瀏覽器
在實現各環節數據信息化管理的基礎上，通過與研發、制造和服務等系統的集成，實現跨平臺信息共享，三一集團開發了“產品全生命周期查詢系統”，即simQ（Schedule、Item、Man/Machine、Quality），從時間、物料、人員/設備和質量四個方面關注產品在研發、制造、交付和售后四個階段的信息變化，提供瀏覽和報表兩種查看方式。通過該系統實現了三一集團產品數據全生命周期的統一瀏覽與授權控制。
圖5 simQ系統界面(MBOM視圖顯示)
四、總結
- 基于三一集團的業務及信息化應用水平提出了基于Master BOM的產品生命周期管理概念，為實現由統一BOM驅動產品數據管理的模式奠定了理論基礎；
- 提出了統一主數據、統一結構、統一事件驅動的Master BOM管理原則：根據BOM的使用對象，準確定位BOM展示的信息，并形成規范，為各視圖BOM的制作提供依據；
- 對EBOM、PBOM、OBOM、MBOM和SBOM在三一的應用進行了重點分析，其他如銷售BOM、裝運BOM和成本BOM等也是產品生命周期中不可或缺的BOM視圖，但對產品數據的流轉及數據一致性的影響很小，因此本文未對其做詳細探討；
- 在沒有現成的全生命周期整體解決方案的情況下，三一集團進行系統間的集成開發，整合資源，實現各BOM視圖的集成管理，極大地提升了產品數據流轉過程中的一致性，為準確執行計劃、生產和服務提供了可能；
- 基于各業務系統，集成開發了產品各環節信息統一瀏覽的產品全生命周期瀏覽器simQ，實現了分散數據集中瀏覽、訪問權限受控和動態跟進制造進度等產品全生命周期信息查閱的平臺；
- 逐步融合產品各環節信息，縮小不同環節人員的思維差別，如在設計環節即充分考慮工藝生產的因素、考慮售后服務的需要，從而很大程度上完善了Master BOM的定義：從源頭上對產品全生命周期的信息進行定義，逐步將多種BOM視圖融合為惟一的BOM，通過BOM打通產品全過程的管理；
- 作為小批量、多品種、生產模式多樣化的制造型企業，三一集團的生產具有明顯的峰谷周期性，因此產能調整的靈活性接受挑戰，體現在數據管理上則是各環節的數據維護必須保持規范，但統一事件驅動的模式可能因緊張的生產任務而受到影響，導致數據的不一致。后續仍需基于Master BOM的管理模式，加強數據維護管理的規范性、優化系統流程，確保各項管理原則可有效執行。作為輔助手段，還必需開發BOM一致性分析的程序，定期抽查數據，及時整改，為生產、服務的有序進行提供保障。
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本文標題：統一BOM模型驅動的產品全生命周期管理
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