一、綜述
BOM(Bill of Material)物料清單在離散型制造型企業中，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所需要的產品信息數據結構了，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。
傳統的PDM對于靜態的BOM數據管理不再有意義，真正有業務價值的系統應該做到讓和產品信息相關的參與者和數據都與業務流程緊密結合，使得利益相關者對于產品的構成、產品的狀態、產品如何設計、產品如何制造、所依據的技術或者業務理由等等，真正的在共識之下開展各自的工作，企業級BOM的概念應運而生。
目前，各大主流PLM廠商均提供了企業級BOM這一解決方案，也有部分企業如東風汽車應用了自主研發的企業級BOM管理系統等。本報道將帶您詳細了解企業級BOM的解決方案。
二、企業級BOM的管理要點
激勵的市場競爭環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BOM清單出錯，根因還是當企業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、狀態和過程，要想高效率的協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 企業級BOM三個管理要點
為了提高市場競爭力，越來越多的企業開始利用PLM系統進行BOM管理， 企業級BOM主要解決了制造企業管理的三大難點：
1)產品配置管理
在企業中，有些不同的產品之間往往只存在少數特殊部件的差別，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據，且對數據間的調用、借用產生了人為的屏障。也有很多企業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。
企業級BOM系統中通過不同類型BOM數據之間的關聯關系，自動或者手工進行數據的傳遞及轉換。
3)BOM一致性管理
在傳統的BOM管理方式中，不同類型的BOM數據相對獨立，一種BOM數據發生更改時，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系統中，BOM的管理是基于單一數據源的管理，不同類型的BOM是基于源數據的映射，他們之間存在一致性的關聯關系，因此，當其中一種BOM的數據發生更改時，其他類型BOM中的數據會相應進行更改，不同類型BOM的一致性不再是問題。
(一)產品配置管理
制造企業正面臨著大規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后，人們將其與產品功能聯系，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，通過BOM的升級改造來推動企業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零部件編號多采用前一種類型，歐美整車企業則多采用后一種類型。研究表明，這兩種類型的本質區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的零件通用化率遠高于我國整車企業。所以，東風股份希望改變現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：發動機、電控系統、作業裝置、液壓系統等。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：發動機選項定義了大功率發動機、小功率發動機等選項值。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：選擇大功率發動機必須選擇相應的配套電氣系統，選擇小功率低端發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。如在開目PLM系統中產品配置管理的實現主要分為以下幾個步驟：
第一步：利用在開目PLM系統中的可變產品結構或者產品族建立產品系列或者平臺。該結構或者產品族包括產品所有可能出現的變量或選項，比如零件A有A1、A2、A3三種選擇，由訂單決定其選擇；
第二步：開目PLM系統中提供規則定義工具，可以在建立好的可變產品結構或者產品族上定義產品配置規則，比如訂單上客戶的某一組參數選擇決定零件A的選擇或者零件C的數量等，而零件A又決定零件B的選擇；
圖3 規則定義
第三步：開目PLM系統能夠根據輸入的參數，基于預先定義的規則自動運行，完成產品選配以獲得一個滿足輸入需求的產品BOM。
圖4 規則應用
通過在開目PLM系統中上述三個步驟的實現，可以幫助企業建立系統性的產品配置管理機制，解決產品配置的難題。
但配置管理這一過程的實現有賴于：
●成熟的模塊化
●充分的的產品規劃，準確的市場預測，
●規范的產品管理流程。
因此，企業若想實現這一過程，需要在業務上下一番功夫。
(二)多類型BOM管理
對于飛機、汽車等大型制造與裝配行業，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、實現不同BOM之間正確的轉化、對BOM進行合理而系統的管理是實現飛機、汽車等行業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系統中具有不同的表現形式和作用。
圖5 產品復合數據結構
●EBOM：Engineering BOM，工程BOM，工程設計部門應用CAD系統產生的設計數據，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，形成工藝設計過程中的虛擬件和變態件，對EBOM再設計出來的用于指導工藝工作的產品數據清單。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系統集成中提高系統效率、保證數據正確、確保對企業基礎數據進行統一管理的瓶頸所在。筆者通過查閱資料，提供一種執行性比較強的方法：
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。
●外協件 本身及其所屬的所有零部件都需外協加工的部件。其所屬零部件不會出現在工藝BOM中。
●虛設件 在設計BOM中出現，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，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約利用資源。
PLM系統中，BOM的轉換以處理特殊部件為主要工作，如圖所示：
圖6 PLM系統中的BOM視圖結構轉換
例如，在Teamcenter系統中，由于TCEng與CAD系統NX實現無縫集成，NX裝配圖中的產品裝配結構可直接導入TCEng作為設計BOM視圖結構，形成EBOMView。在此基礎上，根據系統所定義的BOM視圖結構轉換流程，由設計部門定義物料類型，并由工藝部門細分關鍵件后，系統通過對外協件和關鍵件的處理，自動完成從EBOMView到PBOMView產品結構的轉換，如圖所示。
圖7 從EBOMView到PBOMView的轉換
在產品PBOMView基礎上，由工藝部門定義工藝類型，系統通過對虛設件和工藝件的處理，自動完成從PBOMView到MBOMView產品結構的轉換，如圖所示。
圖8 從PBOMView到MBOMView的轉換
當然，這種BOM自動轉化的方式是基于企業的業務模式高度成熟與固定的情況下，而國內處于發展期間的企業特別是集團型大企業經常進行組織結構、業務模式等的調整，實現自動化的BOM轉化方式顯然不實際，在這種情況下，也可以選擇手工重構的方式對BOM進行轉換。
(三)BOM一致性管理
一種類型的BOM數據需要更改時，其他類型的BOM數據需要以其保持一致。即產生了多種BOM數據一致性的問題。
從關聯方式上來講，企業級BOM的變更管理是基于單一數據源的管理，不管是哪一種類型的BOM發生更改，都是在統一的BOM數據源上進行的更改，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、或者在產品數據上隨時的體現出源頭/上游BOM是不是發生了改動。一旦基礎視圖比如設計視圖發生變化的時候，系統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9 EBOM的變化可向其它BOM映射
從流程上講，不同BOM之間數據的同步通過規范的變更流程來管控。當一種類型的BOM數據需要進行更改時，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數據也變更過來。
因此，BOM數據變更的一致性在軟件功能上是系統自動實現的，但更需要人為的干預，數據的最終更改是業務上的問題，必須結合規范的變更流程實現BOM數據的同步更改。
三、實施企業級BOM對企業的挑戰及要求
實施企業級BOM解決方案對企業有諸多好處，但是在實施的過程中，許多企業的基礎準備工作不足，如：數據沒有標準化、流程不規范、管理思想不統一等，容易造成信息化系統的實施遇阻，實施效果不理想。因此，企業在實施企業級BOM系統前應從以下幾方面著手并準備：
1、認知方面
企業對BOM管理價值的認知，決定了企業級BOM實施的難度。一個企業以前沒有企業級的BOM管理系統，可能用手工管理、EXCEL文檔管理、ERP系統管理、甚至用PDM管理的方式，可能也能滿足日常工作的需要。為什么需要用企業級BOM，其價值在哪里，這需要企業從上層領導到普通員工都有一個清晰的認識，明白實施企業級BOM的意義所在。
2、業務影響方面
實施企業級BOM將對企業BOM管理的整體思路提出新要求，需要對BOM流程進行規范化和標準化的梳理，這往往會對企業的業務流程造成改變，要想真正的改變企業的業務流程、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一把手的牽頭，管理思路的轉變是從上而下的，企業的高層應該有愿望進行變革，跟各個部門進行協調和溝通，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、業務規范方面
如果企業原有的管理規范或者技術規范不達標，上系統之前需要對管理規范進行大量的梳理，這也是一個長期的系統性的工作，不能一蹴而就。
企業需要建立標準化的管理體系，例如基礎數據規范、BOM編制規范、物料定義規范、編碼規范等等以及BOM管理制度；并對企業現有BOM數據進行梳理，形成準確的規范的BOM，作為企業級BOM建立的基礎；對BOM的轉換規則進行整理和提煉，實現模塊化設計，為產品配置的實現提供數據基礎……
如果企業設置一個專門的團隊作為企業級BOM的管理團隊，他們站在企業的角度去思考技術規范、流程、數據模型、管理系統……這將對系統的實施有很大的幫助。
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