0 引言
作為整體管理能力提升的重要一環(huán)，企業(yè)信息化建設也被提升到前所未有的高度。對研發(fā)、銷售、制造一體的國內車企來說，如何在整個產品生命周期中，對設計和生產過程進行有效集成，獲得準確、一致的動態(tài)信息、數(shù)據(jù)，并和其他部門有效銜接，是企業(yè)信息化的關鍵。
本文以某汽車企業(yè)的BOM管理系統(tǒng)項目實踐為基礎，結合單一數(shù)據(jù)源管理理論，以工程BOM，生產BOM和售后BOM為研究重點，提出了基于SSPD管理BOM的系統(tǒng)框架，對汽車產品的BOM系統(tǒng)管理做出了有益的探索。
1 BOM管理的挑戰(zhàn)和問題
BOM數(shù)據(jù)作為整車企業(yè)的核心業(yè)務數(shù)據(jù)，貫穿企業(yè)的各個業(yè)務部門和生產環(huán)節(jié)。從設計、研發(fā)、工藝、采購、制造、物流、售后、財務等具體業(yè)務部門，到整車生產、組件臺套出口、回收計算、整車成本核算等具體的業(yè)務開展，都對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)務展開。
(1)汽車產品的復雜性：汽車作為一個復雜產品，由數(shù)萬個零件構成，各零件又涉及眾多學科領域，產品研發(fā)、制造周期長。整車廠需要和全球上千家零件供應商協(xié)同完成各零件的設計、研發(fā)、制造等工作，各環(huán)節(jié)對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：受全球制造趨勢影響，汽車企業(yè)多根據(jù)產品、市場和銷量情況，按需組織生產，相同產品可能出現(xiàn)MTO(Make To Order)，MTS(Make To Stock)，ATO(Assembly To Order)等多種制造模式，由不同地域的多個整車廠組織生產完成。各制造基地生產相同的產品可能出現(xiàn)CKD(Complete Knock Down)散件生產，臺套生產等不同制造模式，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)：全球化市場產品多樣性需求的增長導致了汽車平臺、車型、配置數(shù)量的急速增加；日益提升的技術大大增加了汽車零部件的數(shù)量，同時也增加了零部件的管控難度；受全球環(huán)境保護和行業(yè)競爭加劇的背景和趨勢影響，汽車行業(yè)產業(yè)升級在所難免。BOM數(shù)據(jù)的及時更新和變更管理矛盾較多。
2 基礎數(shù)據(jù)及其關系
為了應對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形式進行數(shù)據(jù)管理。各BOM視圖中除了包含零件及其上下級關系、單車用量和零件的使用條件、約束等關系集合外，同時還可以包含零部件所有有價值的屬性信息，包括CAD圖紙、數(shù)模信息、裝配要求、裝配力矩、互換信息等。構建企業(yè)BOM數(shù)據(jù)管理的基礎數(shù)據(jù)應包含如下幾部分。
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、化學特征唯一性標示，又常被稱為“汽車配件編號”“汽車零件編碼”“汽車零件編號”等。如果在制造或者裝配、流通環(huán)節(jié)需要進行實物零件的庫存管理的零件，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、技術規(guī)范、用戶需求、質量標準、工程師信息、供應商數(shù)據(jù)、公差規(guī)范、定價數(shù)據(jù)等一系列信息。
2.2 整車結構分類
為快速響應市場需求，縮短整車設計周期，通過一套完整的整車結構分類，將整車結構標準化、模塊化，既保證每款車結構的完整性，又支持模塊零件進行跨平臺重用。整車結構進行分類，一般基于企業(yè)自身設計經驗結合行業(yè)特性，按零件的使用功能將整車結構逐級劃分。主要模塊包括：動力模塊、底盤模塊、空調和冷卻模塊、內飾模塊、車身結構模塊、外飾模塊、電器模塊等。通常結構化代碼由特定的數(shù)字和英文字符組成。如圖1所示為部分整車結構分類示意。
圖1 整車結構分類示意
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，通過整車特征將用戶需求，整車訂單和設計規(guī)范和約束有機地串聯(lián)起來。整車特征分類是實現(xiàn)可配置BOM構建的基礎。如1.6L排量的汽油發(fā)動機、5速自動變速器、白色外觀等。將具有相同屬性的整車特征形成集合，進一步產生了特征簇。特征簇對規(guī)范特征分類和使用提供可能（如：每個特征簇對于每張訂單只能有唯一選項，必選、可選特征等）。通過特征的邏輯運算，充分表達了各特征和零件的使用場景和約束，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 配置和零件約束結構說明
零件24107132的約束關系：適用于車型RB3AAO，并與選項K20C或N00H，與選項N45R或N45S一起使用。
2.4 三者關系
零件、整車結構分類、整車特征分類數(shù)據(jù)完整構建了Super BOM。通過建立兩者之間的關系，形成整車結構和特征約束，零件和特征約束，零件和結構約束等3種重要關系。這些關系用于規(guī)范、指導用戶進行可配置BOM的創(chuàng)建和使用，如圖3所示。
圖3 可配置BOM構成示意
3 汽車企業(yè)BOM應用
對于汽車產品而言，在整個研發(fā)、制造、銷售、售后環(huán)節(jié)中，由于業(yè)務需要的不同，需要不同形式的BOM支持。在企業(yè)內部，隨著研發(fā)、制造、售后領域普遍使用PDM、ERP、DMS等系統(tǒng)進行管理，工程清單EBOM、生產物料清單PBOM和售后物料清單SBOM的準確維護，成了系統(tǒng)管理的基礎。梳理這3個BOM的結構關系和數(shù)據(jù)聯(lián)系，是實現(xiàn)企業(yè)基于SSPD管理BOM的基礎。
3.1 工程清單(EBOM)
工程BOM是設計部門對產品的設計定義，是產品最早階段的BOM數(shù)據(jù)。它反映產品的設計結構。為保證設計結構的完整性和一致性，標準的整車結構分類通常作為EBOM模板，通常采用標準設計的樹狀結構，著重表達的是父節(jié)點和子節(jié)點之間的功能關系。零件的狀態(tài)及其數(shù)模、圖紙信息，也是EBOM管理的重點。由于工程BOM以體現(xiàn)產品的結構為目標，完成工程審批的變更會立即在工程BOM中體現(xiàn)。如圖4所示是某型車輛部分工程BOM結構。
圖4 工程BOM結構示意
3.2 生產物料清單(PBOM)
生產BOM是支持生產制造、零件計劃、工位配送、零件排序等環(huán)節(jié)的零件清單。由于工程BOM為樹狀結構，著重描述車輛設計結構，而要支持整車企業(yè)生產環(huán)節(jié)的活動，必須依據(jù)企業(yè)自身的制造和工藝水平進行工程BOM的生產重構，從而形成生產BOM。目前整車企業(yè)往往是集團研發(fā)，多工廠制造。研發(fā)設計和加工制造存在一對多的關系，各工廠的制造、工藝水平和采購模式各不相同，因此生產BOM的發(fā)布工作需要設計中心和各工廠共同完成。
生產BOM的維護，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，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零件。在A工廠可能直接采購某個模塊總成，而B工廠可能分別采購模塊總成下的所有零件，然后在生產線上進行裝配。其次，刪除原工程BOM中存在的大量以設計為目的的虛擬結構和零件，弱化零件之間的層級結構關系。同時，基于生產線實際產能，需要對某些零件裝配環(huán)節(jié)進行外包，以減少瓶頸工位的裝配時間，滿足生產節(jié)拍。因此，需要在生產BOM中增加外包裝配的虛擬總成件及其下屬零件關系。有些生產過程件也許要在生產BOM中補充。如圖5所示，某型車輛生產BOM關于儀表板零件，刪除了原工程BOM中的多層結構，僅保留需裝配的零件，同時增加了標有陰影的虛擬總成件。生產BOM中的零件依靠每個BOM行中的約束條件，來決定是否滿足裝配需求。
圖5 生產BOM結構示意
生產BOM的版本管理也有其特殊性。一方面，基于相同工程變更，每個工廠由于受不同的零件庫存、生產計劃、銷售配置等因素制約，生產BOM版本的更新時間和切換方法也不同。另一方面，由于各個工廠的實際制造水平和零件批次質量的差異，各工廠需要臨時發(fā)起工廠級的生產BOM版本變更。這些因素造成基于相同工程BOM的生產BOM，在相同時間的不同工廠，會有不同的零件內容。如何有效處理各工廠的生產BOM和工程BOM的版本關系，是每個整車企業(yè)需要處理的核心問題。如圖6所示，工程BOM和各工廠級生產BOM的版本管理關系。
圖6 工廠級生產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)對于售后維修、配件計劃等相關的業(yè)務支持，是產品生命周期最后端的BOM數(shù)據(jù)。售后BOM采用和工程BOM相似的結構進行搭建，BOM管理主體是各組件分解圖，配件和分解圖中的標號一一對應。售后BOM需要體現(xiàn)在生產BOM中出現(xiàn)的所有零件信息，而且需要根據(jù)自身業(yè)務特點維護特定的結構關系和售后專屬零件。如生產BOM中采購DVD設備總成，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。對于版本管理，售后BOM需要體現(xiàn)每個零件完整的替換過程信息，從而有效支持較長的售后服務周期。如圖7所示，按結構維護的售后組件分解圖及其標號是SBOM的關鍵數(shù)據(jù)。
圖7 售后BOM結構示意
4 單一產品數(shù)據(jù)源的BOM管理及系統(tǒng)應用
4.1 單一產品數(shù)據(jù)源
單一產品數(shù)據(jù)源SSPD是波音公司在構建與實施飛機構型控制與制造資源管理DCAC/MRM計劃時提出的。SSPD通過建立產品數(shù)據(jù)的邏輯聯(lián)系，將物理上分布的產品數(shù)據(jù)形成邏輯上的統(tǒng)一整體，為產品數(shù)據(jù)的訪問與操作提供唯一的數(shù)據(jù)源。
汽車產品作為復雜產品，通過梳理EBOM，PBOM，SBOM的數(shù)據(jù)模型和業(yè)務應用，建立三者之間的數(shù)據(jù)關系，為實現(xiàn)基于單一產品數(shù)據(jù)源的BOM管理實踐打下理論基礎。
4.2 BOM多視圖管理
通過分析各BOM視圖中零件和結構關系，在特定的規(guī)則維護下，可以在各視圖件問完成特定零件信息和結構數(shù)據(jù)傳遞，補充各BOM的特定信息，實現(xiàn)了基于統(tǒng)一數(shù)據(jù)源的多BOM視圖管理。圖8為BOM多視圖轉換視圖。
圖8 BOM多視圖轉換視圖示意
4.3 唯一的變更流程管理
各BOM視圖的更改是通過各自的變更流程完成，但是其源頭還是通過工程變更發(fā)起的。在整車企業(yè)內部，通過唯一的工程變更指令，驅動工程、制造、售后、多環(huán)節(jié)業(yè)務數(shù)據(jù)變更，保證上下游業(yè)務的及時響應和多BOM視圖數(shù)據(jù)的同步更新。圖9所示為企業(yè)級BOM多視圖變更流程。
圖9 企業(yè)級BOM多視圖變更流程
4.4 基于SSPD的BOM系統(tǒng)管理實現(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的維護信息，完成生產BOM的創(chuàng)建，同時利用統(tǒng)一的系統(tǒng)接口程序，實現(xiàn)對工廠級生產BOM的管理和售后BOM的數(shù)據(jù)維護和更新。真正做到在一個系統(tǒng)中通過統(tǒng)一的工程BOM數(shù)據(jù)源，對生產、售后跨領域的BOM視圖拓展，保證所有部門共享相同的核心信息。
同時，利用可配置的流程引擎技術，通過定義不同的流程模板，在一個系統(tǒng)內，完成由工程變更流程管理，驅動生產變更流程管理和售后變更管理流程，使工程更改在各個相關視圖自動應用，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 結語
SSPD理念對于實現(xiàn)復雜產品，尤其是汽車行業(yè)的BOM統(tǒng)一管理具有重要的指導作用，其關鍵是完成各BOM應用之間的數(shù)據(jù)模型分析和系統(tǒng)功能設計。PDM中工程BOM經過工藝分解和重構形成生產BOM，生產BOM結合各工廠制造和采購策略，完成工廠級的生產BOM，工程BOM和生產BOM又是售后BOM維護和管理的基礎，完善多BOM視圖之間的邏輯關系，為實現(xiàn)SSPD的管理系統(tǒng)提供了基礎。后期系統(tǒng)將通過進一步功能擴展，引入整車產品生命周期中更多的BOM管理內容，進一步提高整車企業(yè)信息化管理水平。
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