0 引言
作為整體管理能力提升的重要一環，企業信息化建設也被提升到前所未有的高度。對研發、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、一致的動態信息、數據，并和其他部門有效銜接，是企業信息化的關鍵。
本文以某汽車企業的BOM管理系統項目實踐為基礎，結合單一數據源管理理論，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的系統框架，對汽車產品的BOM系統管理做出了有益的探索。
1 BOM管理的挑戰和問題
BOM數據作為整車企業的核心業務數據，貫穿企業的各個業務部門和生產環節。從設計、研發、工藝、采購、制造、物流、售后、財務等具體業務部門，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務開展，都對BOM數據有著不盡相同的需求。BOM數據管理往往基于各整車廠的具體業務展開。
(1)汽車產品的復雜性：汽車作為一個復雜產品，由數萬個零件構成，各零件又涉及眾多學科領域，產品研發、制造周期長。整車廠需要和全球上千家零件供應商協同完成各零件的設計、研發、制造等工作，各環節對BOM數據要求不同；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，汽車企業多根據產品、市場和銷量情況，按需組織生產，相同產品可能出現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CKD(Complete Knock Down)散件生產，臺套生產等不同制造模式，BOM數據管理需要支持靈活的發布模式和實現各地域的數據協同管理。
(3)汽車行業面臨的挑戰：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量，同時也增加了零部件的管控難度；受全球環境保護和行業競爭加劇的背景和趨勢影響，汽車行業產業升級在所難免。BOM數據的及時更新和變更管理矛盾較多。
2 基礎數據及其關系
為了應對日益變化的客戶需求，快速滿足客戶需求，整車企業普遍采用可配置BOM形式進行數據管理。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、數模信息、裝配要求、裝配力矩、互換信息等。構建企業BOM數據管理的基礎數據應包含如下幾部分。
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、流通環節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數模、裝配要求、技術規范、用戶需求、質量標準、工程師信息、供應商數據、公差規范、定價數據等一系列信息。
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，一般基于企業自身設計經驗結合行業特性，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，整車訂單和設計規范和約束有機地串聯起來。整車特征分類是實現可配置BOM構建的基礎。如1.6L排量的汽油發動機、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、整車特征分類數據完整構建了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。這些關系用于規范、指導用戶進行可配置BOM的創建和使用，如圖3所示。
圖3 可配置BOM構成示意
3 汽車企業BOM應用
對于汽車產品而言，在整個研發、制造、銷售、售后環節中，由于業務需要的不同，需要不同形式的BOM支持。在企業內部，隨著研發、制造、售后領域普遍使用PDM、ERP、DMS等系統進行管理，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，成了系統管理的基礎。梳理這3個BOM的結構關系和數據聯系，是實現企業基于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數據。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，著重表達的是父節點和子節點之間的功能關系。零件的狀態及其數模、圖紙信息，也是EBOM管理的重點。由于工程BOM以體現產品的結構為目標，完成工程審批的變更會立即在工程BOM中體現。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、零件排序等環節的零件清單。由于工程BOM為樹狀結構，著重描述車輛設計結構，而要支持整車企業生產環節的活動，必須依據企業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。目前整車企業往往是集團研發，多工廠制造。研發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節進行外包，以減少瓶頸工位的裝配時間，滿足生產節拍。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主要用于整車企業對于售后維修、配件計劃等相關的業務支持，是產品生命周期最后端的BOM數據。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需要體現在生產BOM中出現的所有零件信息，而且需要根據自身業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的關鍵數據。
圖7 售后BOM結構示意
4 單一產品數據源的BOM管理及系統應用
4.1 單一產品數據源
單一產品數據源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通過建立產品數據的邏輯聯系，將物理上分布的產品數據形成邏輯上的統一整體，為產品數據的訪問與操作提供唯一的數據源。
汽車產品作為復雜產品，通過梳理EBOM，PBOM，SBOM的數據模型和業務應用，建立三者之間的數據關系，為實現基于單一產品數據源的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，在特定的規則維護下，可以在各視圖件問完成特定零件信息和結構數據傳遞，補充各BOM的特定信息，實現了基于統一數據源的多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起的。在整車企業內部，通過唯一的工程變更指令，驅動工程、制造、售后、多環節業務數據變更，保證上下游業務的及時響應和多BOM視圖數據的同步更新。圖9所示為企業級BOM多視圖變更流程。
圖9 企業級BOM多視圖變更流程
4.4 基于SSPD的BOM系統管理實現
基于SSPD的BOM系統功能示意如圖10所示。該系統基于PDM中工程BOM的維護信息，完成生產BOM的創建，同時利用統一的系統接口程序，實現對工廠級生產BOM的管理和售后BOM的數據維護和更新。真正做到在一個系統中通過統一的工程BOM數據源，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視圖數據的同步更新。
圖10 基于SSPD的BOM系統功能示意
5 結語
SSPD理念對于實現復雜產品，尤其是汽車行業的BOM統一管理具有重要的指導作用，其關鍵是完成各BOM應用之間的數據模型分析和系統功能設計。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SSPD的管理系統提供了基礎。后期系統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信息化管理水平。
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