一、綜述

    BOM(Bill of Material)物料清單在離散型制造型企業(yè)中，最初的定義是指所有零部件、原材料的表列，是描述產(chǎn)品結構的技術文件。如今，BOM的簡稱已經(jīng)不能準確的表達企業(yè)所需要的產(chǎn)品信息數(shù)據(jù)結構了，相應對BOM的定義，也已經(jīng)從早期的僅僅描述產(chǎn)品結構的物料組成的狹義BOM擴展到了可以描述產(chǎn)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(tǒng)的PDM對于靜態(tài)的BOM數(shù)據(jù)管理不再有意義，真正有業(yè)務價值的系統(tǒng)應該做到讓和產(chǎn)品信息相關的參與者和數(shù)據(jù)都與業(yè)務流程緊密結合，使得利益相關者對于產(chǎn)品的構成、產(chǎn)品的狀態(tài)、產(chǎn)品如何設計、產(chǎn)品如何制造、所依據(jù)的技術或者業(yè)務理由等等，真正的在共識之下開展各自的工作，企業(yè)級BOM的概念應運而生。

    目前，各大主流PLM廠商均提供了企業(yè)級BOM這一解決方案，也有部分企業(yè)如東風汽車應用了自主研發(fā)的企業(yè)級BOM管理系統(tǒng)等。本報道將帶您詳細了解企業(yè)級BOM的解決方案。

二、企業(yè)級BOM的管理要點

    激勵的市場競爭環(huán)境促使市場的細分和產(chǎn)品的多樣化越來越明顯，對新產(chǎn)品的上市周期也提出了更高要求，企業(yè)常見的關于BOM的痛點，比如制造BOM出錯，根據(jù)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(tài)BOM清單出錯，根因還是當企業(yè)面臨越來越大的時間、成本和質(zhì)量壓力的時候，跨職能、跨學科的團隊之間關于產(chǎn)品的構成、狀態(tài)和過程，要想高效率的協(xié)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(yè)級BOM三個管理要點 

    為了提高市場競爭力，越來越多的企業(yè)開始利用PLM系統(tǒng)進行BOM管理， 企業(yè)級BOM主要解決了制造企業(yè)管理的三大難點：

    1)產(chǎn)品配置管理

    在企業(yè)中，有些不同的產(chǎn)品之間往往只存在少數(shù)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(chǎn)品BOM單獨進行管理會產(chǎn)生大量的冗余數(shù)據(jù)，且對數(shù)據(jù)間的調(diào)用、借用產(chǎn)生了人為的屏障。也有很多企業(yè)對產(chǎn)品進行了配置管理，但缺乏自動化的配置工具，對產(chǎn)品進行手工選配，需要經(jīng)驗非常豐富的設計人員才能夠完成，而且效率低。

    企業(yè)級BOM解決方案支持對產(chǎn)品系列或產(chǎn)品平臺進行管理，管理的不是單個產(chǎn)品的BOM，而是完整的、可變化的“產(chǎn)品全BOM結構”，且能根據(jù)具體的產(chǎn)品需求進行選配，生成不同的產(chǎn)品，系統(tǒng)提供的自動化的產(chǎn)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(yè)中，對于同一個產(chǎn)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(chǎn)出的BOM結構及信息是不同的，但又有一定的關聯(lián)。

    企業(yè)級BOM系統(tǒng)中通過不同類型BOM數(shù)據(jù)之間的關聯(lián)關系，自動或者手工進行數(shù)據(jù)的傳遞及轉(zhuǎn)換。

    3)BOM一致性管理

    在傳統(tǒng)的BOM管理方式中，不同類型的BOM數(shù)據(jù)相對獨立，一種BOM數(shù)據(jù)發(fā)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(tǒng)中，BOM的管理是基于單一數(shù)據(jù)源的管理，不同類型的BOM是基于源數(shù)據(jù)的映射，他們之間存在一致性的關聯(lián)關系，因此，當其中一種BOM的數(shù)據(jù)發(fā)生更改時，其他類型BOM中的數(shù)據(jù)會相應進行更改，不同類型BOM的一致性不再是問題。

    (一)產(chǎn)品配置管理

    制造企業(yè)正面臨著大規(guī)模生產(chǎn)和提供個性化產(chǎn)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(chǎn)品的要求存在很大差異，但是，絕大多數(shù)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(chǎn)品。

    實現(xiàn)產(chǎn)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(jīng)存在，這是早期的模塊化。模塊化理念被引入制造業(yè)后，人們將其與產(chǎn)品功能聯(lián)系，把產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)品。通過模塊的組合配置，就可以創(chuàng)建不同需求的產(chǎn)品，滿足客戶的個性化需求。

    模塊化技術也是當下國內(nèi)制造企業(yè)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(nèi)企業(yè)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(tǒng)，通過BOM的升級改造來推動企業(yè)產(chǎn)品設計乃至零部件生產(chǎn)采購模式的轉(zhuǎn)變。比如零部件的編號規(guī)則，目前國內(nèi)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(yè)零部件編號多采用前一種類型，歐美整車企業(yè)則多采用后一種類型。研究表明，這兩種類型的本質(zhì)區(qū)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(yè)的零件通用化率遠高于我國整車企業(yè)。所以，東風股份希望改變現(xiàn)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(chǎn)成本。

    在系統(tǒng)上實施配置管理，有以下幾個步驟：

    1)需要設計部門或者產(chǎn)品企劃部門在產(chǎn)品設計之初就考慮產(chǎn)品各種可能的配置，將產(chǎn)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(chǎn)品所有可能的功能模塊組成的BOM。

    2)為這個產(chǎn)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(fā)動機、電控系統(tǒng)、作業(yè)裝置、液壓系統(tǒng)等。再為每個選項定義選項值，選項值將確定具體選擇的內(nèi)容，一般是多個值，例如：發(fā)動機選項定義了大功率發(fā)動機、小功率發(fā)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(jù)用戶的配置要求，經(jīng)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(chǎn)生最終某一型號的產(chǎn)品精確BOM，即可供下游信息化系統(tǒng)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(fā)動機必須選擇相應的配套電氣系統(tǒng)，選擇小功率低端發(fā)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(tǒng)將提示用戶，以保證配置結果的正確性。

圖2 產(chǎn)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(chǎn)品邏輯結構管理，以及通過客戶訂單驅(qū)動產(chǎn)品BOM生成的能力。如在開目PLM系統(tǒng)中產(chǎn)品配置管理的實現(xiàn)主要分為以下幾個步驟：

    第一步：利用在開目PLM系統(tǒng)中的可變產(chǎn)品結構或者產(chǎn)品族建立產(chǎn)品系列或者平臺。該結構或者產(chǎn)品族包括產(chǎn)品所有可能出現(xiàn)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(tǒng)中提供規(guī)則定義工具，可以在建立好的可變產(chǎn)品結構或者產(chǎn)品族上定義產(chǎn)品配置規(guī)則，比如訂單上客戶的某一組參數(shù)選擇決定零件A的選擇或者零件C的數(shù)量等，而零件A又決定零件B的選擇；

圖3 規(guī)則定義

    第三步：開目PLM系統(tǒng)能夠根據(jù)輸入的參數(shù)，基于預先定義的規(guī)則自動運行，完成產(chǎn)品選配以獲得一個滿足輸入需求的產(chǎn)品BOM。

圖4 規(guī)則應用

    通過在開目PLM系統(tǒng)中上述三個步驟的實現(xiàn)，可以幫助企業(yè)建立系統(tǒng)性的產(chǎn)品配置管理機制，解決產(chǎn)品配置的難題。

    但配置管理這一過程的實現(xiàn)有賴于：

    ●成熟的模塊化

    ●充分的的產(chǎn)品規(guī)劃，準確的市場預測，

    ●規(guī)范的產(chǎn)品管理流程。

    因此，企業(yè)若想實現(xiàn)這一過程，需要在業(yè)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(yè)，其BOM結構十分復雜，轉(zhuǎn)化與調(diào)整較為頻繁，因此能否明確定義和劃分不同種類的BOM、實現(xiàn)不同BOM之間正確的轉(zhuǎn)化、對BOM進行合理而系統(tǒng)的管理是實現(xiàn)飛機、汽車等行業(yè)PLM的關鍵所在。

    產(chǎn)品的形成要經(jīng)過工程設計、工藝設計、生產(chǎn)制造與管理3個主要階段，在PLM環(huán)境下這3個過程中分別產(chǎn)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(tǒng)中具有不同的表現(xiàn)形式和作用。

圖5 產(chǎn)品復合數(shù)據(jù)結構

    ●EBOM：Engineering BOM，工程BOM，工程設計部門應用CAD系統(tǒng)產(chǎn)生的設計數(shù)據(jù)，生成產(chǎn)品名稱、產(chǎn)品結構、明細表等信息。它通常精確地描述了產(chǎn)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(shù)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(lián)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(shù)據(jù)為依據(jù)，依據(jù)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(tài)的要求，通過調(diào)整EBOM中的零部件的裝配關系、設置零部件的不同狀態(tài)，形成工藝設計過程中的虛擬件和變態(tài)件，對EBOM再設計出來的用于指導工藝工作的產(chǎn)品數(shù)據(jù)清單。它用于工藝設計和生產(chǎn)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(chǎn)制造管理部門根據(jù)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(diào)配工藝資源、編制生產(chǎn)計劃等管理工作的參考依據(jù)。

    BOM的轉(zhuǎn)變過程實際上就是EBOM中節(jié)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(tǒng)集成中提高系統(tǒng)效率、保證數(shù)據(jù)正確、確保對企業(yè)基礎數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一管理的瓶頸所在。筆者通過查閱資料，提供一種執(zhí)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(xié)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(xié)件  本身及其所屬的所有零部件都需外協(xié)加工的部件。其所屬零部件不會出現(xiàn)在工藝BOM中。

    ●虛設件  在設計BOM中出現(xiàn)，在工藝BOM中有定義，但在實際生產(chǎn)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(xiàn)，而在實際生產(chǎn)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(jié)約利用資源。

    PLM系統(tǒng)中，BOM的轉(zhuǎn)換以處理特殊部件為主要工作，如圖所示：

圖6 PLM系統(tǒng)中的BOM視圖結構轉(zhuǎn)換

    例如，在Teamcenter系統(tǒng)中，由于TCEng與CAD系統(tǒng)NX實現(xiàn)無縫集成，NX裝配圖中的產(chǎn)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(jù)系統(tǒng)所定義的BOM視圖結構轉(zhuǎn)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(tǒng)通過對外協(xié)件和關鍵件的處理，自動完成從EBOMView到PBOMView產(chǎn)品結構的轉(zhuǎn)換，如圖所示。

圖7 從EBOMView到PBOMView的轉(zhuǎn)換

    在產(chǎn)品PBOMView基礎上，由工藝部門定義工藝類型，系統(tǒng)通過對虛設件和工藝件的處理，自動完成從PBOMView到MBOMView產(chǎn)品結構的轉(zhuǎn)換，如圖所示。

圖8 從PBOMView到MBOMView的轉(zhuǎn)換

    當然，這種BOM自動轉(zhuǎn)化的方式是基于企業(yè)的業(yè)務模式高度成熟與固定的情況下，而國內(nèi)處于發(fā)展期間的企業(yè)特別是集團型大企業(yè)經(jīng)常進行組織結構、業(yè)務模式等的調(diào)整，實現(xiàn)自動化的BOM轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換。

    (三)BOM一致性管理

    一種類型的BOM數(shù)據(jù)需要更改時，其他類型的BOM數(shù)據(jù)需要以其保持一致。即產(chǎn)生了多種BOM數(shù)據(jù)一致性的問題。

    從關聯(lián)方式上來講，企業(yè)級BOM的變更管理是基于單一數(shù)據(jù)源的管理，不管是哪一種類型的BOM發(fā)生更改，都是在統(tǒng)一的BOM數(shù)據(jù)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(tǒng)具有根據(jù)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(chǎn)品數(shù)據(jù)上隨時的體現(xiàn)出源頭/上游BOM是不是發(fā)生了改動。一旦基礎視圖比如設計視圖發(fā)生變化的時候，系統(tǒng)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(jīng)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(shù)據(jù)的同步通過規(guī)范的變更流程來管控。當一種類型的BOM數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)也變更過來。

    因此，BOM數(shù)據(jù)變更的一致性在軟件功能上是系統(tǒng)自動實現(xiàn)的，但更需要人為的干預，數(shù)據(jù)的最終更改是業(yè)務上的問題，必須結合規(guī)范的變更流程實現(xiàn)BOM數(shù)據(jù)的同步更改。

三、實施企業(yè)級BOM對企業(yè)的挑戰(zhàn)及要求

    實施企業(yè)級BOM解決方案對企業(yè)有諸多好處，但是在實施的過程中，許多企業(yè)的基礎準備工作不足，如：數(shù)據(jù)沒有標準化、流程不規(guī)范、管理思想不統(tǒng)一等，容易造成信息化系統(tǒng)的實施遇阻，實施效果不理想。因此，企業(yè)在實施企業(yè)級BOM系統(tǒng)前應從以下幾方面著手并準備：

    1、認知方面

    企業(yè)對BOM管理價值的認知，決定了企業(yè)級BOM實施的難度。一個企業(yè)以前沒有企業(yè)級的BOM管理系統(tǒng)，可能用手工管理、EXCEL文檔管理、ERP系統(tǒng)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(yè)級BOM，其價值在哪里，這需要企業(yè)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(yè)級BOM的意義所在。

    2、業(yè)務影響方面

    實施企業(yè)級BOM將對企業(yè)BOM管理的整體思路提出新要求，需要對BOM流程進行規(guī)范化和標準化的梳理，這往往會對企業(yè)的業(yè)務流程造成改變，要想真正的改變企業(yè)的業(yè)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(yè)一把手的牽頭，管理思路的轉(zhuǎn)變是從上而下的，企業(yè)的高層應該有愿望進行變革，跟各個部門進行協(xié)調(diào)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(yè)務規(guī)范方面

    如果企業(yè)原有的管理規(guī)范或者技術規(guī)范不達標，上系統(tǒng)之前需要對管理規(guī)范進行大量的梳理，這也是一個長期的系統(tǒng)性的工作，不能一蹴而就。

    企業(yè)需要建立標準化的管理體系，例如基礎數(shù)據(jù)規(guī)范、BOM編制規(guī)范、物料定義規(guī)范、編碼規(guī)范等等以及BOM管理制度；并對企業(yè)現(xiàn)有BOM數(shù)據(jù)進行梳理，形成準確的規(guī)范的BOM，作為企業(yè)級BOM建立的基礎；對BOM的轉(zhuǎn)換規(guī)則進行整理和提煉，實現(xiàn)模塊化設計，為產(chǎn)品配置的實現(xiàn)提供數(shù)據(jù)基礎……

    如果企業(yè)設置一個專門的團隊作為企業(yè)級BOM的管理團隊，他們站在企業(yè)的角度去思考技術規(guī)范、流程、數(shù)據(jù)模型、管理系統(tǒng)……這將對系統(tǒng)的實施有很大的幫助。

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本文標題：企業(yè)級BOM：打造產(chǎn)品全生命周期數(shù)據(jù)管理體系

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