0 引言

    大規(guī)模定制集成大批量生產(chǎn)和客戶個(gè)性化定制的特點(diǎn)，是制造業(yè)一種重要的生產(chǎn)模式，其個(gè)性化需求實(shí)現(xiàn)是以產(chǎn)品族結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)物料清單和選擇項(xiàng)完成的。物料清單(Bill of Material，BOM)是制造業(yè)各個(gè)職能功能聯(lián)系的重要紐帶，貫穿從客戶需求、市場(chǎng)、銷售、設(shè)計(jì)、工藝、制造、計(jì)劃、采購(gòu)、、財(cái)務(wù)以及售后服務(wù)等整個(gè)過(guò)程，而每個(gè)職能和階段對(duì)BOM管理需求不同，許多制造企業(yè)在BOM數(shù)據(jù)表達(dá)不一致導(dǎo)致大規(guī)模定制在客戶需求、設(shè)計(jì)、制造、采購(gòu)以及售后服務(wù)、維修等節(jié)點(diǎn)上出差錯(cuò)，影響大規(guī)模定制企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。

    為此學(xué)者在針對(duì)BOM的管理演變過(guò)程、方法和配置與視圖進(jìn)行了研究，提出不同解決方案和方法，主要集中在BOM的多視圖、從EBOM轉(zhuǎn)化MBOM等數(shù)據(jù)管理和維修BOM數(shù)據(jù)來(lái)源和管理進(jìn)行分析研究，但對(duì)大規(guī)模定制的BOM全程管理分析研究比較少，為此本文分析了大規(guī)模定制可配置BOM演變過(guò)程模型，并研究每個(gè)階段BOM信息模型，并開發(fā)了BOM全程管理模塊。

1 大規(guī)模定制可配置BOM演進(jìn)過(guò)程

    大規(guī)模定制可配BOM是在GBOM(Generic BOM)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的多樣化和系列化，根據(jù)產(chǎn)品生命周期主要分為以下幾個(gè)階段：客戶需求BOM(Requirement BOM，RBOM)、功能描述(Function BOM，F(xiàn)BOM)、工程(Engineering BOM，EBOM)、工藝BOM(Process planning BOM，PBOM)、制造BOM(Manufacturing BOM，MBOM)、銷售BOM(Sale BOM，SBOM)、成本BOM(Cost BOM，CBOM)、質(zhì)量BOM(Quality BOM，QBOM)、維修BOM(Repairment，BOM)。每個(gè)階段BOM在數(shù)據(jù)和信息表現(xiàn)形式存在繼承性和差異性，其發(fā)展過(guò)程如圖1所示。

圖1 大規(guī)模定制可配置BOM演化過(guò)程

    GBOM在產(chǎn)品族通用物料清單和選擇樹來(lái)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品族結(jié)構(gòu)的可配置管理，是大規(guī)模定制的基礎(chǔ)；每個(gè)階段BOM的衍生都是在質(zhì)量功能配置(QFD)基礎(chǔ)上進(jìn)行的，客戶需求BOM依據(jù)產(chǎn)品的市場(chǎng)定位和顧客要求確定顧客對(duì)產(chǎn)品的需求結(jié)構(gòu)。產(chǎn)品功能BOM描述產(chǎn)品功能要求的，設(shè)計(jì)BOM是確定產(chǎn)品的組成結(jié)構(gòu)。工藝BOM是依據(jù)工藝裝備特點(diǎn)，編制產(chǎn)品的裝配件、零部件和最終產(chǎn)品制造的工藝規(guī)程，確定了零部件的加工設(shè)備、工裝夾具、刀具、輔具等工藝信息。制造BOM是制造階段組織和管理在實(shí)際制造與生產(chǎn)管理過(guò)程中生產(chǎn)某種產(chǎn)品所需的零部件BOM。QBOM、CBOM和BBOM用來(lái)管理產(chǎn)品質(zhì)量、成本和采購(gòu)的相關(guān)信息，為SBOM提供各自的信息，而SBOM是大規(guī)模定制為客戶實(shí)現(xiàn)多樣性和個(gè)性化服務(wù)的選擇基礎(chǔ)；維修BOM根據(jù)SBOM提供部件或零件生成的實(shí)例BOM，每個(gè)產(chǎn)品都有實(shí)例BOM，BOM物料多和結(jié)構(gòu)負(fù)載，每個(gè)物料都有相關(guān)信息如供應(yīng)商、材料信息、安裝和維修歷史等信息，存儲(chǔ)量大查找困難，因此維修BOM只對(duì)關(guān)重件管理。

2 可配置BOM全程管理分析

    2.1 BOM信息分析

    BOM在產(chǎn)品生命周期表現(xiàn)多樣復(fù)雜，但分析其在不同階段的本質(zhì)特征分為兩個(gè)部分：BOM本體和從體，BOM本體包括零部件與它們的關(guān)系，從體即本身結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)的屬性。BOM在底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為2種形式：?jiǎn)螌雍投鄬�。在�?shù)據(jù)庫(kù)表中單層BOM相同的結(jié)構(gòu)關(guān)系只記錄一次，單層BOM表特點(diǎn)：更改簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)庫(kù)冗余少，缺點(diǎn)不能完整精確描述產(chǎn)品的組成關(guān)系。多層BOM完整地記錄了BOM的結(jié)構(gòu)信息，如在同一產(chǎn)品下相同的結(jié)構(gòu)也需要多次詳盡地記錄。多層BOM優(yōu)點(diǎn)：能完整描述產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)關(guān)系嗎，產(chǎn)品類結(jié)構(gòu)關(guān)系互不影響，產(chǎn)品內(nèi)部部件結(jié)構(gòu)關(guān)系也互不影響。缺點(diǎn)：數(shù)據(jù)冗余大，BOM配置時(shí)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)變換的互動(dòng)性差。

    根據(jù)不同階段BOM的需求和單層與多層BOM的優(yōu)缺點(diǎn)，采取不同的表現(xiàn)形式。FBOM、EBOM和PBOM需要體現(xiàn)產(chǎn)品的整體結(jié)構(gòu)，采用多層BOM，而關(guān)于MBOM和由MBOM轉(zhuǎn)化而成的多視圖BOM采用單層BOM，只體現(xiàn)父子關(guān)系和層次結(jié)構(gòu)，便于使用。SBOM是為了便于客戶參與定制滿足需求，通常管理產(chǎn)品的次級(jí)結(jié)構(gòu)和部件編號(hào)、名稱和規(guī)格等，但不需要更詳細(xì)的信息。維修BOM只對(duì)關(guān)重件進(jìn)行處理，只需管理關(guān)重件的維修方法和供應(yīng)商等信息。

    2.2 可配置BOM生成流程

    大規(guī)模定制的可配置BOM在市場(chǎng)調(diào)研和客戶需求的基礎(chǔ)上利用現(xiàn)有產(chǎn)品實(shí)例進(jìn)行配置和多樣化選擇，其具體流程如圖2所示。主要步驟如下：

    1)依據(jù)市場(chǎng)定位和客戶需求（價(jià)格、樣式、包裝等）形成的RBOM，按照質(zhì)量屋(the House of Quality)工具的要求分析與計(jì)算，確定出FBOM和產(chǎn)品特征參數(shù)。

    2)按照FBOM和產(chǎn)品特征參數(shù)，建立出GBOM。GBOM抽象成GBOM=(M，R)，M表示節(jié)點(diǎn)，即物料項(xiàng)，M={具體實(shí)物、虛擬件、虛擬物料項(xiàng)}，R表示節(jié)點(diǎn)之間關(guān)系，R={物料之間的父子關(guān)系、可選關(guān)系、虛構(gòu)物料項(xiàng)與其代表的一組物料項(xiàng)之間的多選一關(guān)系}。

圖2 大規(guī)模定可配置BOM生成流程圖

    3)部件相似性分析：FBOM確定參數(shù)特性數(shù)據(jù)進(jìn)行相似性分析，對(duì)形成的GBOM(M，R)的節(jié)點(diǎn)和該節(jié)點(diǎn)的特定參數(shù)計(jì)算其相互距離如公式(1)，距離較近則歸為一類。按照深度偏離的方法對(duì)兩類BOM的所有節(jié)點(diǎn)都要進(jìn)行計(jì)算其距離，進(jìn)行相似性比較分析

    d(x，y)表示兩個(gè)BOM某節(jié)點(diǎn)的距離

    每個(gè)節(jié)點(diǎn)有p個(gè)相互比較的特征數(shù)

    S^z_k為兩類GBOM在同一個(gè)節(jié)點(diǎn)參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差

    4)通過(guò)相似性分析形成的GBOM尋找是否有實(shí)例產(chǎn)品，如有實(shí)例產(chǎn)品以該物料編號(hào)檢出EBOM和其多視圖，否則按照⑤。

    5)可配置BOM按照相應(yīng)的參數(shù)和功能配置產(chǎn)品節(jié)點(diǎn)和相互關(guān)系，即實(shí)例化GBOM部件和零件轉(zhuǎn)化成EBOM，EBOM按照管理功能需要轉(zhuǎn)化為MBOM、PBOM、BBOM、CBOM和QBOM。

    6)定制SBOM：客戶個(gè)性化需求和功能要求選擇MBOM部件和工藝要求、特定供應(yīng)商提供的物料與包裝等形成客戶獨(dú)特的SBOM。

    7)維修BOM：是在SBOM的基礎(chǔ)上只保留產(chǎn)品關(guān)重件物料的在BOM的節(jié)點(diǎn)和子項(xiàng)關(guān)系。

    2.3 大規(guī)模定制可配置BOM多視圖的映射轉(zhuǎn)化分析

    大規(guī)模定制BOM映射轉(zhuǎn)化過(guò)程中由RBOM轉(zhuǎn)化為FBOM和EBOM轉(zhuǎn)化成MBOM比較關(guān)鍵。

    2.3.1 基于QFD的RBOM轉(zhuǎn)化成FBOM分析

    質(zhì)量屋是一種確定顧客需求和相應(yīng)產(chǎn)品或服務(wù)性能之間聯(lián)系的圖示方法，從7個(gè)方面顧客需求(customer requirements)、產(chǎn)品特性(product features)、顧客需求的重要性(Importance of customer requirements)、計(jì)劃矩陣(planning matrix)、顧客需求與產(chǎn)品特性之間的關(guān)系、特性與特性之間的關(guān)系、目標(biāo)值著手，如圖3所示，在QFD分析過(guò)程中顧客需求的重要性、特性與特性之間的關(guān)系存在相互之間比較，形成判斷矩陣并按照方根與求和法計(jì)算得出相互關(guān)系的重要，把客戶的需求RBOM轉(zhuǎn)化為FBOM和特征參數(shù)。

圖3 質(zhì)量功能配置圖

    2.3.2 大規(guī)模定制EBOM轉(zhuǎn)化成MBOM、SBOM和維修BOM

    1)建立MBOM的前提條件分析

    必須先要對(duì)物料的分類，如自制件、外購(gòu)件、虛擬件、中間件和原材料等。產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)過(guò)程中利用物料分類查詢，制定每種物料的首選或優(yōu)選原則，用最少規(guī)格制作出眾多性能的系列產(chǎn)品，在SBOM實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品定制。確定每種物料編碼必須統(tǒng)一且唯一。

    2)EBOM轉(zhuǎn)化成MBOM的流程分析

    (1)設(shè)計(jì)BOM(EBOM)的形成：EBOM是指按FBOM的功能采用項(xiàng)目管理的方式自頂向下進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)生成的BOM，主要包括主要部件和組成相互關(guān)系。

    (2)建立工藝BOM(PBOM)：PBOM建立在EBOM基礎(chǔ)上，添加上零部件在產(chǎn)品裝配與制造過(guò)程的加工順序，如主要是增加工位號(hào)、加工順序號(hào)、工裝夾具輔料、工時(shí)定額等工藝信息等。

    (3)建立制造BOM(MBOM)：MBOM是在PBOM基礎(chǔ)上多個(gè)部門合作得到的，需要根據(jù)企業(yè)加工能力和制造確定自制件、中間件、外購(gòu)件、虛擬件和原材料等。虛擬件在設(shè)計(jì)BOM中有記錄、但在實(shí)際生產(chǎn)制造中并不存儲(chǔ)的部件。中間件指在設(shè)計(jì)BOM中不出現(xiàn)、但在實(shí)際生產(chǎn)制造中又要存儲(chǔ)的部件，在EBOM中，中間件實(shí)際上是幾個(gè)零部件構(gòu)成的集合，標(biāo)志時(shí)先為這個(gè)集合新建件號(hào)，然后逐一將集合中的元素與該件號(hào)進(jìn)行關(guān)聯(lián)；外協(xié)件指部件本身及部件的下屬所有零部件都外協(xié)加工的部件。自制件指在EBOM和MBOM中的裝配關(guān)系一致的部件。

    采用深度遍歷的對(duì)PBOM每個(gè)物料屬性進(jìn)行分析，如是物料屬性是裝配件／自制件只修改該物料加工順序、加工工位、工時(shí)定額等存放在制造物料表內(nèi)；如是外購(gòu)件刪除該節(jié)點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)的子樹，添加到采購(gòu)物料內(nèi)；如是虛擬件修改該節(jié)點(diǎn)的子樹的數(shù)據(jù)值，并將該節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)移植該節(jié)點(diǎn)父節(jié)點(diǎn)下和刪除該虛擬節(jié)點(diǎn)，添加到虛擬物料表內(nèi)。如是中間件為建立一個(gè)物料編號(hào)，修改其數(shù)量1，并把是中間件的物料復(fù)制到新的物料件下數(shù)量不變同時(shí)刪除復(fù)制的件號(hào)節(jié)點(diǎn)和數(shù)量；對(duì)所有節(jié)點(diǎn)的物料遍歷完成就實(shí)現(xiàn)EBOM轉(zhuǎn)化MBOM，整個(gè)過(guò)程都采用人機(jī)對(duì)話的方式進(jìn)行修改完善，各個(gè)部門根據(jù)需要完成相應(yīng)BOM的轉(zhuǎn)化，如QBOM、CBOM和BBOM，如圖。

圖4 EBOM轉(zhuǎn)化成MBOM示例圖

    3)構(gòu)建SBOM：按照客戶需求可以選擇需要的部件或零件而形成BOM，構(gòu)成SBOM的物料需要滿足特定的條件，成本為依據(jù)確定出SBOM中物料的訂單分離點(diǎn)，選擇性的物料有限，SBOM=(B，O，R)。其中B表示基本的物料項(xiàng)，必須包含；O表示可以選擇的物料項(xiàng)，該類物料項(xiàng)的功能相同但可以有多中配置但必須選擇其中一項(xiàng)，R表示基本項(xiàng)物料與選擇項(xiàng)之間，或選擇項(xiàng)相互之間必須滿足特定的規(guī)則，如規(guī)格和功能或其他限制，如選擇項(xiàng)物料為A則必須選擇某種選項(xiàng)物料B，R的規(guī)則必須是有限的。

    4)維修BOM：采用多層BOM，需為每個(gè)產(chǎn)品構(gòu)建特定的維修BOM，才能更好的為客戶服務(wù)，因此維修BOM管理數(shù)據(jù)量大。BOM主體信息為物料數(shù)據(jù)、產(chǎn)品配置信息和節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)系等，BOM叢體信息為：關(guān)鍵部件的供應(yīng)商、維修人力、維修組織、維修角色、維修知識(shí)、維修歷史數(shù)據(jù)與維修當(dāng)前數(shù)據(jù)等。但對(duì)大規(guī)模定制維修BOM只針對(duì)SBOM中關(guān)重件進(jìn)行管理，SBOM基本物料項(xiàng)其維修方法和知識(shí)是共同的。

圖5 大規(guī)模定制SBOM轉(zhuǎn)化成維修BOM示例圖

3 結(jié)束語(yǔ)

    大規(guī)模定制環(huán)境下，從顧客需求、市場(chǎng)定位、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造和售后服務(wù)整個(gè)過(guò)程都需快速反饋，BOM是該類企業(yè)管理的基礎(chǔ)。本文分析了大規(guī)模定制的可配置BOM在GBOM基礎(chǔ)上通過(guò)QFD把客戶需求形成EBOM、EBOM轉(zhuǎn)化為其他BOM并分析其他BOM的表現(xiàn)形式與管理內(nèi)容，為企業(yè)實(shí)現(xiàn)客戶定制個(gè)性需求提供了有效途徑。

核心關(guān)注：拓步ERP系統(tǒng)平臺(tái)是覆蓋了眾多的業(yè)務(wù)領(lǐng)域、行業(yè)應(yīng)用，蘊(yùn)涵了豐富的ERP管理思想，集成了ERP軟件業(yè)務(wù)管理理念，功能涉及供應(yīng)鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業(yè)務(wù)領(lǐng)域的管理，全面涵蓋了企業(yè)關(guān)注ERP管理系統(tǒng)的核心領(lǐng)域，是眾多中小企業(yè)信息化建設(shè)首選的ERP管理軟件信賴品牌。

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本文標(biāo)題：面向大規(guī)模定制可配置物料清單全程管理研究

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