大規(guī)模定制下的可配置BOM研究

摘要：大規(guī)模定制（Mass customization）是近年來制造業(yè)廣泛關(guān)注的的一種新型的生產(chǎn)方式。而可配置BOM技術(shù)是實(shí)現(xiàn)大規(guī)模定制的關(guān)鍵。本文基于本企業(yè)的BOM管理方式，提出了基于GBOM和特征的可配置BOM的實(shí)現(xiàn)方式，最后以Teamcenter中Catial_BOM的管理為例，闡述了該方法的實(shí)際應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：大規(guī)模定制；產(chǎn)品配置；GBOM；特征；約束

Abstract：Mass customization is one of the most popular production modes in the fields of manufacturing. And product configuration is one of the key technologies for implement the Mass Customization. This Paper according our company’s BOM System，Introduce the Configurable BOM on account of GBOM and Feature. At last，Introduce the practical applicationby using Catial_BOM in Teamcenteras an example。

Key words：Mass customization；Product configuration；GBOM； Feature；Constraints

前言：

由于市場競爭的日益加劇，顧客對產(chǎn)品的個(gè)性化需要和新產(chǎn)品的開發(fā)周期的要求越來越高，大多制造型企業(yè)開始采取大規(guī)模定制[2]（Mass Customization，MC）方式，而其中最關(guān)鍵的可配置BOM的具體應(yīng)用。產(chǎn)品可配可以理解為根據(jù)預(yù)先定義的零部件集及它們之間的相互約束關(guān)系，通過合理的組合，形成滿足客戶個(gè)性化要求的產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程。

1、傳統(tǒng)BOM結(jié)構(gòu)介紹[1]

物料清單（Bill of Material，BOM）常用來表示產(chǎn)品結(jié)構(gòu)信息，它反映了零部件、原材料與產(chǎn)品之間的構(gòu)成關(guān)系，BOM的構(gòu)成方式很多，它的構(gòu)成方式的科學(xué)性直接影響到了整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效率。傳統(tǒng)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理是以產(chǎn)品物料清單（BOM）為基礎(chǔ)的，且一個(gè)產(chǎn)品有一個(gè)BOM，如圖1.1所示。

這種方法根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)構(gòu)造產(chǎn)品的BOM，忽略了各個(gè)產(chǎn)品變體之間的相似性，將導(dǎo)致大量的數(shù)據(jù)冗余，同時(shí)增加管理的重復(fù)性及不一致性。一旦有新的車型需求，就需要重新搭建新的BOM，而且一旦有底層零件需要更改，就需要更改所有的BOM結(jié)構(gòu)，管理復(fù)雜繁瑣，很難滿足客戶個(gè)性化要求及提高響應(yīng)速度。

2、基于產(chǎn)品族及特征的可配置BOM管理

產(chǎn)品族是將“大規(guī)?！焙汀岸ㄖ啤甭?lián)系起來的紐帶，是大規(guī)模定制設(shè)計(jì)的核心。所謂產(chǎn)品族是基于相同的市場定位和客戶群需求、相似的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、相似的零部件功能的一類產(chǎn)品，產(chǎn)品族中的所有產(chǎn)品共享相同的結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品技術(shù)?；贕BOM[3]（Genetic Bill of Material）的產(chǎn)品族結(jié)構(gòu)提供了一種有限數(shù)據(jù)描述大量產(chǎn)品品種的方式，避免了結(jié)構(gòu)冗余。GBOM由一個(gè)BOM結(jié)構(gòu)和一個(gè)選擇樹構(gòu)成，如圖2.1所示。

其中BOM結(jié)構(gòu)是一個(gè)由零部件組成的層次結(jié)構(gòu)，它表示了產(chǎn)品系列中的通用產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，選擇數(shù)是一個(gè)由屬性和配置規(guī)則構(gòu)成的層次結(jié)構(gòu)，GBOM利用選擇樹來管理具體產(chǎn)品。通過展開選擇樹，并逐層確定變量值來確定產(chǎn)品BOM。不同產(chǎn)品的差異通過葉節(jié)點(diǎn)上零件的差異來體現(xiàn)，零件獨(dú)立于具體的產(chǎn)品。具體產(chǎn)品BOM在被鎖定之前不需要儲存。因此，只需儲存底層的零件實(shí)例，而不是儲存具體的產(chǎn)品BOM，從而最大限度的降低產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的冗余。

根據(jù)知識的表達(dá)和推理的不同，可以有不同的產(chǎn)品配置方法，例如基于特征的產(chǎn)品配置方法，基于規(guī)則的產(chǎn)品配置方法，基于模型的產(chǎn)品配置方法和基于實(shí)例的產(chǎn)品配置方法，其中基于特征的產(chǎn)品配置方法是目前國內(nèi)汽車企業(yè)中廣泛使用的方法，其具體實(shí)現(xiàn)過程及步驟大致如下：

2.1產(chǎn)品配置表的定義：

產(chǎn)品配置表中的內(nèi)容來自于市場描述或工程定義，包括兩部分內(nèi)容，一部分是特征族/特征的選取，另一部分是具體車型對于各特征的定義。

我們將同一類的車輛特征歸為一族，稱之為特征族（Family），一個(gè)族內(nèi)含數(shù)個(gè)特征（Feature），例如表2.1所示。

2.2 零件與特征的關(guān)聯(lián)。

每一產(chǎn)品族的產(chǎn)品配置表是市場要求的具體體現(xiàn)，同時(shí)也是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的源頭，企業(yè)通過一系列的Family/Feature定義，來滿足客戶各種可能的個(gè)性化需求。設(shè)計(jì)時(shí)只需設(shè)計(jì)滿足某一特征或特征組合的零部件即可，并不需要關(guān)注某款具體車型需求。這種方式最終形成的是所謂的“超級BOM”，一個(gè)產(chǎn)品族下的整車BOM結(jié)構(gòu)如圖2.3所示。

3、可配置BOM原理的具體應(yīng)用

本企業(yè)是上海汽車商用車自主品牌生產(chǎn)企業(yè)，在BOM管理方面也采用基于特征的可配置BOM管理方法，現(xiàn)在就以本企業(yè)所使用的Teamcenter系統(tǒng)中整車Catial_BOM的管理方式為例，說明一下可配置BOM在PDM系統(tǒng)中的具體應(yīng)用，相關(guān)步驟說明如下：

3.1、配置定義

首先根據(jù)整車結(jié)構(gòu)搭建某車型的超級Catial_BOM整車結(jié)構(gòu)，如圖3.1所示，同時(shí)根據(jù)設(shè)計(jì)要求定義每個(gè)可能發(fā)生變化的零部件的配置條件，圖3.1中框選的零件C000015743手動變速箱總成的配置條件如3.2所示，其含義為整車選中“E00B—6MT”時(shí)，整車選中C000015743。

3.1 Teamcenter中的整車結(jié)構(gòu)

3.2、單一配置信息定義加載

整車的CAD結(jié)構(gòu)及零部件的配置信息定義完成，且所有零部件的數(shù)模結(jié)構(gòu)搭建完成（包括位置信息），就可以根據(jù)實(shí)際需求定義單一車型的配置，導(dǎo)出單一車型的CAD_BOM結(jié)構(gòu)，供DMU檢查（整車數(shù)模結(jié)構(gòu)檢查），如圖3.3所示。

3.3、可配置BOM的集成

可配置BOM的管理方法除了可運(yùn)用于PDM系統(tǒng)之外，還應(yīng)用于企業(yè)設(shè)計(jì)、物流、制造、售后的各個(gè)環(huán)節(jié)，并通過PDM、GBOM、EPR及其接口實(shí)現(xiàn)BOM數(shù)據(jù)的演變及傳遞， 形成可配置BOM的集成，并根據(jù)不同階段形成各自所需的單車BOM，具體傳遞過程如下：

1）定義超級BOM，在PDM系統(tǒng)中生成CATIAL_BOM。

2）通過接口將PDM中的CATIAL_BOM轉(zhuǎn)換為GBOM系統(tǒng)中的EBOM。

3）通過接口將GBOM系統(tǒng)中的EBOM轉(zhuǎn)換為MBOM。

4）將GBOM系統(tǒng)中的MBOM通過接口傳遞至ERP系統(tǒng)。

5）在ERP系統(tǒng)中，根據(jù)訂單或客戶需求定義單車配置，自動生成單一車型的MBOM，快速支持生產(chǎn)制造。

4、小結(jié)

通過實(shí)踐的證明，基于大規(guī)模定制生產(chǎn)的方可配置BOM管理方法，既可以快速滿足客戶個(gè)性化的需求，又可以降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本、縮短產(chǎn)品的交貨期，它貫穿

于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、物流、制造、售后等各個(gè)階段，可最大限度的降低產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的冗余。

參考文獻(xiàn)：

1、李勇剛基于CRB和GBOM的產(chǎn)品配置方法研究[M] 安徽科技物流 2011

2、姜斌趙犁沈建國面向大批量定制的產(chǎn)品配置系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[M] 浙江機(jī)械設(shè)計(jì)與制造 2011

3、李濤大規(guī)模定制下產(chǎn)品配置與數(shù)據(jù)管理技術(shù)的的研究[D] 浙江浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 2006