多車型結構中零部件關系及配置管理研究

郭慶軍，賈明亮，李原

(北京汽車研究總院越野車研究院)

多車型結構中零部件關系及配置管理研究

郭慶軍，賈明亮，李原

(北京汽車研究總院越野車研究院)

本文針對多車型結構中配置結果不易驗證﹑配置操作比較復雜等問題，從車型BOM配置方式﹑零部件間的組織關系等方面進行了研究，綜合考慮了零部件的版本﹑狀態﹑有效性及零部件間的組織關系，提出了一種規范的車型配置設計方案，并將“配置條件解析結果”和 FFC 作為校驗條件，設計出了一套有效的車型配置校驗流程。該方案在某汽車企業PDM系統中已得到很好的應用，大大提高了配置管理的正確性。

多車型結構；配置管理；校驗條件；FFC

0 引言

對于大型的汽車企業，為滿足客戶不同需求,同一車型存在許多功能變化情況，如果采用單一車型模式，需要搭建許多結構樹，導致工作量大且管理比較困難。對多車型的汽車項目，采用帶有配置化的車型結構管理方式，可以為后續的工藝及生產等部門提供簡單清晰的數據信息[1]。

目前，面向大眾市場的乘用車﹑商用車整車企業大都采用配置化BOM（也稱變量BOM）管理方式，如Nissan﹑GM﹑東風商用車﹑奇瑞﹑雷諾﹑Volvo等汽車廠都采用的是配置化BOM管理方式。這種BOM管理方式能很好滿足絕大多數顧客的配置需求，兼顧一般和個性的需求，在確定的配置范圍內能滿足顧客的所有配置需求[2]。

配置化BOM管理方式能靈活地滿足多車型結構管理的業務需求，但配置化管理的業務邏輯比較復雜，在數據維護過程中容易顧此失彼：一方面可以高效準確地獲取車型數據，另一方面也面臨數據錯誤而引起的災難性風險。因此，保證BOM數據準確，嚴格進行數據檢查等都是整車企業日常運營中的工作重點。

1 車型配置方式研究

車型配置可以分為三種方式，即：單一車型配置﹑基于基礎BOM的車型配置﹑基于超級BOM的車型配置。

（1）單一車型配置：單一車型BOM，即一種車型配置需求對應一份零件清單（但不包含顏色等生產信息）。單一車型BOM管理的內容針對性較強，適用于改裝車﹑工程車﹑以及船舶﹑飛機等規格單一固定，且各車型間關聯度很小的車型數據管理。各個單一車型BOM在PDM系統單獨存在，因此各個BOM之間沒有直接關系，有多少種車型規格則就有多少種單一車型BOM，可變性不強，數據冗余度大。

（2）基于基礎BOM的車型配置：即根據不同規格需求，在基礎BOM上配置不同的零件包，從而產生新的BOM。這種BOM管理方式，它的靈活度比單一實例化BOM要好，但比超級BOM配置要差。這種BOM管理方式，可以較靈活的滿足市場多樣化的需求，但可控性較差，管理成本也較高，錯裝﹑漏裝風險較大。

（3）基于超級BOM的車型配置：將所有物料放在一個結構樹中，并對相應的車型進行物料配置。選擇具體車型時，對車型規格限制逐步確定，最終可確定具體的車型。如第1章所述，目前大部分汽車企業在汽車研發階段采用了基于超級BOM的車型配置管理方式。

對整車配置而言，配置過程如圖1所示。

圖1 整車配置流程圖Fig.1 Vehicle's configuration process

在整車配置過程中，根據車型配置代碼表編制零部件所屬車型，既需要考慮當前車型的配置需求，也需要考慮產品結構樹中對其他車型的影響。車型配置中零部件間的組成關系對配置管理的復雜度有很大的影響。因此，本文也將著重研究車型配置中零部件間的關系，并對零部件間的關系配置正確性進行相關校驗。

2 車型配置中零部件間的關系研究

本章將從車型零部件的版本選擇﹑車型零部件的狀態選擇﹑車型零部件的有效性﹑車型零部件間組成關系等四個方面分析車型零部件間的關系。

2.1 車型零部件的版本選擇

產品結構樹中有精確BOM和非精確BOM之分，精確BOM不隨零部件版本變動而改變，要求手動選擇準確版本；非精確BOM版本與最近工作版本同步，BOM中零部件版本隨時會因零部件版本修訂而改變[5]。精確BOM中零部件的版本是指定的，而非精確BOM中的零部件版本是可變的。在車型BOM發布前，用戶根據需求，可以選擇精確BOM或非精確BOM模式。

在非精確BOM中，如果產品結構中零部件版本發生變化但不影響BOM屬性，則零部件的父級件不需要變更版本；但在精確BOM中遇到這種情況時，父級件也需要隨著升級版本,即：原有的父級件版本不能包含當前零部件的版本。非精確BOM只有當BOM屬性發生變更時（如：增加零部件﹑減少零部件﹑扭矩變更等），零部件版本才可能發生變化。

在汽車企業管理車型BOM時，通常采用非精確BOM結構。

2.2 車型結構的零部件狀態選擇

一個零部件從設計到生產會處于不同的狀態，如：根據流程模板定義的四種研發過程狀態：概念設計（TG0或S0）﹑造型設計（TG1或S1）﹑模擬樣車（TG2或A）﹑正式投產(B）四種狀態；當然，也存在設計狀態（零部件數據處于設計過程中，尚未凍結）。不同的用戶選擇車型模型所處的某一階段（比如設計階段）對零部件進行配置。常用的狀態配置有兩種，一種是基于研發需求的狀態配置；一種是基于數據發放的狀態配置。

基于研發需求的狀態配置：狀態優先選擇排序為未凍結﹑B﹑A﹑S1。在選擇車型零部件時，如果有未凍結的數據，則優先選擇；否則，依次向下查找，直到找到滿足條件的零部件。

基于數據發放的狀態配置：狀態優先選擇排序為B﹑A﹑S1﹑未凍結。在選擇車型零部件時，首先按凍結成熟度選擇最成熟的零部件；如果不存在已凍結零部件，則選擇未凍結零部件。

2.3 車型的零部件有效性選擇

有效性分為時間有效性﹑批次有效性﹑地點有效性。

時間有效性標志著這個組件在不同的時間選擇不同的零部件來進行配置，比如在不同的時間段只能提供某種類型的零部件，那么在這個時間段進行零部件配置時，時間有效性規則將決定裝配哪個零部件。

批次有效性是由數量決定的配置規則，比如當裝配數量大于某值時，將選用某一個零部件來進行裝配。

地點有效性適用于地域分散的企業，比如由于不同的地域某種原材料供貨情況和價錢的不同，從而，在不同地方生產的車型要選用不同的零部件來進行裝配。

2.4 車型零部件間組成關系

車型配置管理中零部件間的關系，從部件組成的角度考慮，包括：上下級組成關系﹑模塊化配置關系﹑部件間安裝依賴關系﹑同級部件配置關系。

（1）上下級配置關系：也稱父子關系。按照零部件的組成，將零部件及其下級件按樹狀結構進行定義與本置。

（2）汽車零部件功能分組(VPG)：按照結構與功能對車輛的零部件進行劃分，如整車系統﹑底盤系統﹑動力系統等。

（3）模塊化產品架構是通過將產品結構進行模塊化分組，保證功能元素與物理零部件的一一對應，從而實現零部件之間的獨立性，提升BOM管理的有效性[3]。

（4）部件間安裝依賴關系：同級零部件間在零部件位置存在連接關系或緊固關系的零部件間關系，統稱為安裝依賴關系。特別是緊固件，可以在同一級別中出現多次，但緊固件的安裝位置只能有一個；但同一安裝位置的緊固件單車用量可以有多個。為了標識零部件的功能和安裝位置，產生了FFC（功能和安裝位置代碼，用來描述零件的功能和用途）標識。本文的FFC編碼規則是由VPG(零部件功能分組) 簡化編碼（3位）和功能位置描述（3位）組成的?；贔FC的BOM管理方法的核心思想是：每個車型在同一個FFC最多只有一個零件[6][7][8]?？梢岳妹總€車型對應的FFC集合與FFC庫進行對比，檢查BOM結構的完整性與正確性。

（5）同級部件配置關系：必需件﹑可選件﹑配置件﹑禁用件[4]。

必需件：在零部件結構中，該件是必不可少的，如：汽車發動機在汽車動力總成結構中是不可缺少的零部件。

可選件：該件在零部件結構中裝配或者不裝配視需求而定，如：汽車導航儀在汽車零部件中可以裝配也可以不裝配。

配置件：同一種件在產品結構配置中，必須存在但配置不同。如：汽車發動機分為汽油發動機和柴油發動機，汽車必須配置發動機，但需要選擇配置汽油機還是柴油機。按照選項變量進行產品配置時，必須考慮以下幾個基本變量參數：配置選項﹑變量條件﹑變量規則。

禁用件：禁用件一般不在產品結構中體現，有時體現禁用件，主要是針對模塊，以便有利于跟蹤產品結構變更。禁用件在實際裝車中是不存在的。

2.5 車型配置中零部件間的關系應用分析

在車型配置中，零部件的狀態﹑有效性及組成配置關系是有機統一的，而不是非此即彼的關系。一個車型的零部件信息中對其狀態﹑有效性及配置關系均有相應描述，不同的有效性特征均有相應的說明，即車型結構中包含零部件狀態﹑零部件有效性標識﹑配置關系表示等信息，同時還會有狀態標識庫﹑有效性特征庫﹑配置選項庫等相關基礎數據進行支持。在超級BOM中，每個車型都有其對應的配置代碼表。如何根據零部件狀態﹑零部件的有效性以及配置規則等約束條件配置車型的零部件組成，并確保車型零部件的完整性及正確性將在第4章節進行詳細描述。

3 車型物料的配置設計與校驗方案

3.1 研發車型的物料配置設計方案

車型物料的配置設計需根據用戶的需求，從車型數據的可維護性﹑零部件的有效性﹑零部件狀態﹑零部件所屬車型等方面考慮車型結構屬性的配置。因此，本文的車型物料的配置屬性中包括：物料狀態﹑配置條件﹑有效性標識（零部件的有效性在研究階段考慮較少，一般不做重點考慮）﹑替換件﹑級別﹑模塊號﹑零部件中文描述等屬性。本文的車型物料配置設計方案主要針對研發車型的設計，不考慮顏色件屬性。配置設計流程（如圖2所示）描述如下：

（1）根據車型研發項目零部件的共用程度，確定當前車型是重新創建一個車型結構，還是借用已有的產品結構樹。

（2）為產品結構樹添加零部件時，需要確定零部件的配置屬性，如：當前零部件的狀態﹑所屬車型模塊﹑零部件的級別及上一級零部件﹑FFC等，從而確定了零部件的成熟度﹑零部件所屬結構。

（3）根據零部件與結構樹中其他部件的關系，對零部件的配置屬性進行設定。當其是禁用件時，不需再設置配置條件﹑可選屬性，直接使禁用屬性值為Y.如果是可選件，將可選屬性標識為Y。如果是配置件，需要考慮整個結構樹中已有相同特征項的零部件。通過規則配置，確保添加此配置件后，其他已有零部件配置不受影響。特別需要注意的是，隨著新的配置件的添加，原來已有的通用件或局部通用件可能不滿足新增車型的要求，而需要改變配置規則。

（4）零部件添加到車型結構樹以后，還需要對配置結構進行檢查，確保配置數據的正確性。

圖2 配置設計流程圖Fig.2 The design of configuration Process

3.2 研發車型物料的配置規則檢驗

考慮到部件沖突﹑部件冗余﹑部件缺失等情況，本文設計了在配置過程中的配置條件驗方式以及整個車型模塊的物料檢驗方式。通過將主觀的配置信息與實際配置規則生成的信息進行對比，核實當前零部件配置規則的正確性；此外，本文引用了FFC核查，確保了各車型指定車型模塊中零部件特征配置的正確性與完整性。車型物料配置檢查流程如圖3所示。

圖3 配置校驗流程圖Fig.3 The process of configuration's verification

（1）根據用戶需要，選擇相應的零部件狀態，零部件版本規則為非精確BOM。如果存在禁用件，則過濾掉禁用件，不考慮其對當前模塊或零部件的影響。

（2）根據配置條件解析出對應的車型，檢查解析出的車型信息與實際配置的車型信息是否一致。

（3）當零部件配置規則正確時，還需檢查同模塊的其他零部件配置是否配置正確。本項檢查是通過分別統計各車型FFC的數量來執行的。當車型存在FFC的數量為0且FFC描述庫中標識是必裝項時，說明其對應的車型缺少零部件；當車型某零部件功能置描述的數量大于1時，說明其對應的車型存在零部件冗余現象。

4 結論

本文認真研究了三種車型配置方式，分析了零部件間的組織關系，并提出了車型數據的配置設計與檢驗方案。在配置設計及校驗方案中，綜合考慮了零部件版本﹑狀態﹑有效性及零部件間的組織關系，并將“零部件配置條件解析結果”和“零件功能位置描述屬性值的統計數量”作為配置有效性的校驗條件，設計出了一套有效的車型配置與校驗流程。該方案在某汽車企業PDM系統中已得到很好的應用，大大提高了配置管理的正確性，減少了數據變更頻率，提高了車型數據的可讀性。但對于零部件有效性﹑替換件﹑零部件功能位置描述等信息，在實際業務操作中提供的數據尚不夠完善，這對于零部件配置校驗的自動化實施也帶來了困難，目前只能靠人工進行校核。隨著企業的信息化管理水平不斷提高﹑企業信息化制度不斷完善，多結構車型的自動化配置與校驗水平也將會得到很大的提高。

[1] 聶國華.PDM系統EBOM結構樹的創建探討[J].紡織機械:研究與應用, 2011, 2:41.NIE Guohua.Discuss on the creation Of EBOM structure in the PDM system[J].Textile Machinery:Research and Application, 2011(2):41.

[2] 葛新成, 喬良, 崔建川.汽車整車E-BOM管理方式介紹[J].第九屆河南省汽車工程技術學術研討會, 2012.GE Xinchen, QIAO Liang, Cui Jianchuan.Introduction on the way of EBOM Management[J].Ninth Henan provincial automobile engineering and Technical Symposium, 2012.

[3] 劉子力, 王濱后.BOM管理“效率官”[M].軟件與信息服務,2010.LIU Zili, Wang Binhou.The “effective manager” of BOM [M].Software and information service, 2010.

[4] 楊建紅.PDM中產品結構與產品配置的研究[J].2002.YANG Jianhong.The research on products' structure and configuration in PDM system[J].2002.

[5] e-works整理.Teamcenter BOM 管理功能解析三:BOM版本與狀態管理[EB/OL].http://articles.e-works.net.cn/pdm/ article85236.htm.2011年3月10日.e-works.Teamcenter BOM Management Function's Analysis part 3[EB/OL].http://articles.e-works.net.cn/pdm/article85236.htm.2011.3.10.

[6] 王帥鋒.基于VPG／FFC的商用車BOM的管理方法[J].機械設計與制造工程, 2014, 43(6).WANG Shuaifeng.BOM management method of commercial vehicle based on VPG / FFC[J].Mechanical design and manufacturing engineering, 2014, 43(6).

[7] ZHAO Jing, CHEN Feng, LIU Yu.Vehicle Detection in Highway Scenes Based on Multi-feature Cascade Classifier[J].The Journal of New Industrialization, 2014, 4(2):25-32.

[8] WANG Jian, ZHOU Hongliang, HE Zhen.Research on MPC Based Torque Coordination Control Method for Hybrid Electric Vehicle[J].The Journal of New Industrialization, 2014, 4(3):29-37.

Research on Components' Relationship and Configuration Management for Multi Model Structure

GUO Qingjun, JIA Mingliang, LI Yuan
(BAIC Off-road Vehicle R&D Center)

There're many problems existing in the configuration management with Multi Model Structure such as configuration's result not being easily verified, configuration's operation is too complex, and so on.This paper studied the way of BOM configuration and the relationship among the product's parts.Based on the part version, part status, part effective and the relationship among the components, this paper proposed a standard configuration scheme, which introduced the configuration's analytical results and FFC as the check conditions.By the check conditions, we designed an effective check rule for Multi Mode Structure configuration management.The scheme is used successfully in some car enterprises.It greatly improves the correctness of configuration management.

Multi Model Structure; Configuration Management; Check Condition; FFC

郭慶軍，賈明亮，李原．多車型結構中零部件關系及配置管理研究[J]．新型工業化，2015，5(5)：62-66

10.3969/j.issn.2095-6649.2015.05.09

:GUO Qingjun, JIA Mingliang, Li Yuan.Research on Components' Relationship and Configuration Management for Multi Model Structure [J].The Journal of New Industrialization, 2015, 5(5)∶ 62?66.

郭慶軍（1983-），男，項目管理師，碩士研究生，主要研究方向：制造業信息化﹑項目管理﹑工程數據研發管理和試制物料管理等領域的研究。