面向MES 應用的MBOM 系統實施

上海儀電汽車電子系統有限公司 環翾 郭赟

一、項目背景和概況

上海儀電汽車電子系統有限公司是一家專業從事汽車零部件研發、制造和銷售的企業，主要產品包括汽車電子電器、汽車照明模塊、汽車儀表及空調控制器等。公司為國內外知名汽車企業提供專業的產品及服務，致力于成為中國一流的汽車零部件企業。

在“中國制造2025”戰略的號召下，儀電汽車電子公司著力促進企業工業化和信息化的深度融合，不斷提升企業的研發創新能力，管理運營能力與生產制造水平。其中，基于汽車照明板塊產品特性和制造流程，引入柔性生產線和智能化設備，結合先進數據管理系統的應用，推進智能工廠計劃是儀電汽車電子實施智能制造戰略的重要舉措。

PLM 系統是儀電汽車電子當前產品開發和產品數據管理平臺，覆蓋產品BOM 管理、圖文檔管理，CAD 集成，變更管理，APQP 項目管理等功能模塊。MES 系統是制造業務的主要管理系統，面向生產自動化，制造流程管控，現場數據收集和管控等業務活動。以建立互聯互通的企業信息化系統環境，解決MES 系統的數據源為出發點，儀電汽車電子在PLM 平臺基礎上實施MBOM 系統解決方案，解決BOM結構轉換以及數字化工藝設計的關鍵問題，打通從產品設計到制造執行的數據流通道，提升制造系統的運行效率和質量。

圖1 PLM-MBOM-MES 系統架構

MBOM 系統構建基于MES 系統MBOM 數據需求和數字化工藝設計兩大業務目標，主要導入包括MBOM 管理，工藝流程管理，工藝資源管理，程序管理等模塊功能。

二、構建高效MBOM 生產系統

汽車照明板塊主要產品為汽車車燈控制模組，屬于電子高科技產品領域，其產品和生產過程均具有較大的特殊性。LED-BIN 選配管理是儀電汽車照明板塊的業務難點之一，針對同一個車燈控制模組產品，在生產過程中根據LED 顆粒的不同亮度進行對應電阻的選配，以實現車燈亮度的精準控制。與整車以及其他配置化產品的傳統選配模式相比，LED 選配發生在更加微觀的BOM 管理層面，配置種類更多，可規劃性差，對數據管理提出了更高難度挑戰。同時，LED-BIN 選配關系到汽車照明產品關鍵質量表現，是企業核心競爭力的體現。

總體來說，儀電汽車電子MBOM 系統構建面臨關鍵業務問題包括以下幾點。

◎實現從EBOM 到MBOM 的結構重組，包括BOM 中間層級的移除處理。

◎MBOM 中需要針對PCB 電路板的T 面和B 面進行BOM 的拆行和數量設置。

◎SMT 拼板生產是產品生產過程中的典型處理模式，相對于傳統的總成MBOM 管理，拼版MBOM 的管理更具難度的挑戰。

◎選 配MBOM（LED 分BIN 配 置BOM） 管 理 是MBOM 系統面臨的重要課題。

◎MBOM 生成效率是關鍵到項目成敗的關鍵指標。

儀電汽車電子MBOM 系統通過在成熟商用軟件平臺基礎上，進行企業解決方案的個性化定制，構建與企業匹配的MBOM 管理方案，較好地解決了MBOM 管理的特殊性和復雜性等問題。

◎實現從EBOM 自動快速轉換首版MBOM，并進行自動的BOM 拆行處理和工序設置。

◎構建了從基礎MBOM 到選配MBOM 的管理架構，基礎MBOM 承載MBOM 業務方案，選配MBOM 承載LED選配方案的實現。

◎支持拼版MBOM 構建以及拼版選配MBOM 的自動生成。

◎相對于傳統的工藝流程投料方式，MBOM 系統采用了標準工序設置的方式進行批量自動投料，從物料申請就可以進行初步的工序設置并繼承到MBOM 上。同時最大程度降低MBOM 和工藝流程的耦合性，增強了系統的適應性和自動化程度，增加并行流程以提高效率。

圖2 MBOM 系統數據流程圖

三、管理結構化工藝流程

MBOM 數據和結構化工藝流程是MES 系統、ERP 系統需要從上游系統獲取的主要業務數據，實現結構化工藝流程管理是儀電汽車電子MBOM 系統的重要內容。

儀電汽車電子結構化工藝流程管理主要實現以下關鍵功能。

（1）標準工序庫管理：將生產過程中的工序歸納為基礎工序庫（標準工序庫）。

◎對基礎工序實現標準編碼和命名管理。

◎標準工序可被物料、MBOM、以及產品工藝流程進行引用。

◎通過標準工序號，可將產品工藝流程、MBOM、物料實現關聯管理。

（2）產品工藝流程管理：通過工藝流程對象管理一個具體產品的相關工藝數據。

◎通過工藝組管理一個產品涉及的多個工藝子流程，包括產品（后道）工藝流程、SMT 拼版（前道）工藝流程、部件（后道）工藝流程。

◎產品工藝流程的工序從標準工序庫引用。

◎實現產品工序和BOM 物料的關聯管理。

◎管理工藝流程和工藝資源、設備程序的關聯。

（3）工藝資源管理。

◎通過工序類型管理適合某種型號設備的一套工藝資源。

◎管理工藝資源庫，與MES 系統實現工藝資源和設備資源的同步。

圖3 結構化工藝流程管理模型

工藝流程圖在MBOM 系統以結構化工藝數據呈現，以工藝流程組織的工序，工藝資源，軟件程序可通過接口傳遞給MES 系統支持生產過程。

MBOM 系統管理的工藝資源類型包括工裝、設備、程序。這些工藝資源通過工藝資源庫進行統一組織。在產品工藝流程中，每道產品工序可根據實際生產設備選用不同的工藝資源。

圖5 工藝資源庫

四、打通PLM 與MES 數據流

MBOM 系統作為數據生產系統，實現MBOM、工藝流程的生成和更改管理，包括數據的錄入、組織、關聯，數據的發布和變更管理。

在MBOM 系統審核發布完成的數據通過系統接口自動傳遞到MES 系統，傳遞的數據類型主要包括基礎MBOM、選配MBOM、產品工藝流程、產品工藝資源等。

圖6 MBOM-MES 集成數據類型

通過MBOM-MES 接口數據傳輸，避免了數據在信息系統外傳遞，以及可能由此產生的數據丟失，錯漏發生等問題。同時，系統間直接對接，避免了人工錄入的繁重工作，較大的提高了工作效率。

五、項目成果分析

通過MBOM 系統的實施和應用，儀電汽車電子建立了MBOM 管理和數字化工藝管理模型和管理規范，同時數據質量和工作效率相對都有較大幅度的提升。

MBOM 系統實施和導入的意義主要體現在幾個方面：◎建立了MBOM、工藝流程、工藝資源的數據管理規范。◎充分利用PLM 系統已有系統化數據進行轉換和生成，避免進行數據轉移和輸入輸出的重復工作。

◎MBOM 的自動生成和轉換，避免了大量人工工作以及錯漏發生。

◎MBOM 自動分BIN 處理大幅度節省構建選配BOM工作量，選配MBOM 生成效率提升5 倍以上。

◎MBOM-MES 接口自動傳輸大幅減少了MES 系統人工錄入BOM 和物料信息的工作量，并較大幅度提高了數據質量。

◎結構化的工藝流程設計解決了MES 系統的工藝數據需求。