大規模定制下的整車廠系統方案

黎泰松

（上海汽車集團股份有限公司技術中心，上海 200000）

前言

為了滿足客戶日益多樣化、差異化的需求。國內主流整車企業多半已經完成了企業級配置BOM系統及對應ERP系統搭建。企業級配置BOM代表了產品開發生命周期各階段產品定義的核心信息。每個業務部門都在這條信息鏈的指揮下工作。

各部門所用的產品數據都在企業級配置BOM系統中定義，并將這些數據作為相關業務流程協同的基礎。如果你是一名有求知欲的制造業從業人員，一定會好奇，基于企業級配置BOM的具體內容，以及我們的工廠是通過什么系統，在何時調用和維護何種數據來進行廠內/外的物流和數據流。研發部門和制造部門是如何維護、使用這些配置BOM中的數據。

1 大規模定制下整車廠相關系統簡介

1.1 概述

本文主要討論獨立于PDM/PLM系統的企業級配置BOM數據（GBOM系統）。以一種上下游業務鏈的視角，規劃和搭建企業級可配置BOM（設計BOM、制造BOM等），并通過配置管理和變更管理來保證不同形態BOM的狀態受控。并基于以下圖1中的數據模型對訂單驅動下的整車制造業務進行介紹。

如圖1所示主要包含企業級配置BOM模塊和生產制造模塊。其中企業級配置BOM模塊包含設計BOM、制造BOM。生產制造模塊中包含EPR系統的APO組件-Advanced Planning and Optimizer高級排產優化器。以及SAP R/3靜態主數據。APO組件是SAP最大組件之一，是一套用于提高供應鏈預測、計劃、優化的供應鏈計劃應用。如下圖1所示的計劃訂單運行、計劃訂單組件打散、生產計劃運行屬于APO組件中需求計劃模塊以及生產計劃模塊相關內容。SAP R/3靜態主數據中則包含了配置BOM數據的制造、采購、物流、成本等相關業務內容。例如：工程基礎視圖、物流視圖、采購視圖、財務視圖和iPPE基礎數據。

圖1

1.2 基于GBOM系統的企業級可配置BOM數據模型

1.2.1 MPL數據-物料主數據Master Part list

MPL數據是面向相關零件使用車型的多維度變量集合陣列。多維度變量陣列包含產品&車型年（矩陣C1）、零件號（矩陣C2）、功能&安裝位置標識（矩陣C3）、物料配置關系字符串（矩陣C4）--這些維度的信息也稱為關鍵屬性。這里主要通過管理和維護MPL中這些關鍵屬性使得可配置BOM數據可以覆蓋所有車型。MPL中這些關鍵屬性的集合矩陣可以定義一個二維陣列：Ixy=（C1，C2，C3，C4）

C1=(D1)

C2=(E1,E2,…En)

C3=(F1,F2,…Fn)

C4=(G1,G2…Gn)

MPL中的任意一行可以標識為如下形式的二維數組：Ix=（D1，E(x)，F(x),G(x)），如圖2所示。Ix在一張MPL表格中，有且只有一條。另外還有MPL的功能屬性和非功能屬性的相關維度信息。由于這些信息非本論文主要研究方向故不做深究。

圖2

1.2.2 配置管理

1.2.2.1 車型配置關系矩陣

車型配置關系矩陣是面向相關車型的配置情況表單，用于描述每種車型不同配置情況。它也是客戶需求與工程師設計之間的橋梁。通過這個表單來指導產品設計的方向。和MPL類似，以一款車型配置關系矩陣Hx為例。它也是由一組多維變量組成的集合陣列。它包括配置特征族（矩陣H1）、配置特征代碼（矩陣H2）、車型（矩陣H3）、配置特征適用性標記（矩陣H4）。

配置特征族包含若干類似功能的配置特征代碼，每個配置特征代碼對應唯一的配置特征族。每款車型的配置情況通過配置特征適用性標記與相關的配置代碼進行對應。配置特征適用性標記為“S-Standard”代表標配、“O-Option”代表選配、“-”代表無此配置。

1.2.2.2 整車物料號及其配置特征集合

a）整車物料號用于對每一款相同配置以及內外飾顏色的車型車進行編號，包含車輛的配置信息、內飾風格、外飾顏色及選裝包等。類似于客戶能夠在市場上買到的一款車型。整車物料號的實質是一個流水號，無任何意義。它代表了產品配置代碼組成的一個集合。每個整車物料號對應唯一的、標配的配置特征集合（矩陣Jx）。編碼規則如下圖3所示。

圖3

b）配置特征集合（矩陣Jx）中包含了一款唯一配置車型的所有相關特征。若干個配置特征合集構成一個車型（矩陣H3中若干車型中的一款車型）。

1.2.3 物料斷點控制

與MPL的實時變更不同。MBOM-制造BOM的變更是通過斷點進行控制。斷點又區分為配置斷點和零件斷點。零件斷點通過MPL變更過程中下放的工程變更指令對Ix數據設置零件的生效起始日期和失效日期，從而控制MBOM的狀態。配置斷點則通過對單個車型（矩陣H3）中配置特征代碼的生效起始日期和失效日期進行狀態的控制。

1.2.4 工藝流程數據、車間數據的維護

一般整車廠工藝流程數據包含車身車間、油漆車間、以及總裝車間。而每個車間數據需要維護相關的車間送料工位（包含對應工段、對應工位）等信息。

1.3 基于GBOM系統的企業級可配置BOM數據維護方式

MPL數據和配置數據按照項目節點進行面向工廠的數據發布。這時設計數據開始轉換成為制造數據。一份MPL數據最終會下放多個工廠。通過后續的工廠數據維護（其維護的數據包括工廠的采購等級以及制造模式等），這時的MPL變成MBOM1、MBOM2…。相關部門通過維護MBOM（x）中每條Ix的零件斷點時間。鎖定一段時間內的生效MBOM。所有生效和失效的數據在一張表中。在維護好MBOM數據的采購等級、制造工廠以及斷點數據的同時，還需對每個Ix的工藝流程數據和車間數據進行維護。最終生成全局數據并連同配置數據一并稱為企業級配置BOM。這些數據最終下放到SAP系統后生成iPPE基礎數據。

1.4 基于SAP系統的整車廠訂單拉動模型

1.4.1 物料主數據

物料主數據是企業運作過程中必須使用的物料相關數據。這些數據被運用于采購、庫存、銷售、財務等領域，維護不同的視圖后相關業務部門才能夠調用其中的數據。其中包含了以下視圖的信息維護。

圖4

a）基本視圖

MBOM中的Part數據傳輸到SAP系統后的分工廠Part數據。其中包含了零件號、名稱、基本計量單位等信息。

b）采購視圖

在SAP系統中，以零件號、零件名稱、相關工廠、采購價格、采購等級、供應商信息為主要內容的信息頁面。

c）財務視圖

在SAP系統中，以零件號、零件名稱、相關工廠、標準價格、庫存總量及其價值為主要內容的信息頁面。

d）MRP視圖

包含零件的基礎數據以及MRP數據。其中基礎數據包含了產品組、物料組、跨工廠狀態等。MRP數據又包含了MRP1、MRP2、MRP3和MRP4。其中包含了采購組、零件分類組（ABC標識）、物料計劃運行方式、批量大小物流相關數據。

1.4.2 iPPE基礎數據

iPPE基礎數據為企業級配置BOM數據下放SAP系統后的數據。根據iPPE中每行數據中已經存在的生效時間段與失效時間，自動產生iPPE數據的生產版本。后續的計劃訂單計劃運行也是通過調取生產版本中的單車BOM數據進行整車主計劃排產和物料的采購工作。

1.4.3 計劃訂單運行

在整個計劃區間對整車產生已優化的計劃訂單排列。計劃訂單包含了計劃生產何種整車(整車物料號)；數量多少；何時完整；物料清單；工藝路線等信息。

1.4.4 計劃訂單組件運算

在整個計劃區間內的對每個單車BOM中的件號、數量以及采購等級信息進行自制件以及外購件數量的統計計算，從而得到外購件以及自制件的總用量。

1.4.5 生產計劃運行

對生產任務做出統籌安排，具體擬定生產產品的品種、數量、質量和進度的計劃。包括“主生產計劃”、“物料需求計劃”、“物料采購計劃”、“物料調達計劃”等等。

1.5 基于SAP系統的整車廠訂單拉動模式

在大規模定制下的整車訂單是以一輛車對應一個訂單在SAP系統中通過文本導入的方式進行發布的（相同內飾、外飾、配置的車型只有一個整車物料號，需通過不同的訂單號進行訂單區分）。在指定的計劃區間內，SAP系統運行MMP（Model matrix planning），根據整車需求，創建整車計劃訂單。整車計劃訂單鎖定，SAP系統進行J1數據與iPPE數據的信息對比。當iPPE數據中零件配置約束特征與J1配置code完全吻合，則從iPPE數據中抽取相關信息行，從而得出單一內外飾以及配置等級的單車BOM。假設整車物料號Jx中的一款配置車型J1其對應的配置如下：

表1 iPPE數據行

如上表格所示，零件“11111111”與“00000000”與J1特征匹配成功，由此生成一份單車BOM。每個訂單對應一個單車BOM。計劃訂單運行鎖定后，依據單車BOM清單進行組件運算工作。結合相應的可用庫存數量，進行生產計劃的編制工作。鎖定的生產計劃將在SAP系統中進行訂單廣播及排產上線工作。生產訂單相關單車BOM以及配置信息下放生產制造執行系統（MES系統）進行生產實時控制。

2 結語

本文介紹了企業級配置BOM的組成模塊以及生成相關數據的機理。簡單闡述了大批量多種類的市場需求下整車企業在SAP系統中完成訂單任務的數據運行以及IT系統應對策略。