上海潍柴动力主任工程师 胡岗
1 潍柴上海研发中心PDS系统项目背景
1.1 PDS定位及应对的挑战
随着产品型号与变型的增多，传统的型号BOM编制方式，使得独立BOM数量增多，BOM维护工作量巨大。同时，企业生产与经营的扩展（全球化），要求实现同一产品对多工厂发布及对多销售区域的管理。 传统的PDM/项目管理系统主要针对整车及零部件的开发设计数据的管理，其核心对象是零件、图纸、三维数模、开发文件以及可配置系统/模块数模及对整车DMU的支持，以及对这些对象的成熟度和开发过程管理。而企业运营针对的是如何按客户下达的订单（在你提供的框架内的客户选择）将零部件装配成整车，快速交付给客户，这些运营是在后续的ERP、MES、销售系统中，但其数据源于开发系统PDM系统。如何把零部件、整车开发（PDM的数据、EBOM等）与企业运营相接，在订单拉动下，以产品定义为中心，把企业的整个业务串起来，即实现开发到运营的连接，是PDS系统的定位。
为了构建开发到运营的连接，在PDS系统中将涉及如下四个方面：首先构建企业统一的产品描述语言，从产品规划开始，直到销售，整个企业对产品的描述都是基于统一的标准化语言，精确地定义产品。其次，产品构架及配置如何管理，PDS系统将构建产品线、平台、车辆族和构架车型的产品管理架构和可配置的客户车型策略。第三，如何构建EBOM和制造BOM的运作体系，实现两者之间的独立而又能无缝耦合，即解耦和耦合的运作体系。第四，支持同一产品数据源向多工厂的发布管理。
图1 PDS定位及应对的挑战
1.2 企业业务模式的转化需要PDS系统的支持
随着产品日益复杂、品种与变型增多，以BOM来直接表达产品,市场及非技术部门是无法基于BOM解读公司产品或下达订单，使得开发人员总是在应付订单BOM，企业也难以构架起贯通开发到市场、生产的统一产品描述语言。
当今主流汽车企业，在产品从开发到销售的整个生命周期中，都建立了的产品特征库，通过对产品的特征描述来定义产品，建立从产品开发，到市场订单下达和生产交付全流程的产品定义与描述的无缝链接。
图2 企业业务模式的转化需要PDS系统的支持
1.3 PDS系统的上下文——从规划到市场三部曲的耦合
也就是说，PDS的上下文是什么？PDS系统的实施首先需要有平台和产品规划，在平台中定义出产品的组成要素，包括技术内涵、型谱等，作为一个基础平台，在此平台上通过车辆特征配置表来定义具体面向市场的车型描述，形成一个车辆族的产品描述，进而派生出可配置的客户车型。
PDS的下游面向的是订单与生产，完成PDM与制造的连接。因此，PDS系统中既包含设计人员构建的车辆族可配置EBOM，同时，制造部门依据EBOM去定义总装物料BOM，也就是说，PDS是设计跟工厂产品装配线的连接。
图3 PDS系统的上下文——从规划到市场三部曲的耦合
2 PDS系统中的主要概念
PDS系统中的主要概念包括四个方面：产品框架、车辆族特征描述与车型发布控制、开放结构BOM构造及特征加载、闭合结构EBOM与MBOM贯通。
在产品框架上，主要有产品线、平台、车辆族概念，构造产品管理的架构。
特征族/特征值，特征间的影响矩阵/关联矩阵、构架车型、基本车型、选包装是属于车辆族特征描述与车型发布控制需要应对的范畴。企业的产品特征是广义的，凡涉及产品适用性选项导致零件选择上区分的都可以构成产品特征之一，如产品适用环境（极热、极寒、沙漠）、产品销售地区（中国、香港）、产品生产厂家等都可以成为描述产品的特征，这样就实现同一产品面向多区域销售和多工厂生产的管理，且归在一个车辆族BOM中管理。
接下来是BOM的构建，我们分为开放结构、闭合结构。所谓的开放结构指可选装性组合的对象，如整车就是一个开放结构，相同型号的车在巴西装或者是中国装，或两个厂装，或不同时间装，同样的车型装的零件不一定是一样的，包括具体配置也不一定一致。闭合结构即任何时候任何地域，只要标识一样，就认为是同一对象，如零件或者是采购级的总成，只要知道零件号和版本，在公司范围内，所有全球仓库中，就是相同设计状态的同一零件。如何构建可配置的开放结构，我们在PDS系统中，影响矩阵和关联矩阵将闭合结构和产品特征关联起来，这样，就可以依据客户车型的特征清单来解析车辆族BOM，分离出客户车型闭合结构的组成（单车物料BOM）。一般在企业的系统构架中，闭合结构在PDM系统中管理，PDS系统从PDM导入闭合结构，构建产品的开放结构的EBOM。
最后是BOM行的概念（带功能&位置代码精确描述的），通过BOM行来构筑闭合结构的EBOM和MBOM，同时实现EBOM和MBOM的解耦和耦合。
3 PDS系统中业务方式的设计
3.1 产品描述
产品描述包括产品层级建立及基于产品线的特征库建立，车辆族特征定义建立，车型生成（关联选择包）发布，导向式客户车辆配置器建立。
首先，建立产品线和基于产品线的特征库，将公司的业务按产品线来划分，每个产品线都有自身的特征描述库，保证每个产品线的特征库都是独立的。
图4 基于产品线的特征库的建立
再引入车辆族的概念，用车辆族来统领一类车，比如同平台的轻客，不管有多长、多高、客车还是货车，可以用一个车辆族节点来管理，即一张配置表和一个BOM来表述。建立了车辆族后，就从特征库里把特征加载到车辆族下，这个特征分为构架车型的特征和主特征。选择构架车型特征的不同组合，定义出构架车型。有了构架车型，再将每个特征与构架车型的引用关系定义出来，它可能是标配，可能是选装，也有可能为不可选。其次，通过影响矩阵（特征族之间的关联关系，如发动机和变速箱的关联）和关联矩阵（特征值间的关系定义，如什么发动机必须配什么变速箱，即什么特征必须同时出现（一起用）在一张单车定义表中，或不能配什么变速箱，即什么特征之间不能同时出现（不能一起用）在一张单车定义表中）来定义特征和特征之间的约束关系。
然后，定义每个构架车型所能提供的选装包（一个或一组特征值），通过构架车型，选定可以选主特征，定义出车型，关联上这个车型的可选选装包，发布给工厂（这种方式比较适合于规模车型，如轿车、轻客、卡车；对于高度定制化的车型，如巴士，可以通过发布定义表的形式，让市场自由定义(在约束许可范围内)车辆）。
基于发布到工厂的车辆，可以建立一个统一的订单入口，把工厂的车型上所有的特征都提取出来，生成这样一个动态的特征显示库，通过特征选择，动态筛选出车型及选装包，供客户选择，最后生成一个订单号，交给工厂去生产（工厂按订单中客户选择生成的车辆特征清单，解析开放结构的EBOM，耦合MBOM，拉动物料生产）；如果是客户有选择外要求，就将客户选择出的最接近他要求的车及他的特殊要求，生成特殊订单，交产品工程部处理后交工厂。这样，从产品规划到车辆族到客户车型一直到市场销售，实现企业统一的产品定义。
图5 导向式客户车辆配置流程
3.2 设计到制造的解耦与耦合
零件是关键核心对象，零件是通过BOM行来构成整车BOM。要把零件开发/仓储和EBOM构造/装配两个概念区分开来，两者的纽带是BOM行。BOM行的核心要素：功能及安装位置、零件号、数量。制造BOM处理的是BOM行，不是一个独立零件及其结构（BOM层级）。 即车辆BOM是通过有明确物理、功能含义的BOM行（好比将整车分解成功能及位置抽屉，且设计与制造对抽屉的理解必须是一致）上放什么零件（号）、放几个来构成的。
制造BOM关心的是在指定工位工序上发什么料，这些料按什么样的工艺规范进行加工或顺序装配（装配后可能成为新物料号，入库，再被其他BOM行拉动），因此，制造BOM处理的也是BOM行，而非设计BOM的结构（闭合结构是不可打撒的）。将设计BOM离散成工位制造BOM行库，我们叫设计到制造的解耦（这样，对于设计BOM也带来了灵活，如用虚拟包打包零件，方便设计EBOM构造）。
由于与设计BOM的解耦（BOM行按工艺规划重新分配），制造BOM行上是没有配置信息的（针对配置加载在功能包上的情况，如果配置直接加载在BOM行上就无需耦合，但特征加载很难通过影响矩阵/关联矩阵进行图形化操作）。因此订单是不能直接解析制造BOM行的，解析的是发布到工厂的设计开放结构EBOM，并从制造BOM行库匹配的出制造定义，才能将订单设计单车EBOM变成工位物料BOM，我们叫设计与制造的耦合。
通过设计BOM到制造BOM的解耦与耦合，这样让设计按设计管理的要求和视图来构建EBOM（当然设计BOM要符合采购级物料定义和自制件工艺过程结构），而制造可以专心定义其物料分配、安装工艺、自制件MBOM展开等，而不必关心物料与配置的对应关系（这个已经由设计定义了）。如有些企业针对分装件还在争论是设计按工艺重构，还是制造打散设计BOM来重构，实际上，有了耦合和解耦BOM运作体系，都不需要重构，制造只要将分装物料定义好，计算机系统就可以自动按解析出来的单车BOM，自动生成（订单拉动的）分装件物料号和其BOM。
解耦与耦合需要企业级的零件应用字典支持，将原来自由意义的BOM行号，予以明确统一的物理含义描述的编码，即企业对车辆结构和功能分解的统一标准化字典。
3.3 设计到工厂的数据流程设计
在PDS系统中将设置工厂，设计工程师维护的数据，通过发布流程，发布给工厂，因此在PDS系统中，一份是设计域数据，一份是发布到工厂域的数据。如下图，通过三个层次的数据流程，来确保设计数据对工厂的发布控制及设计数据在工厂的生效控制。
1.顶层数据的发布控制：建立车型发布流程，检查其车型信息和BOM的完备性（通过对发布到工厂的开发结构BOM解析），来决定新车型是否可以上线生产，或者决定是否可以切换到新版本车型上（主特征相同车辆对象的次特征的调整发布）。
2.中间层数据（纽带）的发布与同步：开放结构成熟后，启动发布流程，并确保发布后的数据同步，即将加配置定义的开放结构BOM，同步到工厂。
3.底层数据的工厂生效控制：将PDM中的闭合结构（采购级零件或自制件BOM）数据，通过从PDM系统中完成状态升级单或更改单所驱动的数据，发布给PDS系统，在PDS系统中，将状态升级单或更改单解析成零件单位的工作条目，交给工厂进行断点维护，以便根据物料的实际使用情况，处理每个零件的更改的生产生效性问题，即设计数据对生产数据的覆盖和生效问题。（PDM中的生效和PDS中的生产性生效为两个关联又需要独立处理的事项）
图6 设计到工厂的数据流程设计
根据潍柴上海研发中心主任工程师胡岗在2013第九届中国制造业产品创新数字化国际峰会的发言整理而成，已经本人确认！
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本文标题：整车企业级产品定义系统（PDS）的构建
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