0 引言
工程机械行业的迅速发展对产品品质及其个性化的需求越来越高，复杂多样的业务特点以及企业规模的不断扩大与原始的管理现状形成了鲜明的矛盾，许多针对终端客户的个性化定制产品的订单需要在原有的产品系列进行设计上的小修改，由于没有信息系统的支持，很多企业基于订单拉动生产管理的方式很难实现，再加上产品品种多、客户定制需求多，物料的计算不仅困难，而且反映速度很慢。
为了打破企业所面临的信息孤岛，提高产品的质量、降低生产成本，很多企业实施了产品生命周期管理(Product Lifecycle Management，PLM)及企业资源计划(EntERPrise Resource Planning，ERP)两大系统的集成，其中制造BOM(Manufacturing BOM，MBOM)作为描述产品结构和数据的主要形式，是ERP系统的数据基础，是联系和沟通企业各项业务的纽带，直接影响着企业的管理和生产。而MBOM产生于PLM系统，通过两大系统的集成可以实现产品数据和相关信息之间进行有效的共享，保证基础数据的准确和统一，进一步实现业务和财务的一体化。
1 工程BOM向制造BOM转化
工程机械的产品设计模型是一个层次结构，包括产品、部件和零件，而T程BOM(Engineering BOM，EBOM)是一种反映产品结构的技术文件，反映了产成品与零/部件间的层次关系，同时显示零/部件的编码、规格和材料等信息。在不同的制造环境下，各部门都要从产品设计中获取特定的数据来指导生产。
根据上面所述，结合工程机械行业产品配置多、体型大、零/部件种类繁多、装配和加工工艺复杂的生产特点，EBOM向MBOM的转化主要通过以下方式实现。
1.1 建立EBOM向MBOM转化的关联关系
EBOM是在产品设计阶段形成的，它规定了产品的层级与数量关系，是产生后续MBOM的源头。EBOM基本决定了BOM的规模与结构，是物料清单简化的首要关注点。为了提高产品的通用性、保障性和设计灵活性，近几年模块化设计广泛应用于工程机械设计领域，根据不同的系统功能将产品划分为多个模块，不同模块的不同组合可以得到不同类型和规格的产品，这样使得产品的结构简单、成本低廉。
超级EBOM是根据产品主要功能划分后模块化EBOM结构的超级组合，例如山推的SD16系列推土机、SD32系列推土机就是推土机的超级EBOM。如图1所示的超级EBOM中包括同一系列产品下所有涉及到的功能模块。超级EBOM的搭建有利于产品结构的梳理和改善，能大大减少技术人员的工作量，而其模块化的结构更为超级EBOM向MBOM的初始转化提供便捷有效的方法。
图1 超级EBOM
一般来说，工程机械的产品分类主要是根据发动机的马力．传动形式以及适用工况的不同进行划分，例如山推的SD16AA表示160马力液力传动标准型推土机。图1所示中，各个模块之间也并不是完全孤立存在的，也有穿插存在，因此为了向初始MBOM转化，首先会根据基本配置的不同进行分类，根据模块与产品配置的关系可分为公用部件、必选部件和可选部件。
公用部件即为必须按照一定的规则从产品主结构中指定的模块中选择一定数量的模块加入到定制产品中，是一种基本配置中不变的模块，例如发动机模块：必选部件为与配置变化相关的部件，比如行走系统：可选部件是根据客户的特殊要求定制设计的从产品主结构中一些独立的模块中选择所需求模块加入到定制产品中的一些部件，例如灭火器、空调等。
通过在PLM系统中配置的不同搭配选择形成如图2所示的一种结构简化后的多配置EBOM，包含上述所说的三种类型的部件，MBOM的创建以此简化的多配置EBOM为基础进行零/部件的拆分和合并。
图2 多配置EBOM
1.2 建立多配置MBOM向单一MBOM的转化关系
工程机械产品的生产过程是一个从原材料到成品的高度相关的活动链。原材料被制成毛坯，毛坯被加工成各种零件，零件又被组装成部件，最后零件和部件总装成产品，根据PLM系统中设计视图和制造视图两大视图的存在，将上述包含可选和必选部件的简化多配置EBOM转化成在PLM系统中以不同视图存在的多配置MBOM，但是此类多配置MBOM不能直接应用于生产，必须将其进一步转化成单一配置的MBOM即成品订单再结合工艺BOM(Processing Planning BOM，PPBOM)等信息才能传递到ERP系统中指导生产，多配置MBOM向单一配置MBOM转化如图3所示。
图3 多配置MBOM向单一配置MBOM转化
多配置MBOM向单一配置MBOM的转化过程中包含以下几个方面。
1)虚拟件的转化。对于工程机械行业，BOM实施最大的难点和重要性主要体现在零/部件和部件到成品的组装过程，EBOM中的各个模块是装配过程中形成的半成品，这些半成品在以最终产品为目标的物料清单上不是以实物存在的，因此可将其视为虚拟件。
虚拟件是产品结构变化的中间过渡，能够简化MBOM的结构，减少ERP系统运算的工作量，同时能紧密关联EBOM与MBOM，使工程变更能够快速有效地进行。
2)BOM层次的简化。综合许多MBOM的编制方法，大多工程机械行业将多层次的EBOM在最终装配环节压缩成三层的MBOM，即从成品到虚拟件再到采购件。为了区分多配置MBOM的可选部件和必选部件，简化多配置EBOM中将两种部件进行了打包处理，即EBOM层级转变为成品可选包、必选包部件，这样增加了EBOM的层级。在MBOM的搭建过程中，结合虚拟件的应用和生产过程中不同的装配工位约束，通过压缩将EBOM中的部件变成多个不同的虚拟装配群，该方法的优点是简化了MBOM层次，同时工程变更过程中设计人员与生产工艺人员能快速有效地沟通，从而通过集成传递到ERP系统用于生产。
3)BOM结构的简化。ERP系统中物料需求计划(Material Requirement Planning，MRP)运算时会直接展至MBOM的最底层采购件，诸多大型工程机械商简化BOM结构的最佳方法主要是将一些非核心组件直接外协，然后采购半成品，既能减轻企业内部的生产负担，又能提高生产效率。因此，多配置MBOM中需要从EBOM的部件中提炼出一些采购组件，这就涉及到零/部件的组合，同时，由于工程机械零/部件生产的灵活性，采购组件既包括EBOM模块内零/部件的组合，也包括跨模块的组合，比如驾驶室总成包含一部分电气系统。模块内的组合可直接合并至虚拟模块下，而模块间的组合可直接作为产品的子件放入多配置MBOM中，这样创建单一配置MBOM时即可直接使用。
2 集成环境下工艺BOM与制造BOM的结合
MBOM是PLM&ERP系统集成的基础，通过集成能够实现BOM的转换和传递，避免在ERP端二次输入的麻烦，提高工作效率，而且可以避免二次输入带来的错误。因此，在系统集成过程中最重要的是MBOM结合工艺BOM中提供的产品工艺信息所形成的产品零/部件的基本物料信息、装配关系、装配数量以及自制件的工序等信息的传递，PLM&ERP系统集成如图4所示。
图4 PLM&ERP系统集成
2.1 工艺BOM搭建过程中与MBOM的结合
工艺BOM是企业的工艺设计部门用来组织和管理某种产品及相关零/部件的工艺文件，主要是根据企业的装备特点，编制产品的组件、零/部件和最终产品的制造方法，即通俗所说的工艺路线与部件分配的集合，工艺路线是资源、工作中心、标准工序、工时和工装等的组合。
工艺路线中的资源和标准工序是为了财务核算车间成本、制造成本和设备折旧等所设定的，资源标准化能使企业各个不同部门之间共享资源，有利于企业的精益生产，因此，规范统一企业的资源和标准工序编码是搭建工艺BOM的前提条件，同时为了减少ERP系统的运算量，将一些不参与直接生产的资源和工序单独归类处理，便于财务分类整理，一般可将与产品直接有关的资源按照不同的工种进行区分，分为人工资源和设备资源两大类，比如车工、车床、焊工和焊机等，标准工序按照工艺种类进行分类，如下料、车、铣、磨和热处理等。
根据行业标准，完善上述所说的资源和标准工序编码后，工艺BOM分为以下两种。
1)装配工艺BOM。装配过程是工程机械行业最为重要、最为复杂的部分，目前许多企业采用生产线的形式进行，由于生产线的灵活性较大，同一个产品可以在不同的生产线上进行装配，这样就存在着并行工艺路线。如表1所示的BOM关系示例，AA组织下存在着装配车间这个部门，车间内部有两条生产线。因此，在搭建装配工艺BOM时，要考虑工艺路线的通用性，通过规范不同生产线的工序操作，一方面能减少工艺BOM搭建的多样性，另一方面有利于企业管理的提升。图5所示为装配工艺路线示例，根据装配关系的先后顺序，将MBOM中的物料分别投放至不同工序和工位，即完成工艺BOM与制造BOM的结合。
此外，虚拟件工艺BOM是否创建对PLM&ERP的系统集成过程很重要，例如PTC公司开发的Windchill系统中虚拟件可以看做是透明的，可以透过虚拟件直接展到下一层级的工艺路线：而Oracle ERP系统中的理念有所不同，虚拟件在MBOM结构展开时是透明的，但在工艺路线展开时需要建立虚拟件的工艺路线才能将下层部件的工序传至上层部件，因此为了集成方便，虚拟件也需要创建工艺BOM。
表1 BOM关系示例
2)自制件工艺BOM。自制件为企业内部加工的零/部件，企业的车间布局根据零/部件加工方式的不同可分为机械加工和热处理两种，工艺路线的搭建与图5所示相同，关键是ERP系统中不同车间业务之间的流转处理，一般有两种处理方式。
图5 装配工艺路线示例
(1)从零/部件的毛坯采购到最终成品根据工序不同来区分，如图6所示的自制件工艺路线1，其中齿轮D是最终送人总装车间的零/部件成品，齿轮D1是指采购的毛坯件，齿轮的加工由加工车间和热处理车间共同完成，车间之间的流转通过工序号进行区分，这种方法可以减少MBOM的层级，工艺路线描述清晰，但是调整工序或者工序外协会对工艺人员和车间工作人员的影响较大。
图6 自制件工艺路线1
(2)结合MBOM断层原则，将不同车间加工后的产品新建物料编码，通过MBOM层级的展开完成工艺BOM在不同车间业务的处理，自制件工艺路线2如图7所示，为了便于各个车间在ERP系统中进行人库完工处理，齿轮D2、D3、D4是指不同车间的产成品，例如毛坯件齿轮D1经过热处理车间调质处理后入库的成品变为齿轮D2。此种方法可以避免上述所说工序调整的影响，便于车间业务人员掌握，但MBOM层级增加，MRP运算过程中需要逐层展开。
图7 自制件工艺路线2
两种自制件工艺BOM的搭建体现不同的ERP系统业务流转，第一种方法的工单唯一，但工单创立后需要不同车间、不同的人员相互沟通进行工序转移和维护：第二种方法需要创建多个工单，但操作者之间的联动性较小，不同企业根据各自的生产特点选择不同的方法。
2.2 集成环境下MBOM和工艺BOM的传递
大型工程机械企业由不同的事业部、子公司组成，为了企业内部的信息共享和生产统一，集成过程中BOM的创建和传递需要在两大系统相同功能的基础上加以转化才能进行，例如PTC公司开发的PLM系统中MBOM与工艺BOM之间可以独立存在，而Oracle ERP系统中两者则是紧密联系的：PLM系统将各个车间称之为“工作中心”，而ERP系统中则为“部门”：PLM系统“产品容器”下的制造BOM和工艺BOM在发放过程中要选择ERP系统中不同的“组织”等。
BOM传递过程如图8所示，两大系统集成过程中，MBOM和多条工艺BOM同步发布，PLM系统在发布过程中定义组织、物料与多路线代码，自动写入对应字段：ERP系统接收过程中，遵循先物料后BOM的原则，首先接收最新的基本物料信息，其次按照要求生成多配置MBOM，其中的工序序号与工艺路线的序号相同，如有不同，ERP系统会给出错误信息，以便于PLM系统端进行处理。这种结合后的集成方式可以避免系统紊乱，保证数据传递的准确。
图8 BOM传递过程
3 结语
综上所述，本文根据企业成功实施示例，对于工程机械行业的BOM结构转化进行了分析，并讨论了PLM&ERP集成环境下制造BOM与工艺BOM的结合和传递方式，结论如下：1）工程机械行业设计BOM向制造BOM的转化过程为：超级EBOM→多配置EBOM→多配置MBOM→单一配置MBOM。2）制造BOM与工艺BOM的结合既体现在工艺BOM的搭建过程中，也体现在PLM&ERP两大系统的集成过程中，通过集成能保证数据源头的准确性，从而加快业务和财务一体化的进程。3）PLM&ERP系统集成传递过程应遵守先物料后BOM的原则。
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