0 引言
大规模定制集成大批量生产和客户个性化定制的特点，是制造业一种重要的生产模式，其个性化需求实现是以产品族结构标准物料清单和选择项完成的。物料清单(Bill of Material，BOM)是制造业各个职能功能联系的重要纽带，贯穿从客户需求、市场、销售、设计、工艺、制造、计划、采购、、财务以及售后服务等整个过程，而每个职能和阶段对BOM管理需求不同，许多制造企业在BOM数据表达不一致导致大规模定制在客户需求、设计、制造、采购以及售后服务、维修等节点上出差错，影响大规模定制企业的竞争力。
为此学者在针对BOM的管理演变过程、方法和配置与视图进行了研究，提出不同解决方案和方法，主要集中在BOM的多视图、从EBOM转化MBOM等数据管理和维修BOM数据来源和管理进行分析研究，但对大规模定制的BOM全程管理分析研究比较少，为此本文分析了大规模定制可配置BOM演变过程模型，并研究每个阶段BOM信息模型，并开发了BOM全程管理模块。
1 大规模定制可配置BOM演进过程
大规模定制可配BOM是在GBOM(Generic BOM)基础上实现产品的多样化和系列化，根据产品生命周期主要分为以下几个阶段：客户需求BOM(Requirement BOM，RBOM)、功能描述(Function BOM，FBOM)、工程(Engineering BOM，EBOM)、工艺BOM(Process planning BOM，PBOM)、制造BOM(Manufacturing BOM，MBOM)、销售BOM(Sale BOM，SBOM)、成本BOM(Cost BOM，CBOM)、质量BOM(Quality BOM，QBOM)、维修BOM(Repairment，BOM)。每个阶段BOM在数据和信息表现形式存在继承性和差异性，其发展过程如图1所示。
图1 大规模定制可配置BOM演化过程
GBOM在产品族通用物料清单和选择树来实现产品族结构的可配置管理，是大规模定制的基础；每个阶段BOM的衍生都是在质量功能配置(QFD)基础上进行的，客户需求BOM依据产品的市场定位和顾客要求确定顾客对产品的需求结构。产品功能BOM描述产品功能要求的，设计BOM是确定产品的组成结构。工艺BOM是依据工艺装备特点，编制产品的装配件、零部件和最终产品制造的工艺规程，确定了零部件的加工设备、工装夹具、刀具、辅具等工艺信息。制造BOM是制造阶段组织和管理在实际制造与生产管理过程中生产某种产品所需的零部件BOM。QBOM、CBOM和BBOM用来管理产品质量、成本和采购的相关信息，为SBOM提供各自的信息，而SBOM是大规模定制为客户实现多样性和个性化服务的选择基础；维修BOM根据SBOM提供部件或零件生成的实例BOM，每个产品都有实例BOM，BOM物料多和结构负载，每个物料都有相关信息如供应商、材料信息、安装和维修历史等信息，存储量大查找困难，因此维修BOM只对关重件管理。
2 可配置BOM全程管理分析
2.1 BOM信息分析
BOM在产品生命周期表现多样复杂，但分析其在不同阶段的本质特征分为两个部分：BOM本体和从体，BOM本体包括零部件与它们的关系，从体即本身结构相关联的属性。BOM在底层数据结构表现为2种形式：单层和多层。在数据库表中单层BOM相同的结构关系只记录一次，单层BOM表特点：更改简单，数据库冗余少，缺点不能完整精确描述产品的组成关系。多层BOM完整地记录了BOM的结构信息，如在同一产品下相同的结构也需要多次详尽地记录。多层BOM优点：能完整描述产品的结构关系吗，产品类结构关系互不影响，产品内部部件结构关系也互不影响。缺点：数据冗余大，BOM配置时产品结构变换的互动性差。
根据不同阶段BOM的需求和单层与多层BOM的优缺点，采取不同的表现形式。FBOM、EBOM和PBOM需要体现产品的整体结构，采用多层BOM，而关于MBOM和由MBOM转化而成的多视图BOM采用单层BOM，只体现父子关系和层次结构，便于使用。SBOM是为了便于客户参与定制满足需求，通常管理产品的次级结构和部件编号、名称和规格等，但不需要更详细的信息。维修BOM只对关重件进行处理，只需管理关重件的维修方法和供应商等信息。
2.2 可配置BOM生成流程
大规模定制的可配置BOM在市场调研和客户需求的基础上利用现有产品实例进行配置和多样化选择，其具体流程如图2所示。主要步骤如下：
1)依据市场定位和客户需求（价格、样式、包装等）形成的RBOM，按照质量屋(the House of Quality)工具的要求分析与计算，确定出FBOM和产品特征参数。
2)按照FBOM和产品特征参数，建立出GBOM。GBOM抽象成GBOM=(M，R)，M表示节点，即物料项，M={具体实物、虚拟件、虚拟物料项}，R表示节点之间关系，R={物料之间的父子关系、可选关系、虚构物料项与其代表的一组物料项之间的多选一关系}。
图2 大规模定可配置BOM生成流程图
3)部件相似性分析：FBOM确定参数特性数据进行相似性分析，对形成的GBOM(M，R)的节点和该节点的特定参数计算其相互距离如公式(1)，距离较近则归为一类。按照深度偏离的方法对两类BOM的所有节点都要进行计算其距离，进行相似性比较分析
d(x，y)表示两个BOM某节点的距离
每个节点有p个相互比较的特征数
Szk为两类GBOM在同一个节点参数的标准差
4)通过相似性分析形成的GBOM寻找是否有实例产品，如有实例产品以该物料编号检出EBOM和其多视图，否则按照⑤。
5)可配置BOM按照相应的参数和功能配置产品节点和相互关系，即实例化GBOM部件和零件转化成EBOM，EBOM按照管理功能需要转化为MBOM、PBOM、BBOM、CBOM和QBOM。
6)定制SBOM：客户个性化需求和功能要求选择MBOM部件和工艺要求、特定供应商提供的物料与包装等形成客户独特的SBOM。
7)维修BOM：是在SBOM的基础上只保留产品关重件物料的在BOM的节点和子项关系。
2.3 大规模定制可配置BOM多视图的映射转化分析
大规模定制BOM映射转化过程中由RBOM转化为FBOM和EBOM转化成MBOM比较关键。
2.3.1 基于QFD的RBOM转化成FBOM分析
质量屋是一种确定顾客需求和相应产品或服务性能之间联系的图示方法，从7个方面顾客需求(customer requirements)、产品特性(product features)、顾客需求的重要性(Importance of customer requirements)、计划矩阵(planning matrix)、顾客需求与产品特性之间的关系、特性与特性之间的关系、目标值着手，如图3所示，在QFD分析过程中顾客需求的重要性、特性与特性之间的关系存在相互之间比较，形成判断矩阵并按照方根与求和法计算得出相互关系的重要，把客户的需求RBOM转化为FBOM和特征参数。
图3 质量功能配置图
2.3.2 大规模定制EBOM转化成MBOM、SBOM和维修BOM
1)建立MBOM的前提条件分析
必须先要对物料的分类，如自制件、外购件、虚拟件、中间件和原材料等。产品设计开发过程中利用物料分类查询，制定每种物料的首选或优选原则，用最少规格制作出众多性能的系列产品，在SBOM实现产品定制。确定每种物料编码必须统一且唯一。
2)EBOM转化成MBOM的流程分析
(1)设计BOM(EBOM)的形成：EBOM是指按FBOM的功能采用项目管理的方式自顶向下进行产品设计生成的BOM，主要包括主要部件和组成相互关系。
(2)建立工艺BOM(PBOM)：PBOM建立在EBOM基础上，添加上零部件在产品装配与制造过程的加工顺序，如主要是增加工位号、加工顺序号、工装夹具辅料、工时定额等工艺信息等。
(3)建立制造BOM(MBOM)：MBOM是在PBOM基础上多个部门合作得到的，需要根据企业加工能力和制造确定自制件、中间件、外购件、虚拟件和原材料等。虚拟件在设计BOM中有记录、但在实际生产制造中并不存储的部件。中间件指在设计BOM中不出现、但在实际生产制造中又要存储的部件，在EBOM中，中间件实际上是几个零部件构成的集合，标志时先为这个集合新建件号，然后逐一将集合中的元素与该件号进行关联；外协件指部件本身及部件的下属所有零部件都外协加工的部件。自制件指在EBOM和MBOM中的装配关系一致的部件。
采用深度遍历的对PBOM每个物料属性进行分析，如是物料属性是装配件／自制件只修改该物料加工顺序、加工工位、工时定额等存放在制造物料表内；如是外购件删除该节点和节点的子树，添加到采购物料内；如是虚拟件修改该节点的子树的数据值，并将该节点的子节点移植该节点父节点下和删除该虚拟节点，添加到虚拟物料表内。如是中间件为建立一个物料编号，修改其数量1，并把是中间件的物料复制到新的物料件下数量不变同时删除复制的件号节点和数量；对所有节点的物料遍历完成就实现EBOM转化MBOM，整个过程都采用人机对话的方式进行修改完善，各个部门根据需要完成相应BOM的转化，如QBOM、CBOM和BBOM，如图。
图4 EBOM转化成MBOM示例图
3)构建SBOM：按照客户需求可以选择需要的部件或零件而形成BOM，构成SBOM的物料需要满足特定的条件，成本为依据确定出SBOM中物料的订单分离点，选择性的物料有限，SBOM=(B，O，R)。其中B表示基本的物料项，必须包含；O表示可以选择的物料项，该类物料项的功能相同但可以有多中配置但必须选择其中一项，R表示基本项物料与选择项之间，或选择项相互之间必须满足特定的规则，如规格和功能或其他限制，如选择项物料为A则必须选择某种选项物料B，R的规则必须是有限的。
4)维修BOM：采用多层BOM，需为每个产品构建特定的维修BOM，才能更好的为客户服务，因此维修BOM管理数据量大。BOM主体信息为物料数据、产品配置信息和节点之间的关系等，BOM丛体信息为：关键部件的供应商、维修人力、维修组织、维修角色、维修知识、维修历史数据与维修当前数据等。但对大规模定制维修BOM只针对SBOM中关重件进行管理，SBOM基本物料项其维修方法和知识是共同的。
图5 大规模定制SBOM转化成维修BOM示例图
3 结束语
大规模定制环境下，从顾客需求、市场定位、产品设计、生产制造和售后服务整个过程都需快速反馈，BOM是该类企业管理的基础。本文分析了大规模定制的可配置BOM在GBOM基础上通过QFD把客户需求形成EBOM、EBOM转化为其他BOM并分析其他BOM的表现形式与管理内容，为企业实现客户定制个性需求提供了有效途径。
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本文标题：面向大规模定制可配置物料清单全程管理研究
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