0 引言
作为整体管理能力提升的重要一环，企业信息化建设也被提升到前所未有的高度。对研发、销售、制造一体的国内车企来说，如何在整个产品生命周期中，对设计和生产过程进行有效集成，获得准确、一致的动态信息、数据，并和其他部门有效衔接，是企业信息化的关键。
本文以某汽车企业的BOM管理系统项目实践为基础，结合单一数据源管理理论，以工程BOM，生产BOM和售后BOM为研究重点，提出了基于SSPD管理BOM的系统框架，对汽车产品的BOM系统管理做出了有益的探索。
1 BOM管理的挑战和问题
BOM数据作为整车企业的核心业务数据，贯穿企业的各个业务部门和生产环节。从设计、研发、工艺、采购、制造、物流、售后、财务等具体业务部门，到整车生产、组件台套出口、回收计算、整车成本核算等具体的业务开展，都对BOM数据有着不尽相同的需求。BOM数据管理往往基于各整车厂的具体业务展开。
(1)汽车产品的复杂性：汽车作为一个复杂产品，由数万个零件构成，各零件又涉及众多学科领域，产品研发、制造周期长。整车厂需要和全球上千家零件供应商协同完成各零件的设计、研发、制造等工作，各环节对BOM数据要求不同；必需提供有效的版本控制和一致性管理。
(2)制造模式多样性：受全球制造趋势影响，汽车企业多根据产品、市场和销量情况，按需组织生产，相同产品可能出现MTO(Make To Order)，MTS(Make To Stock)，ATO(Assembly To Order)等多种制造模式，由不同地域的多个整车厂组织生产完成。各制造基地生产相同的产品可能出现CKD(Complete Knock Down)散件生产，台套生产等不同制造模式，BOM数据管理需要支持灵活的发布模式和实现各地域的数据协同管理。
(3)汽车行业面临的挑战：全球化市场产品多样性需求的增长导致了汽车平台、车型、配置数量的急速增加；日益提升的技术大大增加了汽车零部件的数量，同时也增加了零部件的管控难度；受全球环境保护和行业竞争加剧的背景和趋势影响，汽车行业产业升级在所难免。BOM数据的及时更新和变更管理矛盾较多。
2 基础数据及其关系
为了应对日益变化的客户需求，快速满足客户需求，整车企业普遍采用可配置BOM形式进行数据管理。各BOM视图中除了包含零件及其上下级关系、单车用量和零件的使用条件、约束等关系集合外，同时还可以包含零部件所有有价值的属性信息，包括CAD图纸、数模信息、装配要求、装配力矩、互换信息等。构建企业BOM数据管理的基础数据应包含如下几部分。
2.1 零件
零件编码作为零件最重要的属性，指汽车零部件的物理、化学特征唯一性标示，又常被称为“汽车配件编号”“汽车零件编码”“汽车零件编号”等。如果在制造或者装配、流通环节需要进行实物零件的库存管理的零件，必须分配唯一零件编码。零件编码一般采用有意义编码和无意义编码两种。零件编码由特定的数字和英文字符组成。
零件属性还包括：零件描述、单位、零件的CAD图纸、3D数模、装配要求、技术规范、用户需求、质量标准、工程师信息、供应商数据、公差规范、定价数据等一系列信息。
2.2 整车结构分类
为快速响应市场需求，缩短整车设计周期，通过一套完整的整车结构分类，将整车结构标准化、模块化，既保证每款车结构的完整性，又支持模块零件进行跨平台重用。整车结构进行分类，一般基于企业自身设计经验结合行业特性，按零件的使用功能将整车结构逐级划分。主要模块包括：动力模块、底盘模块、空调和冷却模块、内饰模块、车身结构模块、外饰模块、电器模块等。通常结构化代码由特定的数字和英文字符组成。如图1所示为部分整车结构分类示意。
图1 整车结构分类示意
2.3 整车特征分类
整车特征具体定义了车辆的一种配置或销售属性，通过整车特征将用户需求，整车订单和设计规范和约束有机地串联起来。整车特征分类是实现可配置BOM构建的基础。如1.6L排量的汽油发动机、5速自动变速器、白色外观等。将具有相同属性的整车特征形成集合，进一步产生了特征簇。特征簇对规范特征分类和使用提供可能（如：每个特征簇对于每张订单只能有唯一选项，必选、可选特征等）。通过特征的逻辑运算，充分表达了各特征和零件的使用场景和约束，为可配置BOM的形成提供了可能。整车特征分类由特定的数字和英文字符组成。
如图2所示，整车特征代码JOOB的约束关系，适用于车型L6 LHAA，并与特征A03G或VA50C一起使用但不能和特征A037一起使用。
图2 配置和零件约束结构说明
零件24107132的约束关系：适用于车型RB3AAO，并与选项K20C或N00H，与选项N45R或N45S一起使用。
2.4 三者关系
零件、整车结构分类、整车特征分类数据完整构建了Super BOM。通过建立两者之间的关系，形成整车结构和特征约束，零件和特征约束，零件和结构约束等3种重要关系。这些关系用于规范、指导用户进行可配置BOM的创建和使用，如图3所示。
图3 可配置BOM构成示意
3 汽车企业BOM应用
对于汽车产品而言，在整个研发、制造、销售、售后环节中，由于业务需要的不同，需要不同形式的BOM支持。在企业内部，随着研发、制造、售后领域普遍使用PDM、ERP、DMS等系统进行管理，工程清单EBOM、生产物料清单PBOM和售后物料清单SBOM的准确维护，成了系统管理的基础。梳理这3个BOM的结构关系和数据联系，是实现企业基于SSPD管理BOM的基础。
3.1 工程清单(EBOM)
工程BOM是设计部门对产品的设计定义，是产品最早阶段的BOM数据。它反映产品的设计结构。为保证设计结构的完整性和一致性，标准的整车结构分类通常作为EBOM模板，通常采用标准设计的树状结构，着重表达的是父节点和子节点之间的功能关系。零件的状态及其数模、图纸信息，也是EBOM管理的重点。由于工程BOM以体现产品的结构为目标，完成工程审批的变更会立即在工程BOM中体现。如图4所示是某型车辆部分工程BOM结构。
图4 工程BOM结构示意
3.2 生产物料清单(PBOM)
生产BOM是支持生产制造、零件计划、工位配送、零件排序等环节的零件清单。由于工程BOM为树状结构，着重描述车辆设计结构，而要支持整车企业生产环节的活动，必须依据企业自身的制造和工艺水平进行工程BOM的生产重构，从而形成生产BOM。目前整车企业往往是集团研发，多工厂制造。研发设计和加工制造存在一对多的关系，各工厂的制造、工艺水平和采购模式各不相同，因此生产BOM的发布工作需要设计中心和各工厂共同完成。
生产BOM的维护，首先需依据各工厂的制造、工艺水平，决定整车的装配层级，即决定整车的最小装配单元，可能是组件也可以是具体的零件，完全由该工厂的装配能力决定。最小装配单元，一般就是该工厂的采购零件。在A工厂可能直接采购某个模块总成，而B工厂可能分别采购模块总成下的所有零件，然后在生产线上进行装配。其次，删除原工程BOM中存在的大量以设计为目的的虚拟结构和零件，弱化零件之间的层级结构关系。同时，基于生产线实际产能，需要对某些零件装配环节进行外包，以减少瓶颈工位的装配时间，满足生产节拍。因此，需要在生产BOM中增加外包装配的虚拟总成件及其下属零件关系。有些生产过程件也许要在生产BOM中补充。如图5所示，某型车辆生产BOM关于仪表板零件，删除了原工程BOM中的多层结构，仅保留需装配的零件，同时增加了标有阴影的虚拟总成件。生产BOM中的零件依靠每个BOM行中的约束条件，来决定是否满足装配需求。
图5 生产BOM结构示意
生产BOM的版本管理也有其特殊性。一方面，基于相同工程变更，每个工厂由于受不同的零件库存、生产计划、销售配置等因素制约，生产BOM版本的更新时间和切换方法也不同。另一方面，由于各个工厂的实际制造水平和零件批次质量的差异，各工厂需要临时发起工厂级的生产BOM版本变更。这些因素造成基于相同工程BOM的生产BOM，在相同时间的不同工厂，会有不同的零件内容。如何有效处理各工厂的生产BOM和工程BOM的版本关系，是每个整车企业需要处理的核心问题。如图6所示，工程BOM和各工厂级生产BOM的版本管理关系。
图6 工厂级生产BOM的版本管理
3.3 售后物料清单(SBOM)
售后BOM主要用于整车企业对于售后维修、配件计划等相关的业务支持，是产品生命周期最后端的BOM数据。售后BOM采用和工程BOM相似的结构进行搭建，BOM管理主体是各组件分解图，配件和分解图中的标号一一对应。售后BOM需要体现在生产BOM中出现的所有零件信息，而且需要根据自身业务特点维护特定的结构关系和售后专属零件。如生产BOM中采购DVD设备总成，但是在售后BOM中可能需要将DVD面板及其按钮零件也需要描述。对于版本管理，售后BOM需要体现每个零件完整的替换过程信息，从而有效支持较长的售后服务周期。如图7所示，按结构维护的售后组件分解图及其标号是SBOM的关键数据。
图7 售后BOM结构示意
4 单一产品数据源的BOM管理及系统应用
4.1 单一产品数据源
单一产品数据源SSPD是波音公司在构建与实施飞机构型控制与制造资源管理DCAC/MRM计划时提出的。SSPD通过建立产品数据的逻辑联系，将物理上分布的产品数据形成逻辑上的统一整体，为产品数据的访问与操作提供唯一的数据源。
汽车产品作为复杂产品，通过梳理EBOM，PBOM，SBOM的数据模型和业务应用，建立三者之间的数据关系，为实现基于单一产品数据源的BOM管理实践打下理论基础。
4.2 BOM多视图管理
通过分析各BOM视图中零件和结构关系，在特定的规则维护下，可以在各视图件问完成特定零件信息和结构数据传递，补充各BOM的特定信息，实现了基于统一数据源的多BOM视图管理。图8为BOM多视图转换视图。
图8 BOM多视图转换视图示意
4.3 唯一的变更流程管理
各BOM视图的更改是通过各自的变更流程完成，但是其源头还是通过工程变更发起的。在整车企业内部，通过唯一的工程变更指令，驱动工程、制造、售后、多环节业务数据变更，保证上下游业务的及时响应和多BOM视图数据的同步更新。图9所示为企业级BOM多视图变更流程。
图9 企业级BOM多视图变更流程
4.4 基于SSPD的BOM系统管理实现
基于SSPD的BOM系统功能示意如图10所示。该系统基于PDM中工程BOM的维护信息，完成生产BOM的创建，同时利用统一的系统接口程序，实现对工厂级生产BOM的管理和售后BOM的数据维护和更新。真正做到在一个系统中通过统一的工程BOM数据源，对生产、售后跨领域的BOM视图拓展，保证所有部门共享相同的核心信息。
同时，利用可配置的流程引擎技术，通过定义不同的流程模板，在一个系统内，完成由工程变更流程管理，驱动生产变更流程管理和售后变更管理流程，使工程更改在各个相关视图自动应用，保证各BOM视图数据的同步更新。
图10 基于SSPD的BOM系统功能示意
5 结语
SSPD理念对于实现复杂产品，尤其是汽车行业的BOM统一管理具有重要的指导作用，其关键是完成各BOM应用之间的数据模型分析和系统功能设计。PDM中工程BOM经过工艺分解和重构形成生产BOM，生产BOM结合各工厂制造和采购策略，完成工厂级的生产BOM，工程BOM和生产BOM又是售后BOM维护和管理的基础，完善多BOM视图之间的逻辑关系，为实现SSPD的管理系统提供了基础。后期系统将通过进一步功能扩展，引入整车产品生命周期中更多的BOM管理内容，进一步提高整车企业信息化管理水平。
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