金卡智能 殷凱斯
來(lái)源：《城市燃?xì)狻?019年第4期
摘 要:該文以某公司實(shí)施項(xiàng)目為例，針對(duì)其產(chǎn)品變化快、衍生多的特性，提出優(yōu)化實(shí)施方案，通 過(guò)PLM系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)BOM多視圖管理，達(dá)到BOM數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和一致性，減少重復(fù)勞動(dòng)，權(quán)責(zé)清晰，變更得到有效管理，提高產(chǎn)品開(kāi)發(fā)效率。從發(fā)現(xiàn)問(wèn)題到解決痛點(diǎn)一一列舉，為同行 業(yè)企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)之路提供參考。
關(guān)鍵詞:PLM 多視圖 BOM
Abstract: Taking a company as an example, aiming at the characteristics of rapid product change and derivative, this paper puts forward an optimized implementation scheme, realizes BOM multi- view management through PLM system, achieves the accuracy and consistency of BOM data, reduces duplication of work, and has clear rights and responsibilities. Data Changing is managed effectively to improve the efficiency of product development. From discovering the problem to solving the pain point, it provides a reference for the digital transformation and upgrading of the same industry enterprises.
Keywords: PLM multi-view BOM
1 背景
某公司是一家以儀表為核心產(chǎn)品的高科技企業(yè)。該公司的產(chǎn)品集精密機(jī)械加工技術(shù)、電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)于一體，是典型的多領(lǐng)域、多學(xué)科、多專業(yè)技術(shù)集成的復(fù)雜產(chǎn)品。隨著行業(yè)的發(fā)展，人工成本的增加，市場(chǎng)需求定制化要求越來(lái)越多，不斷擴(kuò)張的市場(chǎng)壓力，無(wú)疑對(duì)公司的內(nèi)部管理提出了更高的要求。單純的靠人工來(lái)應(yīng)對(duì)已經(jīng)捉襟見(jiàn)肘，日益見(jiàn)長(zhǎng)的業(yè) 務(wù)，呈幾何級(jí)上升的數(shù)據(jù)，近百個(gè)審批流程需要高效的途徑……通過(guò)梳理，發(fā)現(xiàn)跟BOM及文檔數(shù)據(jù)相關(guān)的問(wèn)題尤為凸顯，也是亟待解決的痛點(diǎn)。
2 項(xiàng)目實(shí)施前概況
由于產(chǎn)品的特殊性，一旦需要變更，影響到的數(shù)據(jù)量很大，比如產(chǎn)品是分成左右件的，其中有通用的部分，再如產(chǎn)品分不同流量等級(jí)，其中也是有通用的部分，這里面通用的部分里發(fā)生變更的話，涉及的圖紙、BOM ( Bill of Material )都需要做更改。還有產(chǎn)品小批量定制化的情況居多，從一個(gè)老產(chǎn)品就會(huì)衍生或擴(kuò)展出很多新產(chǎn)品，這中間產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程更新頻繁，僅僅是編制BOM的工作量就要占到一半以上。實(shí)施 PLM ( Product Lifecycle Management ) 系統(tǒng)之前數(shù)據(jù)的流轉(zhuǎn)過(guò)程如下。
(1)物料BOM通過(guò)手工錄入企業(yè)的ERP(Enterprise resource planning )管理系統(tǒng)。
(2)軟件部分沒(méi)有作為物料管理，沒(méi)有在BOM 中體現(xiàn)，具體哪個(gè)軟件版本用到哪個(gè)產(chǎn)品上，由人工維護(hù)對(duì)照表單
。
(3)從產(chǎn)品研發(fā)到生產(chǎn)，只有一份物料BOM。不難發(fā)現(xiàn)，手工錄入BOM,人工核實(shí)，費(fèi)時(shí)費(fèi)力;缺乏對(duì)軟件部分的有效管控;設(shè)計(jì)BOM、物料BOM、制造BOM 是一個(gè)BOM,沒(méi)有精細(xì)化管理，部門權(quán)責(zé)不明晰，存在著數(shù)據(jù)不一致風(fēng)險(xiǎn)，反映在采購(gòu)部門無(wú)法取得正確的采購(gòu)清單、工程部門得不到產(chǎn)品的正確配置文件。 進(jìn)一步地，由于產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程處在不斷變化的動(dòng)態(tài)過(guò)程中，設(shè)計(jì)更改不能及時(shí)地傳遞到下游部門，下游部門對(duì)上游部門的信息反饋也不能傳遞過(guò)來(lái)，對(duì)于更改過(guò)程的隨意性沒(méi)有有效的控制機(jī)制，這就造成了數(shù)據(jù)混亂的惡性循環(huán)。衍生產(chǎn)品又很多的情況下，追溯較難，如有批量替代料變更，只能BOM逐個(gè)查找。
(4)很多產(chǎn)品都是客戶定制的，遇到這個(gè)情況，在通用模塊的基礎(chǔ)上，針對(duì)不同的客戶增加一些個(gè)性化定制的模塊。舉例來(lái)說(shuō)，需要搭建3個(gè)定制化 制造BOM, BOM中98%是相同的，2%零件不同，通常做法，一個(gè)一個(gè)BOM的去搭，耗時(shí)耗力。
眾所周知，BOM是計(jì)算機(jī)可以識(shí)別的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)文件，從研發(fā)設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、物料采購(gòu)、生產(chǎn)執(zhí)行、售后維護(hù)、銷售等等都會(huì)使用到BOM。如上文談到的BOM,從發(fā)展的角度上說(shuō)，它是一份傳統(tǒng) BOM.傳統(tǒng)意義上的BOM曾作為產(chǎn)品設(shè)計(jì)生產(chǎn)中的主要數(shù)據(jù)組織形式，在一定的歷史時(shí)期起著重要的作用，但是要發(fā)展工業(yè)3.0信息化.傳統(tǒng)BOM存在著局限性[1]:
(1)傳統(tǒng)BOM是靜態(tài)的，描述產(chǎn)品組成構(gòu)件關(guān)系，無(wú)法讓企業(yè)進(jìn)行靈活的調(diào)整，無(wú)法適應(yīng)隨時(shí)變化的生產(chǎn)規(guī)模;
(2) BOM的可選特征項(xiàng)隨著大規(guī)模定制模式的普遍化而呈幾何級(jí)增長(zhǎng)，BOM無(wú)法進(jìn)行高效的維護(hù);
(3 )傳統(tǒng)BOM缺乏BOM中特殊部件的細(xì)致管理，很難準(zhǔn)確反映資源和生產(chǎn)能力的約束，無(wú)法直接用于作業(yè)的安排，需要另外一份文件一起配合使用。
與傳統(tǒng)BOM對(duì)應(yīng)的文獻(xiàn)[1]中提出了擴(kuò)展BOM的概念，是指在傳統(tǒng)BOM的基礎(chǔ)上增加了所有與產(chǎn)品相關(guān)的信息.且任何數(shù)據(jù)都可以形成結(jié)構(gòu)化BOM,以完整表現(xiàn)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)組成和設(shè)計(jì)內(nèi)容。擴(kuò)展BOM至少可以反映3類關(guān)系:
(1 )數(shù)據(jù)與對(duì)象的關(guān)系，比如文檔編號(hào)與文檔對(duì)象之間的關(guān)系;
(2)數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，如數(shù)據(jù)的屬性或?qū)傩灾涤邢嗤模ㄟ^(guò)屬性或?qū)傩灾到⒌年P(guān)聯(lián)關(guān)系;
(3) 對(duì)象與對(duì)象之間的關(guān)系，如某一零部件與描述它的各種文檔對(duì)象之間的關(guān)系。
通過(guò)上述列舉來(lái)看，這就形成了一個(gè)關(guān)系網(wǎng)， 在對(duì)某一對(duì)象進(jìn)行影響分析的時(shí)候，能夠清晰直觀的看到影響范圍，而傳統(tǒng)BOM反映第3種關(guān)系的能力有限。PLM系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)的BOM即是擴(kuò)展BOM,其是貫穿產(chǎn)品生命周期和產(chǎn)品訂單交付兩大體系的主數(shù)據(jù)支撐，從新品開(kāi)發(fā)的規(guī)劃、研發(fā)、試制，傳遞到供應(yīng)商管理系統(tǒng)ERP/SCM ( Supply Chain Management )中，完成采購(gòu)件的交付，再傳遞到MES ( Manufacturing Execution System )執(zhí)行量產(chǎn)和改進(jìn)，如圖1所示。BOM 根據(jù)用途的不同，可分為:Design BOM ( DB()M )、 Engineering BOM ( EBOM)、Production BOM (PBOM )、 Manufacture BOM ( MBOM )、Service BOM ( SBOM ) 等等。
圖1 BOM流轉(zhuǎn)圖
除了BOM管理的痛點(diǎn)之外，文檔及其審批流程缺乏有效的管理手段，管理內(nèi)容包括:編碼、流程、 版本、變更及關(guān)聯(lián)性等。主要問(wèn)題如:
(1)文檔存儲(chǔ)、版本管理的混亂，研發(fā)數(shù)據(jù)都是工程師自行管理，數(shù)據(jù)存在流失風(fēng)險(xiǎn);
(2)工程圖的發(fā)布需要DWG轉(zhuǎn)PDF,以郵件方式傳遞.簽審基于PDF文件，文檔在多個(gè)系統(tǒng)之間采用人工方式進(jìn)行傳遞，存在數(shù)據(jù)不一致風(fēng)險(xiǎn)。
3 實(shí)施方案目標(biāo)
針對(duì)這些問(wèn)題，如果只是頭疼醫(yī)頭，腳疼醫(yī)腳，只能治標(biāo)，解決一時(shí)但是會(huì)有新的問(wèn)題出來(lái)，如要治本，應(yīng)該從源頭出發(fā)，制定可持續(xù)可拓展的方案。根據(jù)公司的實(shí)際情況對(duì)PLM系統(tǒng)進(jìn)行定制開(kāi)發(fā)，將與產(chǎn)品相關(guān)的數(shù)據(jù)和過(guò)程放入PLM系統(tǒng)中，為公司設(shè)計(jì)完整的BOM體系及結(jié)構(gòu),通過(guò)與CAD ( Computer Aided Design ) 、ERP等系統(tǒng)集成的方式，建立以B()M為核 心的知識(shí)管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn):
(1)借助系統(tǒng)工具，實(shí)現(xiàn)單一真實(shí)數(shù)據(jù)源，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)集中化管理，版本演進(jìn)清晰;
(2 )通過(guò)系統(tǒng)集成的方式，BOM由研發(fā)人員發(fā)起，區(qū)分DBOM、EBOM、MBOM,通過(guò)工作流進(jìn)行 BOM的審核、發(fā)布，建立與ERP的數(shù)據(jù)傳遞;
(3)自動(dòng)化的交付物齊套性校驗(yàn);
(4)用導(dǎo)入工具將歷史數(shù)據(jù)批量導(dǎo)入，集中存儲(chǔ)。
4 提供解決方案
針對(duì)以上現(xiàn)狀，制定了BOM多視圖管理方案， 如圖2所示，分成3個(gè)部分來(lái)做，第一，建立關(guān)聯(lián)關(guān)系;第二，維護(hù)基礎(chǔ)BOM,擴(kuò)展超級(jí)BOM;第三，按用途區(qū)分BOM視圖。
建立關(guān)系以圖紙為例，產(chǎn)品研發(fā)的設(shè)計(jì)成果之一是圖紙，有了圖紙才有物料，圖紙和物料是有必然聯(lián)系的，當(dāng)然也會(huì)有無(wú)圖料，是指不需要出具圖紙就能明確知道其規(guī)格性能的物料，如螺釘?shù)?。利用PLM系統(tǒng)中BOM數(shù)據(jù)模型，建立數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。
圖2 BOM多視圖模型
如何讓工程師快速的搭建出3個(gè)BOM呢?可以將98%相同的部分做一個(gè)基礎(chǔ)BOM,然后2%的不同的部分在基礎(chǔ)BOM上進(jìn)行搭建，基礎(chǔ)BOM搭建完成之后,可以作為模塊來(lái)使用，避免重復(fù)搭建，提高效率。
之前的BOM均是由研發(fā)工程師制作，EBOM、MBOM沒(méi)有明確的區(qū)分，造成工藝上有修改，也要讓研發(fā)工程師來(lái)修改BOM,工作重復(fù)且效率不高。區(qū)分不同BOM之后，每個(gè)崗位負(fù)責(zé)自己所屬崗位的BOM部分，研發(fā)工程師負(fù)責(zé)DBOM、EBOM,工藝工程師負(fù)責(zé)MBOM，如圖3所示。具體場(chǎng)景如下，設(shè)計(jì)BOM由3D模型直接轉(zhuǎn)換而來(lái)，只要設(shè)計(jì)師把3D模型畫(huà)好，對(duì)應(yīng)的3D模型樹(shù)就是一個(gè)BOM,通過(guò)PDM模塊與CAD的集成，將模型樹(shù)附上圖號(hào) (此處的圖號(hào)規(guī)則可以根據(jù)公司的使用習(xí)慣自定義，也可以直接用系統(tǒng)自帶的流水號(hào))，有了圖號(hào)，我們看到的就是一個(gè)DBOM的結(jié)構(gòu)樹(shù)。這時(shí)DBOM還不能直接用于生產(chǎn)，工程師需要根據(jù)DBOM情況，選擇對(duì)應(yīng)物料編碼或者申請(qǐng)新物料編碼，將圖紙和物料編碼進(jìn)行關(guān)聯(lián)，物料編碼也是映射到圖紙上，方便生產(chǎn)、檢驗(yàn)等部門的人員進(jìn)行對(duì)照查看。另一方面.物料編碼也可以溯源，知道對(duì)應(yīng)的圖紙是哪一張。通過(guò)圖紙與物料編碼的關(guān)聯(lián)，自動(dòng)轉(zhuǎn)出物料BOM即EBOM,該EBOM作為 MBOM的基礎(chǔ)，添加一些無(wú)圖件，或因工藝、生產(chǎn)需要添加的物料，完成MBOM的配置。
圖3 BOM數(shù)據(jù)傳遞
通過(guò)圖3可以保證各個(gè)部門在同一數(shù)據(jù)源的前提下進(jìn)行各業(yè)務(wù)的展開(kāi)，以保證信息的同步和變更的執(zhí)行。另外系統(tǒng)間的集成也是至關(guān)重要的一環(huán)，ERP系統(tǒng)從PLM得到BOM數(shù)據(jù)，ERP中的BOM主要是MBOM,而PLM系統(tǒng)需要從ERP系統(tǒng)了解數(shù)據(jù)的變化，如庫(kù)存、成本等等。PLM與ERP有4種集成方案[2]：
(1)主動(dòng)集成;
(2)被動(dòng)集成;
(3)直通式集成(直接數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)集成);
(4)接口式集成。通過(guò)方案比較，最終采取了接口式集成方案，能保證PDM和ERP系統(tǒng)數(shù)據(jù)的一致性，且成本較低，取得了較好的效果。
在實(shí)施方案中還有一部分內(nèi)容是權(quán)限的設(shè)置，設(shè)置權(quán)限，讓角色職責(zé)更加明確，啟動(dòng)更加有效的管控 、效果，具體設(shè)置見(jiàn)表1。
該公司所在行業(yè)還具有幾個(gè)鮮明的特征，高產(chǎn)量、多品種、多變型、快反應(yīng)。隨著企業(yè)的發(fā)展，會(huì)不斷增加自己產(chǎn)品的類型。隨著類型的增加，會(huì)形成自己產(chǎn)品的獨(dú)特特征。當(dāng)產(chǎn)品越來(lái)越多的時(shí)候，企業(yè)希望不同產(chǎn)品間能通用或重用，從而降低成本，快速的滿足市場(chǎng)需求。這么多的需求迫使BOM的管理方式發(fā)生了演變，從單一BOM的管理，到加或減BOM,再發(fā)展到矩陣式BOM、邏輯表達(dá)式BOM。這就需要做自己的配置庫(kù)，即配置化管理。當(dāng)然配置化管理不是簡(jiǎn)單的一兩句話那么簡(jiǎn)單，它需要企業(yè)管理的長(zhǎng)期的沉淀以及產(chǎn)品發(fā)展的規(guī)劃。
5 變更管理
當(dāng)設(shè)計(jì)需要變更時(shí)，由源頭開(kāi)始，判斷是否需要變更圖紙，PLM系統(tǒng)會(huì)將有關(guān)聯(lián)的BOM以影響分析的方式給出，給設(shè)計(jì)做決過(guò)策提供很大的便利性，尤其是在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)龐大，產(chǎn)品開(kāi)發(fā)很多的情況下。確定需要變更，通過(guò)PLM系統(tǒng)中的ECM ( Engineering Change Management,工程變更管理)單元，確定更改的性質(zhì)和影響范圍，由3D模型進(jìn)行修改，圖紙升版，設(shè)計(jì)BOM自動(dòng)升版，關(guān)聯(lián)的物料BOM根據(jù)變更內(nèi)容考慮是否需要升版，在PLM內(nèi)更改完成后發(fā)出通知，并及時(shí)在ERP內(nèi)完成修改。而由下游反饋回的BOM更改，也同樣通過(guò)ECM控制，在PLM系統(tǒng)中完成修改，再將更新的數(shù)據(jù)向ERP系統(tǒng)發(fā)布。PLM系統(tǒng)中工程更改的優(yōu)勢(shì)是:更改通知單可與BOM相關(guān)聯(lián)，保證了要求更改內(nèi)容與實(shí)際更改內(nèi)容的一致性，使更改確實(shí)能執(zhí)行到位，避免隨意更改的情況發(fā)生。
表1 BOM視圖管理
當(dāng)變更發(fā)生后，就意味著會(huì)產(chǎn)生不同的版本，PLM系統(tǒng)對(duì)BOM版本的管理，其可以是精確的版本，也可以是非精確的。非精確是指一個(gè)產(chǎn)品所有可能的零/部件主對(duì)象及其所有版本對(duì)象組成的產(chǎn)品結(jié)構(gòu); 精確產(chǎn)品結(jié)構(gòu)是指一個(gè)產(chǎn)品的零/部件主對(duì)象及其一個(gè)版本對(duì)象構(gòu)成的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。簡(jiǎn)單來(lái)講，精確的BOM 即下階如進(jìn)行升版，所屬上階也必須進(jìn)行升版；非精確BOM即使用最新版，下階進(jìn)行升版后，系統(tǒng)自動(dòng)顯示其最新版信息，上階無(wú)須升版，在查看BOM時(shí)都是看到最新版的信息。選擇哪種方式，可以從公司的管理水平去考慮。精確BOM需要各系統(tǒng)的有效對(duì)接，不同版本可同時(shí)進(jìn)行開(kāi)發(fā)或生產(chǎn)。非精確BOM相對(duì)精確 BOM在管理上粗獷些，但適用于大多數(shù)中小型的企 ，本身不存在多版本共同開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)的情況。
根據(jù)對(duì)象的所處的狀態(tài)不同，對(duì)其版本的處理也不同。在系統(tǒng)中，把對(duì)象分成為工作狀態(tài)、審核狀態(tài)、發(fā)布狀態(tài)、基線狀態(tài)。工作狀態(tài)下，對(duì)象處于創(chuàng)建者的個(gè)人工作區(qū)中，可以對(duì)其進(jìn)行修改、刪除等操作，其他人可以進(jìn)行訪問(wèn)，但無(wú)權(quán)編輯。審核狀態(tài)下，對(duì)象處在流程中，創(chuàng)建者只有在流程踢回到自己時(shí)，才能進(jìn)行修改，其他人可以進(jìn)行防問(wèn)，但無(wú)權(quán)編輯。發(fā)布狀態(tài)下，對(duì)象通過(guò)審核，創(chuàng)建者可以進(jìn)行升版修訂，其他人可以進(jìn)行訪問(wèn)，但無(wú)權(quán)編輯。基線狀態(tài)下，對(duì)象所有權(quán)移交至配置管理員，所有用戶無(wú)法進(jìn)行修改。
6 應(yīng)用效果
通過(guò)PLM系統(tǒng)對(duì)零部件、BOM以及圖紙數(shù)據(jù)模型的建立，梳理了清晰的圖物對(duì)應(yīng)關(guān)系和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)關(guān)系;同時(shí)結(jié)合編碼管理功能模塊，提高編制物料BOM的效率及準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)BOM、制造BOM—體化管理。在PLM中進(jìn)行物料申請(qǐng)，提高了零部件的重用率，從而提高了產(chǎn)品的成熟度和穩(wěn)定性。
通過(guò)項(xiàng)目建設(shè)，實(shí)現(xiàn)了圖紙的規(guī)范化管理。實(shí)現(xiàn)在線設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)工具與系統(tǒng)的直接打通和零部件借用，設(shè)計(jì)過(guò)程數(shù)據(jù)與系統(tǒng)實(shí)時(shí)更新，提高設(shè)計(jì)效率，保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和唯一性，提高圖紙簽審效率。
與ERP系統(tǒng)的集成主要是進(jìn)行物料及BOM的傳遞。PLM系統(tǒng)中申請(qǐng)的物料、BOM、工藝信息同步ERP系統(tǒng);變更發(fā)起時(shí)ERP中庫(kù)存等信息反饋PLM系統(tǒng)中，保證的數(shù)據(jù)的統(tǒng)一。
7 結(jié)束語(yǔ)
BOM的多視圖還可以繼續(xù)擴(kuò)大，上文只是介紹了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的DBOM、EBOM和MBOM,它還可以細(xì)分出工藝PBOM,從業(yè)務(wù)源頭開(kāi)始的銷售BOM、訂單 BOM和售后BOM等。這些整個(gè)在產(chǎn)品生命周期里的都可以統(tǒng)一管理起來(lái)，但都需要企業(yè)一個(gè)發(fā)展過(guò)程，不能肓目的為了區(qū)分BOM而區(qū)分，只要能都滿足需要，要視企業(yè)具體的情況來(lái)制定方案。本文在模型介紹上還有不足之處，旨在為各企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供方案參考。
參考文獻(xiàn)
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