金卡智能 殷凱斯

來源：《城市燃氣》2019年第4期

摘 要:該文以某公司實施項目為例，針對其產品變化快、衍生多的特性，提出優化實施方案，通 過PLM系統實現BOM多視圖管理，達到BOM數據準確性和一致性，減少重復勞動，權責清晰，變更得到有效管理，提高產品開發效率。從發現問題到解決痛點一一列舉，為同行 業企業數字化轉型升級之路提供參考。

關鍵詞: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品的高科技企業。該公司的產品集精密機械加工技術、電子技術、自動控制技術于一體，是典型的多領域、多學科、多專業技術集成的復雜產品。隨著行業的發展，人工成本的增加，市場需求定制化要求越來越多，不斷擴張的市場壓力，無疑對公司的內部管理提出了更高的要求。單純的靠人工來應對已經捉襟見肘，日益見長的業 務，呈幾何級上升的數據，近百個審批流程需要高效的途徑……通過梳理，發現跟BOM及文檔數據相關的問題尤為凸顯，也是亟待解決的痛點。

2 項目實施前概況

由于產品的特殊性，一旦需要變更，影響到的數據量很大，比如產品是分成左右件的，其中有通用的部分，再如產品分不同流量等級，其中也是有通用的部分，這里面通用的部分里發生變更的話，涉及的圖紙、BOM ( Bill of Material )都需要做更改。還有產品小批量定制化的情況居多，從一個老產品就會衍生或擴展出很多新產品，這中間產品設計過程更新頻繁，僅僅是編制BOM的工作量就要占到一半以上。實施 PLM ( Product Lifecycle Management ) 系統之前數據的流轉過程如下。

(1)物料BOM通過手工錄入企業的ERP(Enterprise resource planning )管理系統。 

(2)軟件部分沒有作為物料管理，沒有在BOM 中體現，具體哪個軟件版本用到哪個產品上，由人工維護對照表單

。

(3)從產品研發到生產，只有一份物料BOM。不難發現，手工錄入BOM,人工核實，費時費力;缺乏對軟件部分的有效管控;設計BOM、物料BOM、制造BOM 是一個BOM,沒有精細化管理，部門權責不明晰，存在著數據不一致風險，反映在采購部門無法取得正確的采購清單、工程部門得不到產品的正確配置文件。 進一步地，由于產品開發過程處在不斷變化的動態過程中，設計更改不能及時地傳遞到下游部門，下游部門對上游部門的信息反饋也不能傳遞過來，對于更改過程的隨意性沒有有效的控制機制，這就造成了數據混亂的惡性循環。衍生產品又很多的情況下，追溯較難，如有批量替代料變更，只能BOM逐個查找。

(4)很多產品都是客戶定制的，遇到這個情況，在通用模塊的基礎上，針對不同的客戶增加一些個性化定制的模塊。舉例來說，需要搭建3個定制化 制造BOM, BOM中98%是相同的，2%零件不同，通常做法，一個一個BOM的去搭，耗時耗力。

眾所周知，BOM是計算機可以識別的產品結構數據文件，從研發設計、工藝設計、物料采購、生產執行、售后維護、銷售等等都會使用到BOM。如上文談到的BOM,從發展的角度上說，它是一份傳統 BOM.傳統意義上的BOM曾作為產品設計生產中的主要數據組織形式，在一定的歷史時期起著重要的作用，但是要發展工業3.0信息化.傳統BOM存在著局限性[1]:

(1)傳統BOM是靜態的，描述產品組成構件關系，無法讓企業進行靈活的調整，無法適應隨時變化的生產規模;

(2) BOM的可選特征項隨著大規模定制模式的普遍化而呈幾何級增長，BOM無法進行高效的維護; 

(3 )傳統BOM缺乏BOM中特殊部件的細致管理，很難準確反映資源和生產能力的約束，無法直接用于作業的安排，需要另外一份文件一起配合使用。

與傳統BOM對應的文獻[1]中提出了擴展BOM的概念，是指在傳統BOM的基礎上增加了所有與產品相關的信息.且任何數據都可以形成結構化BOM,以完整表現產品的結構組成和設計內容。擴展BOM至少可以反映3類關系:

(1 )數據與對象的關系，比如文檔編號與文檔對象之間的關系; 

(2)數據與數據之間的關系，如數據的屬性或屬性值有相同的，通過屬性或屬性值建立的關聯關系; 

(3) 對象與對象之間的關系，如某一零部件與描述它的各種文檔對象之間的關系。

通過上述列舉來看，這就形成了一個關系網， 在對某一對象進行影響分析的時候，能夠清晰直觀的看到影響范圍，而傳統BOM反映第3種關系的能力有限。PLM系統中實現的BOM即是擴展BOM,其是貫穿產品生命周期和產品訂單交付兩大體系的主數據支撐，從新品開發的規劃、研發、試制，傳遞到供應商管理系統ERP/SCM ( Supply Chain Management )中，完成采購件的交付，再傳遞到MES ( Manufacturing Execution System )執行量產和改進，如圖1所示。BOM 根據用途的不同，可分為:Design BOM ( DB()M )、 Engineering BOM ( EBOM)、Production BOM (PBOM )、 Manufacture BOM ( MBOM )、Service BOM ( SBOM ) 等等。

圖1 BOM流轉圖

除了BOM管理的痛點之外，文檔及其審批流程缺乏有效的管理手段，管理內容包括:編碼、流程、 版本、變更及關聯性等。主要問題如:

(1)文檔存儲、版本管理的混亂，研發數據都是工程師自行管理，數據存在流失風險;

(2)工程圖的發布需要DWG轉PDF,以郵件方式傳遞.簽審基于PDF文件，文檔在多個系統之間采用人工方式進行傳遞，存在數據不一致風險。

3 實施方案目標

針對這些問題，如果只是頭疼醫頭，腳疼醫腳，只能治標，解決一時但是會有新的問題出來，如要治本，應該從源頭出發，制定可持續可拓展的方案。根據公司的實際情況對PLM系統進行定制開發，將與產品相關的數據和過程放入PLM系統中，為公司設計完整的BOM體系及結構,通過與CAD ( Computer Aided Design ) 、ERP等系統集成的方式，建立以B()M為核 心的知識管理平臺，實現:

(1)借助系統工具，實現單一真實數據源，數據存儲集中化管理，版本演進清晰;

(2 )通過系統集成的方式，BOM由研發人員發起，區分DBOM、EBOM、MBOM,通過工作流進行 BOM的審核、發布，建立與ERP的數據傳遞; 

(3)自動化的交付物齊套性校驗;

(4)用導入工具將歷史數據批量導入，集中存儲。

4 提供解決方案

針對以上現狀，制定了BOM多視圖管理方案， 如圖2所示，分成3個部分來做，第一，建立關聯關系;第二，維護基礎BOM,擴展超級BOM;第三，按用途區分BOM視圖。

建立關系以圖紙為例，產品研發的設計成果之一是圖紙，有了圖紙才有物料，圖紙和物料是有必然聯系的，當然也會有無圖料，是指不需要出具圖紙就能明確知道其規格性能的物料，如螺釘等。利用PLM系統中BOM數據模型，建立數據之間的關聯關系。

圖2 BOM多視圖模型

如何讓工程師快速的搭建出3個BOM呢?可以將98%相同的部分做一個基礎BOM,然后2%的不同的部分在基礎BOM上進行搭建，基礎BOM搭建完成之后,可以作為模塊來使用，避免重復搭建，提高效率。 

之前的BOM均是由研發工程師制作，EBOM、MBOM沒有明確的區分，造成工藝上有修改，也要讓研發工程師來修改BOM,工作重復且效率不高。區分不同BOM之后，每個崗位負責自己所屬崗位的BOM部分，研發工程師負責DBOM、EBOM,工藝工程師負責MBOM，如圖3所示。具體場景如下，設計BOM由3D模型直接轉換而來，只要設計師把3D模型畫好，對應的3D模型樹就是一個BOM,通過PDM模塊與CAD的集成，將模型樹附上圖號  (此處的圖號規則可以根據公司的使用習慣自定義，也可以直接用系統自帶的流水號)，有了圖號，我們看到的就是一個DBOM的結構樹。這時DBOM還不能直接用于生產，工程師需要根據DBOM情況，選擇對應物料編碼或者申請新物料編碼，將圖紙和物料編碼進行關聯，物料編碼也是映射到圖紙上，方便生產、檢驗等部門的人員進行對照查看。另一方面.物料編碼也可以溯源，知道對應的圖紙是哪一張。通過圖紙與物料編碼的關聯，自動轉出物料BOM即EBOM,該EBOM作為 MBOM的基礎，添加一些無圖件，或因工藝、生產需要添加的物料，完成MBOM的配置。

圖3 BOM數據傳遞

通過圖3可以保證各個部門在同一數據源的前提下進行各業務的展開，以保證信息的同步和變更的執行。另外系統間的集成也是至關重要的一環，ERP系統從PLM得到BOM數據，ERP中的BOM主要是MBOM,而PLM系統需要從ERP系統了解數據的變化，如庫存、成本等等。PLM與ERP有4種集成方案[2]：

(1)主動集成;

(2)被動集成;

(3)直通式集成(直接數據庫訪問集成); 

(4)接口式集成。通過方案比較，最終采取了接口式集成方案，能保證PDM和ERP系統數據的一致性，且成本較低，取得了較好的效果。

在實施方案中還有一部分內容是權限的設置，設置權限，讓角色職責更加明確，啟動更加有效的管控 、效果，具體設置見表1。

該公司所在行業還具有幾個鮮明的特征，高產量、多品種、多變型、快反應。隨著企業的發展，會不斷增加自己產品的類型。隨著類型的增加，會形成自己產品的獨特特征。當產品越來越多的時候，企業希望不同產品間能通用或重用，從而降低成本，快速的滿足市場需求。這么多的需求迫使BOM的管理方式發生了演變，從單一BOM的管理，到加或減BOM,再發展到矩陣式BOM、邏輯表達式BOM。這就需要做自己的配置庫，即配置化管理。當然配置化管理不是簡單的一兩句話那么簡單，它需要企業管理的長期的沉淀以及產品發展的規劃。

5 變更管理 

當設計需要變更時，由源頭開始，判斷是否需要變更圖紙，PLM系統會將有關聯的BOM以影響分析的方式給出，給設計做決過策提供很大的便利性，尤其是在設計數據龐大，產品開發很多的情況下。確定需要變更，通過PLM系統中的ECM ( Engineering Change Management,工程變更管理)單元，確定更改的性質和影響范圍，由3D模型進行修改，圖紙升版，設計BOM自動升版，關聯的物料BOM根據變更內容考慮是否需要升版，在PLM內更改完成后發出通知，并及時在ERP內完成修改。而由下游反饋回的BOM更改，也同樣通過ECM控制，在PLM系統中完成修改，再將更新的數據向ERP系統發布。PLM系統中工程更改的優勢是:更改通知單可與BOM相關聯，保證了要求更改內容與實際更改內容的一致性，使更改確實能執行到位，避免隨意更改的情況發生。

表1 BOM視圖管理

當變更發生后，就意味著會產生不同的版本，PLM系統對BOM版本的管理，其可以是精確的版本，也可以是非精確的。非精確是指一個產品所有可能的零/部件主對象及其所有版本對象組成的產品結構; 精確產品結構是指一個產品的零/部件主對象及其一個版本對象構成的產品結構。簡單來講，精確的BOM 即下階如進行升版，所屬上階也必須進行升版；非精確BOM即使用最新版，下階進行升版后，系統自動顯示其最新版信息，上階無須升版，在查看BOM時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需要各系統的有效對接，不同版本可同時進行開發或生產。非精確BOM相對精確 BOM在管理上粗獷些，但適用于大多數中小型的企 ，本身不存在多版本共同開發、生產的情況。

根據對象的所處的狀態不同，對其版本的處理也不同。在系統中，把對象分成為工作狀態、審核狀態、發布狀態、基線狀態。工作狀態下，對象處于創建者的個人工作區中，可以對其進行修改、刪除等操作，其他人可以進行訪問，但無權編輯。審核狀態下，對象處在流程中，創建者只有在流程踢回到自己時，才能進行修改，其他人可以進行防問，但無權編輯。發布狀態下，對象通過審核，創建者可以進行升版修訂，其他人可以進行訪問，但無權編輯。基線狀態下，對象所有權移交至配置管理員，所有用戶無法進行修改。

6 應用效果 

通過PLM系統對零部件、BOM以及圖紙數據模型的建立，梳理了清晰的圖物對應關系和產品結構關系;同時結合編碼管理功能模塊，提高編制物料BOM的效率及準確性，實現設計BOM、制造BOM—體化管理。在PLM中進行物料申請，提高了零部件的重用率，從而提高了產品的成熟度和穩定性。

通過項目建設，實現了圖紙的規范化管理。實現在線設計，設計工具與系統的直接打通和零部件借用，設計過程數據與系統實時更新，提高設計效率，保證數據準確性和唯一性，提高圖紙簽審效率。

與ERP系統的集成主要是進行物料及BOM的傳遞。PLM系統中申請的物料、BOM、工藝信息同步ERP系統;變更發起時ERP中庫存等信息反饋PLM系統中，保證的數據的統一。

7 結束語

BOM的多視圖還可以繼續擴大，上文只是介紹了產品開發的DBOM、EBOM和MBOM,它還可以細分出工藝PBOM,從業務源頭開始的銷售BOM、訂單 BOM和售后BOM等。這些整個在產品生命周期里的都可以統一管理起來，但都需要企業一個發展過程，不能肓目的為了區分BOM而區分，只要能都滿足需要，要視企業具體的情況來制定方案。本文在模型介紹上還有不足之處，旨在為各企業數字化轉型提供方案參考。

參考文獻

1 孟永勝.裝備制造業產品制造數據集成管理研究與應 用[D].大連:大連理工大學，2005

2 劉建剛，韓向東.ERP與PDM的差異與集成模式研究. 計算機應用.2002; 31 (5) : 65-67