0 引言
大規模定制集成大批量生產和客戶個性化定制的特點，是制造業一種重要的生產模式，其個性化需求實現是以產品族結構標準物料清單和選擇項完成的。物料清單(Bill of Material，BOM)是制造業各個職能功能聯系的重要紐帶，貫穿從客戶需求、市場、銷售、設計、工藝、制造、計劃、采購、、財務以及售后服務等整個過程，而每個職能和階段對BOM管理需求不同，許多制造企業在BOM數據表達不一致導致大規模定制在客戶需求、設計、制造、采購以及售后服務、維修等節點上出差錯，影響大規模定制企業的競爭力。
為此學者在針對BOM的管理演變過程、方法和配置與視圖進行了研究，提出不同解決方案和方法，主要集中在BOM的多視圖、從EBOM轉化MBOM等數據管理和維修BOM數據來源和管理進行分析研究，但對大規模定制的BOM全程管理分析研究比較少，為此本文分析了大規模定制可配置BOM演變過程模型，并研究每個階段BOM信息模型，并開發了BOM全程管理模塊。
1 大規模定制可配置BOM演進過程
大規模定制可配BOM是在GBOM(Generic BOM)基礎上實現產品的多樣化和系列化，根據產品生命周期主要分為以下幾個階段：客戶需求BOM(Requirement BOM，RBOM)、功能描述(Function BOM，FBOM)、工程(Engineering BOM，EBOM)、工藝BOM(Process planning BOM，PBOM)、制造BOM(Manufacturing BOM，MBOM)、銷售BOM(Sale BOM，SBOM)、成本BOM(Cost BOM，CBOM)、質量BOM(Quality BOM，QBOM)、維修BOM(Repairment，BOM)。每個階段BOM在數據和信息表現形式存在繼承性和差異性，其發展過程如圖1所示。
圖1 大規模定制可配置BOM演化過程
GBOM在產品族通用物料清單和選擇樹來實現產品族結構的可配置管理，是大規模定制的基礎；每個階段BOM的衍生都是在質量功能配置(QFD)基礎上進行的，客戶需求BOM依據產品的市場定位和顧客要求確定顧客對產品的需求結構。產品功能BOM描述產品功能要求的，設計BOM是確定產品的組成結構。工藝BOM是依據工藝裝備特點，編制產品的裝配件、零部件和最終產品制造的工藝規程，確定了零部件的加工設備、工裝夾具、刀具、輔具等工藝信息。制造BOM是制造階段組織和管理在實際制造與生產管理過程中生產某種產品所需的零部件BOM。QBOM、CBOM和BBOM用來管理產品質量、成本和采購的相關信息，為SBOM提供各自的信息，而SBOM是大規模定制為客戶實現多樣性和個性化服務的選擇基礎；維修BOM根據SBOM提供部件或零件生成的實例BOM，每個產品都有實例BOM，BOM物料多和結構負載，每個物料都有相關信息如供應商、材料信息、安裝和維修歷史等信息，存儲量大查找困難，因此維修BOM只對關重件管理。
2 可配置BOM全程管理分析
2.1 BOM信息分析
BOM在產品生命周期表現多樣復雜，但分析其在不同階段的本質特征分為兩個部分：BOM本體和從體，BOM本體包括零部件與它們的關系，從體即本身結構相關聯的屬性。BOM在底層數據結構表現為2種形式：單層和多層。在數據庫表中單層BOM相同的結構關系只記錄一次，單層BOM表特點：更改簡單，數據庫冗余少，缺點不能完整精確描述產品的組成關系。多層BOM完整地記錄了BOM的結構信息，如在同一產品下相同的結構也需要多次詳盡地記錄。多層BOM優點：能完整描述產品的結構關系嗎，產品類結構關系互不影響，產品內部部件結構關系也互不影響。缺點：數據冗余大，BOM配置時產品結構變換的互動性差。
根據不同階段BOM的需求和單層與多層BOM的優缺點，采取不同的表現形式。FBOM、EBOM和PBOM需要體現產品的整體結構，采用多層BOM，而關于MBOM和由MBOM轉化而成的多視圖BOM采用單層BOM，只體現父子關系和層次結構，便于使用。SBOM是為了便于客戶參與定制滿足需求，通常管理產品的次級結構和部件編號、名稱和規格等，但不需要更詳細的信息。維修BOM只對關重件進行處理，只需管理關重件的維修方法和供應商等信息。
2.2 可配置BOM生成流程
大規模定制的可配置BOM在市場調研和客戶需求的基礎上利用現有產品實例進行配置和多樣化選擇，其具體流程如圖2所示。主要步驟如下：
1)依據市場定位和客戶需求（價格、樣式、包裝等）形成的RBOM，按照質量屋(the House of Quality)工具的要求分析與計算，確定出FBOM和產品特征參數。
2)按照FBOM和產品特征參數，建立出GBOM。GBOM抽象成GBOM=(M，R)，M表示節點，即物料項，M={具體實物、虛擬件、虛擬物料項}，R表示節點之間關系，R={物料之間的父子關系、可選關系、虛構物料項與其代表的一組物料項之間的多選一關系}。
圖2 大規模定可配置BOM生成流程圖
3)部件相似性分析：FBOM確定參數特性數據進行相似性分析，對形成的GBOM(M，R)的節點和該節點的特定參數計算其相互距離如公式(1)，距離較近則歸為一類。按照深度偏離的方法對兩類BOM的所有節點都要進行計算其距離，進行相似性比較分析
d(x，y)表示兩個BOM某節點的距離
每個節點有p個相互比較的特征數
Szk為兩類GBOM在同一個節點參數的標準差
4)通過相似性分析形成的GBOM尋找是否有實例產品，如有實例產品以該物料編號檢出EBOM和其多視圖，否則按照⑤。
5)可配置BOM按照相應的參數和功能配置產品節點和相互關系，即實例化GBOM部件和零件轉化成EBOM，EBOM按照管理功能需要轉化為MBOM、PBOM、BBOM、CBOM和QBOM。
6)定制SBOM：客戶個性化需求和功能要求選擇MBOM部件和工藝要求、特定供應商提供的物料與包裝等形成客戶獨特的SBOM。
7)維修BOM：是在SBOM的基礎上只保留產品關重件物料的在BOM的節點和子項關系。
2.3 大規模定制可配置BOM多視圖的映射轉化分析
大規模定制BOM映射轉化過程中由RBOM轉化為FBOM和EBOM轉化成MBOM比較關鍵。
2.3.1 基于QFD的RBOM轉化成FBOM分析
質量屋是一種確定顧客需求和相應產品或服務性能之間聯系的圖示方法，從7個方面顧客需求(customer requirements)、產品特性(product features)、顧客需求的重要性(Importance of customer requirements)、計劃矩陣(planning matrix)、顧客需求與產品特性之間的關系、特性與特性之間的關系、目標值著手，如圖3所示，在QFD分析過程中顧客需求的重要性、特性與特性之間的關系存在相互之間比較，形成判斷矩陣并按照方根與求和法計算得出相互關系的重要，把客戶的需求RBOM轉化為FBOM和特征參數。
圖3 質量功能配置圖
2.3.2 大規模定制EBOM轉化成MBOM、SBOM和維修BOM
1)建立MBOM的前提條件分析
必須先要對物料的分類，如自制件、外購件、虛擬件、中間件和原材料等。產品設計開發過程中利用物料分類查詢，制定每種物料的首選或優選原則，用最少規格制作出眾多性能的系列產品，在SBOM實現產品定制。確定每種物料編碼必須統一且唯一。
2)EBOM轉化成MBOM的流程分析
(1)設計BOM(EBOM)的形成：EBOM是指按FBOM的功能采用項目管理的方式自頂向下進行產品設計生成的BOM，主要包括主要部件和組成相互關系。
(2)建立工藝BOM(PBOM)：PBOM建立在EBOM基礎上，添加上零部件在產品裝配與制造過程的加工順序，如主要是增加工位號、加工順序號、工裝夾具輔料、工時定額等工藝信息等。
(3)建立制造BOM(MBOM)：MBOM是在PBOM基礎上多個部門合作得到的，需要根據企業加工能力和制造確定自制件、中間件、外購件、虛擬件和原材料等。虛擬件在設計BOM中有記錄、但在實際生產制造中并不存儲的部件。中間件指在設計BOM中不出現、但在實際生產制造中又要存儲的部件，在EBOM中，中間件實際上是幾個零部件構成的集合，標志時先為這個集合新建件號，然后逐一將集合中的元素與該件號進行關聯；外協件指部件本身及部件的下屬所有零部件都外協加工的部件。自制件指在EBOM和MBOM中的裝配關系一致的部件。
采用深度遍歷的對PBOM每個物料屬性進行分析，如是物料屬性是裝配件／自制件只修改該物料加工順序、加工工位、工時定額等存放在制造物料表內；如是外購件刪除該節點和節點的子樹，添加到采購物料內；如是虛擬件修改該節點的子樹的數據值，并將該節點的子節點移植該節點父節點下和刪除該虛擬節點，添加到虛擬物料表內。如是中間件為建立一個物料編號，修改其數量1，并把是中間件的物料復制到新的物料件下數量不變同時刪除復制的件號節點和數量；對所有節點的物料遍歷完成就實現EBOM轉化MBOM，整個過程都采用人機對話的方式進行修改完善，各個部門根據需要完成相應BOM的轉化，如QBOM、CBOM和BBOM，如圖。
圖4 EBOM轉化成MBOM示例圖
3)構建SBOM：按照客戶需求可以選擇需要的部件或零件而形成BOM，構成SBOM的物料需要滿足特定的條件，成本為依據確定出SBOM中物料的訂單分離點，選擇性的物料有限，SBOM=(B，O，R)。其中B表示基本的物料項，必須包含；O表示可以選擇的物料項，該類物料項的功能相同但可以有多中配置但必須選擇其中一項，R表示基本項物料與選擇項之間，或選擇項相互之間必須滿足特定的規則，如規格和功能或其他限制，如選擇項物料為A則必須選擇某種選項物料B，R的規則必須是有限的。
4)維修BOM：采用多層BOM，需為每個產品構建特定的維修BOM，才能更好的為客戶服務，因此維修BOM管理數據量大。BOM主體信息為物料數據、產品配置信息和節點之間的關系等，BOM叢體信息為：關鍵部件的供應商、維修人力、維修組織、維修角色、維修知識、維修歷史數據與維修當前數據等。但對大規模定制維修BOM只針對SBOM中關重件進行管理，SBOM基本物料項其維修方法和知識是共同的。
圖5 大規模定制SBOM轉化成維修BOM示例圖
3 結束語
大規模定制環境下，從顧客需求、市場定位、產品設計、生產制造和售后服務整個過程都需快速反饋，BOM是該類企業管理的基礎。本文分析了大規模定制的可配置BOM在GBOM基礎上通過QFD把客戶需求形成EBOM、EBOM轉化為其他BOM并分析其他BOM的表現形式與管理內容，為企業實現客戶定制個性需求提供了有效途徑。
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