引言
工程機(jī)械行業(yè)的迅速發(fā)展對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)及其個(gè)性化的需求越來(lái)越高，復(fù)雜多樣的業(yè)務(wù)特點(diǎn)以及企業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大與原始的管理現(xiàn)狀形成了鮮明的矛盾，許多針對(duì)終端客戶的個(gè)性化定制產(chǎn)品的訂單需要在原有的產(chǎn)品系列進(jìn)行設(shè)計(jì)上的小修改，由于沒(méi)有信息系統(tǒng)的支持，很多企業(yè)基于訂單拉動(dòng)生產(chǎn)管理的方式很難實(shí)現(xiàn)，再加上產(chǎn)品品種多、客戶定制需求多，物料的計(jì)算不僅困難，而且反映速度很慢。
為了打破企業(yè)所面臨的信息孤島，提高產(chǎn)品的質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本，很多企業(yè)實(shí)施了產(chǎn)品生命周期管理(Product Lifecycle Management，PLM)及企業(yè)資源計(jì)劃(Enterprise Resource Planning，ERP)兩大系統(tǒng)的集成，其中制造BOM(Manufacturing BOM，MBOM)作為描述產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)的主要形式，是ERP系統(tǒng)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，是聯(lián)系和溝通企業(yè)各項(xiàng)業(yè)務(wù)的紐帶，直接影響著企業(yè)的管理和生產(chǎn)。而MBOM產(chǎn)生于PLM系統(tǒng)，通過(guò)兩大系統(tǒng)的集成可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)和相關(guān)信息之間進(jìn)行有效的共享，保證基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確和統(tǒng)一，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)和財(cái)務(wù)的一體化。
工程機(jī)械的產(chǎn)品設(shè)計(jì)模型是一個(gè)層次結(jié)構(gòu)，包括產(chǎn)品、部件和零件，而T程BOM(Engineering BOM，EBOM)是一種反映產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的技術(shù)文件，反映了產(chǎn)成品與零/部件間的層次關(guān)系，同時(shí)顯示零/部件的編碼、規(guī)格和材料等信息。在不同的制造環(huán)境下，各部門都要從產(chǎn)品設(shè)計(jì)中獲取特定的數(shù)據(jù)來(lái)指導(dǎo)生產(chǎn)。
根據(jù)上面所述，結(jié)合工程機(jī)械行業(yè)產(chǎn)品配置多、體型大、零/部件種類繁多、裝配和加工工藝復(fù)雜的生產(chǎn)特點(diǎn)，EBOM向MBOM的轉(zhuǎn)化主要通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)。
EBOM是在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段形成的，它規(guī)定了產(chǎn)品的層級(jí)與數(shù)量關(guān)系，是產(chǎn)生后續(xù)MBOM的源頭。EBOM基本決定了BOM的規(guī)模與結(jié)構(gòu)，是物料清單簡(jiǎn)化的首要關(guān)注點(diǎn)。為了提高產(chǎn)品的通用性、保障性和設(shè)計(jì)靈活性，近幾年模塊化設(shè)計(jì)廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域，根據(jù)不同的系統(tǒng)功能將產(chǎn)品劃分為多個(gè)模塊，不同模塊的不同組合可以得到不同類型和規(guī)格的產(chǎn)品，這樣使得產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉。
超級(jí)EBOM是根據(jù)產(chǎn)品主要功能劃分后模塊化EBOM結(jié)構(gòu)的超級(jí)組合，例如山推的SD16系列推土機(jī)、SD32系列推土機(jī)就是推土機(jī)的超級(jí)EBOM。如圖1所示的超級(jí)EBOM中包括同一系列產(chǎn)品下所有涉及到的功能模塊。超級(jí)EBOM的搭建有利于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的梳理和改善，能大大減少技術(shù)人員的工作量，而其模塊化的結(jié)構(gòu)更為超級(jí)EBOM向MBOM的初始轉(zhuǎn)化提供便捷有效的方法。
圖1 超級(jí)EBOM
一般來(lái)說(shuō)，工程機(jī)械的產(chǎn)品分類主要是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的馬力．傳動(dòng)形式以及適用工況的不同進(jìn)行劃分，例如山推的SD16AA表示160馬力液力傳動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)型推土機(jī)。圖1所示中，各個(gè)模塊之間也并不是完全孤立存在的，也有穿插存在，因此為了向初始MBOM轉(zhuǎn)化，首先會(huì)根據(jù)基本配置的不同進(jìn)行分類，根據(jù)模塊與產(chǎn)品配置的關(guān)系可分為公用部件、必選部件和可選部件。
公用部件即為必須按照一定的規(guī)則從產(chǎn)品主結(jié)構(gòu)中指定的模塊中選擇一定數(shù)量的模塊加入到定制產(chǎn)品中，是一種基本配置中不變的模塊，例如發(fā)動(dòng)機(jī)模塊：必選部件為與配置變化相關(guān)的部件，比如行走系統(tǒng)：可選部件是根據(jù)客戶的特殊要求定制設(shè)計(jì)的從產(chǎn)品主結(jié)構(gòu)中一些獨(dú)立的模塊中選擇所需求模塊加入到定制產(chǎn)品中的一些部件，例如滅火器、空調(diào)等。
通過(guò)在PLM系統(tǒng)中配置的不同搭配選擇形成如圖2所示的一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化后的多配置EBOM，包含上述所說(shuō)的三種類型的部件，MBOM的創(chuàng)建以此簡(jiǎn)化的多配置EBOM為基礎(chǔ)進(jìn)行零/部件的拆分和合并。
圖2 多配置EBOM
工程機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程是一個(gè)從原材料到成品的高度相關(guān)的活動(dòng)鏈。原材料被制成毛坯，毛坯被加工成各種零件，零件又被組裝成部件，最后零件和部件總裝成產(chǎn)品，根據(jù)PLM系統(tǒng)中設(shè)計(jì)視圖和制造視圖兩大視圖的存在，將上述包含可選和必選部件的簡(jiǎn)化多配置EBOM轉(zhuǎn)化成在PLM系統(tǒng)中以不同視圖存在的多配置MBOM，但是此類多配置MBOM不能直接應(yīng)用于生產(chǎn)，必須將其進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成單一配置的MBOM即成品訂單再結(jié)合工藝BOM(Processing Planning BOM，PPBOM)等信息才能傳遞到ERP系統(tǒng)中指導(dǎo)生產(chǎn)，多配置MBOM向單一配置MBOM轉(zhuǎn)化如圖3所示。
圖3 多配置MBOM向單一配置MBOM轉(zhuǎn)化
多配置MBOM向單一配置MBOM的轉(zhuǎn)化過(guò)程中包含以下幾個(gè)方面。
1)虛擬件的轉(zhuǎn)化。對(duì)于工程機(jī)械行業(yè)，BOM實(shí)施最大的難點(diǎn)和重要性主要體現(xiàn)在零/部件和部件到成品的組裝過(guò)程，EBOM中的各個(gè)模塊是裝配過(guò)程中形成的半成品，這些半成品在以最終產(chǎn)品為目標(biāo)的物料清單上不是以實(shí)物存在的，因此可將其視為虛擬件。
虛擬件是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)變化的中間過(guò)渡，能夠簡(jiǎn)化MBOM的結(jié)構(gòu)，減少ERP系統(tǒng)運(yùn)算的工作量，同時(shí)能緊密關(guān)聯(lián)EBOM與MBOM，使工程變更能夠快速有效地進(jìn)行。
2)BOM層次的簡(jiǎn)化。綜合許多MBOM的編制方法，大多工程機(jī)械行業(yè)將多層次的EBOM在最終裝配環(huán)節(jié)壓縮成三層的MBOM，即從成品到虛擬件再到采購(gòu)件。為了區(qū)分多配置MBOM的可選部件和必選部件，簡(jiǎn)化多配置EBOM中將兩種部件進(jìn)行了打包處理，即EBOM層級(jí)轉(zhuǎn)變?yōu)槌善房蛇x包、必選包部件，這樣增加了EBOM的層級(jí)。在MBOM的搭建過(guò)程中，結(jié)合虛擬件的應(yīng)用和生產(chǎn)過(guò)程中不同的裝配工位約束，通過(guò)壓縮將EBOM中的部件變成多個(gè)不同的虛擬裝配群，該方法的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)化了MBOM層次，同時(shí)工程變更過(guò)程中設(shè)計(jì)人員與生產(chǎn)工藝人員能快速有效地溝通，從而通過(guò)集成傳遞到ERP系統(tǒng)用于生產(chǎn)。
3)BOM結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化。ERP系統(tǒng)中物料需求計(jì)劃(Material Requirement Planning，MRP)運(yùn)算時(shí)會(huì)直接展至MBOM的最底層采購(gòu)件，諸多大型工程機(jī)械商簡(jiǎn)化BOM結(jié)構(gòu)的最佳方法主要是將一些非核心組件直接外協(xié)，然后采購(gòu)半成品，既能減輕企業(yè)內(nèi)部的生產(chǎn)負(fù)擔(dān)，又能提高生產(chǎn)效率。因此，多配置MBOM中需要從EBOM的部件中提煉出一些采購(gòu)組件，這就涉及到零/部件的組合，同時(shí)，由于工程機(jī)械零/部件生產(chǎn)的靈活性，采購(gòu)組件既包括EBOM模塊內(nèi)零/部件的組合，也包括跨模塊的組合，比如駕駛室總成包含一部分電氣系統(tǒng)。模塊內(nèi)的組合可直接合并至虛擬模塊下，而模塊間的組合可直接作為產(chǎn)品的子件放入多配置MBOM中，這樣創(chuàng)建單一配置MBOM時(shí)即可直接使用。
MBOM是PLM&ERP系統(tǒng)集成的基礎(chǔ)，通過(guò)集成能夠?qū)崿F(xiàn)BOM的轉(zhuǎn)換和傳遞，避免在ERP端二次輸入的麻煩，提高工作效率，而且可以避免二次輸入帶來(lái)的錯(cuò)誤。因此，在系統(tǒng)集成過(guò)程中最重要的是MBOM結(jié)合工藝BOM中提供的產(chǎn)品工藝信息所形成的產(chǎn)品零/部件的基本物料信息、裝配關(guān)系、裝配數(shù)量以及自制件的工序等信息的傳遞，PLM&ERP系統(tǒng)集成如圖4所示。
圖4 PLM&ERP系統(tǒng)集成
工藝BOM是企業(yè)的工藝設(shè)計(jì)部門用來(lái)組織和管理某種產(chǎn)品及相關(guān)零/部件的工藝文件，主要是根據(jù)企業(yè)的裝備特點(diǎn)，編制產(chǎn)品的組件、零/部件和最終產(chǎn)品的制造方法，即通俗所說(shuō)的工藝路線與部件分配的集合，工藝路線是資源、工作中心、標(biāo)準(zhǔn)工序、工時(shí)和工裝等的組合。
工藝路線中的資源和標(biāo)準(zhǔn)工序是為了財(cái)務(wù)核算車間成本、制造成本和設(shè)備折舊等所設(shè)定的，資源標(biāo)準(zhǔn)化能使企業(yè)各個(gè)不同部門之間共享資源，有利于企業(yè)的精益生產(chǎn)，因此，規(guī)范統(tǒng)一企業(yè)的資源和標(biāo)準(zhǔn)工序編碼是搭建工藝BOM的前提條件，同時(shí)為了減少ERP系統(tǒng)的運(yùn)算量，將一些不參與直接生產(chǎn)的資源和工序單獨(dú)歸類處理，便于財(cái)務(wù)分類整理，一般可將與產(chǎn)品直接有關(guān)的資源按照不同的工種進(jìn)行區(qū)分，分為人工資源和設(shè)備資源兩大類，比如車工、車床、焊工和焊機(jī)等，標(biāo)準(zhǔn)工序按照工藝種類進(jìn)行分類，如下料、車、銑、磨和熱處理等。
根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，完善上述所說(shuō)的資源和標(biāo)準(zhǔn)工序編碼后，工藝BOM分為以下兩種。
1)裝配工藝BOM。裝配過(guò)程是工程機(jī)械行業(yè)最為重要、最為復(fù)雜的部分，目前許多企業(yè)采用生產(chǎn)線的形式進(jìn)行，由于生產(chǎn)線的靈活性較大，同一個(gè)產(chǎn)品可以在不同的生產(chǎn)線上進(jìn)行裝配，這樣就存在著并行工藝路線。如表1所示的BOM關(guān)系示例，AA組織下存在著裝配車間這個(gè)部門，車間內(nèi)部有兩條生產(chǎn)線。因此，在搭建裝配工藝BOM時(shí)，要考慮工藝路線的通用性，通過(guò)規(guī)范不同生產(chǎn)線的工序操作，一方面能減少工藝BOM搭建的多樣性，另一方面有利于企業(yè)管理的提升。圖5所示為裝配工藝路線示例，根據(jù)裝配關(guān)系的先后順序，將MBOM中的物料分別投放至不同工序和工位，即完成工藝BOM與制造BOM的結(jié)合。
此外，虛擬件工藝BOM是否創(chuàng)建對(duì)PLM&ERP的系統(tǒng)集成過(guò)程很重要，例如PTC公司開(kāi)發(fā)的Windchill系統(tǒng)中虛擬件可以看做是透明的，可以透過(guò)虛擬件直接展到下一層級(jí)的工藝路線：而Oracle ERP系統(tǒng)中的理念有所不同，虛擬件在MBOM結(jié)構(gòu)展開(kāi)時(shí)是透明的，但在工藝路線展開(kāi)時(shí)需要建立虛擬件的工藝路線才能將下層部件的工序傳至上層部件，因此為了集成方便，虛擬件也需要?jiǎng)?chuàng)建工藝BOM。
表1 BOM關(guān)系示例
2)自制件工藝BOM。自制件為企業(yè)內(nèi)部加工的零/部件，企業(yè)的車間布局根據(jù)零/部件加工方式的不同可分為機(jī)械加工和熱處理兩種，工藝路線的搭建與圖5所示相同，關(guān)鍵是ERP系統(tǒng)中不同車間業(yè)務(wù)之間的流轉(zhuǎn)處理，一般有兩種處理方式。
圖5 裝配工藝路線示例
(1)從零/部件的毛坯采購(gòu)到最終成品根據(jù)工序不同來(lái)區(qū)分，如圖6所示的自制件工藝路線1，其中齒輪D是最終送人總裝車間的零/部件成品，齒輪D1是指采購(gòu)的毛坯件，齒輪的加工由加工車間和熱處理車間共同完成，車間之間的流轉(zhuǎn)通過(guò)工序號(hào)進(jìn)行區(qū)分，這種方法可以減少M(fèi)BOM的層級(jí)，工藝路線描述清晰，但是調(diào)整工序或者工序外協(xié)會(huì)對(duì)工藝人員和車間工作人員的影響較大。
圖6 自制件工藝路線1
(2)結(jié)合MBOM斷層原則，將不同車間加工后的產(chǎn)品新建物料編碼，通過(guò)MBOM層級(jí)的展開(kāi)完成工藝BOM在不同車間業(yè)務(wù)的處理，自制件工藝路線2如圖7所示，為了便于各個(gè)車間在ERP系統(tǒng)中進(jìn)行人庫(kù)完工處理，齒輪D2、D3、D4是指不同車間的產(chǎn)成品，例如毛坯件齒輪D1經(jīng)過(guò)熱處理車間調(diào)質(zhì)處理后入庫(kù)的成品變?yōu)辇X輪D2。此種方法可以避免上述所說(shuō)工序調(diào)整的影響，便于車間業(yè)務(wù)人員掌握，但MBOM層級(jí)增加，MRP運(yùn)算過(guò)程中需要逐層展開(kāi)。
圖7 自制件工藝路線2
兩種自制件工藝BOM的搭建體現(xiàn)不同的ERP系統(tǒng)業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)，第一種方法的工單唯一，但工單創(chuàng)立后需要不同車間、不同的人員相互溝通進(jìn)行工序轉(zhuǎn)移和維護(hù)：第二種方法需要?jiǎng)?chuàng)建多個(gè)工單，但操作者之間的聯(lián)動(dòng)性較小，不同企業(yè)根據(jù)各自的生產(chǎn)特點(diǎn)選擇不同的方法。
大型工程機(jī)械企業(yè)由不同的事業(yè)部、子公司組成，為了企業(yè)內(nèi)部的信息共享和生產(chǎn)統(tǒng)一，集成過(guò)程中BOM的創(chuàng)建和傳遞需要在兩大系統(tǒng)相同功能的基礎(chǔ)上加以轉(zhuǎn)化才能進(jìn)行，例如PTC公司開(kāi)發(fā)的PLM系統(tǒng)中MBOM與工藝BOM之間可以獨(dú)立存在，而Oracle ERP系統(tǒng)中兩者則是緊密聯(lián)系的：PLM系統(tǒng)將各個(gè)車間稱之為“工作中心”，而ERP系統(tǒng)中則為“部門”：PLM系統(tǒng)“產(chǎn)品容器”下的制造BOM和工藝BOM在發(fā)放過(guò)程中要選擇ERP系統(tǒng)中不同的“組織”等。
BOM傳遞過(guò)程如圖8所示，兩大系統(tǒng)集成過(guò)程中，MBOM和多條工藝BOM同步發(fā)布，PLM系統(tǒng)在發(fā)布過(guò)程中定義組織、物料與多路線代碼，自動(dòng)寫入對(duì)應(yīng)字段：ERP系統(tǒng)接收過(guò)程中，遵循先物料后BOM的原則，首先接收最新的基本物料信息，其次按照要求生成多配置MBOM，其中的工序序號(hào)與工藝路線的序號(hào)相同，如有不同，ERP系統(tǒng)會(huì)給出錯(cuò)誤信息，以便于PLM系統(tǒng)端進(jìn)行處理。這種結(jié)合后的集成方式可以避免系統(tǒng)紊亂，保證數(shù)據(jù)傳遞的準(zhǔn)確。
圖8 BOM傳遞過(guò)程
綜上所述，本文根據(jù)企業(yè)成功實(shí)施示例，對(duì)于工程機(jī)械行業(yè)的BOM結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化進(jìn)行了分析，并討論了PLM&ERP集成環(huán)境下制造BOM與工藝BOM的結(jié)合和傳遞方式，結(jié)論如下：1）工程機(jī)械行業(yè)設(shè)計(jì)BOM向制造BOM的轉(zhuǎn)化過(guò)程為：超級(jí)EBOM→多配置EBOM→多配置MBOM→單一配置MBOM。2）制造BOM與工藝BOM的結(jié)合既體現(xiàn)在工藝BOM的搭建過(guò)程中，也體現(xiàn)在PLM&ERP兩大系統(tǒng)的集成過(guò)程中，通過(guò)集成能保證數(shù)據(jù)源頭的準(zhǔn)確性，從而加快業(yè)務(wù)和財(cái)務(wù)一體化的進(jìn)程。3）PLM&ERP系統(tǒng)集成傳遞過(guò)程應(yīng)遵守先物料后BOM的原則。
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