0 引言
当今汽车行业中,全球化市场对产品多样性需求的增长直接导致了汽车平台、系列、车型的数量和汽车零部件的数量急剧增加,从而给整个汽车产品和零件的管理控制带来了巨大挑战。在汽车制造商倡导精益化生产管理的过程中,无疑对BOM数据的准确性、一致性以及完整性有了更高的要求和期望。因此,作为汽车上下游多领域复杂业务部门的核心基石,如何有效的将BOM数据合理管控是企业能否在激烈的市场竞争中获胜的关键因素之一。
目前,国内汽车制造商普遍反映BOM数据管理是企业数据管理的一大难点,因为它涉及到企业的多个领域、多个地域、多个组织部门等,更是与生产的成本和效益有着密切的联系。BOM数据管理领先的企业比BOM数据管理不佳的企业更能达成产品开发和生命周期管理的目标,更容易从产品中获得利润。
另一方面,国外企业的信息化起步较早,企业的BOM数据管理甚至已经经历了数十年的发展,能够较好的支撑整个企业的业务数据的运作。此外,国外的汽车制造商在各自的BOM管理系统中包含了大量的企业特色知识和各业务数据。
1 整车BOM管理需求
BOM是企业各领域信息化系统中最重要的基础数据,其系统设计合理与否直接影响到系统的处理性能,因此,根据实际的使用环境,灵活地设计合理且有效的BOM是十分重要的。 BOM不仅是生产管理系统中重要的输入数据,而且是财务部门核算成本,制造部门组织生产的重要依据,因此,BOM的影响范围较大,对它的准确性要求也很高。正确地使用与维护BOM是管理系统运行期间十分重要的工作。 此外,BOM还是PLM、ERP、销售订单等系统的重要接口,是系统集成的关键之处,因此,用计算机实现BOM管理时,应充分考虑它与其他子系统的信息交换问题。结合国内某汽车制造商的实际情况,整车BOM系统应满足以下需求:
1.1 整车BOM面临挑战
随着市场竞争力日剧加强,整车制造和销售都面临着前所未有的压力和挑战。为了更快、更好的服务于市场,汽车制造商往往才有多品种、多选装的产品发展策略来应对市场。因此,产品和零部件的数据以几何倍数递增。这给数据维护和管理带来了很大的调整。具体如下图所示:
图1 产品多样性市场要求
此外,在整车行业的产品数据管理过程中,抛开产品数据本身的复杂性,产品数据管理并不不是孤立的。这部分数据需要与多领域、多业务、多部门协同操作,才能有效的控制和使用数据。如果有任何一方的数据处理不及时,将会影响整个行业数据链的运转,甚至会影响企业生产和市场销售。企业主数据与其他领域系统关联关系如下图所示:
图2 产品主数据关联图
1.2 系统设计需求
1)系统具有成熟的底层架构,运行稳定、高效,具有良好的扩展性和定制性。
2)系统具有开放性,通过标准接口实现与其他信息系统的集成。
3)面向经销商的整车配置特征选择、整车订单提交。
4)与现有的PLM系统系统集成,接收在PLM系统中建立的非配置化的整车和分组明细表所表达的BOM内容,实现产品图纸、项目任务等信息的共享。
5)构建超级生产BOM,实现产品的配置化管理。
6)灵活人性化的BOM变更管理机制,系统数据的维护要有历史记录,对数据的所有更改,包括、零件的更改、路线的更改等都要留下记录痕迹,增强数据的可追溯性。
7)具有完善的产品数据编辑、查询、导出等权限控制。
8)全球化的产品数据管理模式,支持多研发中心、多生产工厂的BOM数据管理。
9)支持国际业务的KDBOM的数据管理。
10)实现整车、设计零部件、工艺合件、售后服务件等编码的标准化管理。
11)与ERP系统集成,为ERP提供精准的生产、采购、服务、成本BOM数据。
2 行业BOM管理方案简介
2.1 东风CV-BOM
东风汽车有限公司商用车公司(可简称为东风商用车公司或CV)是生产载重车为主的公司。公司的业务包括产品研发(R&D、制造工艺、生产管理、采购、产品质量、市场销售(S&M)、财务核算等,是BOM数据将这些业务部门紧紧地联系在一起。东风汽车有限公司通过一定的资金投入,对公司的BOM数据管理累统进行了研发。东风商用车公司统一BOM数据管理系统,实现了产品研发、生产准备、生产管理、成本分析和备件管理BOM应用平台的完全一致。实现了电子数据的完全共享。具体内容如下:
1)实现产品的配置化管理。
2)采用电子产品明细表。
3)改造现有产品开发流程,将设计发布过程纳入到系统中进行管理。
4)对产品更改进行统一管理。
5)实现产品文件的电子审批,在BOM系统中通知书的电子会差和审批流程管理。
6)实现产品技术文件、数据和通知书的电子化发放,建立起电子化发布网络。
7)实现制造部门与研发BOM平台的一致,支持制造与产品研发同步工作。
8)实现内外制零件分工通知单的电子发布和对系统数据的更改管理。
9)制造部门直接接受E—BOM发放的电子数据,快速进行M—BOM的重构,形成制造部门BOM。
10)制造部门接收产品部门下发的各种电子产品通知书,直接生成工艺通知书,更改MBOM数据。
2.2 TeamCenter BOM
Siemens PLM Software经过数年的深入研究与开发,推出了TeamCenter BOM解决方案。TeamCenterBOM解决方案的需求驱动来自于ASG(Automotive Steering Group)组织机构。ASG包含了全球主要的汽车制造商,涵盖著名厂商或品牌,所有TeamCenter BOM的功能设计及产品方向规划都来自于这些企业的实际需求,体现行业的发展趋势。
BOM是一个集中式的BOM方案,即一个企业只有一个集中的TeamCenter BOM 系统,它可以连接多个PDM(多个研发部门)及ERP/MES(多个工厂)。 BOM数据向下游传送需要考虑下游系统的应用机制,一般向ERP及MES分别传送不同颗 粒度的BOM数据,包括整车发布、变更增量及BOM解析条件等;交易商管理 (DMS)与供应链管理(SCM)在销售与供应的整个价值链上与BOM系统有所关联。 TeamCenter BOM与TeamCenter 实际上是同一个系统平台,而TeamCenter提供了完整的研发体系所需要的功能,如项目管理、整车架构与配置、文件管理与审批流程、变更管理和工艺管理等功能模块或子系统。
2.3 WindchillBOM多视图
市面上Windchill没有针对BOM管理专门发布一款产品去支持汽车或制造行业的产品数据管理。但是在Windchill的PDMLink产品中的BOM多视图模块对各制造业中设计、工艺、生产制造、服务等领域给予系统支持。具体功能模块如下:
表1 功能模块
3 天喻InteBOM解决方案
3.1 总体方案
根据前面介绍的汽车行业的介绍的调整和需求,天喻软件与国内多家汽车制造商和零部件供应商深度合作。提出面向汽车企业大批量定制开发理念,通过产品建模、产品配置、变型产品设计、基于特征的自动化等技术研究,很好的支持了再市场和需求复杂多变的情况下,帮助整车企业更好、更强的响应市场变化,提高企业的市场竞争力。大批量定制技术如下图所示。
图3 大批量定制解决方案
此外,汽车制造商的订单管理系统、PLM系统、ERP、MRPII、MES、备件图册等系统都依赖于BOM数据,但是各个系统的BOM数据相对独立,部分系统的BOM数据都是根据上游提供的BOM清单进行手工录入,BOM数据的一致性、继承性很差。本BOM项目的开展,就是要建立一个平台统一、数据共享、高度集成的计算机辅助管理系统,将BOM数据划分为设计BOM、生产BOM、KD BOM、服务BOM以及成本BOM,这些视图分别与产品设计、生产管理、海外、营销管理、财务核算等业务相对应,各业务部门维护相关领域的BOM数据,业务流程驱动BOM数据变更。同时BOM视图之间存在一定的内在联系,具体参见如图所示。
图4 业务总体解决方案
3.2 业务蓝图
企业的订单管理系统、PLM系统、ERP、MRPII、MES、备件图册等系统都依赖于BOM数据,但是各个系统的BOM数据相对独立,部分系统的BOM数据都是根据上游提供的BOM清单进行手工录入,BOM数据的一致性、继承性很差。BOM项目的开展,就是要建立一个平台统一、数据共享、高度集成的计算机辅助管理系统;系统将BOM数据划分为设计BOM、生产BOM、KD BOM、服务BOM以及成本BOM,这些视图分别与产品设计、生产管理、海外、营销管理、财务核算等业务相对应,各业务部门维护相关领域的BOM数据,业务流程驱动BOM数据变更。同时BOM视图之间存在一定的内在联系,例如:MBOM只能通过EBOM转换而得到。而生产工厂和零部件供应商可访问到与自己相关的BOM数据。业务总体业务蓝图如下图所示:
图5 业务蓝图
3.3 系统功能框架
整车BOM管理系统,其管理范围涵盖了:车型规划、零部件管理、设计BOM、生产BOM、配置与变形管理、变更管理、基础数据管理、系统管理等业务流程,其总体系统功能实现框架:
图6 系统功能框架图
4 企业应用效果
4.1 构建统一BOM数据管理平台
1.实施前
1)设计和生产BOM各自维护,数据相对独立。会造成设计和生产BOM数据脱节,如生产BOM仅仅将设计BOM作为生产的一种参考,生产过程中发生的装配等一系列问题无法反馈至设计或研发单位。
2)生产BOM在多系统维护。如EPD、JIT、EXCEL等系统维护和发布生产BOM,有时由于变更切换后,各系统发布时间点不统一或维护人维护BOM时间不一致,导致多生产基地中,相同配置的车型装配的零部件清单不同,给后续的备件服务和财务结算带来很大困扰。
3)多业务BOM数据无统一BOM数据标准,手工操作较多,易错误、效率低。现场维护BOM的部门较多,涉及到生产部、工艺研究所、前桥、车架、底盘、本体、制动、驾驶室等部门,维护人员管理BOM水平不一,导致BOM数据一致性差、准确性不高。
2.实施后
1)在企业生产制造领域建立了统一BOM数据管理平台,集中维护和发布,使得多单位、部门协同数据处理时,始终基于相同的BOM在处理各自业务产品数据,提高了数据的一致性和准确性。
2)打通了设计BOM到生产BOM的转换,实现了BOM系统与PLM、ERP、DMS的集成。即设计或研发单位发布设计BOM后,下游生产或服务单位以此BOM为基准,维护并发布各自的业务BOM,并指导下游领域的业务开展,保证了设计源头和下游数据一致。此外,BOM系统与DMS销售订单管理系统的集成完成了经销商申报周计划实时传输至生产部,并实时计算产品价格,达到了生产部最快时间维护订单BOM,经销商最快时间得知产品价格。
3)生产BOM维护源于设计BOM,保证数据一致性、可追溯性和关联性。BOM系统建立企业问题反馈流程,将现场生产或装配问题通过流程发至各相关单位,如生产通知设计、服务变更或国际公司通知生产和服务变更等,BOM数据的可追溯性、关联性有了较大幅度提升。同时,问题反馈流程能够解决根本BOM数据不准确问题,使得后续发布的源头BOM数据不再影响下游业务单位。
4.2 业务BOM数据规范化、标准化、流程化
1.数据规范化
在BOM系统上线前,项目组对企业BOM基础数据做了专项数据整理工作。如在超级BOM、实例BOM、PLM中设计零部件编码等业务数据做了全方位、多角度的梳理和校验,最大程度上保证现场实际装配数据和BOM整改数据一致。具体整理业务数据统计分析如下:
1)超级BOM数据整理数量统计
图7 轻型商用车数据整改统计图
根据上述统计图可知,在数据整理期间(分别包括一期和二期整改),轻型商用车分别对轻卡和底盘超级BOM数据做了全面的查、漏、补、缺。其中,轻卡数据一期和二期分别整改了360个和730个,总计达1000余个;底盘数据一期和二期分别整改了184个和421个,总计达600余个。每个超级BOM涉及的问题如缺少BOM、选配BOM不正确、选装件不匹配、缺少工艺组合件、二级BOM缺失等问题。上述问题在项目组推进的两次整改过程中,都得到了全面的整改,基本上解决了基础数据准备性问题。
2)制造公司订单数量统计
图8 制造公司订单数量统计图
截止到2014年8月18日,在轻型商用车制造公司中,底盘和轻卡接收的订单分别为1983个和1203个;KD国际订单和要货通知均不足500个。不难看出轻卡整车订单配置器中,轻卡和底盘订单数量占据整个订单的绝大部分。据统计,在大部分的轻卡和底盘的订单中,存在40%至60%的选配是相同的,BOM系统仅需一次性维护BOM数据即可,无需重复维护和发布BOM数据,为企业减少了大量的重复劳动,提高了实例BOM发布效率。
3)PLM异常编码梳理与整改
图9 PLM设计零部件编码规范整改统计图
在实施BOM系统过程中,项目组对PLM系统中设计零部件的编码规则做了系统规划和整改,多达3000个编码左右,为后续ERP、MES生产等系统提供准确数据源。
2.数据标准化
BOM项目启动后,企业业务单位积极推进数据标准化工作。如废止项目编码(老版生产计划中的项目代码),启用新整车编码(即包含了一组产品特征的流水的编码)。改新整车编码统一了各业务单位的认识,即生产、采购、物流、财务、物料等部门均以此为数据蓝本开展业务工作。另外,项目还推行特征、特征组、PCO、生产件、服务件等一系列编码规则,并已正式投入实施运行。
在整个轻型商用车的配置化数据中,企业定义了112个特征组,特征组包含的特征达916项。目前营销公司和生产部每天不断根据接收新产品和生产切换变更,在新增特征组和特征数据。从特征数量统计数据来看,特征数量越多,则经销商申报周计划和车型的可选择范围越广。本项目实施后,每个车型的配置状态由原来的5种左右增加到将近100种,丰富了产品配置,细化了了产品配置的力度,经销商和用户可以有更多的选择,也是面向市场和订单的柔性化生产的一个缩影。
3.数据流程化
自BOM系统上线后,各事业部在系统中严格执行新品发布和生产变更等业务。纠正了原有变更随意、不及时、散漫、易错误的工作模式,在轻型商用车和重型商用车推行了多种业务场景PCO,轻型商用车和重型商用车PCO类型数据统计和分析如下:
图10 制造公司PCO类型统计图
根据图形数据分析得知,轻型商用车和重型商用车两个事业部均积极推行PCO流程化管控生产数据。从表面数据看来,在两个事业部中,新产品发布、实例BOM发布、新物料发布和生产变更4种类型PCO流程占据整个控制流程的90%以上。分析后不难发现,由于设计和研发单位发布的新产品较多,导致下游生产部门不断接收和发布新接收产品数据,这从一定程度上可以得知设计或研发单位产品线或平台的分解过细,产品数据不够通用。这样情况还会引起企业专用件数量剧增,增加自制件的设计、工艺和生产制造或装配的成本。此外,由于新物料和新产品发布过于频繁,势必会到影响到生产切换变更的数量增加,也会影响后续生产计划和采购计划数据准确性,给企业零部件库存带来一定程度压力。
4.3 自下而上业务BOM实施,倒逼源头数据规范
实施BOM系统过程中,将BOM数据源(设计或研发单位发布的设计BOM)问题逐一暴露出来,为后续设计BOM整改提供依据。具体统计分析如下:
1)设计BOM选装层级太深,如驾驶室部分选装层级达到了第5层甚至到第6层,直接影响构建配置化生产BOM和生产切换变更。
2)设计零件升版或变更,图纸变更零件不变号。在备件BOM管理过程中,需要根据实际装车情况对不同版本以示区别,容易造成后续备件服务维护零件错误,以至于严重影响客户索赔。
3)设计BOM本身数据管理及准确性同样存在问题。如设计BOM不完整,偶尔会出现产品图纸下发而无设计BOM数据现象,会导致BOM系统接收不到相应车型或分组的BOM数据;由于设计BOM更新不及时,在产品切换时相应的图纸已经变更,但设计BOM未同步更新;设计BOM与图纸不一致,即装置图、分组明细表、设计BOM三者数据不一致,会导致现场装配与BOM数据不一致。
4.4 面向市场需求计划,订单响应周期缩短
1.实施前
1)经销商申报计划主要靠人工文字描述,经销商计算机水平参差不齐,经常出现订单输入错误,导致订单已经排产,申请变更切换,造成了大量的生产浪费。
2)生产部基于文字描述编制整车编码,没有统一编码规则。各小组独立编码,有可能存在编制相同的整车编码,生产的车型配置却不同,导致现场装车无法执行。
3)根据订单的实际情况,平均单个订单BOM维护时间估计在30分钟至1个小时。
4)生产切换变更时,需要考虑基本型、增减件和整车编码的变更。
5)所有申报的订单均需要订单管理部和生产部审批,造成重复工作。审批单个订单时间从经销商申报到审批完毕花费时间在4个小时到2天不等。
6)无论整车编码是否存在,BOM维护人员均需要按照整车编码定制BOM,维护效率低。
7)组合件和颜色方案等BOM管理缺失。
8)事业部、业务部门之间数据维护权限和流程缺失。
9)特殊订单无系统管理。
2.实施后
1)经销商按照特征选配,取消文字描述。系统产生编码,杜绝了经销商申报错误,导致生产浪费现象。
2)已存在整车编码,无需再执行审核流程,整车编码传输到BOM系统是实时传输,即经销商申报完后即可在BOM系统维护订单数据。
3)已存在整车编码,实例BOM数据无需重新编制BOM。即相同的整车编码BOM数据只需维护一次即可。
4)单个订单BOM维护时间在5到10分钟左右,同理,变更切换后,超级BOM变更自动影响实例BOM数据。实例BOM变更时间缩短为零。
5)实例BOM支持组合件、颜色件数据管理。
6)系统严格控制数据维护权限和生产流程管控,即PCO流程。
7)整车编码支持颜色编码、国际公司、要货通知、大客户、大委改等特殊订单业务要求。
5 总结
BOM项目实施过程中,为打通各业务部门数据需要各单位全力配合,汽车制造商需要良好的企业执行力为整个项目做有力支撑。项目组为了扩展BOM系统应用的深度和广度,实施期间统计并分析了各业务需求单位的问题,为后续技术中心、乘用车、发动机公司等业务单位实施BOM系统做准备。
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