面向汽車整車制造過程的多視圖BOM數據管理信息系統研究

張友兵 陳育榮 楊亞會 夏鵬濤

1.湖北汽車工業學院，十堰，442002 2.武漢東浦信息技術有限公司，武漢，430056

0 引言

隨著汽車產業的快速發展，汽車整車制造企業已從過去單一品種、大批量按計劃生產模式演變為目前的多品種、多系列按客戶個性化的訂單或市場等情況而制定生產計劃的生產模式。由于新產品推出速度的加快，原有的手工管理模式因工藝基礎數據不統一，工藝路線、裝車明細、送料卡編制工作量大，裝車數據與工藝、產品數據不一致等問題，嚴重制約了生產經營工作的正常進行。

東風汽車公司是一個以整車生產為主的汽車制造公司，公司的大部分業務都是圍繞汽車產品來開展的，包括產品研發、制造工藝、生產管理、采購、產品質量、市場銷售、財務核算等。公司的數據雖然有計算機管理，但還不能達到完全統一，有些數據還依靠手工錄入和大量的紙質媒介，導致數據錯誤率高，其數據管理方式已越來越不能滿足現代業務的需求，因此必須研究新的數據管理信息系統來滿足公司發展的需要。

面向汽車整車制造過程的BOM數據管理信息系統是在東風汽車公司整個業范圍內，以實現產品數據的管理為出發點，基于產品各BOM數據統一管理為核心，為實現產品配置化管理思想而建立的一個平臺統一、數據共享、高度集成的計算機輔助管理系統［1－3］（簡稱 DF－BOM）。DFBOM實現了產品研發、生產準備、生產管理、成本核算和售后服務BOM應用平臺的完全一致，實現了電子數據的完全共享。

1 汽車制造業BOM多視圖的構建

BOM是所有零部件、原材料的表列，是企業里不同部門、不同流程間傳遞的基本數據［4－7］。對應于不同的應用領域，產品BOM數據的數據子集稱為BOM視圖；產品BOM多視圖是指產品BOM在其生命周期中的不同應用領域所具有的多個視圖［8］。

汽車整車制造企業的BOM數據管理信息系統是一個完整、準確和健全的產品基礎數據管理體系，是一個大型的計算機輔助管理系統。根據汽車產品研發、制造工藝、采購與供應、生產管理、加工、銷售與服務等整個產品生命周期的各個環節不同，BOM 數據可劃分為試制BOM（TBOM）、工程BOM（E－BOM）、制造BOM（MBOM）、生產現場BOM（W－BOM）、投產銷售BOM（P－BOM）、工廠BOM（F－BOM）和售后服務BOM（S－BOM）等多個邏輯視圖。這些視圖分別與產品設計、工藝準備、生產管理、財務核算、營銷管理等業務對應，各業務部門維護相關領域的BOM數據，其業務流程驅動著BOM數據的更新。同時多個BOM視圖之間存在一定的內在聯系，如M－BOM只能通過E－BOM重構而得到，P－BOM 必 須 由 M－BOM 生 成 等［2，8－9］。本系統的BOM多視圖構建過程如圖1所示。

圖1 DF－BOM數據管理信息系統各BOM視圖構建過程圖

產品設計構想與試制分別采用設計構想更改通知書和產品試制更改通知書來發布與變更產品數據，當認證滿足公告條件時，包括T－BOM在內的產品數據與模型演進為工程的產品數據即E－BOM。產品研發部門產生和維護EBOM數據，將產品技術問題通知單合并到產品設計更改通知書之中。制造部門負責產生和維護M－BOM數據。供應鏈管理部直接從M－BOM提取數據，確定產品配置和產品規格，添加生產管理數據，關聯產品規格與生產計劃，發送投產指令，修改M－BOM數據，生成P－BOM。市場銷售總部根據已定義的產品配置和產品規格，制定整車銷售計劃，對沒有定義產品配置和產品規格的產品提出個性化開發需求。備件銷售由SBOM提供支持，S－BOM由E－BOM數據重新構造而生成。財務部門利用由P－BOM生成的F－BOM視圖數據，維護零部件價格，進行成本核算。各個生產工廠和零部件供應商構造、生成、維護和查詢生產現場的W－BOM。

1.1 產品配置管理

1.1.1 定義產品線

定義產品線包括對汽車的產品分類、產品子類、車型、產品零部件等的管理，定義產品線的過程如圖2所示。

圖2 產品配置管理中的定義產品線過程示意圖

1.1.2 建立整車標志字典

汽車制造企業對現有的功能、特性進行歸納、分類，用標志對一輛汽車的一個或多個主要特征加以描述，并建立一個共同接受和理解的編碼表達方式，讓使用者共享標準化的、理解唯一的信息。建立整車標志字典包括四部分：一是標志的定義，即對一輛汽車一個或一組主要特性的一般表述；二是標志的編碼，即按照信息資源管理標準的理論命名標志；三是標志的屬性，即標明標志的性質或大類；四是標志的分類，標志主要用來描述汽車產品的基本特點和個性化特征，按照標志在產品上的應用情況可將標志分為基礎標志、描述標志和管理標志三類，其中基礎標志決定產品的基本特征，描述標志描述產品的個性化特性，主要描述產品的選裝特性，為用戶提供個性化選擇的描述等，管理標志是為了滿足生產管理和銷售需要而增加的標志。

1.1.3 整車標志定義表

整車標志定義表用來定義整車與標志之間、標志與標志之間的關系，一般由主表和子表構成。它是產品設計的依據，也是生產二級配置管理器的基礎。二級配置管理器主要供制造、生產部門使用，是生成實例化產品如標準車型或選裝車型的基礎。主表定義整車所有的標準和可選的標志，并定義組合標志、二級標志和定義標志的用法屬性等。標志的用法屬性包括必裝、選裝和標配等三類。子表定義標志與標志之間的主從、包容、互斥關系，以及組合標志和二級標志之間的關系等。

2 多視圖BOM系統中相關BOM的構造

2.1 T－BOM的構造

為滿足下游生產及銷售部門的選裝需要，減少產品設計編號和系統中大量冗余數據的出現，研發設計部門需采用配制化開發模式。但在產品項目的設計構想與試制階段，為了滿足產品成本測算和試制的需要，研發設計部門又必須提供單一配置的車型或機型數據，唯有這樣才能保證業務工作的正常進行。因此在T－BOM的構造過程中，研發設計部門采用實例化設計車型或機型和實例化單一配置車型或機型兩種類型來開發產品項目，如圖3所示。其中實例化設計車型或機型，無論在構想、試制還是工程階段，都可存在多套選裝配置。而在構想或試制階段，則需要單一配置的車型或機型項目數據，以滿足產品成本核算或試制業務工作的使用需求。產品設計部門可在實例化設計車型或機型的多套配置基礎上選擇出只存在單一配置的實例化單一配置車型或機型，以供相關業務部門使用。

圖3 T－BOM構造流程圖

2.2 E－BOM的構造

產品（車型）設計構想、試制通過認證后在公告和工程發布時，才能構造E－BOM，E－BOM可用認證通過的產品初始化清單構造。在EBOM中，構成汽車產品的基本要素是基礎組塊，每個基礎組塊必須與標志進行關聯。對于每一個具體的產品，都會對應一個具體的產品標志字典，對產品進行定義和描述。研發部門通過建立整車與標志間的關系，標志與基礎組塊、組合組塊間的關系，基礎組塊與整車標志編碼間的關系來構建產品結構樹。下游部門或用戶通過配置管理器選擇具體的產品配置表來生成一個實體產品。EBOM提供的主要功能包括：①產品標志、產品組塊、產品配置規則定義；②產品詳細設計；③產品設計更改通知書的生成、校驗、審批和發放；④產品工程更改通知書的生成、校驗、審批和發放；⑤產品數據發放；⑥產品數據綜合查詢；⑦整車明細表、配置明細表和零件明細表生成；⑧產品技術問題通知單管理。E－BOM的構造過程如圖4所示。

圖4 E－BOM構造過程示意圖

2.3 M－BOM的重構

產品設計完成之后，其基本車型是一個帶有配置的車型，整車明細表不是表達一個具體車型，而是描述具有相同基本標志的一類車型，包括所有個性化選裝。這樣一來，在整車明細表中，可能會有3個變速器、4個空調、5個燃油箱。因此，在M－BOM重構時，需要根據設計基本車型和描述標志，進一步確定所有個性選裝，形成實例化車型即制造車型。

M－BOM重構的前提條件如下：①要以EBOM為基礎進行重構；②制造部門不能改變產品給定的零部件編號，可以給工藝合件和制造零部件編號；③反映零部件的加工過程或狀態可以用“制造單位加零部件號（產品給定）＋裝配單位”的方式表達，無需改變產品編號。根據這三個前提條件，M－BOM的重構過程如圖5所示。

2.4 P－BOM構造

生產代碼是生產車型的標識，是在制造車型的基礎上，加上生產配置及特殊要求而生成的一個命名規則。可以根據生產代碼，得到M－BOM和生產選裝，BOM數據管理信息系統通過M－BOM和生產選裝直接生成P－BOM。PBOM中的數據模型如圖6所示。由于引入了生產代碼，因此系統中可不必保存P－BOM的產品結構關系。

圖5 M－BOM重構過程示意圖

P－BOM的主要功能如下：①進行生產代碼管理；②投產通知書生成、校驗和審批；③生產BOM數據綜合查詢；④生產通知單的管理；⑤車型BOM數據實例化；⑥與生產有關的外構件總成中管理標志定義。

圖6 P－BOM數據模型示意圖

2.5 S－BOM構造

S－BOM是指汽車備件目錄及外購總成的零部件清單。汽車備件目錄根據E－BOM來構造，外購總成的零部件清單則按照供應商提供的產品數據導入到S－BOM中，為售后服務提供數據支持。S－BOM中數據來源有三個，一是E－BOM產品結構數據，二是M－BOM供應商數據，三是外購總成的零部件清單。針對一般用戶，S－BOM輸出備件目錄；針對售后服務部門及駐外經銷部，其輸出為備件目錄和外購總成的零部件清單。圖7為S－BOM的數據來源及輸出示意圖。

圖7 S－BOM數據源及輸出示意圖

2.6 F－BOM構造

F－BOM是為財務部門成本分析提供的產品數據，主要包括零部件初始化清單、內外制零部件工藝（裝）順序、外制件供應商和生產車型的產品數據。F－BOM為財務部門的成本分析系統提供收益成本測算、試算和收益成本預算方面的產品數據支持。F－BOM的數據來源于EBOM在產品定義階段提供的零部件初始化清單、M－BOM提供的零部件內外制件工藝（裝）順序及外制件供應商信息和P－BOM提供的實際生產車型的數據等。F－BOM提供的功能如下：①提供統一的BOM數據，可按車型、層次查詢、導出結構信息，對產品查詢時可按照產品結構逐層查詢及對產品數據的差異比較；②提供零部件初始化清單；③提供內外制零部件工藝（裝）順序信息；④提供生產車型產品數據。

3 系統總體技術方案設計

汽車整車制造企業的多視圖BOM管理信息系統作為企業核心應用服務程序，必須保證能夠提供穩定開發的應用接口，以供多種業務系統使用。因此，對系統的可靠性、可擴展性和安全性等方面要求較高。同時，系統的用戶繁多，有相當多的業務系統會調用本系統，而這些相關的業務系統無法保證都是瀏覽器形式，可能會使用多種語言開發的客戶端應用程序，因此在設計總體技術方案時必須保證本系統獨立于客戶端，即保持服務器和客戶端的完全獨立，同時為了便于用戶的調用，需將調用接口公開以及實施標準化處理。

根據這些要求，在系統設計方案中，采用基于Java技術和J2EE技術體系，由客戶層／Web層（表示層）、應用層和數據層組成三層體系架構。通用訪問控制框架（the generalised framework for access control，GFAC）作為安全體系架構、基于角色的訪問控制（role based access control，RBAC）、基于訪問控制列表（access control list，ACL）的客戶端身份認證機制、基于Biba模型的完整性訪問控制等先進的安全技術實現了系統的安全性［10－11］。系統的總體技術設計方案如圖8所示。

4 結語

本文主要闡述了汽車整車制造企業BOM數據管理信息系統的研究、設計過程，重點分析了汽車制造業BOM多視圖的構建過程，并給出了系統總體技術方案。通過在東風汽車公司中的應用表明，本系統實現了企業產品設計構想與試制、工程、生產準備、量產管理、生產現場、售后服務、成本管理等整個產品生命周期的業務過程產品結構數據及模型的集成管理與控制，提高了企業產品設計質量和生產效率，降低了生產成本，縮短了產品研發周期。

圖8 系統總體技術方案設計圖

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