大規(guī)模定制下的整車廠系統(tǒng)方案

黎泰松

（上海汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心，上海 200000）

前言

為了滿足客戶日益多樣化、差異化的需求。國(guó)內(nèi)主流整車企業(yè)多半已經(jīng)完成了企業(yè)級(jí)配置BOM系統(tǒng)及對(duì)應(yīng)ERP系統(tǒng)搭建。企業(yè)級(jí)配置BOM代表了產(chǎn)品開發(fā)生命周期各階段產(chǎn)品定義的核心信息。每個(gè)業(yè)務(wù)部門都在這條信息鏈的指揮下工作。

各部門所用的產(chǎn)品數(shù)據(jù)都在企業(yè)級(jí)配置BOM系統(tǒng)中定義，并將這些數(shù)據(jù)作為相關(guān)業(yè)務(wù)流程協(xié)同的基礎(chǔ)。如果你是一名有求知欲的制造業(yè)從業(yè)人員，一定會(huì)好奇，基于企業(yè)級(jí)配置BOM的具體內(nèi)容，以及我們的工廠是通過(guò)什么系統(tǒng)，在何時(shí)調(diào)用和維護(hù)何種數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行廠內(nèi)/外的物流和數(shù)據(jù)流。研發(fā)部門和制造部門是如何維護(hù)、使用這些配置BOM中的數(shù)據(jù)。

1 大規(guī)模定制下整車廠相關(guān)系統(tǒng)簡(jiǎn)介

1.1 概述

本文主要討論獨(dú)立于PDM/PLM系統(tǒng)的企業(yè)級(jí)配置BOM數(shù)據(jù)（GBOM系統(tǒng)）。以一種上下游業(yè)務(wù)鏈的視角，規(guī)劃和搭建企業(yè)級(jí)可配置BOM（設(shè)計(jì)BOM、制造BOM等），并通過(guò)配置管理和變更管理來(lái)保證不同形態(tài)BOM的狀態(tài)受控。并基于以下圖1中的數(shù)據(jù)模型對(duì)訂單驅(qū)動(dòng)下的整車制造業(yè)務(wù)進(jìn)行介紹。

如圖1所示主要包含企業(yè)級(jí)配置BOM模塊和生產(chǎn)制造模塊。其中企業(yè)級(jí)配置BOM模塊包含設(shè)計(jì)BOM、制造BOM。生產(chǎn)制造模塊中包含EPR系統(tǒng)的APO組件-Advanced Planning and Optimizer高級(jí)排產(chǎn)優(yōu)化器。以及SAP R/3靜態(tài)主數(shù)據(jù)。APO組件是SAP最大組件之一，是一套用于提高供應(yīng)鏈預(yù)測(cè)、計(jì)劃、優(yōu)化的供應(yīng)鏈計(jì)劃應(yīng)用。如下圖1所示的計(jì)劃訂單運(yùn)行、計(jì)劃訂單組件打散、生產(chǎn)計(jì)劃運(yùn)行屬于APO組件中需求計(jì)劃模塊以及生產(chǎn)計(jì)劃模塊相關(guān)內(nèi)容。SAP R/3靜態(tài)主數(shù)據(jù)中則包含了配置BOM數(shù)據(jù)的制造、采購(gòu)、物流、成本等相關(guān)業(yè)務(wù)內(nèi)容。例如：工程基礎(chǔ)視圖、物流視圖、采購(gòu)視圖、財(cái)務(wù)視圖和iPPE基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

圖1

1.2 基于GBOM系統(tǒng)的企業(yè)級(jí)可配置BOM數(shù)據(jù)模型

1.2.1 MPL數(shù)據(jù)-物料主數(shù)據(jù)Master Part list

MPL數(shù)據(jù)是面向相關(guān)零件使用車型的多維度變量集合陣列。多維度變量陣列包含產(chǎn)品&車型年（矩陣C1）、零件號(hào)（矩陣C2）、功能&安裝位置標(biāo)識(shí)（矩陣C3）、物料配置關(guān)系字符串（矩陣C4）--這些維度的信息也稱為關(guān)鍵屬性。這里主要通過(guò)管理和維護(hù)MPL中這些關(guān)鍵屬性使得可配置BOM數(shù)據(jù)可以覆蓋所有車型。MPL中這些關(guān)鍵屬性的集合矩陣可以定義一個(gè)二維陣列：Ixy=（C1，C2，C3，C4）

C1=(D1)

C2=(E1,E2,…En)

C3=(F1,F2,…Fn)

C4=(G1,G2…Gn)

MPL中的任意一行可以標(biāo)識(shí)為如下形式的二維數(shù)組：Ix=（D1，E(x)，F(xiàn)(x),G(x)），如圖2所示。Ix在一張MPL表格中，有且只有一條。另外還有MPL的功能屬性和非功能屬性的相關(guān)維度信息。由于這些信息非本論文主要研究方向故不做深究。

圖2

1.2.2 配置管理

1.2.2.1 車型配置關(guān)系矩陣

車型配置關(guān)系矩陣是面向相關(guān)車型的配置情況表單，用于描述每種車型不同配置情況。它也是客戶需求與工程師設(shè)計(jì)之間的橋梁。通過(guò)這個(gè)表單來(lái)指導(dǎo)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的方向。和MPL類似，以一款車型配置關(guān)系矩陣Hx為例。它也是由一組多維變量組成的集合陣列。它包括配置特征族（矩陣H1）、配置特征代碼（矩陣H2）、車型（矩陣H3）、配置特征適用性標(biāo)記（矩陣H4）。

配置特征族包含若干類似功能的配置特征代碼，每個(gè)配置特征代碼對(duì)應(yīng)唯一的配置特征族。每款車型的配置情況通過(guò)配置特征適用性標(biāo)記與相關(guān)的配置代碼進(jìn)行對(duì)應(yīng)。配置特征適用性標(biāo)記為“S-Standard”代表標(biāo)配、“O-Option”代表選配、“-”代表無(wú)此配置。

1.2.2.2 整車物料號(hào)及其配置特征集合

a）整車物料號(hào)用于對(duì)每一款相同配置以及內(nèi)外飾顏色的車型車進(jìn)行編號(hào)，包含車輛的配置信息、內(nèi)飾風(fēng)格、外飾顏色及選裝包等。類似于客戶能夠在市場(chǎng)上買到的一款車型。整車物料號(hào)的實(shí)質(zhì)是一個(gè)流水號(hào)，無(wú)任何意義。它代表了產(chǎn)品配置代碼組成的一個(gè)集合。每個(gè)整車物料號(hào)對(duì)應(yīng)唯一的、標(biāo)配的配置特征集合（矩陣Jx）。編碼規(guī)則如下圖3所示。

圖3

b）配置特征集合（矩陣Jx）中包含了一款唯一配置車型的所有相關(guān)特征。若干個(gè)配置特征合集構(gòu)成一個(gè)車型（矩陣H3中若干車型中的一款車型）。

1.2.3 物料斷點(diǎn)控制

與MPL的實(shí)時(shí)變更不同。MBOM-制造BOM的變更是通過(guò)斷點(diǎn)進(jìn)行控制。斷點(diǎn)又區(qū)分為配置斷點(diǎn)和零件斷點(diǎn)。零件斷點(diǎn)通過(guò)MPL變更過(guò)程中下放的工程變更指令對(duì)Ix數(shù)據(jù)設(shè)置零件的生效起始日期和失效日期，從而控制MBOM的狀態(tài)。配置斷點(diǎn)則通過(guò)對(duì)單個(gè)車型（矩陣H3）中配置特征代碼的生效起始日期和失效日期進(jìn)行狀態(tài)的控制。

1.2.4 工藝流程數(shù)據(jù)、車間數(shù)據(jù)的維護(hù)

一般整車廠工藝流程數(shù)據(jù)包含車身車間、油漆車間、以及總裝車間。而每個(gè)車間數(shù)據(jù)需要維護(hù)相關(guān)的車間送料工位（包含對(duì)應(yīng)工段、對(duì)應(yīng)工位）等信息。

1.3 基于GBOM系統(tǒng)的企業(yè)級(jí)可配置BOM數(shù)據(jù)維護(hù)方式

MPL數(shù)據(jù)和配置數(shù)據(jù)按照項(xiàng)目節(jié)點(diǎn)進(jìn)行面向工廠的數(shù)據(jù)發(fā)布。這時(shí)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)開始轉(zhuǎn)換成為制造數(shù)據(jù)。一份MPL數(shù)據(jù)最終會(huì)下放多個(gè)工廠。通過(guò)后續(xù)的工廠數(shù)據(jù)維護(hù)（其維護(hù)的數(shù)據(jù)包括工廠的采購(gòu)等級(jí)以及制造模式等），這時(shí)的MPL變成MBOM1、MBOM2…。相關(guān)部門通過(guò)維護(hù)MBOM（x）中每條Ix的零件斷點(diǎn)時(shí)間。鎖定一段時(shí)間內(nèi)的生效MBOM。所有生效和失效的數(shù)據(jù)在一張表中。在維護(hù)好MBOM數(shù)據(jù)的采購(gòu)等級(jí)、制造工廠以及斷點(diǎn)數(shù)據(jù)的同時(shí)，還需對(duì)每個(gè)Ix的工藝流程數(shù)據(jù)和車間數(shù)據(jù)進(jìn)行維護(hù)。最終生成全局?jǐn)?shù)據(jù)并連同配置數(shù)據(jù)一并稱為企業(yè)級(jí)配置BOM。這些數(shù)據(jù)最終下放到SAP系統(tǒng)后生成iPPE基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1.4 基于SAP系統(tǒng)的整車廠訂單拉動(dòng)模型

1.4.1 物料主數(shù)據(jù)

物料主數(shù)據(jù)是企業(yè)運(yùn)作過(guò)程中必須使用的物料相關(guān)數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)被運(yùn)用于采購(gòu)、庫(kù)存、銷售、財(cái)務(wù)等領(lǐng)域，維護(hù)不同的視圖后相關(guān)業(yè)務(wù)部門才能夠調(diào)用其中的數(shù)據(jù)。其中包含了以下視圖的信息維護(hù)。

圖4

a）基本視圖

MBOM中的Part數(shù)據(jù)傳輸?shù)絊AP系統(tǒng)后的分工廠Part數(shù)據(jù)。其中包含了零件號(hào)、名稱、基本計(jì)量單位等信息。

b）采購(gòu)視圖

在SAP系統(tǒng)中，以零件號(hào)、零件名稱、相關(guān)工廠、采購(gòu)價(jià)格、采購(gòu)等級(jí)、供應(yīng)商信息為主要內(nèi)容的信息頁(yè)面。

c）財(cái)務(wù)視圖

在SAP系統(tǒng)中，以零件號(hào)、零件名稱、相關(guān)工廠、標(biāo)準(zhǔn)價(jià)格、庫(kù)存總量及其價(jià)值為主要內(nèi)容的信息頁(yè)面。

d）MRP視圖

包含零件的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)以及MRP數(shù)據(jù)。其中基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包含了產(chǎn)品組、物料組、跨工廠狀態(tài)等。MRP數(shù)據(jù)又包含了MRP1、MRP2、MRP3和MRP4。其中包含了采購(gòu)組、零件分類組（ABC標(biāo)識(shí)）、物料計(jì)劃運(yùn)行方式、批量大小物流相關(guān)數(shù)據(jù)。

1.4.2 iPPE基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

iPPE基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為企業(yè)級(jí)配置BOM數(shù)據(jù)下放SAP系統(tǒng)后的數(shù)據(jù)。根據(jù)iPPE中每行數(shù)據(jù)中已經(jīng)存在的生效時(shí)間段與失效時(shí)間，自動(dòng)產(chǎn)生iPPE數(shù)據(jù)的生產(chǎn)版本。后續(xù)的計(jì)劃訂單計(jì)劃運(yùn)行也是通過(guò)調(diào)取生產(chǎn)版本中的單車BOM數(shù)據(jù)進(jìn)行整車主計(jì)劃排產(chǎn)和物料的采購(gòu)工作。

1.4.3 計(jì)劃訂單運(yùn)行

在整個(gè)計(jì)劃區(qū)間對(duì)整車產(chǎn)生已優(yōu)化的計(jì)劃訂單排列。計(jì)劃訂單包含了計(jì)劃生產(chǎn)何種整車(整車物料號(hào))；數(shù)量多少；何時(shí)完整；物料清單；工藝路線等信息。

1.4.4 計(jì)劃訂單組件運(yùn)算

在整個(gè)計(jì)劃區(qū)間內(nèi)的對(duì)每個(gè)單車BOM中的件號(hào)、數(shù)量以及采購(gòu)等級(jí)信息進(jìn)行自制件以及外購(gòu)件數(shù)量的統(tǒng)計(jì)計(jì)算，從而得到外購(gòu)件以及自制件的總用量。

1.4.5 生產(chǎn)計(jì)劃運(yùn)行

對(duì)生產(chǎn)任務(wù)做出統(tǒng)籌安排，具體擬定生產(chǎn)產(chǎn)品的品種、數(shù)量、質(zhì)量和進(jìn)度的計(jì)劃。包括“主生產(chǎn)計(jì)劃”、“物料需求計(jì)劃”、“物料采購(gòu)計(jì)劃”、“物料調(diào)達(dá)計(jì)劃”等等。

1.5 基于SAP系統(tǒng)的整車廠訂單拉動(dòng)模式

在大規(guī)模定制下的整車訂單是以一輛車對(duì)應(yīng)一個(gè)訂單在SAP系統(tǒng)中通過(guò)文本導(dǎo)入的方式進(jìn)行發(fā)布的（相同內(nèi)飾、外飾、配置的車型只有一個(gè)整車物料號(hào)，需通過(guò)不同的訂單號(hào)進(jìn)行訂單區(qū)分）。在指定的計(jì)劃區(qū)間內(nèi)，SAP系統(tǒng)運(yùn)行MMP（Model matrix planning），根據(jù)整車需求，創(chuàng)建整車計(jì)劃訂單。整車計(jì)劃訂單鎖定，SAP系統(tǒng)進(jìn)行J1數(shù)據(jù)與iPPE數(shù)據(jù)的信息對(duì)比。當(dāng)iPPE數(shù)據(jù)中零件配置約束特征與J1配置code完全吻合，則從iPPE數(shù)據(jù)中抽取相關(guān)信息行，從而得出單一內(nèi)外飾以及配置等級(jí)的單車BOM。假設(shè)整車物料號(hào)Jx中的一款配置車型J1其對(duì)應(yīng)的配置如下：

表1 iPPE數(shù)據(jù)行

如上表格所示，零件“11111111”與“00000000”與J1特征匹配成功，由此生成一份單車BOM。每個(gè)訂單對(duì)應(yīng)一個(gè)單車BOM。計(jì)劃訂單運(yùn)行鎖定后，依據(jù)單車BOM清單進(jìn)行組件運(yùn)算工作。結(jié)合相應(yīng)的可用庫(kù)存數(shù)量，進(jìn)行生產(chǎn)計(jì)劃的編制工作。鎖定的生產(chǎn)計(jì)劃將在SAP系統(tǒng)中進(jìn)行訂單廣播及排產(chǎn)上線工作。生產(chǎn)訂單相關(guān)單車BOM以及配置信息下放生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES系統(tǒng)）進(jìn)行生產(chǎn)實(shí)時(shí)控制。

2 結(jié)語(yǔ)

本文介紹了企業(yè)級(jí)配置BOM的組成模塊以及生成相關(guān)數(shù)據(jù)的機(jī)理。簡(jiǎn)單闡述了大批量多種類的市場(chǎng)需求下整車企業(yè)在SAP系統(tǒng)中完成訂單任務(wù)的數(shù)據(jù)運(yùn)行以及IT系統(tǒng)應(yīng)對(duì)策略。