大中型裝備產(chǎn)品制造BOM設計

隨著(zhù)企業(yè)信息化建設水平不斷提高，ERP系統對企業(yè)產(chǎn)品基礎數據的要求也越來(lái)越高。實(shí)踐證明，在一些裝備制造企業(yè)，特別是大中型裝備產(chǎn)品制造企業(yè)，能否設計出科學(xué)合理的制造BOM數據結構，往往會(huì )成為ERP實(shí)施能否成功的關(guān)鍵。

　　一、ERP系統對產(chǎn)品基礎數據的基本要求

　　對制造企業(yè)來(lái)講，各項核心業(yè)務(wù)都是圍繞產(chǎn)品來(lái)展開(kāi)的。表述產(chǎn)品結構和形成過(guò)程的模型是“時(shí)間坐標上的產(chǎn)品結構”，而物料清單(Bill of Material)是報表化的物料集成模型。制造BOM(MBOM)的設計過(guò)程是工藝工程師根據企業(yè)的加工水平和能力，基于工程BOM(EBOM)，按照零件在哪里制造、由誰(shuí)制造、用什么制造的思路進(jìn)行再設計，然后用流程性語(yǔ)言描述從原材料到零件，再由零件到成品的整個(gè)過(guò)程，其本質(zhì)是以信息流(工序和制造結構等信息)為綱，以物流(原材料和零件信息)為載體，規劃資金流(料費、工費和管理費等)。因此，如果沒(méi)有正確完整的物料清單，等于不知道企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)流程，一切業(yè)務(wù)都將無(wú)法有效進(jìn)行。所以，ERP 系統對產(chǎn)品基礎數據的要求是在“時(shí)間坐標”上對“產(chǎn)品結構”的“完整”和“正確”描述。

　　二、大中型裝備產(chǎn)品的設計BOM與制造BOM

　　大中型裝備產(chǎn)品的產(chǎn)品結構一般都比較復雜，技術(shù)含量比較高，生產(chǎn)流程復雜且長(cháng)，一般都屬于加工裝配型生產(chǎn)模式。在產(chǎn)品研發(fā)制造過(guò)程中，不同階段的BOM基于表述目標的不同而產(chǎn)生結構迥異的BOM，其不同之處主要表現在以下幾個(gè)方面。

　　(1)由于大中型裝備產(chǎn)品通常產(chǎn)品結構都比較復雜，所以在產(chǎn)品設計階段產(chǎn)生的工程BOM(EBOM)通常是按系統和功能塊描述產(chǎn)品設計指標和零件與零件之間的設計關(guān)系。而在制造階段，這類(lèi)產(chǎn)品的制造過(guò)程是按專(zhuān)業(yè)分工劃分，如鈑金加工、鋼結構焊接、零件加工、裝配和試驗等。因此在產(chǎn)品或零件加工裝配過(guò)程中，產(chǎn)品的“整體性”和“系統性”特征并不明顯。

　　(2)因工程BOM(EBOM)以描述產(chǎn)品功能結構、系統指標以及零部件技術(shù)規范為目標，簡(jiǎn)而言之，就是為了說(shuō)明產(chǎn)品是什么，所以EBOM所描述的是圖樣或文件的結構關(guān)系。其結構中的每條記錄描述的是一個(gè)零部件的圖樣或技術(shù)規范，是一個(gè)虛擬的零件。制造BOM描述的是產(chǎn)品從最小零件制造開(kāi)始，直至組裝完成整個(gè)產(chǎn)品的過(guò)程，重點(diǎn)是說(shuō)明產(chǎn)品如何加工。其結構中的每條記錄描述的是一個(gè)個(gè)“真實(shí)”的零部件。所謂“真實(shí)”就是每個(gè)記錄所涵蓋的內容不但有技術(shù)內容，也有工時(shí)、材料和費用等管理信息。

　　(3)大中型裝備產(chǎn)品的設計輸出文件一般有系統集成方案設計圖、機械原理設計圖、電氣原理設計圖、機械接口(裝配)設計圖、電氣接口設計圖和部件規范設計等。工程BOM一般也是基于機械接口(裝配)設計圖和電氣接口設計圖進(jìn)行描述的。對某一零部件來(lái)講，其內部組成可能涉及以上所有圖樣，因此，在制造過(guò)程中，須將所有圖樣中與其有關(guān)的內容在一個(gè)工序中打包處理(如該零件既有機械裝配又有電氣裝配)。

　　所以對于大中型裝備產(chǎn)品，產(chǎn)品的制造BOM一般不能夠直接由工程BOM通過(guò)簡(jiǎn)單的轉化，必須重新設計。

　　 三、制造BOM的設計思路與方法

　　1.一般產(chǎn)品制造 BOM 的設計方法

　　產(chǎn)品制造結構是以產(chǎn)品加工和組裝的制造過(guò)程為核心，充分考慮產(chǎn)品結構與工藝流程的相互依存關(guān)系，使兩者達到高度統一。一般產(chǎn)品的制造BOM設計較為簡(jiǎn)單，只需對設計結構進(jìn)行輕微調整，甚至無(wú)需調整就可以形成制造BOM，調整的過(guò)程一般如圖1所示。

　　如圖1所示，設計結構A由B1、B2、B3和B4組成，而制造結構要考慮A的制造過(guò)程，如果在1工作中心將B1和B2先組裝，發(fā)往2工作中心再進(jìn)行后續組裝，則制造結構增加了F'，代表1工作中心交付2工作中心的產(chǎn)品，這樣，制造結構與實(shí)際的制造組成及工藝流程完全相符。圖中編碼加“'”表示圖號與物料號不相同。

　　2.大中型裝備產(chǎn)品制造 BOM 的設計思路

　　對于大中型裝備產(chǎn)品，又有不同于一般小型產(chǎn)品的特點(diǎn)，如：產(chǎn)品涉及的物料較多，一般在數萬(wàn)項以上，產(chǎn)品周期內更改的可能性大……最關(guān)鍵的是，大中型裝備產(chǎn)品的設計結構及出圖方式與實(shí)際制造組織差異較大，不能通過(guò)簡(jiǎn)單地增加零組件、刪除零組件、BOM結構調整和BOM結構細化分解等方式解決。

　　大中型裝備產(chǎn)品的制造BOM設計難度較大。但其基本上都有一個(gè)共同的特點(diǎn)：在總組裝時(shí)，一般習慣以一個(gè)骨架或殼體為基礎，在不同時(shí)間段有不同的工序在這一骨架上進(jìn)行，或同一骨架需要在不同時(shí)間段被移到不同組裝臺位上作業(yè)。在同一臺位上也可能存在多工種(如電氣鉗工、機械鉗工或管道工等)交叉作業(yè)的情況。所以總組裝部分的制造BOM 結構設計難度最大，需要分析整個(gè)組裝工藝過(guò)程、各工作中心的工作任務(wù)和在組裝臺位上的分布情況等。

　　制造BOM的設計工作流程一般遵從：產(chǎn)品圖樣分析 →工藝流程設計及優(yōu)化→制造工序劃分→物料分解→分工序制造BOM設計→總成制造BOM設計的設計順序。

　　(1)在產(chǎn)品圖樣分析階段，工藝人員要與設計人員一起分析，在充分了解設計意圖的基礎上，結合本單位的各類(lèi)生產(chǎn)資源，以及制造技術(shù)特點(diǎn)制定出科學(xué)合理的工藝方案。一個(gè)制造企業(yè)的整體工藝技術(shù)水平會(huì )影響工藝方案的質(zhì)量，方案的質(zhì)量決定了工藝流程的合理程度或順暢程度。

　　(2)工藝流程設計時(shí)，既要以圖樣為基礎，又要“拋開(kāi)”圖樣，即制造是實(shí)現圖樣的，但過(guò)于拘泥于圖樣也會(huì )使工藝師過(guò)于考慮產(chǎn)品結構在制造過(guò)程的完整性，而影響工藝流程的順暢性，進(jìn)而對生產(chǎn)過(guò)程的組織帶來(lái)更大的困難。工藝流程設計是真正的“制造過(guò)程”的設計，需要考慮產(chǎn)品的制造流程主要工序(如主要工作臺位)。

　　(3)制造工序劃分，主要是按照計控單元對工藝流程做進(jìn)一步細化和具體。在這個(gè)階段要兼顧到零件制造的專(zhuān)業(yè)性和完整性，若過(guò)于強調專(zhuān)業(yè)性，會(huì )使工藝人員因為制造結構的過(guò)于分散而使整個(gè)設計工作復雜化。同一零部件的加工制造工序，應盡量減少在不同計控單元之間的往復流轉。

　　(4)物料分解是以制造工序為單元，對工程BOM中的物料以及工藝物料(如毛胚或工藝用料等)進(jìn)行重新組合和劃分，以組成新的面向制造組織的“工序結構”。

　　由于大中型裝備產(chǎn)品結構復雜，零部件種類(lèi)和數量較多，為簡(jiǎn)化制造BOM的設計難度和復雜度， 可將整個(gè)制造BOM按大部件(或主要流程)劃分為若干個(gè)子工序或分工序等獨立的制造單元，分別設計分工序制造BOM，最后將分工序制造BOM集成為完整的總成制造BOM。

　　四、大中型裝備產(chǎn)品制造 BOM 設計應用實(shí)例

　　現以 HXD2 系列大功率交流傳動(dòng)電力機車(chē)對制造BOM的設計過(guò)程進(jìn)行解析。

　　HXD2系列大功率交流傳動(dòng)電力機車(chē)是當今最先進(jìn)的新型模塊化設計的機車(chē)之一，是典型的大型軌道運輸裝備產(chǎn)品。該機車(chē)由車(chē)體、轉向架、主變壓器、主變流裝置、司機室設備、制動(dòng)系統和車(chē)頂設備等主要部件組成。制造工藝采用了以車(chē)體為基體，按各主要部件在車(chē)體上的裝配順序劃分為五個(gè)流水化裝配臺位。每個(gè)臺位所承擔的工作內容是按優(yōu)化后的工藝流程確定的，每個(gè)臺位就是一個(gè)計控單元或班組，是物料組織和工作內容相對單一(如單一的裝修、管路裝配或設備安裝等)的基礎組織單元。各裝配臺位按集成化工序單元設計，實(shí)現了機車(chē)裝配工序內獨立和完整，工序間銜接緊密，從而為實(shí)現物流按裝配工序打包、按不同工作臺位錯時(shí)配送成為可能。這完全符合現代大中型裝備產(chǎn)品工業(yè)化制造的先進(jìn)工藝理念。

　　從以上HXD2型電力機車(chē)裝配工藝流程的描述中可以看出，該機車(chē)的制造(流程)結構的描述與產(chǎn)品技術(shù)(結構)描述差異巨大。產(chǎn)品技術(shù)的描述更側重于產(chǎn)品功能性、系統性和主要技術(shù)參數;而裝配工藝流程(信息流)則具體反映了機車(chē)制造過(guò)程中實(shí)際的物流線(xiàn)路。所以以裝配工藝流程為基礎描述產(chǎn)品(制造)結構的BOM，才能夠真正滿(mǎn)足ERP系統要求的“時(shí)間坐標”上的“完整、正確”的產(chǎn)品基礎數據。

　　在HXD2機車(chē)制造BOM設計中，完全打亂了工程BOM的原有結構，臺位1的工作內容主要為整車(chē)高低壓布線(xiàn)，臺位2 的工作內容主要為司機室裝修與裝配，臺位3的工作內容主要為制動(dòng)設備的安裝與裝配等。這些變化是由產(chǎn)品主管工藝師在工藝流程的基礎上，識別圖樣上每個(gè)零件在制造過(guò)程中的哪個(gè)工序，將圖樣上的每個(gè)零件按制造或裝配工序重新組合，進(jìn)而形成新的制造BOM(MBOM)。其設計方法和過(guò)程如圖2所示。

　　按以上方法設計的制造BOM模型雖然能夠滿(mǎn)足ERP系統要求，但是由于每個(gè)工作臺位之間是串行關(guān)系，就HXD2機車(chē)而言，最多時(shí)其結構多達20余層。這樣會(huì )帶來(lái)幾個(gè)問(wèn)題：一是不能表達同時(shí)作業(yè)，并會(huì )影響領(lǐng)料時(shí)間;二是會(huì )產(chǎn)生大量的中間過(guò)程件，加大了工單匯報工作量;三是使制造結構復雜性大大提高，增加MRP運算量及出錯幾率。

　　采用適當技術(shù)處理，簡(jiǎn)化中間環(huán)節，就可以解決上面的問(wèn)題。將各組裝臺位以“虛件”的形式在制造BOM結構中視為獨立組裝，將串行結構改為并列結構，這樣既可以簡(jiǎn)化結構，減少MRP運算及工單匯報量，又可以保證各組裝臺位所在的工作中心同時(shí)領(lǐng)料、開(kāi)工和作業(yè)，與實(shí)際情況完全相符。按簡(jiǎn)化制造BOM模型設計的機車(chē)制造BOM中，臺位之間區分間隔期，間隔期的長(cháng)短與各臺位實(shí)際的 組裝時(shí)間相同，這樣就可以達到臺位內部同時(shí)領(lǐng)料，臺位之間區分領(lǐng)料先后次序的目的，在實(shí)際操作中，也可以形成按臺位(甚至按不同臺位的不同工序)分別配料的物料配送方法。