郭慶軍，賈明亮，李原

(北京汽車(chē)研究總院越野車(chē)研究院)

多車(chē)型結(jié)構(gòu)中零部件關(guān)系及配置管理研究

郭慶軍，賈明亮，李原

(北京汽車(chē)研究總院越野車(chē)研究院)

本文針對(duì)多車(chē)型結(jié)構(gòu)中配置結(jié)果不易驗(yàn)證﹑配置操作比較復(fù)雜等問(wèn)題，從車(chē)型BOM配置方式﹑零部件間的組織關(guān)系等方面進(jìn)行了研究，綜合考慮了零部件的版本﹑狀態(tài)﹑有效性及零部件間的組織關(guān)系，提出了一種規(guī)范的車(chē)型配置設(shè)計(jì)方案，并將“配置條件解析結(jié)果”和 FFC 作為校驗(yàn)條件，設(shè)計(jì)出了一套有效的車(chē)型配置校驗(yàn)流程。該方案在某汽車(chē)企業(yè)PDM系統(tǒng)中已得到很好的應(yīng)用，大大提高了配置管理的正確性。

多車(chē)型結(jié)構(gòu)；配置管理；校驗(yàn)條件；FFC

0 引言

對(duì)于大型的汽車(chē)企業(yè)，為滿(mǎn)足客戶(hù)不同需求,同一車(chē)型存在許多功能變化情況，如果采用單一車(chē)型模式，需要搭建許多結(jié)構(gòu)樹(shù)，導(dǎo)致工作量大且管理比較困難。對(duì)多車(chē)型的汽車(chē)項(xiàng)目，采用帶有配置化的車(chē)型結(jié)構(gòu)管理方式，可以為后續(xù)的工藝及生產(chǎn)等部門(mén)提供簡(jiǎn)單清晰的數(shù)據(jù)信息[1]。

目前，面向大眾市場(chǎng)的乘用車(chē)﹑商用車(chē)整車(chē)企業(yè)大都采用配置化BOM（也稱(chēng)變量BOM）管理方式，如Nissan﹑GM﹑東風(fēng)商用車(chē)﹑奇瑞﹑雷諾﹑Volvo等汽車(chē)廠都采用的是配置化BOM管理方式。這種BOM管理方式能很好滿(mǎn)足絕大多數(shù)顧客的配置需求，兼顧一般和個(gè)性的需求，在確定的配置范圍內(nèi)能滿(mǎn)足顧客的所有配置需求[2]。

配置化BOM管理方式能靈活地滿(mǎn)足多車(chē)型結(jié)構(gòu)管理的業(yè)務(wù)需求，但配置化管理的業(yè)務(wù)邏輯比較復(fù)雜，在數(shù)據(jù)維護(hù)過(guò)程中容易顧此失彼：一方面可以高效準(zhǔn)確地獲取車(chē)型數(shù)據(jù)，另一方面也面臨數(shù)據(jù)錯(cuò)誤而引起的災(zāi)難性風(fēng)險(xiǎn)。因此，保證BOM數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，嚴(yán)格進(jìn)行數(shù)據(jù)檢查等都是整車(chē)企業(yè)日常運(yùn)營(yíng)中的工作重點(diǎn)。

1 車(chē)型配置方式研究

車(chē)型配置可以分為三種方式，即：?jiǎn)我卉?chē)型配置﹑基于基礎(chǔ)BOM的車(chē)型配置﹑基于超級(jí)BOM的車(chē)型配置。

（1）單一車(chē)型配置：?jiǎn)我卉?chē)型BOM，即一種車(chē)型配置需求對(duì)應(yīng)一份零件清單（但不包含顏色等生產(chǎn)信息）。單一車(chē)型BOM管理的內(nèi)容針對(duì)性較強(qiáng)，適用于改裝車(chē)﹑工程車(chē)﹑以及船舶﹑飛機(jī)等規(guī)格單一固定，且各車(chē)型間關(guān)聯(lián)度很小的車(chē)型數(shù)據(jù)管理。各個(gè)單一車(chē)型BOM在PDM系統(tǒng)單獨(dú)存在，因此各個(gè)BOM之間沒(méi)有直接關(guān)系，有多少種車(chē)型規(guī)格則就有多少種單一車(chē)型BOM，可變性不強(qiáng)，數(shù)據(jù)冗余度大。

（2）基于基礎(chǔ)BOM的車(chē)型配置：即根據(jù)不同規(guī)格需求，在基礎(chǔ)BOM上配置不同的零件包，從而產(chǎn)生新的BOM。這種BOM管理方式，它的靈活度比單一實(shí)例化BOM要好，但比超級(jí)BOM配置要差。這種BOM管理方式，可以較靈活的滿(mǎn)足市場(chǎng)多樣化的需求，但可控性較差，管理成本也較高，錯(cuò)裝﹑漏裝風(fēng)險(xiǎn)較大。

（3）基于超級(jí)BOM的車(chē)型配置：將所有物料放在一個(gè)結(jié)構(gòu)樹(shù)中，并對(duì)相應(yīng)的車(chē)型進(jìn)行物料配置。選擇具體車(chē)型時(shí)，對(duì)車(chē)型規(guī)格限制逐步確定，最終可確定具體的車(chē)型。如第1章所述，目前大部分汽車(chē)企業(yè)在汽車(chē)研發(fā)階段采用了基于超級(jí)BOM的車(chē)型配置管理方式。

對(duì)整車(chē)配置而言，配置過(guò)程如圖1所示。

圖1 整車(chē)配置流程圖Fig.1 Vehicle's configuration process

在整車(chē)配置過(guò)程中，根據(jù)車(chē)型配置代碼表編制零部件所屬車(chē)型，既需要考慮當(dāng)前車(chē)型的配置需求，也需要考慮產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)中對(duì)其他車(chē)型的影響。車(chē)型配置中零部件間的組成關(guān)系對(duì)配置管理的復(fù)雜度有很大的影響。因此，本文也將著重研究車(chē)型配置中零部件間的關(guān)系，并對(duì)零部件間的關(guān)系配置正確性進(jìn)行相關(guān)校驗(yàn)。

2 車(chē)型配置中零部件間的關(guān)系研究

本章將從車(chē)型零部件的版本選擇﹑車(chē)型零部件的狀態(tài)選擇﹑車(chē)型零部件的有效性﹑車(chē)型零部件間組成關(guān)系等四個(gè)方面分析車(chē)型零部件間的關(guān)系。

2.1 車(chē)型零部件的版本選擇

產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)中有精確BOM和非精確BOM之分，精確BOM不隨零部件版本變動(dòng)而改變，要求手動(dòng)選擇準(zhǔn)確版本；非精確BOM版本與最近工作版本同步，BOM中零部件版本隨時(shí)會(huì)因零部件版本修訂而改變[5]。精確BOM中零部件的版本是指定的，而非精確BOM中的零部件版本是可變的。在車(chē)型BOM發(fā)布前，用戶(hù)根據(jù)需求，可以選擇精確BOM或非精確BOM模式。

在非精確BOM中，如果產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中零部件版本發(fā)生變化但不影響B(tài)OM屬性，則零部件的父級(jí)件不需要變更版本；但在精確BOM中遇到這種情況時(shí)，父級(jí)件也需要隨著升級(jí)版本,即：原有的父級(jí)件版本不能包含當(dāng)前零部件的版本。非精確BOM只有當(dāng)BOM屬性發(fā)生變更時(shí)（如：增加零部件﹑減少零部件﹑扭矩變更等），零部件版本才可能發(fā)生變化。

在汽車(chē)企業(yè)管理車(chē)型BOM時(shí)，通常采用非精確BOM結(jié)構(gòu)。

2.2 車(chē)型結(jié)構(gòu)的零部件狀態(tài)選擇

一個(gè)零部件從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)會(huì)處于不同的狀態(tài)，如：根據(jù)流程模板定義的四種研發(fā)過(guò)程狀態(tài)：概念設(shè)計(jì)（TG0或S0）﹑造型設(shè)計(jì)（TG1或S1）﹑模擬樣車(chē)（TG2或A）﹑正式投產(chǎn)(B）四種狀態(tài)；當(dāng)然，也存在設(shè)計(jì)狀態(tài)（零部件數(shù)據(jù)處于設(shè)計(jì)過(guò)程中，尚未凍結(jié)）。不同的用戶(hù)選擇車(chē)型模型所處的某一階段（比如設(shè)計(jì)階段）對(duì)零部件進(jìn)行配置。常用的狀態(tài)配置有兩種，一種是基于研發(fā)需求的狀態(tài)配置；一種是基于數(shù)據(jù)發(fā)放的狀態(tài)配置。

基于研發(fā)需求的狀態(tài)配置：狀態(tài)優(yōu)先選擇排序?yàn)槲磧鼋Y(jié)﹑B﹑A﹑S1。在選擇車(chē)型零部件時(shí)，如果有未凍結(jié)的數(shù)據(jù)，則優(yōu)先選擇；否則，依次向下查找，直到找到滿(mǎn)足條件的零部件。

基于數(shù)據(jù)發(fā)放的狀態(tài)配置：狀態(tài)優(yōu)先選擇排序?yàn)锽﹑A﹑S1﹑未凍結(jié)。在選擇車(chē)型零部件時(shí)，首先按凍結(jié)成熟度選擇最成熟的零部件；如果不存在已凍結(jié)零部件，則選擇未凍結(jié)零部件。

2.3 車(chē)型的零部件有效性選擇

有效性分為時(shí)間有效性﹑批次有效性﹑地點(diǎn)有效性。

時(shí)間有效性標(biāo)志著這個(gè)組件在不同的時(shí)間選擇不同的零部件來(lái)進(jìn)行配置，比如在不同的時(shí)間段只能提供某種類(lèi)型的零部件，那么在這個(gè)時(shí)間段進(jìn)行零部件配置時(shí)，時(shí)間有效性規(guī)則將決定裝配哪個(gè)零部件。

批次有效性是由數(shù)量決定的配置規(guī)則，比如當(dāng)裝配數(shù)量大于某值時(shí)，將選用某一個(gè)零部件來(lái)進(jìn)行裝配。

地點(diǎn)有效性適用于地域分散的企業(yè)，比如由于不同的地域某種原材料供貨情況和價(jià)錢(qián)的不同，從而，在不同地方生產(chǎn)的車(chē)型要選用不同的零部件來(lái)進(jìn)行裝配。

2.4 車(chē)型零部件間組成關(guān)系

車(chē)型配置管理中零部件間的關(guān)系，從部件組成的角度考慮，包括：上下級(jí)組成關(guān)系﹑模塊化配置關(guān)系﹑部件間安裝依賴(lài)關(guān)系﹑同級(jí)部件配置關(guān)系。

（1）上下級(jí)配置關(guān)系：也稱(chēng)父子關(guān)系。按照零部件的組成，將零部件及其下級(jí)件按樹(shù)狀結(jié)構(gòu)進(jìn)行定義與本置。

（2）汽車(chē)零部件功能分組(VPG)：按照結(jié)構(gòu)與功能對(duì)車(chē)輛的零部件進(jìn)行劃分，如整車(chē)系統(tǒng)﹑底盤(pán)系統(tǒng)﹑動(dòng)力系統(tǒng)等。

（3）模塊化產(chǎn)品架構(gòu)是通過(guò)將產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行模塊化分組，保證功能元素與物理零部件的一一對(duì)應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)零部件之間的獨(dú)立性，提升BOM管理的有效性[3]。

（4）部件間安裝依賴(lài)關(guān)系：同級(jí)零部件間在零部件位置存在連接關(guān)系或緊固關(guān)系的零部件間關(guān)系，統(tǒng)稱(chēng)為安裝依賴(lài)關(guān)系。特別是緊固件，可以在同一級(jí)別中出現(xiàn)多次，但緊固件的安裝位置只能有一個(gè)；但同一安裝位置的緊固件單車(chē)用量可以有多個(gè)。為了標(biāo)識(shí)零部件的功能和安裝位置，產(chǎn)生了FFC（功能和安裝位置代碼，用來(lái)描述零件的功能和用途）標(biāo)識(shí)。本文的FFC編碼規(guī)則是由VPG(零部件功能分組) 簡(jiǎn)化編碼（3位）和功能位置描述（3位）組成的?；贔FC的BOM管理方法的核心思想是：每個(gè)車(chē)型在同一個(gè)FFC最多只有一個(gè)零件[6][7][8]?？梢岳妹總€(gè)車(chē)型對(duì)應(yīng)的FFC集合與FFC庫(kù)進(jìn)行對(duì)比，檢查BOM結(jié)構(gòu)的完整性與正確性。

（5）同級(jí)部件配置關(guān)系：必需件﹑可選件﹑配置件﹑禁用件[4]。

必需件：在零部件結(jié)構(gòu)中，該件是必不可少的，如：汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)在汽車(chē)動(dòng)力總成結(jié)構(gòu)中是不可缺少的零部件。

可選件：該件在零部件結(jié)構(gòu)中裝配或者不裝配視需求而定，如：汽車(chē)導(dǎo)航儀在汽車(chē)零部件中可以裝配也可以不裝配。

配置件：同一種件在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)配置中，必須存在但配置不同。如：汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)分為汽油發(fā)動(dòng)機(jī)和柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，汽車(chē)必須配置發(fā)動(dòng)機(jī)，但需要選擇配置汽油機(jī)還是柴油機(jī)。按照選項(xiàng)變量進(jìn)行產(chǎn)品配置時(shí)，必須考慮以下幾個(gè)基本變量參數(shù)：配置選項(xiàng)﹑變量條件﹑變量規(guī)則。

禁用件：禁用件一般不在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中體現(xiàn)，有時(shí)體現(xiàn)禁用件，主要是針對(duì)模塊，以便有利于跟蹤產(chǎn)品結(jié)構(gòu)變更。禁用件在實(shí)際裝車(chē)中是不存在的。

2.5 車(chē)型配置中零部件間的關(guān)系應(yīng)用分析

在車(chē)型配置中，零部件的狀態(tài)﹑有效性及組成配置關(guān)系是有機(jī)統(tǒng)一的，而不是非此即彼的關(guān)系。一個(gè)車(chē)型的零部件信息中對(duì)其狀態(tài)﹑有效性及配置關(guān)系均有相應(yīng)描述，不同的有效性特征均有相應(yīng)的說(shuō)明，即車(chē)型結(jié)構(gòu)中包含零部件狀態(tài)﹑零部件有效性標(biāo)識(shí)﹑配置關(guān)系表示等信息，同時(shí)還會(huì)有狀態(tài)標(biāo)識(shí)庫(kù)﹑有效性特征庫(kù)﹑配置選項(xiàng)庫(kù)等相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行支持。在超級(jí)BOM中，每個(gè)車(chē)型都有其對(duì)應(yīng)的配置代碼表。如何根據(jù)零部件狀態(tài)﹑零部件的有效性以及配置規(guī)則等約束條件配置車(chē)型的零部件組成，并確保車(chē)型零部件的完整性及正確性將在第4章節(jié)進(jìn)行詳細(xì)描述。

3 車(chē)型物料的配置設(shè)計(jì)與校驗(yàn)方案

3.1 研發(fā)車(chē)型的物料配置設(shè)計(jì)方案

車(chē)型物料的配置設(shè)計(jì)需根據(jù)用戶(hù)的需求，從車(chē)型數(shù)據(jù)的可維護(hù)性﹑零部件的有效性﹑零部件狀態(tài)﹑零部件所屬車(chē)型等方面考慮車(chē)型結(jié)構(gòu)屬性的配置。因此，本文的車(chē)型物料的配置屬性中包括：物料狀態(tài)﹑配置條件﹑有效性標(biāo)識(shí)（零部件的有效性在研究階段考慮較少，一般不做重點(diǎn)考慮）﹑替換件﹑級(jí)別﹑模塊號(hào)﹑零部件中文描述等屬性。本文的車(chē)型物料配置設(shè)計(jì)方案主要針對(duì)研發(fā)車(chē)型的設(shè)計(jì)，不考慮顏色件屬性。配置設(shè)計(jì)流程（如圖2所示）描述如下：

（1）根據(jù)車(chē)型研發(fā)項(xiàng)目零部件的共用程度，確定當(dāng)前車(chē)型是重新創(chuàng)建一個(gè)車(chē)型結(jié)構(gòu)，還是借用已有的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)。

（2）為產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)添加零部件時(shí)，需要確定零部件的配置屬性，如：當(dāng)前零部件的狀態(tài)﹑所屬車(chē)型模塊﹑零部件的級(jí)別及上一級(jí)零部件﹑FFC等，從而確定了零部件的成熟度﹑零部件所屬結(jié)構(gòu)。

（3）根據(jù)零部件與結(jié)構(gòu)樹(shù)中其他部件的關(guān)系，對(duì)零部件的配置屬性進(jìn)行設(shè)定。當(dāng)其是禁用件時(shí)，不需再設(shè)置配置條件﹑可選屬性，直接使禁用屬性值為Y.如果是可選件，將可選屬性標(biāo)識(shí)為Y。如果是配置件，需要考慮整個(gè)結(jié)構(gòu)樹(shù)中已有相同特征項(xiàng)的零部件。通過(guò)規(guī)則配置，確保添加此配置件后，其他已有零部件配置不受影響。特別需要注意的是，隨著新的配置件的添加，原來(lái)已有的通用件或局部通用件可能不滿(mǎn)足新增車(chē)型的要求，而需要改變配置規(guī)則。

（4）零部件添加到車(chē)型結(jié)構(gòu)樹(shù)以后，還需要對(duì)配置結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢查，確保配置數(shù)據(jù)的正確性。

圖2 配置設(shè)計(jì)流程圖Fig.2 The design of configuration Process

3.2 研發(fā)車(chē)型物料的配置規(guī)則檢驗(yàn)

考慮到部件沖突﹑部件冗余﹑部件缺失等情況，本文設(shè)計(jì)了在配置過(guò)程中的配置條件驗(yàn)方式以及整個(gè)車(chē)型模塊的物料檢驗(yàn)方式。通過(guò)將主觀的配置信息與實(shí)際配置規(guī)則生成的信息進(jìn)行對(duì)比，核實(shí)當(dāng)前零部件配置規(guī)則的正確性；此外，本文引用了FFC核查，確保了各車(chē)型指定車(chē)型模塊中零部件特征配置的正確性與完整性。車(chē)型物料配置檢查流程如圖3所示。

圖3 配置校驗(yàn)流程圖Fig.3 The process of configuration's verification

（1）根據(jù)用戶(hù)需要，選擇相應(yīng)的零部件狀態(tài)，零部件版本規(guī)則為非精確BOM。如果存在禁用件，則過(guò)濾掉禁用件，不考慮其對(duì)當(dāng)前模塊或零部件的影響。

（2）根據(jù)配置條件解析出對(duì)應(yīng)的車(chē)型，檢查解析出的車(chē)型信息與實(shí)際配置的車(chē)型信息是否一致。

（3）當(dāng)零部件配置規(guī)則正確時(shí)，還需檢查同模塊的其他零部件配置是否配置正確。本項(xiàng)檢查是通過(guò)分別統(tǒng)計(jì)各車(chē)型FFC的數(shù)量來(lái)執(zhí)行的。當(dāng)車(chē)型存在FFC的數(shù)量為0且FFC描述庫(kù)中標(biāo)識(shí)是必裝項(xiàng)時(shí)，說(shuō)明其對(duì)應(yīng)的車(chē)型缺少零部件；當(dāng)車(chē)型某零部件功能置描述的數(shù)量大于1時(shí)，說(shuō)明其對(duì)應(yīng)的車(chē)型存在零部件冗余現(xiàn)象。

4 結(jié)論

本文認(rèn)真研究了三種車(chē)型配置方式，分析了零部件間的組織關(guān)系，并提出了車(chē)型數(shù)據(jù)的配置設(shè)計(jì)與檢驗(yàn)方案。在配置設(shè)計(jì)及校驗(yàn)方案中，綜合考慮了零部件版本﹑狀態(tài)﹑有效性及零部件間的組織關(guān)系，并將“零部件配置條件解析結(jié)果”和“零件功能位置描述屬性值的統(tǒng)計(jì)數(shù)量”作為配置有效性的校驗(yàn)條件，設(shè)計(jì)出了一套有效的車(chē)型配置與校驗(yàn)流程。該方案在某汽車(chē)企業(yè)PDM系統(tǒng)中已得到很好的應(yīng)用，大大提高了配置管理的正確性，減少了數(shù)據(jù)變更頻率，提高了車(chē)型數(shù)據(jù)的可讀性。但對(duì)于零部件有效性﹑替換件﹑零部件功能位置描述等信息，在實(shí)際業(yè)務(wù)操作中提供的數(shù)據(jù)尚不夠完善，這對(duì)于零部件配置校驗(yàn)的自動(dòng)化實(shí)施也帶來(lái)了困難，目前只能靠人工進(jìn)行校核。隨著企業(yè)的信息化管理水平不斷提高﹑企業(yè)信息化制度不斷完善，多結(jié)構(gòu)車(chē)型的自動(dòng)化配置與校驗(yàn)水平也將會(huì)得到很大的提高。

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Research on Components' Relationship and Configuration Management for Multi Model Structure

GUO Qingjun, JIA Mingliang, LI Yuan
(BAIC Off-road Vehicle R&D Center)

There're many problems existing in the configuration management with Multi Model Structure such as configuration's result not being easily verified, configuration's operation is too complex, and so on.This paper studied the way of BOM configuration and the relationship among the product's parts.Based on the part version, part status, part effective and the relationship among the components, this paper proposed a standard configuration scheme, which introduced the configuration's analytical results and FFC as the check conditions.By the check conditions, we designed an effective check rule for Multi Mode Structure configuration management.The scheme is used successfully in some car enterprises.It greatly improves the correctness of configuration management.

Multi Model Structure; Configuration Management; Check Condition; FFC

郭慶軍，賈明亮，李原．多車(chē)型結(jié)構(gòu)中零部件關(guān)系及配置管理研究[J]．新型工業(yè)化，2015，5(5)：62-66

10.3969/j.issn.2095-6649.2015.05.09

:GUO Qingjun, JIA Mingliang, Li Yuan.Research on Components' Relationship and Configuration Management for Multi Model Structure [J].The Journal of New Industrialization, 2015, 5(5)∶ 62?66.

郭慶軍（1983-），男，項(xiàng)目管理師，碩士研究生，主要研究方向：制造業(yè)信息化﹑項(xiàng)目管理﹑工程數(shù)據(jù)研發(fā)管理和試制物料管理等領(lǐng)域的研究。