多车型结构中零部件关系及配置管理研究

郭庆军，贾明亮，李原

(北京汽车研究总院越野车研究院)

多车型结构中零部件关系及配置管理研究

郭庆军，贾明亮，李原

(北京汽车研究总院越野车研究院)

本文针对多车型结构中配置结果不易验证﹑配置操作比较复杂等问题，从车型BOM配置方式﹑零部件间的组织关系等方面进行了研究，综合考虑了零部件的版本﹑状态﹑有效性及零部件间的组织关系，提出了一种规范的车型配置设计方案，并将“配置条件解析结果”和 FFC 作为校验条件，设计出了一套有效的车型配置校验流程。该方案在某汽车企业PDM系统中已得到很好的应用，大大提高了配置管理的正确性。

多车型结构；配置管理；校验条件；FFC

0 引言

对于大型的汽车企业，为满足客户不同需求,同一车型存在许多功能变化情况，如果采用单一车型模式，需要搭建许多结构树，导致工作量大且管理比较困难。对多车型的汽车项目，采用带有配置化的车型结构管理方式，可以为后续的工艺及生产等部门提供简单清晰的数据信息[1]。

目前，面向大众市场的乘用车﹑商用车整车企业大都采用配置化BOM（也称变量BOM）管理方式，如Nissan﹑GM﹑东风商用车﹑奇瑞﹑雷诺﹑Volvo等汽车厂都采用的是配置化BOM管理方式。这种BOM管理方式能很好满足绝大多数顾客的配置需求，兼顾一般和个性的需求，在确定的配置范围内能满足顾客的所有配置需求[2]。

配置化BOM管理方式能灵活地满足多车型结构管理的业务需求，但配置化管理的业务逻辑比较复杂，在数据维护过程中容易顾此失彼：一方面可以高效准确地获取车型数据，另一方面也面临数据错误而引起的灾难性风险。因此，保证BOM数据准确，严格进行数据检查等都是整车企业日常运营中的工作重点。

1 车型配置方式研究

车型配置可以分为三种方式，即：单一车型配置﹑基于基础BOM的车型配置﹑基于超级BOM的车型配置。

（1）单一车型配置：单一车型BOM，即一种车型配置需求对应一份零件清单（但不包含颜色等生产信息）。单一车型BOM管理的内容针对性较强，适用于改装车﹑工程车﹑以及船舶﹑飞机等规格单一固定，且各车型间关联度很小的车型数据管理。各个单一车型BOM在PDM系统单独存在，因此各个BOM之间没有直接关系，有多少种车型规格则就有多少种单一车型BOM，可变性不强，数据冗余度大。

（2）基于基础BOM的车型配置：即根据不同规格需求，在基础BOM上配置不同的零件包，从而产生新的BOM。这种BOM管理方式，它的灵活度比单一实例化BOM要好，但比超级BOM配置要差。这种BOM管理方式，可以较灵活的满足市场多样化的需求，但可控性较差，管理成本也较高，错装﹑漏装风险较大。

（3）基于超级BOM的车型配置：将所有物料放在一个结构树中，并对相应的车型进行物料配置。选择具体车型时，对车型规格限制逐步确定，最终可确定具体的车型。如第1章所述，目前大部分汽车企业在汽车研发阶段采用了基于超级BOM的车型配置管理方式。

对整车配置而言，配置过程如图1所示。

图1 整车配置流程图Fig.1 Vehicle's configuration process

在整车配置过程中，根据车型配置代码表编制零部件所属车型，既需要考虑当前车型的配置需求，也需要考虑产品结构树中对其他车型的影响。车型配置中零部件间的组成关系对配置管理的复杂度有很大的影响。因此，本文也将着重研究车型配置中零部件间的关系，并对零部件间的关系配置正确性进行相关校验。

2 车型配置中零部件间的关系研究

本章将从车型零部件的版本选择﹑车型零部件的状态选择﹑车型零部件的有效性﹑车型零部件间组成关系等四个方面分析车型零部件间的关系。

2.1 车型零部件的版本选择

产品结构树中有精确BOM和非精确BOM之分，精确BOM不随零部件版本变动而改变，要求手动选择准确版本；非精确BOM版本与最近工作版本同步，BOM中零部件版本随时会因零部件版本修订而改变[5]。精确BOM中零部件的版本是指定的，而非精确BOM中的零部件版本是可变的。在车型BOM发布前，用户根据需求，可以选择精确BOM或非精确BOM模式。

在非精确BOM中，如果产品结构中零部件版本发生变化但不影响BOM属性，则零部件的父级件不需要变更版本；但在精确BOM中遇到这种情况时，父级件也需要随着升级版本,即：原有的父级件版本不能包含当前零部件的版本。非精确BOM只有当BOM属性发生变更时（如：增加零部件﹑减少零部件﹑扭矩变更等），零部件版本才可能发生变化。

在汽车企业管理车型BOM时，通常采用非精确BOM结构。

2.2 车型结构的零部件状态选择

一个零部件从设计到生产会处于不同的状态，如：根据流程模板定义的四种研发过程状态：概念设计（TG0或S0）﹑造型设计（TG1或S1）﹑模拟样车（TG2或A）﹑正式投产(B）四种状态；当然，也存在设计状态（零部件数据处于设计过程中，尚未冻结）。不同的用户选择车型模型所处的某一阶段（比如设计阶段）对零部件进行配置。常用的状态配置有两种，一种是基于研发需求的状态配置；一种是基于数据发放的状态配置。

基于研发需求的状态配置：状态优先选择排序为未冻结﹑B﹑A﹑S1。在选择车型零部件时，如果有未冻结的数据，则优先选择；否则，依次向下查找，直到找到满足条件的零部件。

基于数据发放的状态配置：状态优先选择排序为B﹑A﹑S1﹑未冻结。在选择车型零部件时，首先按冻结成熟度选择最成熟的零部件；如果不存在已冻结零部件，则选择未冻结零部件。

2.3 车型的零部件有效性选择

有效性分为时间有效性﹑批次有效性﹑地点有效性。

时间有效性标志着这个组件在不同的时间选择不同的零部件来进行配置，比如在不同的时间段只能提供某种类型的零部件，那么在这个时间段进行零部件配置时，时间有效性规则将决定装配哪个零部件。

批次有效性是由数量决定的配置规则，比如当装配数量大于某值时，将选用某一个零部件来进行装配。

地点有效性适用于地域分散的企业，比如由于不同的地域某种原材料供货情况和价钱的不同，从而，在不同地方生产的车型要选用不同的零部件来进行装配。

2.4 车型零部件间组成关系

车型配置管理中零部件间的关系，从部件组成的角度考虑，包括：上下级组成关系﹑模块化配置关系﹑部件间安装依赖关系﹑同级部件配置关系。

（1）上下级配置关系：也称父子关系。按照零部件的组成，将零部件及其下级件按树状结构进行定义与本置。

（2）汽车零部件功能分组(VPG)：按照结构与功能对车辆的零部件进行划分，如整车系统﹑底盘系统﹑动力系统等。

（3）模块化产品架构是通过将产品结构进行模块化分组，保证功能元素与物理零部件的一一对应，从而实现零部件之间的独立性，提升BOM管理的有效性[3]。

（4）部件间安装依赖关系：同级零部件间在零部件位置存在连接关系或紧固关系的零部件间关系，统称为安装依赖关系。特别是紧固件，可以在同一级别中出现多次，但紧固件的安装位置只能有一个；但同一安装位置的紧固件单车用量可以有多个。为了标识零部件的功能和安装位置，产生了FFC（功能和安装位置代码，用来描述零件的功能和用途）标识。本文的FFC编码规则是由VPG(零部件功能分组) 简化编码（3位）和功能位置描述（3位）组成的。基于FFC的BOM管理方法的核心思想是：每个车型在同一个FFC最多只有一个零件[6][7][8]。可以利用每个车型对应的FFC集合与FFC库进行对比，检查BOM结构的完整性与正确性。

（5）同级部件配置关系：必需件﹑可选件﹑配置件﹑禁用件[4]。

必需件：在零部件结构中，该件是必不可少的，如：汽车发动机在汽车动力总成结构中是不可缺少的零部件。

可选件：该件在零部件结构中装配或者不装配视需求而定，如：汽车导航仪在汽车零部件中可以装配也可以不装配。

配置件：同一种件在产品结构配置中，必须存在但配置不同。如：汽车发动机分为汽油发动机和柴油发动机，汽车必须配置发动机，但需要选择配置汽油机还是柴油机。按照选项变量进行产品配置时，必须考虑以下几个基本变量参数：配置选项﹑变量条件﹑变量规则。

禁用件：禁用件一般不在产品结构中体现，有时体现禁用件，主要是针对模块，以便有利于跟踪产品结构变更。禁用件在实际装车中是不存在的。

2.5 车型配置中零部件间的关系应用分析

在车型配置中，零部件的状态﹑有效性及组成配置关系是有机统一的，而不是非此即彼的关系。一个车型的零部件信息中对其状态﹑有效性及配置关系均有相应描述，不同的有效性特征均有相应的说明，即车型结构中包含零部件状态﹑零部件有效性标识﹑配置关系表示等信息，同时还会有状态标识库﹑有效性特征库﹑配置选项库等相关基础数据进行支持。在超级BOM中，每个车型都有其对应的配置代码表。如何根据零部件状态﹑零部件的有效性以及配置规则等约束条件配置车型的零部件组成，并确保车型零部件的完整性及正确性将在第4章节进行详细描述。

3 车型物料的配置设计与校验方案

3.1 研发车型的物料配置设计方案

车型物料的配置设计需根据用户的需求，从车型数据的可维护性﹑零部件的有效性﹑零部件状态﹑零部件所属车型等方面考虑车型结构属性的配置。因此，本文的车型物料的配置属性中包括：物料状态﹑配置条件﹑有效性标识（零部件的有效性在研究阶段考虑较少，一般不做重点考虑）﹑替换件﹑级别﹑模块号﹑零部件中文描述等属性。本文的车型物料配置设计方案主要针对研发车型的设计，不考虑颜色件属性。配置设计流程（如图2所示）描述如下：

（1）根据车型研发项目零部件的共用程度，确定当前车型是重新创建一个车型结构，还是借用已有的产品结构树。

（2）为产品结构树添加零部件时，需要确定零部件的配置属性，如：当前零部件的状态﹑所属车型模块﹑零部件的级别及上一级零部件﹑FFC等，从而确定了零部件的成熟度﹑零部件所属结构。

（3）根据零部件与结构树中其他部件的关系，对零部件的配置属性进行设定。当其是禁用件时，不需再设置配置条件﹑可选属性，直接使禁用属性值为Y.如果是可选件，将可选属性标识为Y。如果是配置件，需要考虑整个结构树中已有相同特征项的零部件。通过规则配置，确保添加此配置件后，其他已有零部件配置不受影响。特别需要注意的是，随着新的配置件的添加，原来已有的通用件或局部通用件可能不满足新增车型的要求，而需要改变配置规则。

（4）零部件添加到车型结构树以后，还需要对配置结构进行检查，确保配置数据的正确性。

图2 配置设计流程图Fig.2 The design of configuration Process

3.2 研发车型物料的配置规则检验

考虑到部件冲突﹑部件冗余﹑部件缺失等情况，本文设计了在配置过程中的配置条件验方式以及整个车型模块的物料检验方式。通过将主观的配置信息与实际配置规则生成的信息进行对比，核实当前零部件配置规则的正确性；此外，本文引用了FFC核查，确保了各车型指定车型模块中零部件特征配置的正确性与完整性。车型物料配置检查流程如图3所示。

图3 配置校验流程图Fig.3 The process of configuration's verification

（1）根据用户需要，选择相应的零部件状态，零部件版本规则为非精确BOM。如果存在禁用件，则过滤掉禁用件，不考虑其对当前模块或零部件的影响。

（2）根据配置条件解析出对应的车型，检查解析出的车型信息与实际配置的车型信息是否一致。

（3）当零部件配置规则正确时，还需检查同模块的其他零部件配置是否配置正确。本项检查是通过分别统计各车型FFC的数量来执行的。当车型存在FFC的数量为0且FFC描述库中标识是必装项时，说明其对应的车型缺少零部件；当车型某零部件功能置描述的数量大于1时，说明其对应的车型存在零部件冗余现象。

4 结论

本文认真研究了三种车型配置方式，分析了零部件间的组织关系，并提出了车型数据的配置设计与检验方案。在配置设计及校验方案中，综合考虑了零部件版本﹑状态﹑有效性及零部件间的组织关系，并将“零部件配置条件解析结果”和“零件功能位置描述属性值的统计数量”作为配置有效性的校验条件，设计出了一套有效的车型配置与校验流程。该方案在某汽车企业PDM系统中已得到很好的应用，大大提高了配置管理的正确性，减少了数据变更频率，提高了车型数据的可读性。但对于零部件有效性﹑替换件﹑零部件功能位置描述等信息，在实际业务操作中提供的数据尚不够完善，这对于零部件配置校验的自动化实施也带来了困难，目前只能靠人工进行校核。随着企业的信息化管理水平不断提高﹑企业信息化制度不断完善，多结构车型的自动化配置与校验水平也将会得到很大的提高。

[1] 聂国华.PDM系统EBOM结构树的创建探讨[J].纺织机械:研究与应用, 2011, 2:41.NIE Guohua.Discuss on the creation Of EBOM structure in the PDM system[J].Textile Machinery:Research and Application, 2011(2):41.

[2] 葛新成, 乔良, 崔建川.汽车整车E-BOM管理方式介绍[J].第九届河南省汽车工程技术学术研讨会, 2012.GE Xinchen, QIAO Liang, Cui Jianchuan.Introduction on the way of EBOM Management[J].Ninth Henan provincial automobile engineering and Technical Symposium, 2012.

[3] 刘子力, 王滨后.BOM管理“效率官”[M].软件与信息服务,2010.LIU Zili, Wang Binhou.The “effective manager” of BOM [M].Software and information service, 2010.

[4] 杨建红.PDM中产品结构与产品配置的研究[J].2002.YANG Jianhong.The research on products' structure and configuration in PDM system[J].2002.

[5] e-works整理.Teamcenter BOM 管理功能解析三:BOM版本与状态管理[EB/OL].http://articles.e-works.net.cn/pdm/ article85236.htm.2011年3月10日.e-works.Teamcenter BOM Management Function's Analysis part 3[EB/OL].http://articles.e-works.net.cn/pdm/article85236.htm.2011.3.10.

[6] 王帅锋.基于VPG／FFC的商用车BOM的管理方法[J].机械设计与制造工程, 2014, 43(6).WANG Shuaifeng.BOM management method of commercial vehicle based on VPG / FFC[J].Mechanical design and manufacturing engineering, 2014, 43(6).

[7] ZHAO Jing, CHEN Feng, LIU Yu.Vehicle Detection in Highway Scenes Based on Multi-feature Cascade Classifier[J].The Journal of New Industrialization, 2014, 4(2):25-32.

[8] WANG Jian, ZHOU Hongliang, HE Zhen.Research on MPC Based Torque Coordination Control Method for Hybrid Electric Vehicle[J].The Journal of New Industrialization, 2014, 4(3):29-37.

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

郭庆军，贾明亮，李原．多车型结构中零部件关系及配置管理研究[J]．新型工业化，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.

郭庆军（1983-），男，项目管理师，硕士研究生，主要研究方向：制造业信息化﹑项目管理﹑工程数据研发管理和试制物料管理等领域的研究。