面向MES 应用的MBOM 系统实施

上海仪电汽车电子系统有限公司 环翾 郭赟

一、项目背景和概况

上海仪电汽车电子系统有限公司是一家专业从事汽车零部件研发、制造和销售的企业，主要产品包括汽车电子电器、汽车照明模块、汽车仪表及空调控制器等。公司为国内外知名汽车企业提供专业的产品及服务，致力于成为中国一流的汽车零部件企业。

在“中国制造2025”战略的号召下，仪电汽车电子公司着力促进企业工业化和信息化的深度融合，不断提升企业的研发创新能力，管理运营能力与生产制造水平。其中，基于汽车照明板块产品特性和制造流程，引入柔性生产线和智能化设备，结合先进数据管理系统的应用，推进智能工厂计划是仪电汽车电子实施智能制造战略的重要举措。

PLM 系统是仪电汽车电子当前产品开发和产品数据管理平台，覆盖产品BOM 管理、图文档管理，CAD 集成，变更管理，APQP 项目管理等功能模块。MES 系统是制造业务的主要管理系统，面向生产自动化，制造流程管控，现场数据收集和管控等业务活动。以建立互联互通的企业信息化系统环境，解决MES 系统的数据源为出发点，仪电汽车电子在PLM 平台基础上实施MBOM 系统解决方案，解决BOM结构转换以及数字化工艺设计的关键问题，打通从产品设计到制造执行的数据流通道，提升制造系统的运行效率和质量。

图1 PLM-MBOM-MES 系统架构

MBOM 系统构建基于MES 系统MBOM 数据需求和数字化工艺设计两大业务目标，主要导入包括MBOM 管理，工艺流程管理，工艺资源管理，程序管理等模块功能。

二、构建高效MBOM 生产系统

汽车照明板块主要产品为汽车车灯控制模组，属于电子高科技产品领域，其产品和生产过程均具有较大的特殊性。LED-BIN 选配管理是仪电汽车照明板块的业务难点之一，针对同一个车灯控制模组产品，在生产过程中根据LED 颗粒的不同亮度进行对应电阻的选配，以实现车灯亮度的精准控制。与整车以及其他配置化产品的传统选配模式相比，LED 选配发生在更加微观的BOM 管理层面，配置种类更多，可规划性差，对数据管理提出了更高难度挑战。同时，LED-BIN 选配关系到汽车照明产品关键质量表现，是企业核心竞争力的体现。

总体来说，仪电汽车电子MBOM 系统构建面临关键业务问题包括以下几点。

◎实现从EBOM 到MBOM 的结构重组，包括BOM 中间层级的移除处理。

◎MBOM 中需要针对PCB 电路板的T 面和B 面进行BOM 的拆行和数量设置。

◎SMT 拼板生产是产品生产过程中的典型处理模式，相对于传统的总成MBOM 管理，拼版MBOM 的管理更具难度的挑战。

◎选 配MBOM（LED 分BIN 配 置BOM） 管 理 是MBOM 系统面临的重要课题。

◎MBOM 生成效率是关键到项目成败的关键指标。

仪电汽车电子MBOM 系统通过在成熟商用软件平台基础上，进行企业解决方案的个性化定制，构建与企业匹配的MBOM 管理方案，较好地解决了MBOM 管理的特殊性和复杂性等问题。

◎实现从EBOM 自动快速转换首版MBOM，并进行自动的BOM 拆行处理和工序设置。

◎构建了从基础MBOM 到选配MBOM 的管理架构，基础MBOM 承载MBOM 业务方案，选配MBOM 承载LED选配方案的实现。

◎支持拼版MBOM 构建以及拼版选配MBOM 的自动生成。

◎相对于传统的工艺流程投料方式，MBOM 系统采用了标准工序设置的方式进行批量自动投料，从物料申请就可以进行初步的工序设置并继承到MBOM 上。同时最大程度降低MBOM 和工艺流程的耦合性，增强了系统的适应性和自动化程度，增加并行流程以提高效率。

图2 MBOM 系统数据流程图

三、管理结构化工艺流程

MBOM 数据和结构化工艺流程是MES 系统、ERP 系统需要从上游系统获取的主要业务数据，实现结构化工艺流程管理是仪电汽车电子MBOM 系统的重要内容。

仪电汽车电子结构化工艺流程管理主要实现以下关键功能。

（1）标准工序库管理：将生产过程中的工序归纳为基础工序库（标准工序库）。

◎对基础工序实现标准编码和命名管理。

◎标准工序可被物料、MBOM、以及产品工艺流程进行引用。

◎通过标准工序号，可将产品工艺流程、MBOM、物料实现关联管理。

（2）产品工艺流程管理：通过工艺流程对象管理一个具体产品的相关工艺数据。

◎通过工艺组管理一个产品涉及的多个工艺子流程，包括产品（后道）工艺流程、SMT 拼版（前道）工艺流程、部件（后道）工艺流程。

◎产品工艺流程的工序从标准工序库引用。

◎实现产品工序和BOM 物料的关联管理。

◎管理工艺流程和工艺资源、设备程序的关联。

（3）工艺资源管理。

◎通过工序类型管理适合某种型号设备的一套工艺资源。

◎管理工艺资源库，与MES 系统实现工艺资源和设备资源的同步。

图3 结构化工艺流程管理模型

工艺流程图在MBOM 系统以结构化工艺数据呈现，以工艺流程组织的工序，工艺资源，软件程序可通过接口传递给MES 系统支持生产过程。

MBOM 系统管理的工艺资源类型包括工装、设备、程序。这些工艺资源通过工艺资源库进行统一组织。在产品工艺流程中，每道产品工序可根据实际生产设备选用不同的工艺资源。

图5 工艺资源库

四、打通PLM 与MES 数据流

MBOM 系统作为数据生产系统，实现MBOM、工艺流程的生成和更改管理，包括数据的录入、组织、关联，数据的发布和变更管理。

在MBOM 系统审核发布完成的数据通过系统接口自动传递到MES 系统，传递的数据类型主要包括基础MBOM、选配MBOM、产品工艺流程、产品工艺资源等。

图6 MBOM-MES 集成数据类型

通过MBOM-MES 接口数据传输，避免了数据在信息系统外传递，以及可能由此产生的数据丢失，错漏发生等问题。同时，系统间直接对接，避免了人工录入的繁重工作，较大的提高了工作效率。

五、项目成果分析

通过MBOM 系统的实施和应用，仪电汽车电子建立了MBOM 管理和数字化工艺管理模型和管理规范，同时数据质量和工作效率相对都有较大幅度的提升。

MBOM 系统实施和导入的意义主要体现在几个方面：◎建立了MBOM、工艺流程、工艺资源的数据管理规范。◎充分利用PLM 系统已有系统化数据进行转换和生成，避免进行数据转移和输入输出的重复工作。

◎MBOM 的自动生成和转换，避免了大量人工工作以及错漏发生。

◎MBOM 自动分BIN 处理大幅度节省构建选配BOM工作量，选配MBOM 生成效率提升5 倍以上。

◎MBOM-MES 接口自动传输大幅减少了MES 系统人工录入BOM 和物料信息的工作量，并较大幅度提高了数据质量。

◎结构化的工艺流程设计解决了MES 系统的工艺数据需求。