大规模定制下的整车厂系统方案

黎泰松

（上海汽车集团股份有限公司技术中心，上海 200000）

前言

为了满足客户日益多样化、差异化的需求。国内主流整车企业多半已经完成了企业级配置BOM系统及对应ERP系统搭建。企业级配置BOM代表了产品开发生命周期各阶段产品定义的核心信息。每个业务部门都在这条信息链的指挥下工作。

各部门所用的产品数据都在企业级配置BOM系统中定义，并将这些数据作为相关业务流程协同的基础。如果你是一名有求知欲的制造业从业人员，一定会好奇，基于企业级配置BOM的具体内容，以及我们的工厂是通过什么系统，在何时调用和维护何种数据来进行厂内/外的物流和数据流。研发部门和制造部门是如何维护、使用这些配置BOM中的数据。

1 大规模定制下整车厂相关系统简介

1.1 概述

本文主要讨论独立于PDM/PLM系统的企业级配置BOM数据（GBOM系统）。以一种上下游业务链的视角，规划和搭建企业级可配置BOM（设计BOM、制造BOM等），并通过配置管理和变更管理来保证不同形态BOM的状态受控。并基于以下图1中的数据模型对订单驱动下的整车制造业务进行介绍。

如图1所示主要包含企业级配置BOM模块和生产制造模块。其中企业级配置BOM模块包含设计BOM、制造BOM。生产制造模块中包含EPR系统的APO组件-Advanced Planning and Optimizer高级排产优化器。以及SAP R/3静态主数据。APO组件是SAP最大组件之一，是一套用于提高供应链预测、计划、优化的供应链计划应用。如下图1所示的计划订单运行、计划订单组件打散、生产计划运行属于APO组件中需求计划模块以及生产计划模块相关内容。SAP R/3静态主数据中则包含了配置BOM数据的制造、采购、物流、成本等相关业务内容。例如：工程基础视图、物流视图、采购视图、财务视图和iPPE基础数据。

图1

1.2 基于GBOM系统的企业级可配置BOM数据模型

1.2.1 MPL数据-物料主数据Master Part list

MPL数据是面向相关零件使用车型的多维度变量集合阵列。多维度变量阵列包含产品&车型年（矩阵C1）、零件号（矩阵C2）、功能&安装位置标识（矩阵C3）、物料配置关系字符串（矩阵C4）--这些维度的信息也称为关键属性。这里主要通过管理和维护MPL中这些关键属性使得可配置BOM数据可以覆盖所有车型。MPL中这些关键属性的集合矩阵可以定义一个二维阵列：Ixy=（C1，C2，C3，C4）

C1=(D1)

C2=(E1,E2,…En)

C3=(F1,F2,…Fn)

C4=(G1,G2…Gn)

MPL中的任意一行可以标识为如下形式的二维数组：Ix=（D1，E(x)，F(x),G(x)），如图2所示。Ix在一张MPL表格中，有且只有一条。另外还有MPL的功能属性和非功能属性的相关维度信息。由于这些信息非本论文主要研究方向故不做深究。

图2

1.2.2 配置管理

1.2.2.1 车型配置关系矩阵

车型配置关系矩阵是面向相关车型的配置情况表单，用于描述每种车型不同配置情况。它也是客户需求与工程师设计之间的桥梁。通过这个表单来指导产品设计的方向。和MPL类似，以一款车型配置关系矩阵Hx为例。它也是由一组多维变量组成的集合阵列。它包括配置特征族（矩阵H1）、配置特征代码（矩阵H2）、车型（矩阵H3）、配置特征适用性标记（矩阵H4）。

配置特征族包含若干类似功能的配置特征代码，每个配置特征代码对应唯一的配置特征族。每款车型的配置情况通过配置特征适用性标记与相关的配置代码进行对应。配置特征适用性标记为“S-Standard”代表标配、“O-Option”代表选配、“-”代表无此配置。

1.2.2.2 整车物料号及其配置特征集合

a）整车物料号用于对每一款相同配置以及内外饰颜色的车型车进行编号，包含车辆的配置信息、内饰风格、外饰颜色及选装包等。类似于客户能够在市场上买到的一款车型。整车物料号的实质是一个流水号，无任何意义。它代表了产品配置代码组成的一个集合。每个整车物料号对应唯一的、标配的配置特征集合（矩阵Jx）。编码规则如下图3所示。

图3

b）配置特征集合（矩阵Jx）中包含了一款唯一配置车型的所有相关特征。若干个配置特征合集构成一个车型（矩阵H3中若干车型中的一款车型）。

1.2.3 物料断点控制

与MPL的实时变更不同。MBOM-制造BOM的变更是通过断点进行控制。断点又区分为配置断点和零件断点。零件断点通过MPL变更过程中下放的工程变更指令对Ix数据设置零件的生效起始日期和失效日期，从而控制MBOM的状态。配置断点则通过对单个车型（矩阵H3）中配置特征代码的生效起始日期和失效日期进行状态的控制。

1.2.4 工艺流程数据、车间数据的维护

一般整车厂工艺流程数据包含车身车间、油漆车间、以及总装车间。而每个车间数据需要维护相关的车间送料工位（包含对应工段、对应工位）等信息。

1.3 基于GBOM系统的企业级可配置BOM数据维护方式

MPL数据和配置数据按照项目节点进行面向工厂的数据发布。这时设计数据开始转换成为制造数据。一份MPL数据最终会下放多个工厂。通过后续的工厂数据维护（其维护的数据包括工厂的采购等级以及制造模式等），这时的MPL变成MBOM1、MBOM2…。相关部门通过维护MBOM（x）中每条Ix的零件断点时间。锁定一段时间内的生效MBOM。所有生效和失效的数据在一张表中。在维护好MBOM数据的采购等级、制造工厂以及断点数据的同时，还需对每个Ix的工艺流程数据和车间数据进行维护。最终生成全局数据并连同配置数据一并称为企业级配置BOM。这些数据最终下放到SAP系统后生成iPPE基础数据。

1.4 基于SAP系统的整车厂订单拉动模型

1.4.1 物料主数据

物料主数据是企业运作过程中必须使用的物料相关数据。这些数据被运用于采购、库存、销售、财务等领域，维护不同的视图后相关业务部门才能够调用其中的数据。其中包含了以下视图的信息维护。

图4

a）基本视图

MBOM中的Part数据传输到SAP系统后的分工厂Part数据。其中包含了零件号、名称、基本计量单位等信息。

b）采购视图

在SAP系统中，以零件号、零件名称、相关工厂、采购价格、采购等级、供应商信息为主要内容的信息页面。

c）财务视图

在SAP系统中，以零件号、零件名称、相关工厂、标准价格、库存总量及其价值为主要内容的信息页面。

d）MRP视图

包含零件的基础数据以及MRP数据。其中基础数据包含了产品组、物料组、跨工厂状态等。MRP数据又包含了MRP1、MRP2、MRP3和MRP4。其中包含了采购组、零件分类组（ABC标识）、物料计划运行方式、批量大小物流相关数据。

1.4.2 iPPE基础数据

iPPE基础数据为企业级配置BOM数据下放SAP系统后的数据。根据iPPE中每行数据中已经存在的生效时间段与失效时间，自动产生iPPE数据的生产版本。后续的计划订单计划运行也是通过调取生产版本中的单车BOM数据进行整车主计划排产和物料的采购工作。

1.4.3 计划订单运行

在整个计划区间对整车产生已优化的计划订单排列。计划订单包含了计划生产何种整车(整车物料号)；数量多少；何时完整；物料清单；工艺路线等信息。

1.4.4 计划订单组件运算

在整个计划区间内的对每个单车BOM中的件号、数量以及采购等级信息进行自制件以及外购件数量的统计计算，从而得到外购件以及自制件的总用量。

1.4.5 生产计划运行

对生产任务做出统筹安排，具体拟定生产产品的品种、数量、质量和进度的计划。包括“主生产计划”、“物料需求计划”、“物料采购计划”、“物料调达计划”等等。

1.5 基于SAP系统的整车厂订单拉动模式

在大规模定制下的整车订单是以一辆车对应一个订单在SAP系统中通过文本导入的方式进行发布的（相同内饰、外饰、配置的车型只有一个整车物料号，需通过不同的订单号进行订单区分）。在指定的计划区间内，SAP系统运行MMP（Model matrix planning），根据整车需求，创建整车计划订单。整车计划订单锁定，SAP系统进行J1数据与iPPE数据的信息对比。当iPPE数据中零件配置约束特征与J1配置code完全吻合，则从iPPE数据中抽取相关信息行，从而得出单一内外饰以及配置等级的单车BOM。假设整车物料号Jx中的一款配置车型J1其对应的配置如下：

表1 iPPE数据行

如上表格所示，零件“11111111”与“00000000”与J1特征匹配成功，由此生成一份单车BOM。每个订单对应一个单车BOM。计划订单运行锁定后，依据单车BOM清单进行组件运算工作。结合相应的可用库存数量，进行生产计划的编制工作。锁定的生产计划将在SAP系统中进行订单广播及排产上线工作。生产订单相关单车BOM以及配置信息下放生产制造执行系统（MES系统）进行生产实时控制。

2 结语

本文介绍了企业级配置BOM的组成模块以及生成相关数据的机理。简单阐述了大批量多种类的市场需求下整车企业在SAP系统中完成订单任务的数据运行以及IT系统应对策略。