多車型結(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

(北京汽車研究總院越野車研究院)

多車型結(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

(北京汽車研究總院越野車研究院)

本文針對多車型結(jié)構(gòu)中配置結(jié)果不易驗證﹑配置操作比較復(fù)雜等問題，從車型BOM配置方式﹑零部件間的組織關(guān)系等方面進行了研究，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)范的車型配置設(shè)計方案，并將“配置條件解析結(jié)果”和 FFC 作為校驗條件，設(shè)計出了一套有效的車型配置校驗流程。該方案在某汽車企業(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。

多車型結(jié)構(gòu)；配置管理；校驗條件；FFC

0 引言

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

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

配置化BOM管理方式能靈活地滿足多車型結(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)維護過程中容易顧此失彼：一方面可以高效準確地獲取車型數(shù)據(jù)，另一方面也面臨數(shù)據(jù)錯誤而引起的災(zāi)難性風險。因此，保證BOM數(shù)據(jù)準確，嚴格進行數(shù)據(jù)檢查等都是整車企業(yè)日常運營中的工作重點。

1 車型配置方式研究

車型配置可以分為三種方式，即：單一車型配置﹑基于基礎(chǔ)BOM的車型配置﹑基于超級BOM的車型配置。

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

（2）基于基礎(chǔ)BOM的車型配置：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例化BOM要好，但比超級BOM配置要差。這種BOM管理方式，可以較靈活的滿足市場多樣化的需求，但可控性較差，管理成本也較高，錯裝﹑漏裝風險較大。

（3）基于超級BOM的車型配置：將所有物料放在一個結(jié)構(gòu)樹中，并對相應(yīng)的車型進行物料配置。選擇具體車型時，對車型規(guī)格限制逐步確定，最終可確定具體的車型。如第1章所述，目前大部分汽車企業(yè)在汽車研發(fā)階段采用了基于超級BOM的車型配置管理方式。

對整車配置而言，配置過程如圖1所示。

圖1 整車配置流程圖Fig.1 Vehicle's configuration process

在整車配置過程中，根據(jù)車型配置代碼表編制零部件所屬車型，既需要考慮當前車型的配置需求，也需要考慮產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹中對其他車型的影響。車型配置中零部件間的組成關(guān)系對配置管理的復(fù)雜度有很大的影響。因此，本文也將著重研究車型配置中零部件間的關(guān)系，并對零部件間的關(guān)系配置正確性進行相關(guān)校驗。

2 車型配置中零部件間的關(guān)系研究

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

2.1 車型零部件的版本選擇

產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹中有精確BOM和非精確BOM之分，精確BOM不隨零部件版本變動而改變，要求手動選擇準確版本；非精確BOM版本與最近工作版本同步，BOM中零部件版本隨時會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。在車型BOM發(fā)布前，用戶根據(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，則零部件的父級件不需要變更版本；但在精確BOM中遇到這種情況時，父級件也需要隨著升級版本,即：原有的父級件版本不能包含當前零部件的版本。非精確BOM只有當BOM屬性發(fā)生變更時（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。

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

2.2 車型結(jié)構(gòu)的零部件狀態(tài)選擇

一個零部件從設(shè)計到生產(chǎn)會處于不同的狀態(tài)，如：根據(jù)流程模板定義的四種研發(fā)過程狀態(tài)：概念設(shè)計（TG0或S0）﹑造型設(shè)計（TG1或S1）﹑模擬樣車（TG2或A）﹑正式投產(chǎn)(B）四種狀態(tài)；當然，也存在設(shè)計狀態(tài)（零部件數(shù)據(jù)處于設(shè)計過程中，尚未凍結(jié)）。不同的用戶選擇車型模型所處的某一階段（比如設(shè)計階段）對零部件進行配置。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)先選擇排序為未凍結(jié)﹑B﹑A﹑S1。在選擇車型零部件時，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)先選擇排序為B﹑A﹑S1﹑未凍結(jié)。在選擇車型零部件時，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 車型的零部件有效性選擇

有效性分為時間有效性﹑批次有效性﹑地點有效性。

時間有效性標志著這個組件在不同的時間選擇不同的零部件來進行配置，比如在不同的時間段只能提供某種類型的零部件，那么在這個時間段進行零部件配置時，時間有效性規(guī)則將決定裝配哪個零部件。

批次有效性是由數(shù)量決定的配置規(guī)則，比如當裝配數(shù)量大于某值時，將選用某一個零部件來進行裝配。

地點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錢的不同，從而，在不同地方生產(chǎn)的車型要選用不同的零部件來進行裝配。

2.4 車型零部件間組成關(guān)系

車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：上下級組成關(guān)系﹑模塊化配置關(guān)系﹑部件間安裝依賴關(guān)系﹑同級部件配置關(guān)系。

（1）上下級配置關(guān)系：也稱父子關(guān)系。按照零部件的組成，將零部件及其下級件按樹狀結(jié)構(gòu)進行定義與本置。

（2）汽車零部件功能分組(VPG)：按照結(jié)構(gòu)與功能對車輛的零部件進行劃分，如整車系統(tǒng)﹑底盤系統(tǒng)﹑動力系統(tǒng)等。

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

（4）部件間安裝依賴關(guān)系：同級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)稱為安裝依賴關(guān)系。特別是緊固件，可以在同一級別中出現(xiàn)多次，但緊固件的安裝位置只能有一個；但同一安裝位置的緊固件單車用量可以有多個。為了標識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，用來描述零件的功能和用途）標識。本文的FFC編碼規(guī)則是由VPG(零部件功能分組) 簡化編碼（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：每個車型在同一個FFC最多只有一個零件[6][7][8]?？梢岳妹總€車型對應(yīng)的FFC集合與FFC庫進行對比，檢查BOM結(jié)構(gòu)的完整性與正確性。

（5）同級部件配置關(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：汽車發(fā)動機在汽車動力總成結(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：汽車導(dǎo)航儀在汽車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：汽車發(fā)動機分為汽油發(fā)動機和柴油發(fā)動機，汽車必須配置發(fā)動機，但需要選擇配置汽油機還是柴油機。按照選項變量進行產(chǎn)品配置時，必須考慮以下幾個基本變量參數(shù)：配置選項﹑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)，有時體現(xiàn)禁用件，主要是針對模塊，以便有利于跟蹤產(chǎn)品結(jié)構(gòu)變更。禁用件在實際裝車中是不存在的。

2.5 車型配置中零部件間的關(guān)系應(yīng)用分析

在車型配置中，零部件的狀態(tài)﹑有效性及組成配置關(guān)系是有機統(tǒng)一的，而不是非此即彼的關(guān)系。一個車型的零部件信息中對其狀態(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)的說明，即車型結(jié)構(gòu)中包含零部件狀態(tài)﹑零部件有效性標識﹑配置關(guān)系表示等信息，同時還會有狀態(tài)標識庫﹑有效性特征庫﹑配置選項庫等相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進行支持。在超級BOM中，每個車型都有其對應(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型的零部件組成，并確保車型零部件的完整性及正確性將在第4章節(jié)進行詳細描述。

3 車型物料的配置設(shè)計與校驗方案

3.1 研發(fā)車型的物料配置設(shè)計方案

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

（1）根據(jù)車型研發(fā)項目零部件的共用程度，確定當前車型是重新創(chuàng)建一個車型結(jié)構(gòu)，還是借用已有的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹。

（2）為產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹添加零部件時，需要確定零部件的配置屬性，如：當前零部件的狀態(tài)﹑所屬車型模塊﹑零部件的級別及上一級零部件﹑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)樹中其他部件的關(guān)系，對零部件的配置屬性進行設(shè)定。當其是禁用件時，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，將可選屬性標識為Y。如果是配置件，需要考慮整個結(jié)構(gòu)樹中已有相同特征項的零部件。通過規(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，原來已有的通用件或局部通用件可能不滿足新增車型的要求，而需要改變配置規(guī)則。

（4）零部件添加到車型結(jié)構(gòu)樹以后，還需要對配置結(jié)構(gòu)進行檢查，確保配置數(shù)據(jù)的正確性。

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

3.2 研發(fā)車型物料的配置規(guī)則檢驗

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

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

（1）根據(jù)用戶需要，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，則過濾掉禁用件，不考慮其對當前模塊或零部件的影響。

（2）根據(jù)配置條件解析出對應(yīng)的車型，檢查解析出的車型信息與實際配置的車型信息是否一致。

（3）當零部件配置規(guī)則正確時，還需檢查同模塊的其他零部件配置是否配置正確。本項檢查是通過分別統(tǒng)計各車型FFC的數(shù)量來執(zhí)行的。當車型存在FFC的數(shù)量為0且FFC描述庫中標識是必裝項時，說明其對應(yīng)的車型缺少零部件；當車型某零部件功能置描述的數(shù)量大于1時，說明其對應(yīng)的車型存在零部件冗余現(xiàn)象。

4 結(jié)論

本文認真研究了三種車型配置方式，分析了零部件間的組織關(guān)系，并提出了車型數(shù)據(jù)的配置設(shè)計與檢驗方案。在配置設(shè)計及校驗方案中，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)計數(shù)量”作為配置有效性的校驗條件，設(shè)計出了一套有效的車型配置與校驗流程。該方案在某汽車企業(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，提高了車型數(shù)據(jù)的可讀性。但對于零部件有效性﹑替換件﹑零部件功能位置描述等信息，在實際業(yè)務(wù)操作中提供的數(shù)據(jù)尚不夠完善，這對于零部件配置校驗的自動化實施也帶來了困難，目前只能靠人工進行校核。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)車型的自動化配置與校驗水平也將會得到很大的提高。

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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，項目管理師，碩士研究生，主要研究方向：制造業(yè)信息化﹑項目管理﹑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。