“工業(yè)4.0”從產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理變革開始

謝楊 陳秉川

【摘 要】德國政府的一項高科技戰(zhàn)略舉措“工業(yè)4.0”一經(jīng)提出，立刻引起了全球的關(guān)注。汽車制造行業(yè)作為制造業(yè)創(chuàng)匯最高的產(chǎn)業(yè)之一，面對需求更加豐富的客戶，全面推動從大規(guī)模生產(chǎn)向個性化定制的轉(zhuǎn)型刻不容緩。文章通過對S公司現(xiàn)有產(chǎn)品數(shù)據(jù)進(jìn)行梳理、集成、分析、運(yùn)用，逐步實(shí)現(xiàn)從手工BOM（Bill of Materials）庫存式生產(chǎn)到智能化BOM訂單生產(chǎn)轉(zhuǎn)換的心路歷程，提出“工業(yè)4.0”建設(shè)不僅需要引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備，更需要做好數(shù)據(jù)管理的基礎(chǔ)工作。

【關(guān)鍵詞】“工業(yè)4.0”；PDM；配置BOM；個性定制

【中圖分類號】F273 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-0688（2018）06-0199-02

1 產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理

產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理PDM（Product Data Management）包括產(chǎn)品主數(shù)據(jù)管理和產(chǎn)品零件清單（BOM）2個部分。主數(shù)據(jù)是企業(yè)業(yè)務(wù)中相對靜態(tài)不變的實(shí)體信息的描述，在多個業(yè)務(wù)事物市里中反復(fù)使用，是業(yè)務(wù)運(yùn)行中所必須的關(guān)鍵信息及元數(shù)據(jù)。主數(shù)據(jù)管理是為了創(chuàng)造和維護(hù)能夠支撐其他業(yè)務(wù)活動的權(quán)威的、可靠性的、準(zhǔn)確的、安全的核心業(yè)務(wù)實(shí)體試圖采用的過程和技術(shù)的框架。該業(yè)務(wù)實(shí)體試圖反映企業(yè)內(nèi)數(shù)據(jù)的一個一致且可靠的版本[1]。

BOM，即物料清單，它是定義產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的技術(shù)文件，也成為產(chǎn)品結(jié)構(gòu)表或結(jié)構(gòu)樹?？梢院敛豢鋸埖卣f，BOM是一個企業(yè)的基因。

2 S公司產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理現(xiàn)狀及挑戰(zhàn)

隨著消費(fèi)者的個性化需求逐步多元化，汽車的種類越來越豐富，配置更多樣，這必然造成需求的復(fù)雜程度成倍數(shù)增加，現(xiàn)代汽車產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理正在面臨一場革命。過去大批量庫存生產(chǎn)MTS（Make To Stock）的生產(chǎn)模式已經(jīng)不適應(yīng)消費(fèi)者的需求。S公司順應(yīng)消費(fèi)者需求變化，逐步將MTS的生產(chǎn)模式向MTO（Make To Order）的訂單式生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)換，由汽車產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理復(fù)雜趨勢圖（如圖1所示）體現(xiàn)出了幾種模式下的不同，MTO模式下單一產(chǎn)品產(chǎn)量降低，產(chǎn)品品種和數(shù)據(jù)種類增多。

目前，該公司陸續(xù)引進(jìn)了“西門子”“SAP”等公司的產(chǎn)品，并自主開發(fā)完成了若干數(shù)據(jù)管理工具，但是存在以下問題：這些應(yīng)用系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)開發(fā)很少使用統(tǒng)一的設(shè)計規(guī)范，常出現(xiàn)數(shù)據(jù)不一致的情況；系統(tǒng)開發(fā)數(shù)據(jù)接口編寫不一致，針對數(shù)據(jù)庫或其他種類數(shù)據(jù)源調(diào)用并不相同；主數(shù)據(jù)不能共享，存在大量的冗余和不一致。不同業(yè)務(wù)需求下，往往需要人工轉(zhuǎn)換匹配BOM等數(shù)據(jù)，人工成本增大，數(shù)據(jù)質(zhì)量降低，同步性差。面對越來越豐富的車型需求，目前的管理模式難以適用。

3 S公司產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理改進(jìn)措施

3.1 通過主數(shù)據(jù)管理實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)高度集成共享

構(gòu)建完整、可控、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息是數(shù)據(jù)管理的首要任務(wù)。只有高度集成的數(shù)據(jù)，才可能使智能單元做出正確的決策。

數(shù)據(jù)集成就是將不同的數(shù)據(jù)源中的數(shù)據(jù)在邏輯上或者物理上有機(jī)地集中，并進(jìn)行統(tǒng)一的儲存、表示和管理的過程。而主數(shù)據(jù)是整個企業(yè)范圍內(nèi)所有系統(tǒng)間共享的數(shù)據(jù)，所以企業(yè)主數(shù)據(jù)系統(tǒng)的建立尤為重要。

目前，S公司各車型產(chǎn)品主數(shù)據(jù)在EPLM（Engineering parts list management）系統(tǒng)、SAP系統(tǒng)、TCAE等系統(tǒng)中，分別管理產(chǎn)品數(shù)據(jù)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)、數(shù)模、圖紙等。由于這些系統(tǒng)建立之初分別為不同的部門服務(wù)，而且建設(shè)時間也不相同，因此造成這些數(shù)據(jù)物理上相互獨(dú)立而內(nèi)容上有高度相關(guān)。這樣不僅形成了數(shù)據(jù)孤島，還存在大量數(shù)據(jù)冗余。此外，系統(tǒng)相互獨(dú)立，數(shù)據(jù)流進(jìn)流出自然需要人工搬運(yùn)，考慮到人工成本逐漸增加、人工操作容易產(chǎn)生錯誤等情況，建立統(tǒng)一的主數(shù)據(jù)庫刻不容緩。

具體數(shù)據(jù)種類參考分布圖如圖2所示。

將零件號、圖紙?zhí)?、?shù)模號、供應(yīng)商代碼、倉庫等主鍵作為主數(shù)據(jù)提取進(jìn)行統(tǒng)一管理。通過主數(shù)據(jù)將各系統(tǒng)的數(shù)據(jù)連接、交流。目前，這些系統(tǒng)主數(shù)據(jù)源可搭建在EPLM系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中，該系統(tǒng)作為唯一的產(chǎn)品主數(shù)據(jù)維護(hù)界面。

以零件號為例，只需要在EPLM系統(tǒng)中導(dǎo)入零件號及其屬性，便可自動與相關(guān)圖紙和數(shù)模關(guān)聯(lián)。一旦某車型使用該零件，SAP自動捕捉主數(shù)據(jù)流入下游匹配相關(guān)物流采購屬性參與生產(chǎn)。因此，數(shù)據(jù)集成是智能化生產(chǎn)的重要基礎(chǔ)。

可從以下幾點(diǎn)完成數(shù)據(jù)整理集成。{1}根據(jù)數(shù)據(jù)類型對其進(jìn)行分類；{2}將冗余和錯誤的數(shù)據(jù)做清洗和校對；{3}根據(jù)業(yè)務(wù)邏輯搭建數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；{4}最后做數(shù)據(jù)驗(yàn)證、質(zhì)量控制。

3.2 智能化BOM解決上下游溝通問題（數(shù)據(jù)分析）

BOM是制造業(yè)的真正基因。它反映了與該種產(chǎn)品相關(guān)的工廠的供應(yīng)鏈本身。進(jìn)一步講，BOM由多個部門聯(lián)手共同制作，與多個部門業(yè)務(wù)都存在緊密聯(lián)系，所以BOM承擔(dān)了溝通作用。只有采用更先進(jìn)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)分析方法，才能使得各個部門快速地獲取、傳達(dá)信息。

BOM的分類有很多，比較流行的一種分類為EBOM（Engineering BOM）、MBOM（Manufacturingapp：ds：manufactureBOM）、PBOM（Processing BOM）、CBOM（Cost BOM）、SBOM（Service BOM）等。一旦數(shù)據(jù)集成工作完成，我們可以很方便地提取各個部門需要的數(shù)據(jù)組合。數(shù)據(jù)管理圖全周期循環(huán)圖如圖3所示。

3.2.1 BOM的生成及汽車生產(chǎn)

通常由產(chǎn)品數(shù)據(jù)通過人工分析形成各個部門需要的BOM，如何快速、智能產(chǎn)生不同需求的BOM一直困擾著很多制造企業(yè)。

BOM，即零件清單。BOM的概念不僅是物料表，更是“與以物料主要數(shù)據(jù)為中心的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工序相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)信息，以及由此派生的歷史信息”，它是控制物料供應(yīng)鏈必不可少的信息[2]。

在信息收集完成的基礎(chǔ)上，將零件用法與配置表做代碼連接就可以實(shí)現(xiàn)單一產(chǎn)品BOM的生成。規(guī)劃部門根據(jù)市場需求擬出該車型的具體的配置情況，我們對這些配置用相應(yīng)的代碼進(jìn)行表示，然后使用這些代碼對相應(yīng)的零件進(jìn)行編譯，并根據(jù)配置的互斥關(guān)系進(jìn)行邏輯分析，最后通過配置的需求找出整車零件清單。

這個整車零件清單適用于技術(shù)設(shè)計者而非生產(chǎn)者，如需要用于生產(chǎn)，還需要將采購、物流、工藝等相關(guān)信息匯總匹配。

3.2.2 BOM運(yùn)用在E車的個性化定制

雖然汽車行業(yè)的大量生產(chǎn)模式在提高生產(chǎn)效率、緩解社會供需矛盾方面曾取得了巨大成就，但是這種模式在供應(yīng)鏈競爭環(huán)境下暴露出越來越多的劣勢，不但給汽車制造商和經(jīng)銷商帶來巨大的庫存、成本負(fù)擔(dān)，而且不能對顧客個性化需求做出快速的響應(yīng)。要實(shí)現(xiàn)個性化定制，公司經(jīng)面臨最復(fù)雜的產(chǎn)品配置組合。如何能快速、準(zhǔn)確地完成物料生產(chǎn)拉動結(jié)算成為最大的問題。

E車是S公司最新產(chǎn)品，主打個性化定制。如圖4所示，客戶挑選車型然后下單的過程，該過程可單獨(dú)甚至在家里完成，然后廠家通過已有的BOM或者BOM增減配置得到訂單。

該客戶端所訪問的數(shù)據(jù)庫需包含公司完整的配置，在客戶選擇的過程中將各配置進(jìn)行組合，同時訪問公司產(chǎn)品庫存和零件庫存，可自動卷積成本，即產(chǎn)品在生產(chǎn)線上就與客戶信息綁定，實(shí)現(xiàn)按需生產(chǎn)。

4 結(jié)語

通過對產(chǎn)品數(shù)據(jù)進(jìn)行集成化、標(biāo)準(zhǔn)化管理，實(shí)現(xiàn)各業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)共享統(tǒng)一，有效避免了對數(shù)據(jù)人工搬運(yùn)，減少數(shù)據(jù)冗余，大大提高了數(shù)據(jù)質(zhì)量和價值。S公司目前已經(jīng)完成了對產(chǎn)品數(shù)據(jù)的收集和初步的分析，未來通過對數(shù)據(jù)高度集成、深度分析、互聯(lián)就能離“工業(yè)4.0”更近一步。此外，產(chǎn)品數(shù)據(jù)是企業(yè)的重要資源，隨著智能化工廠的不斷建設(shè)，數(shù)據(jù)的集成和系統(tǒng)的互通的程度越來越高，如何防止網(wǎng)絡(luò)黑客的侵害是一個難以逃避話題，網(wǎng)絡(luò)的某一處出現(xiàn)漏洞，后果都將不堪設(shè)想。所以，網(wǎng)絡(luò)信息安全必須隨著智能化工廠建設(shè)不斷提升[3]。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]佐藤知一，山崎誠.BOM物料管理[M].北京：東方出版社，2013.

[2]佐藤知一，山崎誠.BOM物料管理[M].北京：東方出版社，2013.

[3]李佳師.工業(yè)4.0時代信息安全挑戰(zhàn)[N].中國電子報，2015-12-08（3）.

[責(zé)任編輯：高海明]