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基于模块化产品架构有效管理BOM数据
清华大学 阴向阳
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1 引言
满足最终用户个性化的需要，是当前企业赢得竞争的关键要素。因此，产品种类越来越多，造成企业内部管理复杂度的升高，如变更、质量控制、供应链、装配等环节都会受到影响，而造成企业管理成本的增加。物料清单(BOM)作为实现企业内部流程、数据管理的一种重要载体，得到有效的管理是实现企业复杂性有效管理的必要条件。模块化产品架构通过将产品结构进行解耦，实现功能元素与物理组件的一一对应；通过IT管理手段，以模块化产品架构为基础，定义产品知识库，辅助生成BOM并管理BOM的更改，能够有效提高BOM管理的有效性。本文同时将给出在某家高科技企业内实现上述方案的实例。
2 BOM管理需解决的问题
面对个性化的用户需求和产品设计周期缩短的压力，许多企业都自觉不自觉的采用了基于原有产品设计数据（包括BOM和CAD数据），进行裁剪、修改的做法，来获得一个新的产品型号。由于企业内同时开展的产品型号众多，而每个项目组负责自己部分的工作，造成共享重用度不高，有可能存在重复设计；设计工作量大、工期紧，很多时候存在只改BOM或只改CAD数据的情况；存在工装现场修改模具，而不对设计数据进行任何修改的现象。因此很多企业面临着如下一些问题：
- BOM重用随意性大，没有规划
- CAD数据、BOM数据和实际产品存在不一致
- BOM本身的准确性不高
此外，产品本身的复杂性也在增加，处理器、芯片、软件等越来越多，并存在着相互的关联、兼容、约束关系。需要有手段能够维护这些零部件之间的相互关系，并且辅助实现更改控制，减少手工匹配选择而发生错误。
3 模块化产品架构定义
产品架构一般指构成产品的功能元素与物理组件的对应模式。功能元素是为了实现总体产品功能而分解、定义的一系列功能。物理组件指是实现产品具体的物理零部件。
Karl Ulrich更进一步将产品架构定义为：1、功能元素的安排。产品功能的定义与产品的物理特征定义有一定的关系。产品的功能分解构成了产品的功能结构。功能结构可具有不同抽象级别。随着功能的细化，对功能的定义就不得不考虑一些物理实现上的假定。2、功能元素与物理组件的映射。功能元素是由物理组件来实现的，因此它们之间可能会存在1：1，1：n或n：1的映射关系。3、交互的物理组件之间的接口规格。交互的物理组件由于需要进行装配或者传递能量、信号等需要定义相互的沟通方式，即其接口规格。这种接口可以是匹配约束或者是某种协议。
模块化产品架构指产品功能结构中的功能元素与产品物理结构中的物理组件之间具有1:1的映射关系，且其物理组件间接口已实现解耦，即不会相互影响。与模块化产品架构相对的称为集成式产品架构，其映射关系和接口定义都比较复杂。由于上述特点，模块化架构在解决产品更改、产品变型、产品标准化等方面都能够带来很大的便利性。

（图片）

目前所有的产品基本上都处于模块化产品架构和集成式产品架构之间的某点。为了降低产品复杂性的管理成本，很多企业都在改进设计方案，努力实现产品的模块化。模块化后的产品架构及其管理手段能够为BOM管理提供有效的支持手段。
模块化产品架构的定义能够有效提升BOM管理的有效性，因为：
1.模块化产品架构为定义产品知识库提供了框架。通过定义变型驱动和变型驱动与零部件的对应关系，能够有效的管理零部件之间的约束、派生、关联等关系。通过应用该知识库，可以有效过滤符合设计需求的零部件，快速得到产品BOM。
2.模块化产品架构规范了BOM的组成。每个产品即使具体使用的零部件有所不同，但每一个零部件都应属于某一确定的零部件族。通过检查每个具体BOM与模块化产品架构的一致性，能够保证BOM对规范的符合性，减少BOM错误的产生。
3.模块化产品架构的定义能够保证零组件之间的独立性，将复杂的BOM分解成能够独立管理的分散BOM，保证某一个零组件的更改不影响其它零组件，从而提升了整体BOM的生成效率和准确性，减少了工作量。
4 IT支持手段
目前企业内部数据管理的复杂性，已经不能再通过手工的方式来实现，引入IT支持手段是必由之路，本文通过使用Siemens PLM Software公司提供的产品生命周期管理(Product Lifecycle Management, PLM)软件平台（Teamcenter系统）的平台设计器(Platform Designer)模块来实现了产品架构的管理。其数据结构原理图如下：

（图片）

平台架构中定义了形成产品的主要组件，标识出了必选、可选状态；每个组件与其可用的零部件之间建立关联，通过定义选项、变量和变量条件的方式，描述具体的零部件所承担的需求。系统能够根据用户输入的需求，依据定义好的变量条件进行推理，判断出每个零部件的可用状态，从而确定满足用户需求的初始BOM。
在该模块基础上，结合日常使用方法，定义了产品架构的建立与维护、产品知识库的建立与维护，并能够输入初始需求生成初始BOM，很有效的统一、约束了新产品的开发过程，避免了无序的复制、修改过程，有效提升了BOM的管理效率。
5 小结
模块化产品架构是通过将产品结构的解耦，保证功能元素与物理零组件的一一对应，从而能够实现零组件之间的独立性，从而提升了BOM管理的有效性。通过使用支持模块化产品架构管理的IT系统，定义相关的业务场景，保证了企业内BOM数据的准确、及时，有力的辅助企业提高了应对个性化需求和产品上市时间缩短的压力，改进了企业的竞争能力。 4/23/2011

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