一 、BOM问题的背景
企业由于产品BOM问题所造成的困扰在汽车制造行业显得尤为突出，其客观原因在于汽车制造业本身的行业特性与所面临的业务环境的挑战，如：全球化市场产品多样性需求的增长导致了汽车平台、车型和配置数量的急速增加；日益提升的技术不仅大大增加了汽车零部件的数量，也增加了对零部件设计的管控难度；汽车生产产量大及精益管理对制造与物流有更高的要求，而BOM数据是物流与制造管理的基石；日趋激烈的市场竞争要求企业的研发与制造在质量、时间和成本三要素上不断提升，因而对BOM管理也提出了更为严苛的要求。
另一方面，从企业的业务应用来看，对BOM数据的应用已渗透到企业的各个业务环节，从工程、工艺到采购/供应、制造、物流、售后和财务，以至于CAE仿真、KD件生产出口、部件深度重用和成本工程等，都对BOM管理有着不尽相同的需求，或者说，要求有不同状态及形态的BOM数据来支持各自的业务运作，而作为企业运作基础的整车BOM数据又被要求具有高度的一致性与准确性，这都增加了BOM管理的难度。
第三，企业对于BOM的管理比较难以有个标准模式，各企业基本是随业务的发展逐渐形成一套适合自身业务模式的BOM管理体系。有些企业的BOM系统已经历数十年，仍在不断改进或逐步替换升级，如通用的GPDS系统；有些则投入大量资金与资源，走了许多弯路后开发了全新的系统，如丰田的SMS。所有这些著名厂商的BOM系统往往蕴含了其业务管理的精髓，都是由企业针对自身的业务运作模式而自行开发的，因此，至今在市场上还没有一套完整的商业化的BOM管理软件。由于产业发展过程不同，国内汽车制造商与国际著名厂商在作业环境与业务成熟度上有较大的差异，因此，国内整车制造商很难找到一个可完全复制的BOM管理的标杆模式，所以不得不在借鉴与探索中前行。
综上，BOM管理是汽车制造商一个普遍的管理难点，对于国内汽车制造业而言，更是制约了企业业务目标的达成与核心竞争力的提升。BOM管理与业务目标达成的相关度很高，业界有个较为权威的结论：BOM管理领先的汽车制造企业，较之于BOM管理不佳的企业更能够达成他们产品开发和生命周期管理的目标，从而推动产品盈利。一般来说，前者达成目标的几率是后者的两倍，统计数据表明大致在89％对35％的量化指标。因此，国际上很多著名汽车制造商不遗余力地投入大量资源以完善与提升企业的BOM管理能力，把先进的BOM管理体系作为其市场竞争的利器。
二、BOM问题的分析与管理目标
简单地说，汽车设计与制造商在整车BOM管理上所遇到的种种问题，其根源可归结为CAD、BOM及整车物理实体三者间的匹配。即工程设计（CAX文件等）、面向不同业务目的的物料清单（BOM文件）与现场实际制造的整车实体（Physical Vehicle）这三者自身的准确度及三者间一致性的问题，如图1所示。
BOM管理所要达成的目标也可简单地归纳为3个“C”，即通用性（Commonality）、可配置性（Configuration）和完整性（Completeness）。
上述对于BOM的问题及管理目标的陈述看似简单，而实际上却涉及十分丰富的业务、管理与技术内涵，由于各个汽车制造商处在不同的企业发展阶段或有其各自的业务特点，BOM问题所造成的各种现象在每个企业的表现也是错综复杂，对于国内的汽车制造商而言，最为典型的与BOM相关的问题现象有以下几类。
(1)当企业的车型品种与产量大幅提高时，物料与零部件的规格、品种也成倍增加，作业管理的难度与成本也迅速上升，而往往随着产品销量及营业额的增加，利润率却在下降。
(2)BOM工程师不仅忙于设计与修改CAD图样，还要在Excel上编制BOM数据或稽核数模（3D等）数据向下游发放，经常要加班加点来完成对CAD与BOM间一致性的稽核，以及疲于应付由数模、工艺与BOM数据衔接上的错误所造成的各种问题。
(3)常常听到各个部门对BOM数据的抱怨，财务人员认为BOM不对，成本核不出来；生产及物流部门也认为BOM数据不对，供应商向现场错发料或不得不缺料停线；ME工程师则表示现场的部件与工程图样版本不符。
(4)主要依靠物理样车的制造来纠正设计与工艺上的缺陷，为赶进度，现场临时变更很多，以至于没有完全记录到变更管理系统之中。
(5)BOM数据分散在各个部门或系统中，有的在ERP中，有的在销售系统中，有的在各自的Excel表上，经常需要电话沟通来协调诸如颜色、可销售的配置等问题。
(6)随着企业的兼并收购，不断有其他的产品研发、生产体系以及产品型号加入，各产品BOM发布也自成体系，如何有效地整合这些全球化的资源，实现企业全球化的战略呢？BOM体系的整合从哪里入手比较有效呢？
(7)正致力于自主品牌的企业往往有更多的困扰：
通过分析许多中国汽车制造企业（主要是国内自主品牌或自主生产的企业）以上这些具体的问题和现象，我们深入了解了企业对于BOM问题的各种表述与改进期望，综合我们的经验与理解，列出了如下六点企业反馈集中度最高的、认为需优先应对的BOM的问题：
完善或建立一个可支持业务发展并持续扩展的BOM管理体系；
维持BOM在整个产品生命周期中的准确性与一致性；
管理跨配置与变体（Variants）的BOM及其变更；
确立一个有一致性约束、同时可面向多种应用（或称为不同视角）的BOM数据模型体系；
保证下游能同步获得与应用BOM的发布数据，以及及时完成变更；压缩平台数量，提高部件的重用度及产品模块化程度，从而降低产品BOM的复杂度。
三 BOM解决方案的业务实践与系统设计要点
综合上述分析可以看出，BOM问题往往不是某个点上的简单问题，而是需要一个体系化的完整的方案来应对解决，这样的方案涉及企业技术、业务和管理等诸多方面的要素，需要各方同时推进才有可能取得成效。对于如何确立一个体系化的解决方案，国际上一些著名的汽车制造商在经历了长期的业务实践后逐步形成了完整的方案与最佳实践，无论是欧美，还是日韩的厂商，虽各自具体的管理模式有所不同，但BOM管理的理念与做法在本质上很相似，这种不约而同的相似性正反映了BOM管理业务实践与解决方案的共通性，可供国内厂商借鉴参考。同时由于信息技术的发展，如轻量级3D模型、面向服务的集成架构SOA等，都为构建新型的BOM系统提供了更有效的技术手段。
1 BOM体系与方案所应考虑或包含的要素
BOM问题需要综合性的解决方案，需要考虑如下一些要素：1)产品配置，面向产品架构、涵盖销售与技术的配置；2)产品架构（或称为分组或整车功能视图）、平台化、模块化设计及零部件重用度；3)BOM数据自动采集、跨部门流转及统一的发布管理；4)BOM的变更、通知及执行管理；5)BOM数据完整性与准确性的系统验证；6)数模（3D模型等）与BOM数据的匹配与可视化验证；7)集中BOM控制模式及全球多地点研发及制造的BOM协同管理；8)企业级BOM系统规划与实施路线图，包括BOM系统的创建、改进或替换升级方案。
2 BOM系统需要覆盖时间与业务两个维度上的数据
1)时间维度的BOM包括：产品方向、产品架构、早期BOM（项目启动前用于评估的BOM数据）、不同成熟度的工程BOM、工艺BOM、SOP后的制造BOM及各类BOM数据的变更增量等；2)业务对象维度上的BOM包括：整车BOM、CADBOM、PDM中整车结构、工艺BOM、采购BOM、制造BOM、特定工厂BOM、KD散件BOM、售后备件备品BOM、重量BOM、工程样车BOM、CAE BOM、机电一体BOM和电子BOM等。
3 独立的BOM创作与发布流程
在整车开发流程中，有很多工作子任务，其中与BOM相关的工作主要有项目评估与启动、数模设计与发布、BOM数据创建与发布、CAD-BOM匹配与数字验证等。在最佳实践的BOM方案中，数模设计与BOM创建是两个相对独立的工作，其起点在于统一的整车架构与配置体系，以及零部件号的分配与发布，其终点在于BOM与数模进行匹配校验后的生产发布。基于这样的作业模式，一般都建议设置专门的、熟悉整车结构的BOM工程师来进行日常的BOM创建与维护的工作。独立的BOM创作与发布体系符合BOM业务作业的本质，具有许多优势，如何从现场BOM的角度对整车的数模状态进行校验、可以不拘泥于设计数据的形式而自由地表达下游所需的数据形态等。
图2 一个典型的业务BOM数据模型
4 基于业务BOM的管理体系
业务BOM，即所谓的Usage BOM，也就是按照部件的使用场景（验证及配置条件）来编制扁平化的BOM行。图2是一个基本的业务BOM数据模型。整个业务BOM数据存储结构及表现形式可以看成一个二维的Excel表，其中“功能结构”可以用以表达该部件的功能及分类视图编码或两者的匹配信息，“解析码/串”则是该部件在此应用场合的配置变量与逻辑表达式。
从逻辑的等价性而言，平面的业务BOM所表达的内容与一般的树状结构的CAD BOM，或PDM系统中用以组织设计数据的整车BOM所表达的内容是完全等价的。但在实务应用中，他们则有较大的差别，业务BOM的核心数据就是一批业务BOM行的集合，而每一BOM行的制作基本是按照整车总装时部件的制造与采购状态而定，向前可延伸至白车身或分装（如动力总成装配），向下游可直接支持现场的白车身、装配或分装作业。而CAD BOM的树状结构更适合于工程设计作业。业务BOM的数据模型及数据实例可以看成是工程状态的工艺BOM，并兼具制造BOM及采购BOM的特性，以及包含与工程设计结构、整车功能架构的匹配关系等。
5 BOM解析及解析引擎
BOM解析（BOM Solve）也称为BOM打散或拆车，即按配置条件从集中的BOM数据中产生特定的BOM清单，如某个车型的整车BOM，或按某个特定配置的车顶部分BOM等。BOM解析是BOM系统的核心功能。由于业务BOM体系的数据结构类似于二维的Excel表，可进行高性能的BOM解析，而树状结构的BOM解析效率就很低，因为前者进行BOM解析的算法是对数级的，而后者的算法则是指数级的。
6 BOM有效与完整性的自动验证
BOM完整性检验的基础是什么？也就是说，以何种基准来检验一个BOM没有遗漏、多余或错误。除了物理制造的验证与纠错外，BOM方案应最大程度提供BOM完整性与一致性验证的手段，如变更/发布工单有效性、功能结构编码与分类的完整性、配置参数有效性与在线约束、数模成熟度与可视化等各种系统验证。
7 集中式的BOM管理
BOM数据的割裂与分散是BOM管理的一个难点，所以集中统一是BOM管理体系的设计目标，集中的BOM管理也带来了另一个不得不面对的问题：如此众多的面向不同业务的BOM数据项集中在一个数据模型上支持不同的业务作业，将会造成许多不必要的互相关联、牵制与影响，并增加数据的冗余与变更控制的复杂度，这就是为什么基于同一树结构的不同BOM视图（BOM View）难以满足企业方方面面对BOM数据需求的一个重要原因。所以，需要适当地平衡BOM管理的集中度与数据模型的分散度，采用多数据源匹配，而不是使用单一数据源的不同视图的方法来实现BOM的集中管理。具体如何把握这种平衡与企业采用何种研发与生产管理系统有关，需视具体情况做出调整。
BOM集中管理的另一个问题是要求有灵活的、面向用户（系统管理员）的可配置的BOM数据模型。除了一般的BOM数据属性，如部件名、功能结构分类属性、单位、车型、平台、配置条件表达式、验证工单和成熟度等，还可以根据下游的业务要求，配置诸如零部件重量、采购/制造代码、有效时点、产线工位及多工厂等属性，也可以为备件备品BOM行增加相应的BOM属性与选配条件。
由于BOM集中管理，又有如此众多的不同用户，所以完整的安全性控制非常重要。面向数据对象（如BOM行与属性列）、项目组及流程角色的权限控管可最大程度地保证集中管理的BOM数据在整个业务环境中的安全性，这是设计BOM系统中的安全性考虑要点。
8 CAD与BOM的匹配及BOM驱动的数字样机
独立与集中的BOM体系需与数模管理环境集成，进行CAD-BOM匹配（CAD BOM Alignment，简称CBA）及基于轻量级数模（JT格式）的可视化验证，实现真正的BOM驱动的DMU（数字样机）。CBA主要从BOM的角度来核对数模的发布状态及完整性；BOM驱动的数字样机主要针对大量生产配制的情况进行相对简单的数字化验证，尽可能减少现场实际错误的发生，结合设计过程中复杂的数字样车验证，为可重复数字化验证（RDV）方案提供完整的技术基础。
9 早期BOM管理（Early BOM）
所谓早期BOM（Early BOM）是指在整车开发项目启动之前，根据市场目标对将要投入开发的整车项目进行评估所需的整车BOM。该早期BOM从车型架构中携转（Carry-Over）过来，并以此进行财务目标、市场目标和重用度等产品目标的评估，作为项目启动决策的依据，在项目启动之后转为初始工程状态的BOM。早期BOM的功能使得BOM从一开始就从系统中产生，从而将BOM的整个生命周期全部纳入系统控管。
总之， 企业级BOM 至少应包含四个方面的内容：产品架构或分组（Product Architecture或Partition）、产品配置（Product Configuration）、部件应用场合（业务BOM行）以及部件的装配结构（树状结构的BOM）。而业务BOM体系应支持实现BOM的三个目标：上层车型系列的多样化、中层模块接口（业务BOM行）的集约化，以及下层部件与结构的标准化。
BOM管理体系的建立与持续提升是整车制造厂商普遍面临的一个难题，它直接影响了企业加速产品盈利目标的实现。本文分析了中国汽车制造业在BOM管理方面存在的问题，并结合全球业界的经验与实践，说明了BOM解决方案所需关注的要点，对国内企业实施BOM系统提出了一些建议。
四 解决方案
国际著名整车厂商的BOM系统一般都采用业务BOM或类似概念的BOM体系，由于历史原因，他们BOM系统的软件技术比较落后，BOM系统也缺乏集中度，新技术的应用也有一定的困难，而且业务环境中的其他系统（如ERP）很少完全采用商业化的套装软件。但他们的业务流程与实践却相当成熟，对各种新的解决方案的应用也非常领先，所以他们所面临的问题是如何升级现有的老BOM系统，将数据与系统过渡到新的体系当中。
国内整车制造的起步较晚，企业也普遍采用了商业化的管理套装软件，如PDM与ERP系统等。但业务的成熟度不高，各种解决方案的应用也相对肤浅。这些企业在BOM管理上从一开始就缺乏整体的考虑，普遍采用比较直观的“接口”集成的做法。比较典型的有两类：一类是合资企业，他们往往借助于外方的全球BOM系统，从中获取BOM数据，以Excel表的手工方式或开发软件接口的方式，将BOM数据传到下游的ERP系统中；另一类是自主品牌的整车厂商，由于他们往往已建立了自己的PDM与ERP系统，就会引用工程设计的BOM结构，通过一系列部件与结构的变换（如组件、虚件、零件、外购件、标准件和毛坯件等按工艺与配置进行结构变换），再添加一些制造、工艺、财务和计划等信息，转换成所谓的制造BOM，传去下游的ERP系统。这种将BOM系统看做一个数据接口的做法在业务发展初期有其简单、直观、便于实现的合理性，而随着业务的深化（如产量规模激增、平台数量增加、全球协同设计与制造等），这种接口集成的方法正日益显现弊端（可参见本文第一部分的论述），这种接口集成的做法忽略了BOM管理的本质：BOM是企业级的基准数据，需要被独立创建与管理；它不仅是用来支持下游的作业，也要被用来作为工程设计的基准；它不仅要应用于某个平台车型，同时也是支持跨平台与模块化设计的基础结构。
上汽集团几年前就在其技术中心部署了Teamcenter系统，并实施了其中多CAD集成、数模创建与发布等基础功能。在经历了相当长的一段时间的技术、效能及业务价值的验证后，上汽决定将Teamcenter作为企业统一的研发管理与产品生命周期管理平台进行全面部署。以Teamcenter为基础的多地一体的研发系统不仅全面支持上汽各地独立研发的协同作业，也成为上汽技术、经验与能力的积累、优化与创新的载体。许多新的技术与解决方案将以此为依托而展开，如整车成本工程、可重复数字验证、CAE仿真数据管理、工艺仿真与管理、尺寸公差分析与质量管理等全局性的方案。
在众多解决方案中，连接上下游的集中的企业级BOM管理是重中之重。上汽放弃了以CAD/PDM BOM为源数据来支持下游制造作业的模式，采用了基于业务BOM体系的Teamcenter BOM作为其全球BOM管理的核心系统，以强化上下游的BOM连接，Teamcenter BOM紧密协同企业的研发流程、产品架构定义、变更控制执行、产品配置管理、数模匹配验证和工艺数据管理等作业，准确并及时地传送BOM数据，支持下游的计划、生产、现场、物流、财务和售后等业务作业。目前，已有多个研发地的工程师在统一的BOM系统中创建与维护数个车型平台的数据并发布到多个下游工厂支持生产作业。
分析上汽Teamcenter BOM的实施案例，笔者归纳出如下一些具体的价值要点，其中有些已明显显现，有些将随着业务的扩展与系统的深化使用而逐渐得以体现。
支持企业全球化扩张战略。被兼并企业的BOM发布统一使用TeamcenterBOM平台，快速推进企业业务的有效整合；
提升与支持重用设计，控制配置的复杂性。支持整车架构及跨平台的、复杂的配置选项管理，从整车平台中携转（Carry-Over）各种车型平台，车型平台使用统一的配置特征选项库和特征族，从BOM的角度提升设计的重用度与控制配置的复杂性；
统一的BOM管理与发布平台。集工程、制造和服务BOM于一体的BOM管理，有效地维护跨业务功能的BOM数据一致性；
强化了数字验证手段。由BOM驱动的CBA为各种BOM的可视化验证提供了有效的支持；
自动的数据采集与同步。由手工或半自动的管理转变为TeamcenterBOM的系统管理，自动无缝地链接上下游系统（包括BOM变更增量），极大提高了BOM数据的质量及数据同步的效率，降低了数据维护的成本与时间；
强化了系统自动验证手段。整车BOM解析、客户订单BOM解析、变更/发布工单有效性、功能结构编码与分类完整性、配置参数有效性与在线约束、数模成熟度与可视化等各种系统验证为BOM的准确性与有效性验证提供了基础；
未来的保障。Siemens PLM Software在行业经验及Teamcenter BOM方案前瞻性方面提供了高于客户现状需求的功能与扩展空间，这为企业BOM体系未来沿着正确的方向持续发展，从而有效地支持业务的变化提供了保障。
六 企业BOM体系的实施
关于企业如何实施BOM系统是个很复杂的问题，据笔者对国内汽车制造商的了解，有几点建议可供参考：
实施BOM系统很可能会涉及企业上下游业务流程的优化及重组（BPR或BPO）的问题（如研发组织结构的调整、工程与生产的配合），这些问题往往很敏感，也是业务管理上普遍的薄弱环节，而打破这些管理上的瓶颈是实施BOM系统，从而充分达成其业务价值的先决条件，因此对项目执行过程中非技术性的风险应有足够的估计。BOM问题的解决是一个系统工程，就事论事地解决急迫的问题可以缓解一时的矛盾，但如果临时或阶段性的解决方案考虑不够周全，问题会逐渐积累而最终难以收拾，这种现象在国内企业的BOM管理上表现得尤为突出。
不要因为业务刚起步，没有多少整车平台与配置，BOM问题也没有棘手到无法用手工来纠正而推迟对BOM管理的规划与系统实施。BOM数据是企业的“刚性”数据，错误容忍度很小，随着业务发展与BOM数据的激增，BOM问题造成的损失也会激增。所以，能够在一张“白纸”上规划好BOM管理及系统是一个难得的优势与机遇。
因为业务环境、管理模式及应用环境不同，国内企业不宜完全照抄国外企业的现成方案，要汲取其精华思想，吸取其经验教训，结合自己的业务与应用特点，踏踏实实地做好基础性的工作（如配置特征的分析与定义管理、变更管理流程的优化与严格执行等），避免重走弯路，争取有所超越。
考察一下国外企业开发BOM系统的投入及所走过的弯路，在没有充分评估BOM业务、BOM系统设计与开发的难度，以及开发团队能力之前，慎言完全自主开发BOM系统。
七 小结
BOM管理与BOM系统在企业业务与应用中是一个很独特的问题，而汽车制造业的业务特性更增加了BOM管理与系统的复杂性。BOM管理看似是数据的管理，但其本质却是业务的管理；BOM管理的落实又很依赖IT与软件系统的支撑，如何建立一个企业级的BOM系统也是软件设计的一个难点；BOM管理水准与系统实施水平直接影响企业核心能力的提升与业务目标的达成。
所有这些因素都决定了企业必须投入相当多的资源来建立其企业级的BOM体系，而在此过程中也会遇到各种困难与问题，只有方向正确，并尽量从一开始就把事情做对，才能保障后续系统的顺利推进。成功地实施一个良好体系的BOM系统对企业的好处是不言而喻的：将有效提升企业的核心竞争能力，为企业创造卓越的商业价值。
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