产品超级BOM管理和多工厂协同方法研究
原创 谷维亮 PLM之神 2023-12-14 21:01 发表于湖北
作者：谷维亮 苏州尚科宁家科技有限公司
来源：e-works
引言
随着全球化竞争的加剧，企业需要更加高效、灵活的生产和管理方式来应对市场的变化，兼并、拆分、重组每时每刻都在世界范围内上演。传统单制造基地研发生产一体化的模式，已经远远不能满足用户对产品多样化、柔性化的需求。
同时，基于利润最大化的考虑，许多跨国集团会在世界范围内选取成本低廉、供应链稳定的地区来建立自主生产或OEM代工基地。这样，同一系列的产品就可以在各个基地同时生产，而产品多样化对于多个工厂之间的协同制造来说，存在以下痛点：
1、产品复杂性：理解设计和制造产品可能是一项复杂的技术任务，需要根据物料制造清单（BOM）将其分解为更小的部件和材料。而在和OEM工厂的协同开发过程中，也需要对这些部件和材料的特性有深入的理解，以便能够准确、有效地进行生产。
2、生产过程中的问题：在生产过程中，可能会出现如原材料短缺、生产工艺不完备、质量问题等不可预测的问题，这些问题可能会影响BOM的执行和生产的顺利进行。
3、成本问题：BOM的设计和OEM代工生产都需要考虑成本问题，不合理的成本可能导致产品的总成本上升，影响产品的市场竞争力。
4、沟通问题：产品BOM的设计和OEM生产往往涉及多个部门和团队，这需要高效的沟通和协调。如果各部门之间的沟通不畅，可能会影响到整个项目的进度和质量。
1概念和方案综述
在制造业中，BOM（Bill of Material）是产品结构的核心组成部分，它描述了产品、零部件之间的层次关系以及它们的数量和属性。传统的BOM管理方式通常需要工程师手工维护和调整，这种方式不仅效率低下，而且容易出错。
超级BOM是以整个产品系列为基础创建的BOM，是该系列产品所有组件及其数量的全部集合。在此基础上，对其中存在的变化因素定义可配置选项，在预先设定的变化范围内，根据用户的需求生产相应配置的产品集，从BOM物料系统的众多配置选项（参数）中进行选择，每种配置信息是与具体的安装部件进行关联的，选择完成后，即可得到实际所需的产品制造物料清单（制造BOM）。超级BOM配置管理通过自动化和智能化的方式，提高了BOM管理的效率和准确性，它的应用范围非常广泛，它可以应用于汽车、电子、航空航天、机械制造等多个领域。通过超级BOM配置管理，企业可以快速响应市场需求，提高生产效率和质量，降低成本，提高竞争力。
超级BOM配置管理的优势包括：
1、灵活的产品配置：通过对产品、零部件的配置和调整，可以快速响应市场需求，满足不同客户的不同需求。
2、自动化的BOM生成：通过规则和算法，自动生成产品BOM，减少了手动维护和调整的时间和成本。
3、智能化的BOM分析：通过对BOM数据的分析，可以发现产品、零部件之间的关联和规律，为企业的决策提供数据支持。
4、集成的信息流：超级BOM配置管理可以将产品、工艺、库存等信息集成在一起，实现信息的共享和交互，提高了生产管理的效率和准确性。
笔者所处的消费品制造企业位居世界五百强，研发中心在中国，而生产及基地遍布全球各个地区。由于OEM工厂数量繁多，BOM管理水平参差不齐，许多工厂不能高效地支持总部进行包括研发项目管理、过程管理、产品数据管理、变更管理、资源管理等在内的协同开发。因此，从2018年起，公司开始构建一个基于PLM的产品全球协同研发平台。这个平台可以连接异地多设计中心和零部件供应商，实现联合设计协同。具体思路和措施如下：
1、建立统一的BOM数据管理平台：通过建立统一的BOM数据管理平台，企业可以确保所有工厂都在一个系统中进行操作，从而保证数据的统一性和准确性。此外，通过这种方式，企业可以轻松地跟踪和监控BOM数据的变更，并及时更新各个工厂的BOM数据。
2、打通集团PLM和OEM数据管理壁垒的最后一公里：该系统基于Web方式开发，可以连接集团总部、各主机厂和供应商。这个系统提供了符合安全标准接口的信息交互渠道，能够实现与各种系统的无缝集成和衔接。它改变了传统的手工、低效、落后的管理方式，将OEM工厂的信息化应用延伸到供应链管理环节，实现与供应商的信息互通。
3、此外，通过PLM的产品配置和超级BOM管理，主机厂还可以对供应商进行更有效的物料管理。例如，可以通过该平台了解供应商的物料号、价格、变更生效时间等信息，以便进行更合理的采购决策。同时，参考该平台对供应商进行绩效评估，以便对优秀的供应商进行奖励，对落后的供应商进行督促和改进。
4、建立中央数据库并进行数据同步。该企业建立了生产相关信息的集中数据库，与现有的各种系统实现数据的共享。不同的部门进行权限细分和管控，可以查看不同的数据页面，实现数据的定制BI展现。这种方法有利于各部门之间的业务协作，使得整个企业更加协同高效。
2具体案例
2.1本案例关于超级BOM的定义
笔者将通过配置一个超级BOM的实例，来探讨对于不同OEM工厂进行协同研发管理的方案及作用。在引入具体案例前，先介绍该集团对于产品BOM的几个定义：
1、100%BOM（SKU BOM）：库存量单位Stock Keep Unit（SKU）作为消费品行业计量库存进出的基本单元，可以是件、盒、托盘等为单位。在大型连锁超市的物流管理中，SKU是一个必要的方法。对于每款商品，都有一个独特的SKU号，以便于电商品牌识别商品。如果一款商品有多种颜色，则会有多个SKU。
2、120%BOM（可配置的产品BOM）：基于同一款产品的不同颜色或材料，将所有产品验证的可能选项，通过配置项的方式，搭建在一个组件下，如图1。
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图1可配置的产品BOM
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图2超级BOM
3、150%BOM（超级BOM）：产品在不同OEM工厂生产时，对部分可互换零件进行配置管理，通过建立一个产品BOM的集合，来管理所有OEM工厂的制造物料准备。
2.2 120%可配置BOM的构建方法
我们用一个具体实例来分析120%BOM和150%BOM的实现方式，首先来看可配置BOM的实现，其中的关键点在于，对于每一个SKU，只能选配其中的一种颜色，因此在配置时我们可以先建立一个虚拟的上层组件，然后将所需要用到的所有颜色料号，挂入到这个虚拟组件的下级，从而在选配时只能选出其中的一种，如图3。
如图3所示，编号为1200005的物料就是这个虚拟组件，下级包含1200006和1200007为两种不同的颜色料号。在两个下级件的配置规则上分别设置好不同的规则，且在虚拟上设置好“与”以确保只能选择其中一个物料。表1是具体设置方法。
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图3可配置的选项
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表1配置规则
2.3 150%超级BOM的配置方法
150%超级BOM，相比120%可配置BOM要更加复杂，不仅要考虑不同颜色、材料、包装的选配方案，更重要的是需要考虑不同OEM工厂的制造和供货能力。制造能力主要是指各个工厂的工艺水平有差异，在制造分总成时由于工艺路线不同，会产生不同的BOM结构，例如，一些OEM工厂能够通过选择自己的二级供应商来减少制造环节，而另一些OEM工厂主要依赖自己的制造能力来解决问题。很显然，该分总成会产生多种不同的BOM结构，如表2所示：
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表2超级BOM的配置方法1
基于这种情况，表2所示的常规配置方法是在分总成层级，对每一个OEM可能产生的BOM结构，根据不同的OEM实际情况，搭建多个选项OP，然后尽量将相同的OEM合并到一个配置规则里进行锁定。这种配置方式的优势是简单明了，子项和父项之间的关系、数量相对稳定，工程师维护BOM不容易出错；劣势是每个选项OP中包含共用部件（零件A）都需要挂一次，当BOM发生变更时，每一个结构都需进行版本升级更改，维护工作量较大。
如果要降低BOM维护和变更的工作量，需要使共用件在整个BOM中出现的频次尽量变少，我们也可以将配置规则设置在零部件层级，对于共用件不设置配置规则，只对变化的零部件（OEM情况不同）设配置，如表3所示：
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表3超级BOM的配置方法2
这种配置方法，大大降低了共用零件在BOM中出现的次数，分总成BOM的总零件数量减少了，维护的工作量也降低了。然而，这种方式也存在一定的弊端，对于新工程师来说难度增加了，如果工程师在配置规则时候出错，那BOM发生缺料或者重复物料的情况无法避免。对比前一种配置方法，这种方法需要对BOM较为熟悉，能够长期从事该产品维护的人员，要求比较高。
基于上述两种配置方法的优劣分析，基于以提升产品开发效率和成本控制优化的目标，集团公司联合主要的OEM工厂，于2021年成立了以精益设计生产为目标的BOM联合开发团队。团队以集团内部的BOM工程师为核心，对每个超级BOM进行分析和组织搭建，建立和OEM工程师的协同工作模式，以第二种配置方法为基础，及时准确地掌握各个OEM工厂的零部件备料现状，将实时准确的SKU BOM通过PLM系统推送到指定的OEM厂家。同时在权限控制对OEM物料进行严格地权限管控，从系统上防止OEM工厂之间互访。
经过两年的努力，这种协同开发的产品管理模式为集团带来的收益是显著的，产品开发周期平均缩短了7.5天，变更频次按逐年10%比例不断下降，输入到OEM端的BOM准确率由原来的87%提高到96%，给集团和OEM都带来客观的经济效益提升。
3结论
通过案例分析和问卷调查的结果，本文发现，实施产品超级BOM配置管理和多工厂协同的企业在生产效率、成本控制、质量提升等方面均取得了显著成效。具体表现在以下几个方面：
1、产品开发效率提升：产品超级BOM配置管理能够简化生产流程，提高生产计划的效率和准确性，使企业能够更好地应对市场的变化。同时，多工厂协同能够优化企业资源的配置，提高生产效率，降低生产成本。
2、成本控制优化：产品超级BOM配置管理和多工厂协同能够优化企业采购、生产和销售等各个环节的资源分配，降低库存和物流成本，并能提高企业的成本控制能力。
3、质量提升：产品超级BOM配置管理能够提高生产过程的稳定性和准确性，减少生产过程中的错误和缺陷。同时，多工厂协同能够实现企业内各工厂之间的信息共享和经验交流，提高产品质量和生产效率。