基于分类和模块化的工程机械BOM构建

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BOM construction of construction machinery based oncIassificatiOn and modularizationJIANG Li-yong，ZHAO Chang-sheng(Shantui Construction Machinery Co.，Ltd.，Jining 272073，China)Abstract：The status and shortages of construction machinery BOM construction were analyzed.ABoIⅥ construction scheme based on classification and modu1arization suitable for construction ma-chinery was put forward.According to construction machinery sales，concepts of main parame-ter，characteristic parameter and optional parameter were stated. All components of a certaintype construction machinery product were partitioned public part，characteristic part or optionalpart，and then corresponding virtual parts were established. Optional modules with constraintmechanism based on modularization in public part and characteristic part were constructed. W henmaterial classification principle was applied to modularization super B0M construction。productcode and BOM construction could be completed automatically by programmed Excel table inVBA.The scheme was analyzed and applied to construction machinery BOM construction.It canbe concluded that the new BOM construction scheme based On cIassification and moduIarization iSsimple and reasonable，and can automatically construct single-product BOM quickly，which isvery helpful for construction machinery informatization。

Key words：classification；modularization；construction machinery；product BOM (bill of materia1)目前产品 BOM 管理主要有 4种方法Ⅲ ：树形、矩阵形、差异形和拈化 BOM，其中矩阵形 BOM对于有很多通用零件的产品较为合适，差异形 BOM结构不完整，不能清晰描述变型产品 BOM 的详细结构，而工程机械产品部件通用性不强且变型较多，因而矩阵形和差异形 BOM 均不太适合工程机械产品特点.树形 BOM 的最大优点是产 品层次 清晰且易于实现，在工程机械行业中应用最为普遍.随着工程机械产品不断成熟 ，其变型会越来越多，相同或相似部件会越来越多，并且某些部件之间的约束关系收稿日期：2013-01-28。

作者简介：姜立勇(1962-)，男，山东烟台人 ，高级工程师，本科，从事推土机工艺技术等研究 ，E-mail：jiangliyong8888###sina.com。

· 272 · 工 程 设 计 学 报 第 2O卷也会越来越复杂.若每个产品都由设计人员在产品超级 BOM中按照-定规则选择、组合构建单-产品 BOM，则不但构建 、维护工作量较大，易出错 ，且由于产品相似造成数据冗余大，不便于管理和系统运行。当客户订单 确认后 ，如何快速、方便 地从超级BOM构建满足客户需求的单-产品 BOM，许多文献给出了配置 BOM 的管理方法，并给出了具体的实施步骤2 ].然而 实施配 置 B0M 需 要有 2个前提：-是拈化程度比较高，二是建立所有配置部件之间的约束关系.对于工程机械产品，拈化程度不如汽车等行业高，并且多变型产品导致约束关系建立较为复杂，后续需要专业 IT人员进行约束关系维护，这也是工程机械产 品未实施产品配置管理的重要原因之-.本 文通过对工程机械产 品 BOM 进行研究，给出-种基于分类的工程机械拈化超级BOM构建方案.该方案从产品销售角度分析，按照拈化思想将工程机械所有产品的超级 BOM 划分为公共部分、特征部分、可选部分，然后应用物料分类原理，利用 Excel表格和简单的VBA程序实现自动生成产品编码和 自动构建客制化单-产 品 BOM功能.该方案符合工程机械产品特点，超级 BOM层级清晰，维护方便，并有助于工程机械拈化发展。

最后，将该方案应用于推土机等工程机械产品，验证了该方案的合理性与有效性。

1 工程机械超级 BOM构建现状由于工程机械产品的拈化程度不高，且变型产品较多，难于实施拈化的配置管理.目前超级 BOM的管理如下：按照产品型号将属于该产品的所有部件放在-个树形超级 BOM 中，当需要单- 产品 BOM时 ，由产品设计者根据配置清单在超级 BOM 中逐-选择构建.单-产品 BOM 构建过程见图 1。

图 1 超级 BOM 和单- BOM 构 建现状Fig.1 Construction current status of super and sin-gle BOM图 1显示 的超级 BOM 是将属于某型号产品的所有部件堆放在-个大容器中，没有对这零部件进行整理 ，树形 BOM 层级不清晰 ，没有体现产品特征和拈化，并且每次构建单-产品 BOM 时都需要根据客户提出的配置人工筛选构建单-产品 BOM，自动化程度不高。

2 拈化和分类相关理论简介2.1 公共部分和特征部分按照企业信息化-部件- BOM”基本要求 ，标准型和变型产品的 BOM必须按照各 自图纸明细栏单独搭建.以搭 建产品-级 EBOM 为例，传 统EBOM搭建方法见图 2.其中，A为标准型产品部件 ，B，C， 为变 型产 品部件 ，G1，G2，，GN 为标准型和变 型产 品公共部 分，X1，X2，Y1，Y2，Z1，Z2为标准型及变型产品区别部分。

图 2 多变型 产品传统 EBOM 构建方法Fig.2 Traditional EBOM building method of variantproducts显然，传统 B0M 搭建方法对标准和变型产品都要单独搭建 B0M 结构.当对同类产品公共部分进行修改时，需对标准和所有变型产品进行逐-修改.若其变型产品较多，不但工作量大，且易因为不熟悉其他变型产品而漏掉某-变型部件的修改，因此需要对现有的 B0M 进行改善。

以图 2搭建多变型产品部件 EBOM 为例 ，标准产品 A和变型产品的 B，C公共部分设为 G，各 自特征部分设为 x，Y，z，通过增加虚拟公共部分”和虚拟特征部分”，改进 BOM 搭建方法见 图 3.通过转换，若设计者需搭建标准型和变型产品的 BOM 结构，仅需要搭建-次公共部分，而将精力集中至对变型产品特征部分的搭建.若设计者需对标准型和变型产品公共部分的某个部件进行修改，则仅需对公共部 分 G 作 - 次修 改 ，标 准 型 和 变 型产 品 由于BOM继承关系都会随之更改，极大地提高工作效率和修改的准确性.若对特征部分进行修改，则可以根据特征部分的特点(如名称、明显零部件等)进行精确定位，亦有助于设计者进行搭建、修改和维护7]。

第 4期 姜立勇，等：基于分类和拈化的工程机械 BOM构建图 3 多变型产 品 EBOM 改进方 法Fig.3 Improved EBOM building method of variant products改进方法可明显减少 BOM搭建、修改和维护的工作量，且能大幅提升准确率，为工程机械多变型产品部件提供-种 BOM解决方案.改进方法在 BOM构建过程中需建立虚拟公共部分和特征部分，这是相对现有 BOM构建方法需增加的工作，但这些工作相对全部变型产品的 BOM搭建和后续维护工作是微不足道的.对于产品类似的工程机械来说，其中相当- 部分部件是相同的，因而可以将公共部分和特征部分划分方法应用于工程机械产品 BOM构建。

2.2 物料分类企业信息化实施中，常用的物料编码方式有隶属码、分类码、流水码及其组合编码方法，此处不对这些物料编码定义及特点进行阐述 ，而是对分类码和流水码相结合的物料编码方式进行分析.分类码和流水码相结合的编码方式详见表 1。

这种分类方法不但具有分类和流水功能，结合了分类码和流水码各 自优点，而且层级关系清晰，易于维护.物料分类 的过程就是按照-定规则将物料进行聚集、划分，分类结果体现了拈化思想，如果将产品 BOM 按照类别划分，则可以按照分类构建产 品 BOM.通过观察表格可发现 ，每个 中类和小类只有在特定的大类和中类下才有意义，也就是说分类本身就已经包含着约束关系，因此可以利用分类的方法体现产品配置中约束关系.物料分类框架构建完成后，将不同物料放进到每个具体的小类中，按照进入顺序不同就形成了不同的流水码.不 同的流水码可以代表不同物料，同理不同流水码也可以代表不同部件的组合.在工程机械产品 BOM 中，企业经常会为客户提供-些可选配置 ，这些可选配置对产品本身没有决定性影响，和其他部件没有约束关系 ，客户根据 自己需要选择 1种或几种组合 ，将这些不同的组合列举出来就可以用流水编码实现。

2.3 工程机械的客户选择依据某种工程机械产品在销售过程中，客户最关心的参数是产品的主要参数，其次是产品的特征参数，最后是对该产品基本功能之外的可选部件.客户是企业发展的最终决定者，以客户需求为依据对产品功能进行分解，获得-系列的功能单位是合理的[8].表 2从客户角度对产品选择参数进行了描述并举例说明.客户顺次选择这些参数后 ，-台完整的工程机械产品就确定了.这三部分为确定具体的工程机械产品提供了依据，因而可以将产品按照这 3个拈进行划分。

表 2 工程机械选择参数Table 2 Optional parameter of construction machinery离 躺码.曼-类∞ 竺相如- 硼 ∞码小- 类 ～ 1优日瓤b -耋I工 程 设 计 学 报 第 2O卷3 方案实现首先按照客户选型依据将产品划分为公共部分 、特征部分和可选部分三大拈 ，实现产 品超级BOM 的构建，然后根据分类码 和流水码 的编码原理，实现单-产品编码和 BOM 自动生成.基于分类和拈化的工程机械 BOM 构建方案详细步骤如下 ：1)对某工程机械产品按照主参数不同划分为不同的超级 BOM.此处超级 BOM 是该产品使用的所有部件的总和。

2)在产品超级 BOM 的树形结构下 ，建立产 品公共部分、特征部分、可选部分三个虚拟部件。

3)挑选出产品超级 BOM 中所有可选部件 ，按照客户需求将可选部件进行组合，并将组合结果放入可选部分中。

4)对剔除可选部分 的超 级 BOM 然集 ，并 将交集部分的部件放人公共部分中.产品公共部分是指某型号产品都使用的部件.正因为这些部件为某型号产品公用，公共部件之间没有约束关系。

5)然集剩余部件称为特征部件，将这些特征部件按照客户需求和-定约束关系进行组合，并放进特征部分中.这里需要强调的是，正是这些特征部件的不同组合才区分了相同型号的不同产品。

6)将工程机械产品名称作为产品大类，将主参数作为产品中类，特征参数部分作为产品小类，可选部分作为流水生成.当选择了产品大、中、小类后 ，对应的大中小编码也已经生成 ，此时只需再选择可选部分的组合生成流水码即可组成完整的产品编码。

由于在选择大 、中、小类别 时已经指定公共 部分、特征部分、可选部分具体虚拟组合，通过简单的VBA程序即可完产品编码和产品 BOM 的自动构建.基于分 类 和拈 化 的工 程 机械 BOM 构 建 及Excel表格实现过程分别见图 4和表 3。

超级B0M建立虚拟层级列举出所有特征及可选组合图 4 基 于分 类和拈化 的 BOM 构建Fig.4 BOM construction based on classification and modularization表 3 基于分类和拈化的 BOM 选择表Table 3 Optional B0M table based on classification and modula rizati0n--～---～-～-～--～-～- 巫第 4期 姜立勇，等：基于分类和拈化的工程机械 BOM 构建拈化从狭义上说，是某个部件或功能的拈化；从广义上讲，指依据拈划分的原则和聚类方法不同，从不同角度将产品划分为若干基本单元，这些基本单元可以是按照相似特征的组合，也可以是完成-定功能的多个部件系统性组合的接口[9-1，因而将公共部分、特征部分、可选部分作为产品的拈是合理的。

基于分类和拈化的工程机械 BOM 构建方案具有以下优点 ：1)相 比原有超级 BoM，拈化的超级 BOM 从客户角度分析，将工程机械产品划分为公共部分、特征部分、可选部分并给出可选择的拈化组合，使得B0M构建层级更加清晰。

2)通过分类和拈化的组合，实现了单-产品BOM 的快速、准确构建。

3)通过虚拟部分建立 ，特别是公共部分的构建 ，有利于产品BOM构建和变更的快速、准确进行。

4)将产品部件进行拈化划分和组合，有利于产品向拈化方向发展，提升企业综合竞争力。

5)借助物料分类，实现产品编码和产品 BOM自动生成，无需开发产品编码功能。

6)将复杂的约束关系以分类表格代替程序，使得产品编码和单- BOM构建操作更加简单，有利于后续非 IT人员的维护。

以工程机械推土机为例，通过分类表格实现 了推土机拈化的超级 BOM 构建 ，详 见表 4.将该方案推广于压路机、装载机、臂架泵、搅拌车、车载泵、起重机等其他工程机械产品，结果表明，该方案不但简单可行，而且合理有效。

表 4 基 于分 类的拈 化推土机超 级 BOM 选择表Table 4 Optional bulldozer super B0M table based on classification and modularization4 结 论1)通过对多变型产品进行研究，提出产品公共部分和特征部分划分方法.根据工程机械产品销售特点，结合配置 BOM 和拈化的管理思想，给出工程机械主参数、特征参数、可选参数概念及公共部分 、特征部分、可选部分的确定方法 ，并建立对应公共部分、特征部分、可选部分虚拟层，使得原来杂乱无章的超级 BoM 变得较为清晰。

2)把具有约束关系的特征部件和没有约束关系的可选部件分别以拈化 的组合列举出来 ，将产品构建过程变为具体的拈化选择过程.拈化组合不但省去建立复杂约束关系的麻烦，便于操作和维护 ，而且有利于产品拈化的发展。

3)在划分 BOM 层级 的基 础上，将物料分类 中分类码和流水码相结合的编码原理应用于工程机械产品编码和 BoM 构建 ，运用 Excel和 VBA实现了产品编码和产品 B0M 的自动构建功能.把该方案用于工程机械实际产品 BOM构建，满足产品族设计要求和单-产品BOM订单实现需求。

4)基于分类和拈化的工程机械 BOM 方案针对技术成熟、变型较多的工程机械产品十分有效 ，对于产品单- 、新生工程机械由于不具备分类和拈化条 件 ，该 方案 没有 明显优 势 ，以构建 单 -产 品BOM 为宜。