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制造業的產品結構管理

來源:數字化演易
產品結構的基本含義
產品結構是企業對其產品構成的主要描述或定義。在制造型企業中,最主要,也最為大家所熟知的產品結構是產品的物料清單(Bill of Material),簡稱產品BOM。
產品結構是產品開發領域的主要工作成果,是制造、采購、供應鏈、銷售、服務等部門的核心業務數據和工作依據。我們可以這么說,沒有清晰、準確的產品結構,企業的各種經營活動就難以展開;而企業的運營效率、成本、質量等業績指標的達成,表面上取決于相關領域的業務流程,深層次則取決于產品結構的管理水平。
據德國工程師協會 VDI 的統計,每增加1種新零部件,將增加年固定成本600~1000德國馬克;據IBM 公司的統計,冗余部件需大量減少,每減1%的冗余部件,可以使IBM公司減少過量的庫存,廢品,返工和供貨限制方面增加2億美元以上的產出??梢?,對制造型企業而言,實現高度結構化、高復用度的產品結構,是極其重要的。實際上,對制造型企業而言,做“加法”容易,做“減法”才真正體現企業的管理水平。
產品結構的主要形式
在產品生命周期的不同階段,產品結構的表現形式會有很大的差別。比如,在產品策劃階段,以需求定義為主,我們稱之為需求結構;在產品概念階段,企業需要將市場需求轉化為產品功能,這時所使用的是功能結構;在開發測試階段,產品的功能要落實到具體的構件中,企業需要定義產品的工程結構;依此類推。大體上,我們可以從產品結構的用途、層級、復雜度等角度來認識和劃分,這尤其體現在BOM的分類上。
(1)按用途來劃分
按產品結構或BOM的用途來劃分,有所謂的文檔BOM或CAD-BOM、工程EBOM、制造MBOM、售后SBOM,以及KD等業務的KD-BOM,等等。
CAD軟件或PDM/PLM系統可以根據產品的裝配關系生成產品的裝配結構。因為這種結構是CAD原生的,是產品結構的雛形,主要用于產品的開發設計階段,故而稱之為文檔BOM(在PDM/PLM系統,產品或零件的CAD模型是以文檔的形式來管理)或CAD-BOM。
CAD模型攜帶的主要是產品的幾何信息,我們還需要以對象的形式將它的材質、重量、版本號等其他信息管理起來,以滿足工程和驗證的需要,這就需要有面向工程的產品BOM,簡稱EBOM。企業可以手工創建和維護產品的EBOM,也可以在文檔BOM或CAD-BOM的基礎上進行二次加工來實現。
EBOM是從功能結構上對產品的定義,在產品的生產制造過程中則需要考慮工廠和工藝布局、自制或外協等生產要求對產品結構進行其他形式的定義,這就是所謂的制造MBOM。相比較,EBOM的結構單元叫零件,MBOM的結構單元叫物料。另外,EBOM中通常不會考慮產品或零件的中間狀態,也不會有顏色件或虛擬裝配,這些都是MBOM根據制造的需要所定義出來的。
從EBOM到MBOM的轉換,是很多制造型企業在技術和數據管理上所面臨的**道坎。有些企業,對EBOM和MBOM沒有清晰的定義,對零件和物料也沒有嚴格的區分,導致一件多號或多件一號的情況非常普遍,而EBOM不能高效、有序地轉換為MBOM,所謂的端到端的集成也就無從談起,敏捷、準確的業務運營也就不可能實現。
售后SBOM和KD業務的KD-BOM分別是面向售后服務和KD組裝業務而存在的,在結構上與EBOM、MBOM都有一定程度上的不同。比如,只有在售后環節才存在的更換件不會出現在MBOM中,而很有可能是MBOM中某個分總成或組件的一部分。
(2)按層級來劃分
按層級來劃分,產品結構或BOM可以分為兩層、三層或多層。兩層的BOM,在成品下面直接掛的是零件,而多層BOM則是成品下面掛總成,總成下面再掛子總成,子總成下面再掛子子總成,直至具體的零件或原材料。
從計劃和供應鏈管理的需求出發,產品結構或BOM應該盡可能地扁平化,能做成三層,就不要做成四層。BOM的扁平化要求主要是為了盡量消除供應提前期的負面影響。因為從計劃的角度看,從下一級零部件的供應(采購或自制)到上一級成品或分總成的裝配有一個提前期,而BOM層級越多,供應提前期的疊加次數就越多,將導致整個供應鏈延長,供應鏈的牛鞭效應也就更明顯。因此,制造MBOM通常是兩層或三層;如果層級再多,就需要考慮工藝的優化了。
(3)按復雜度劃分
為了應對日益個性化的市場需求,為了實現大規模定制的生產模式,有些制造型企業在其產品結構中會采用產品變式的做法;即,對于某個具體結構,針對不同的市場需求,會通過不同的零件或物料來實現,因此而形成的產品結構就被稱為可配置BOM或超級BOM。與之相反,產品結構中不存在可選項的,我們稱這種產品結構為單一結構或單一BOM。
在制造型企業中,可配置BOM的應用可以實現以下幾個效果:1)簡化客戶選購產品的操作,客戶只需選擇自己所中意的功能即可,至于具體購買的是哪一個產品則由后臺去解析或確定;2)減少了產品BOM的數量,最極端的做法是用一個超級BOM去定義所有的產品和變式;3)有助于實現模塊化的產品譜系和產品定義,以提高產品譜系中零部件的通用化和復用率,從而明顯地縮短新產品研發周期,并大大地降低產品的制造成本。
產品結構的可配置可以為企業帶來多種競爭優勢,管理上所帶來的則是產品結構復雜度的增加,考驗的卻是企業的管理能力。在現實生活中,很多企業因為自身的管理能力跟不上,難以駕馭復雜的產品結構,只能退而求其次,選擇單一結構的產品定義,帶來的結果是年產值雖然不大,成品BOM卻有數千個,物料的種類則有上萬種。
(4)多角度綜合
在企業實踐中,上述幾種角度的產品結構劃分,往往會綜合起來使用。比如,可配置的工程EBOM,從用途上看是工程BOM,從復雜度上看是可配置BOM。
認清了上述不同角度的產品結構劃分,在與人交流時,就不會一頭霧水,就不會雞同鴨講。比如,如果有人說他們公司采用了可配置BOM,那就要再進一步問問,是可配置EBOM,還是可配置MBOM,抑或是其他。通常來看,可配置EBOM對企業管理的挑戰很大,可配置MBOM對企業管理的挑戰更大;為此,有的企業會在工程設計環節用可配置EBOM,以支持模塊化產品開發,而在制造和供應鏈環節則采用單一MBOM,這就可以在降低管理復雜度的同時,獲得可配置產品結構的某些優勢。
產品結構的管理挑戰
除了前文所述EBOM轉換為MBOM、產品結構的模塊化和可配置等方面的管理挑戰,智能互聯產品等新形態的出現,產品中電子電氣、軟件、云服務等成份的增多,為制造型企業的產品結構管理帶來更多、更復雜的挑戰,企業需要有新的思維和新的方法去應對。
面向模型的系統工程(Model-BasedSystem Engineering,MBSE)為產品結構的定義和管理提供了新的思路。MBSE從需求的角度來看待機械、電子電氣、軟件等不同形態產品構件,用模型對它們進行統一的定義和管理,從而打破上述不同構件在不同專業領域的界限。具體來說,在MBSE中,各種形式的產品構件首先是模型,其次才是機械部件、電子電氣件,或是軟件或云服務。
通用產品結構(GenericProduct Structure,GPS)則是以更抽象、更哲學的方法,從用戶的視角和功能的角度,對產品的結構進行抽象和重構,將產品結構中的“不變”和“簡變”識別出來并進行清晰和有序的管理,再通過每個產品的具體開發和制造活動進行衍生和迭代,從而以“不變”和“簡變”來實現“萬變”。
總體來說,產品結構的科學定義和有效管理是企業智者們的思維游戲,是工程哲學家的競技場,是從平庸走向**之門的金鑰匙。從數字化從業人員而言,數字化的產品結構定義和管理,數字化只是工具和手段,決定其成效高低的是背后的業務思維。