基于大规模定制的模块化制造BOM研究
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大规模定制的思想最早是1970年Alvin Tofflor在《未来的冲击》中提出的，Stanley Davis在《未来的理想生产方式》(1987)中首次使用“Mass customization”(译为“大规模定制”或“大量客户化生产”)一词。简言之，大规模定制模式是指对定制的产品和服务进行个别的大规模生产。实现大规模定制的一种有效方法就是建立能配置成多种最终产品和服务的模块化构件，以此实现最低的成本、最高的个性化定制水平的目标。本文分析制造系统中各环节物料清单(Bill of Material，BOM)的特点和要求，基于大规模定制模式下制造系统的特点，将模块化思想融入到制造BOM的构造过程中，建立面向客户订单的可重构模块化制造BOM，利用延迟制造策略在MRPII基础上对
生产计划模式进行改进，以大规模生产的成本和速度实现对个性化市场需求的快速响应。
1 BOM的基本概念
在产品的整个生命周期中，主要存在3种BOM，即：EBOM(Engineering BOM)、PBOM(ProcessBOM)和MBOM(Manufactoring BOM)。以BOM为主线组织的产品信息贯穿于企业的设计、工艺、生产、采购、销售等业务活动的始终。EBOM是设计人员根据客户订单或功能要求进行产品设计所形成的工程设计阶段的结构形式；PBOM是在EBOM的基础上，工艺人员根据企业工艺装备特点，编制产品的装配件、零部件和最终产品制造的工艺规程；MBOM则在PBOM的基础上，添加详细工艺、工装、材料和虚拟件等信息，反映了零件、装配件和最终产品的制造方法和装配顺序。
MBOM全面地列出了在产品生产过程中需要控制和管理的物料项，表明了物料项之间的数量关系，更重要的是表达了这些物料项之间的制造装配核心顺序关系。
大规模定制的目的是以大规模生产的成本和速度，为单个客户或小批量多品种的市场定制生产任意数量的产品。大规模定制生产企业所面临的挑战，是将产品内部多样化降低到一定程度，使得能够柔性地制造产品，不会由于加工准备而造成额外的成本和时间的延误。实现大规模定制的最好方法就是建立能配置成多种最终产品和服务的模块化构件。
2 面向模块化BOM的生产计划模型
面向订单组装(MTO)是一种客户定制型的生产模式，它可以在企业产品系列的可选范围内选择配置，有一定限制，但交货期短是它的一个重要优势。
2．1面向模块化BOM的双重MPS计划
传统的基于MRPII的生产计划模式通过主生产计划(MPS)来规划最终产品的需求时间和需求数量，是展开物料需求计划(MRP)运算的主要依据。在大规模定制环境下，首先是将大规模定制企业产品模块化，并划分为通用模块、专用模块和可选件，然后利用延迟区分策略(Postponed differentiation)将大规模定制生产过程分成两大阶段。在客户订单分离点(Customer Order Decoupling Point，CODP)以前，其生产过程利用计划推动，按预测生产，获得“规模生产”效益；而在客户订单分离点(CODP)之后，生产过程由客户订单驱动，按照客户订单的要求进行最终产品的生产和组装。面向模块化BOM的多层MPS计划模型如图1所示。当产品是一组系列且具有模块化产品结构时，可以根据客户的要求，从可选件中选择所需要的零部件，构建面向具体订单的MBOM，并通过最终装配计划(FAS)进行处理。为了保证大规模定制模式下交货期短的优势，编制计划时，对于模块化产品结构中的通用件、基本组件和可选件则针对计划型MBOM根据预测用MPS处理。
FAS同MPS实际上没有本质的区别，FAS是MPS的一种特定形式，它的计划期仅限于总装提前期。FAS的完成必须要由MPS按时、按量、按期地向FAS提供所需的装配件。
2．2延迟区分策略的应用
建立基于延迟制造技术的生产计划模型的基本思路是：通过对产品构造差异点进行分析，将产品构成单元分为通用的和可定制的两部分x延迟产品差异点部分的生产和在制品向下一阶段的移动，直到获得足够的市场信息，并形成最终产品。所谓客户订单分离．点(CODP)是指企业生产活动中由基于预测的库存生产转向响应客户需求的定制生产的转换点。核心制造企业将CODP点确定在产品装配之前，在CODP点之前的生产阶段主要完成零部件的准备，在CODP点之后则根据客户订单差异完成成品的装配。如图1所示，CODP点之前根据计划型MBOM确定各种零部件的种类和数量并形成组件的主生产计划(组件MPS)，实现通用组件的库存储备；一旦客户订单确定，则制订面向订单的最终装配计划(FAS)，按照订单要求进行产品差异化装配。
延迟制造的目的是以大批量制造标准或基础产品来提高规模经济，而推迟最后的装配直到接到用户的订单。通过延迟制造，产品装配由客户订单驱动，企业可以取得预测驱动的大批量制造和订单驱动的柔性化的最终制造，并同时获得局部响应和整体效益。
3 模块化MBOM的构造
模块化是标准化思想在产品部件级的应用。模块化设计是通过对产品系统的分析研究，把其中具有相同或相似功能的单元分离出来，用标准化原理进行统一、归并和简化，以通用单元即模块的形式独立保存下来，根据客户要求并基于不同的组合“规则”约束，将模块组合成多种新产品的一个分解和组合的过程。
3．1 MBOM中的部件划分
大规模定制生产模式下，系列产品的MBOM通常由以下3种类型的物料组成：(1)通用件。某一系列都必须用到的相同物料。(2)基本组件。作为一个基本组件是所有产品都不可缺少的，但是组件中有多种选择件，必须任选其一。例如汽车上的发动机，每台汽车都需要，但发动机可以根据排量、供应商等特征的不同由客户进行选择。(3)可选件。指那些在成套产品中可以包括，也可以不包括的物品，如汽车上的空调或是一些音响设备等。
3．2虚拟件的应用
虚拟件的原始含义是指出现在图纸上，但却不出现在实际加工过程中的组件，也可以说是为了用于处理设计图纸和制造工艺之间差异的。这种类型的虚拟件提前期为零，一般无需存储，只有虚拟件下属的子件才有出入库事务。
大规模定制生产模式下的模块化MBOM中，具有一系列可选物料的基本组件，实际上就具有虚拟件的性质。按照最终装配计划(FAS)在生产线上进行最终产品的装配，通常这些产成品的MBOM扁平化程度较高，这就使得装配过程中总装生产线上产生的中间件演变为虚拟件。
3．3可重构的模块化MBOM
BOM有两种基本的构造方法：单层BOM和多层BOM。单层BOM只记录直接父件和子件之间的对应关系；多层BOM采用“单父一多子”的数据结构，详细记录产品的整个结构信息，即使是同样的零部件结构，只要存在于不同的产品中，也要分别记录。产品结构从EBOM转换为MBOM之后，计划MBOM就在此基础上形成。大规模定制生产模式一个典型特点就是产品的多样化，即系列产品存在多种零部件的组合，在客户订单分离点(CODP)之前，是为最终装配计划(FAS)做零部件准备，因此是根据计划MBOM中虚拟件下所属各种可选物料的百分比构成进行MPS处理。如图2所示，例如部件总成B包含两个子件：部件总成B1和B2，根据相关需求的计算，确定部件总成B的需求数量；再根据B1和B2的需求百分比进行分配。获取客户订单后，按照客户订单的要求配置定制的物料清单，即进行产品MBOM的配置。例如，客户订单要求部件总成B采用B1；其子件零件E采用E2；可选件F包中只选择安装F1和F3；部件总成C采用C2；可选件组D中只选择了零件D1。由此，面向具体客户订单的模块化BOM就建立了。这种模块化BOM上所反映的父项与子项之间的关联关系，并不是传统BOM所表示的从属关系，实际上是一种潜在的工艺装配关系。例如，在客户化后的产品P中，部件总成Bl由哪些零部件构成，需要通过标准零部件库来确定；模块化BOM中B1的子件E2、F1和F3实际上是受到选择B1后产生的规则约束影响而关联到B1上的。
模块化MBOM可用于由许多通用零部件制成并有多种组合或选择的复杂产品，如工程机械。客户根据通用产品配置规则确定个性化的交付产品，一种通用产品可以显示多种差异化特征。如图3所示，两个客户分别针对通用856型轮式装载机在变速器、发动机、铲斗等方面进行了差异化配置。由于对856型装载机总装所需要的零部件已经根据预测在客户订单分离点(CODP)之前完成了库存储备，在客户订单确定后，就可以按照客户MBOM进行差异化装配，从而能够实现对个性化客户需求的快速响应。
4 结论
对生产大量相思却又明显区别的产品或服务的企业，通过模块MBOM实现大规模订制，具有满足顾客多样化需求和降低成本的双重意义。屋里清单是产品的直接体现，通过模块化BOM，可以再保持现有零部件单层BOM种类的基础上，增加模块化组件库，利用虚拟实现客户需求的差异，建立面向客户订单的定制BOM。利用延迟区分策略建立组件级的双重计划出来模式，充分保证客户订单交货期，同时也提高了生产过程的柔性，降低了生产准备成本和库存成本。