前言日益劇烈的市場競爭和與日俱增的生產技能推動著當代企業(yè)生產方法不斷的創(chuàng)新，如精益生產、并行工程、智能排程、綠色制造、制造資源籌劃等等。在衡量企業(yè)與供應鏈競爭力的指標中柔性是與成本、質量和交貨期同等重要的。柔性這一競爭力指標不僅涉及其實現(xiàn)過程的技術問題，還涉及企業(yè)與供應鏈運作管理中的決策與協(xié)調問題。
供需關系的改變使得傳統(tǒng)大批量生產方式難以維持，個性化需求的日益強勁推動大規(guī)模定制化生產的方式應運而生。柔性制造是實現(xiàn)企業(yè)大規(guī)模定制化生產方式的保障，柔性生產方式的特點主要體現(xiàn)在兩個方面：制造設備的柔性響應能力也就是設備產能的利用率。另一方面是企業(yè)的供應鏈執(zhí)行系統(tǒng)的精準，敏捷的反應能力，這種能力通常體現(xiàn)在制造系統(tǒng)對單個需求的快速響應的能力上。定制化生產方式的核心就是要提升單個產品需求的訂單快速響應能力。
數(shù)字化時代柔性制造的定義在不斷完善和演進
傳統(tǒng)意義的柔性是指柔性制造系統(tǒng)（FMS），它是由數(shù)控加工設備、物料儲運裝置和計算機控制系統(tǒng)等組成的自動化制造系統(tǒng)，包括多個柔性制造單元，能根據(jù)制造任務或生產環(huán)境的變化迅速調整，適用于多品種、中小批量的生產。FMS主要由下列三部分組成：數(shù)控機床加工系統(tǒng)、自動化的物流系統(tǒng)、計算機控制系統(tǒng)組成的自動化制造系統(tǒng)。隨著數(shù)字化時代的到來，工業(yè)互聯(lián)網，人工智能、數(shù)字驅動，萬物互聯(lián)成為數(shù)字化時代的方向標。柔性的定義被擴展到各個領域。
如何理解柔性的意義呢？按照傳統(tǒng)定義，制造系統(tǒng)的“柔性”可體現(xiàn)在以下幾個方面：
● 設備柔性——當要求生產一系列不同類型的產品時，機器隨產品變化而加工不同零件的難易程度。
● 工藝柔性——使用不同的材料、不同零件的工藝加工要求完成不同產品或零組件的加工要求。
● 產品柔性——產品具備組合能力和模塊間的高互換性，通過產品的變種或以迅速構建滿足客戶的新產品。
● 作息柔性——在線處理故障的能力，并繼續(xù)制造一組給定的部分或產品類型，使用替代路線。
● 產能柔性——在訂單處于多品種小批量的狀態(tài)下，不同規(guī)格的生產量保持盈利的能力。
● 擴展柔性——以模塊化的方式逐步擴展的潛力。
● 生產柔性——一種系統(tǒng)或設計所能生產的零件/產品類型
從柔性制造系統(tǒng)的定義可以了解，制造柔性的實現(xiàn)是多方面的柔性能力的提升?？傮w歸為三個大的方面的柔性能力：設備端的柔性加工能力，物料的柔性供應能力，以及通過數(shù)據(jù)驅動的計算機應用系統(tǒng)三方面實現(xiàn)。三方面既保持各自的獨立性，同時又有緊密的關聯(lián)關系。計算機應用系統(tǒng)是以PLM/CRM/ERP/MES為核心的企業(yè)級的應用管理平臺，通過產品數(shù)據(jù)驅動企業(yè)內部訂單交付的操作，同時通過后臺應用系統(tǒng)，設備的柔性加工及物料的自動供應的配合，實現(xiàn)企業(yè)的柔性制造能力供應能力。
數(shù)字化時代，具備柔性能力的范圍擴充到企業(yè)訂單執(zhí)行的全流程。是指產品從客戶需求開始到產品交付的全周期內柔性化能力。從客戶需求的搜集，產品的設計，產品的物料資源計劃、生產排程，物料的供應，以及生產制造整合過程的無縫銜接，及各系統(tǒng)獨立的自適應能力及柔性的能力。單一或局部的柔性制造實現(xiàn)并不能實現(xiàn)真正意義上的柔性化制造，更多只是加工的自動化的局部能力的提升。對于小批量，多品種的產品的訂單，很大程度上，自動化的加工技術如果沒有適配的數(shù)據(jù)應用系統(tǒng)的支持，反而會嚴重影響生產的效率和成本。
柔性制造能力可以表述為兩個方面：第一方面是系統(tǒng)適應外部環(huán)境變化的能力，可用系統(tǒng)滿足新產品要求的程度來衡量；第二方面是系統(tǒng)適應內部變化的能力，可用在有干擾(如機器出現(xiàn)故障)情況下，系統(tǒng)的生產率與無干擾情況下的生產率期望值之比來衡量。“柔性”是相對于“剛性”而言的，傳統(tǒng)的“剛性”自動化生產線主要實現(xiàn)單一品種的大批量生產。其優(yōu)點是生產率很高，由于設備是固定的，所以設備利用率也很高，單件產品的成本低。但設備價格相當昂貴且只能加工一個或幾個相類似的零件，難以應付多品種中小批量的生產。隨著批量生產時代正逐漸被適應市場動態(tài)變化的生產所替換，一個制造自動化系統(tǒng)的生存能力和競爭能力在很大程度上取決于它是否具有能在很短的開發(fā)周期內，生產出成本較低、質量較高的不同品種產品的能力。
工業(yè)互聯(lián)網的時代，企業(yè)的柔性能力的要求延伸到了企業(yè)訂單的全過程?？蛻舢a品需求無法精準預測的情況下，企業(yè)如何在產品訂單大幅波動的情況下，具備快速的訂單交付能力，實現(xiàn)批量生產的成本。柔性能力不只局限在制造環(huán)節(jié)，焦點轉移在跨部門，跨領域，跨系統(tǒng)以及系統(tǒng)與設備之間的無縫銜接的能力。不同應用系統(tǒng)之間如何進行信息的快速轉化，通過與訂單相關的產品信息進行各環(huán)節(jié)的業(yè)務驅動。通過對訂單全流程的分析不難看出，BOM是貫穿企業(yè)訂單流程的核心信息。是驅動訂單流程的核心。
構建BOM協(xié)同能力是企業(yè)構建柔性能力的關鍵
企業(yè)的訂單執(zhí)行過程是通過產品的相關信息進行業(yè)務的驅動和聯(lián)接。市場前端的客戶需求的搜集，研發(fā)面向制造的設計，制造的快速導入，智能的排程能力，柔性的物料供應能力，這些訂單交付的核心能力是企業(yè)構建訂單執(zhí)行柔性能力的核心。要全面進行智能企業(yè)的轉型，柔性能力不僅僅局限在下游的制造部門的自動化加工設備和柔性的制造系統(tǒng)，而是要構建些全局的信息的協(xié)同能力。將訂單執(zhí)行和過程中的核心能力部分都納入到柔性能力的建設規(guī)劃當中。
圖1、智能企業(yè)構建的協(xié)同
在企業(yè)的協(xié)同關系中訂單全流程的執(zhí)行過程是企業(yè)最重要最復雜的協(xié)同處理過程，從全局的協(xié)同關系分析可以看出。產品的BOM信息成為驅動訂單流程執(zhí)行的關鍵的基礎信息。所有訂單經過的業(yè)務環(huán)節(jié)都不同程度的要跟產品的BOM相關。客戶需求的搜集必須基于可銷售的產品的功能進行選擇和確認。研發(fā)需要依據(jù)客戶的功能要求完成產品的詳細功能的設計生成產品規(guī)格的BOM,,當產品進入供應鏈加工制造時，不同的業(yè)務部門都必須依據(jù)BOM進行業(yè)務需求的分解，整合，成為訂單分解執(zhí)行的依據(jù)。所以，在企業(yè)會存在明暗兩條信息流程。表面上的是客戶訂單的信息流轉，體現(xiàn)訂單生成到訂單交付的全流程，而暗線則是以BOM信息為核心的產品數(shù)據(jù)的驅動，各部門以不同視圖的BOM為業(yè)務操作的基準。通過BOM驅動業(yè)務的操作。所以BOM信息是實現(xiàn)系統(tǒng)互聯(lián)的最基本信息。實現(xiàn)BOM互聯(lián)是企業(yè)實現(xiàn)柔性能力的基本保證。這是企業(yè)最核心也是最基礎的軟實力，企業(yè)級柔性能力構建的切入點要從BOM開始。
產品的BOM信息是制造型企業(yè)最關鍵的數(shù)據(jù)。企業(yè)訂單的交付過程是以產品的BOM信息為基礎的操作。但不同的職能部門因為業(yè)務側重點的不同，使用BOM信息的內容也會有所不同。在并行協(xié)同的模式下，以研發(fā)的GBOM為BOM的數(shù)據(jù)源，按照訂單執(zhí)行的不同階段，GBOM需要不斷的按業(yè)務部門的需求進行演變，并時時保證與GBOM的技術狀態(tài)的同步。不同的職能部門會有不同的BOM視圖，不同視圖的BOM會有共性的信息，也會有差異部分，共性信息都是基于研發(fā)設計GBOM繼承而來,在其它BOM視圖中不能被改變，且其它BOM視圖必須隨著EBOM視圖的改變而改變。
BOM信息是驅動業(yè)務的關鍵信息，訂單的執(zhí)行狀態(tài)是受BOM視圖快速轉變能力制約的，BOM視圖不能快速的轉換，轉換的正確性不能保證，GBOM的技術狀態(tài)變化不能迅速的在不同視圖BOM中時時更新，會嚴重影響訂單的執(zhí)行過程，物料資源的規(guī)劃，打亂生產制造的節(jié)奏，無法發(fā)揮人力和設備資源的有效產能。BOM的協(xié)同能力是企業(yè)首要構建的企業(yè)級的協(xié)同能力。
科學合理的BOM架構設計及視圖關系定義是構建柔性能力的基礎
產品BOM的架構設計是企業(yè)數(shù)據(jù)信息的主要承載體，所有與產品相關的信息都依托BOM結構進行數(shù)據(jù)關系定義。合理的BOM架構的設計可以使企業(yè)的數(shù)據(jù)信息的呈現(xiàn)更加清晰，數(shù)據(jù)處理效率大幅提升、數(shù)據(jù)的清潔度更高，數(shù)據(jù)的關系定義更清晰。
圖2、BOM架構設計及視圖關系
BOM的結構沒有固定統(tǒng)一的模式，BOM結構及BOM的復雜程度也因不同的企業(yè)的性質及制造方式而有所不同。對企業(yè)BOM架構的定義與企業(yè)產品的特性，加工制造的策略都有很大的關聯(lián)。但適用的BOM種類基本是一致的。
按BOM的使用功能可分為：GBOM，EBOM，PBOM，MBOM，SBOM
GBOM：是指研發(fā)產品的原形BOM，體現(xiàn)產品或產品系列所有的設計功能模塊的組成及關系以及各功能模塊的裝配關系零部件的組成。用有限數(shù)據(jù)描述大量產品品種，用一個通用的產品結構樹來表示產品的完全結構。GBOM是所有種類BOM的原型和數(shù)據(jù)源。GBOM的結構一般可從產品的功能層到實現(xiàn)層一直分解到材料級甚至是物質級，是產品信息的最完整的體現(xiàn)。
圖3、GBOM的結構
圖4、GBOM從功能級到實現(xiàn)級EBOM：表征產品設計的結果，產品設計數(shù)據(jù)的結構化表達。在設計階段形成，反映產品組成的物料清單（包括硬件、軟件或其集合體），是工程數(shù)據(jù)架構之一，需直觀展現(xiàn)出產品設計的意圖以及任務，明確產品及組件結構關系、數(shù)量等信息。
針對同一種規(guī)格的產品定義的工程BOM,體現(xiàn)某一規(guī)格產品的裝配組成關系及各層零組件的關聯(lián)關系。EBOM是計劃、制造、采購等BOM的源頭。
EBOM同GBOM的差別是EBOM通常中指某一固定配置產品設計BOM，而GBOM則是某一系列產品的全集BOM。
圖5、EBOM的結構
計劃PBOM：主要是供應鏈進行產品的資源計劃安排時需要針對產品的EBOM進行分解，并按不同種類的零組件分類匯總，分解不同加工種類的物料需要的資源和時間。滿足資源計劃，生產排程的需要。這類BOM主要包括了排產BOM，工藝BOM\外購件BOM等。
制造MOM：表征制造工藝設計的結果，產品制造數(shù)據(jù)的結構化表達。反映產品制造物料清單，是生產拉動計劃、物料需求計劃以及成本核算的依據(jù)，反映了零件制造裝配制造之間的關系。
銷售SBOM：主要是指可以獨立銷售的產品或產品族的功能組件的集合，SBOM做為客戶可選配的產品功能組件BOM，BOM中的所有子項都具備獨立的定價和銷售屬性。銷售BOM通常是GBOM中的功能層BOM。
BOM使用對象的不同，BOM視圖的定義也不同，與BOM關聯(lián)的信息也會擴展。建立數(shù)據(jù)驅動業(yè)務的模式就是建立以BOM為載體并在BOM的視圖的動態(tài)轉化過程驅動業(yè)務的運作，同時提供業(yè)務操作需要的信息。BOM視圖的分類并沒有固定的模式，不同的企業(yè)可以根據(jù)業(yè)務的模式定義企業(yè)內部的BOM視圖。但不同BOM視圖轉換遵循統(tǒng)一的原則。
如何進行企業(yè)BOM拓撲結構的設計
如果說BOM視圖的定義是柔性制造的基礎，不同BOM視圖之間的自動轉換能力則是實現(xiàn)柔性的關鍵。定義企業(yè)BOM的拓撲線路結構關系是企業(yè)的業(yè)務架構設計或IT系統(tǒng)架構設計的基礎。設計核心流程可以明確不同的業(yè)務領域需要的BOM種類及BOM之間的關聯(lián)關系。設計企業(yè)的BOM拓撲結構要從企業(yè)的訂單執(zhí)行流程入手，通過訂單執(zhí)行的主流程分析不同訂單處理環(huán)節(jié)需要的BOM信息的內容，不同處理環(huán)節(jié)的BOM數(shù)據(jù)信息的關系。
圖6、典型企業(yè)訂單應用流程
根據(jù)不同的需求BOM的不同視圖之間進行映射時存在著不同的映射形式。其映射的視圖之間存在著一定的函數(shù)關系。一般視圖的基本映射類型為：
遺傳映射：指在映射前后BOM(視圖中節(jié)點之間的關系沒有發(fā)生變化，只是節(jié)點的屬性發(fā)生了變化的映射。
變異映射：指在映射前后視圖中的節(jié)點屬性沒有發(fā)生變化，只是節(jié)點之間的關系發(fā)生了變化的映射。
綜合映射：指在映射前后視圖中的節(jié)點屬性發(fā)生了變化，節(jié)點之間的關系也發(fā)生了變化的映射。
在進行BOM關系映射時確定源BOM和目標BOM之間的結構和相關屬性變化是非常重要的。GBOM是企業(yè)的源BOM，其它BOM的類型都是源于GBOM映射而來。
實現(xiàn)不同BOM視圖映射時需要考慮幾個關鍵的條件：
定義不同目標BOM視圖的BOM表述內容及與FBOM之間的轉換對應關系。不同BOM視圖的模板及對應規(guī)則一旦確定就要保持要穩(wěn)定，基礎信息的改變對應用系統(tǒng)和業(yè)務的沖擊較大。
定義BOM自動轉換的規(guī)則，通過系統(tǒng)自動進行不同BOM視圖間的轉換。由于BOM是動態(tài)變化的，人為跟蹤BOM的變化及不同BOM視圖的轉換，訂單交付周期會大大延遲。
定義不同BOM視圖轉換的條件和時間也是正確進行BOM信息傳遞，訂單必須按產品的交期及制造的產能進行平衡，BOM的視圖生效的時間必須依照生產精確的排程時間來轉換，提前或滯后都會打亂制造的節(jié)奏。造成生產的混亂，影響產品的交期，質量和成本。
不同視圖的BOM進行轉換時，需要對BOM中進行映射關系的處理。例如：分離BOM加工件和外購件，對同類加工項編碼進行抽取，合并等。基于BOM和3D模型進行工藝加工信息的提取和整理。這些數(shù)據(jù)是物流配送和自動機床加工需要的底層數(shù)據(jù)，如果通過人工處理，人工和時間的消耗巨大而且無法保證數(shù)據(jù)的正確性。物流和加工的節(jié)奏會被拓亂，嚴重影響加工的效率和成本。
柔性制造過程應用的最關鍵信息是產品的BOM。BOM柔性的關鍵是從不同的工具軟件中自動提取BOM信息的能力、對BOM數(shù)據(jù)的處理能力，BOM自動變型處理的能力越強，企業(yè)制造的柔性能力就越強。
企業(yè)級的BOM架構的設計包括以下幾部分：
企業(yè)應用的BOM種類的定義。
研發(fā)BOM主結構的定義，研發(fā)BOM信息要涵蓋其它種類BOM的基本信息，并體現(xiàn)出所有信息的相互依存的關系。
不同種類BOM的使用場所，環(huán)境和BOM視圖的基本信息的定義。
依據(jù)企業(yè)訂單主流程定義不同BOM視圖生成的必要條件和BOM信息生成的數(shù)據(jù)源。
確定不同BOM轉換的關聯(lián)關系和數(shù)據(jù)基準，在BOM變更控制中實施參照基準BOM進行多個BOM視圖的變更控制。
所有BOM視圖涉及的信息進行全面的標準定義，確保定義信息的準確性，一致性和可用性。
圖7、企業(yè)BOM的拓撲結構
數(shù)字化驅動是企業(yè)的軟實力，構建柔性能力就是玩轉BOM
目前，對絕大多數(shù)企業(yè)來講，數(shù)字化轉型已經不是做與不做的問題，而是如何做的問題。然而，在數(shù)字化轉型中，很多企業(yè)面臨著缺乏戰(zhàn)略，缺失轉型文化，數(shù)字化人才匱乏，沒有依托合適的技術平臺，頂層規(guī)劃能力薄弱等問題。
構建企業(yè)的數(shù)字化能力涉及多個方面的軟實力的實施，是企業(yè)構建數(shù)字化生態(tài)系統(tǒng)工程項目。數(shù)字化技術在被神化的同時是企業(yè)忽視了企業(yè)軟實力的建設，尤其是對企業(yè)數(shù)據(jù)的設計控制和駕馭的能力，如果企業(yè)的數(shù)據(jù)像一頭脫疆的野馬無法精準掌握，即使再先進的人工智能也可能只能淪落為華麗的擺設。并不能給企業(yè)真正帶來質的轉變。其實真正的數(shù)字化技術是在企業(yè)的所有領域對數(shù)據(jù)的高度控制能力，只有企業(yè)高水平的數(shù)據(jù)管理能力與數(shù)字化技術的結合才能起來，才是企業(yè)的數(shù)字化轉型之道。BOM是制造企業(yè)的最核心的數(shù)據(jù)，企業(yè)對BOM的控制能力是企業(yè)快速建立柔性能力的快捷之路。對企業(yè)而言，投資小見效快。中小企業(yè)通過BOM數(shù)據(jù)能夠得到最客觀的，最清晰的業(yè)務過程，BOM數(shù)據(jù)能夠幫助管理者化繁為簡，透過復雜繁蕪的流程看到業(yè)務的本質，更好地優(yōu)化決策向數(shù)字化和快捷通道。企業(yè)要進行數(shù)字化化轉型，首先要解決的軟實力，要構建一支了解企業(yè)自身情況的數(shù)據(jù)管理的專業(yè)團隊，夯實企業(yè)的數(shù)據(jù)管理的基礎。中小企業(yè)從BOM的基礎管理入手切手企業(yè)的數(shù)字化轉型是一條可行之路。
