4. 典型的层级物料清单
4.1 通用产品结构
Schichtel 具有重要意义，尤其对于复杂 BOM 而言，因为它将 产品结构分为[31]：
产品细分（也叫“通用产品结构”）
物理部件和装配（实际（实例化的）BOM 和零件主数据，
含零件编号）
一个产品（P）的结构最初被分为逻辑 / 通用组（G1-G6）。这 种所谓的“产品细分”表示一个产品的骨架。实际安装的个 别零件（E1-E6）或装配（Z1, Z2）添加到各组（逻辑节点）下面，
将产品细分延伸到产品结构（图 9）。
图 9：将产品结构分为逻辑 / 通用和物理部件 来源：[31]
这一划分大幅简化了产品结构，用于具有定量复杂性（有大量 部件）的地方（比如机械、设备工程和航空航天工程），以及 具有定性复杂性（大量变型）的地方（比如汽车行业）。
4.2 变型、平台和模块策略 （产品线工程）
现代产品正变得越来越复杂，有很多变型。用合适的产品开 发和生产方法来应对这一趋势是控制总体成本的唯一方法。
这就要求采用适当的产品结构和配置以及在这一基础上的制 造、装配和采购过程。从产品角度而言，用装配和系列对一 个可变和模块化产品结构进行系统化工程，采取措施重用部 件，在这里做出重要贡献。欧洲工业长期以来一直使用变型 装配。在前述条件下，变型装配对一个公司的成本结构的重 要性已经增加。由于潜在的产品形状数量非常多，因此管理 这些变型对于处置、生产 / 装配和服务而言极为重要。图 10 所示为产品的所有变型和衍生品。
图 10：高变型产品举例 来源： [32]
通过可以产生一系列衍生产品形状的变型，可以导入平台，定 义可重用部件（横向矩阵系统），从而降低复杂性，同时提供 市场要求的个性化（图 11）。以这种方式使产品系列和产品计 划实现系统化也叫“产品线工程”（PLE）。
图 11：平台及模块策略 来源：[38]
不同并且有时彼此冲突的目标是产品架构优化的驱动力。比 如，尽管从生产角度需要易于装配的模块，但是工程部门把 重点放在功能隔绝性上。尽管采购部门要求完整、低成本的 模块， 但是销售部门要求最大变差和可合并性。
由于这个原因，在需要各个学科之间配合时，只能开发一个可 行的产品架构。可以在产品开发之前或者与产品开发并行在工 具中构造模块化产品结构（图 12）。
图 12： 用 Metus（IDConsult）优化产品结构 来源： [39]
4.3 不同的 BOM 视图
在产品生命周期的下列阶段，从不同角度解释产品结构，以便 衍生出不断变化的信息。工程 BOM 和一系列其它 BOM 之间 差异，此后汇总在 BOM 下面。这些 BOM 包括：
制造 BOM
装配 BOM
处置 BOM
排程 BOM
计算 BOM
库存 BOM
采购 BOM
服务 BOM
在查看一个一致产品结构的使用情况时，你会发现工程和制 造 BOM 之间的差异最有趣。文献列出了下列差异：
订单特定：工程 BOM 一般为订单中性，而制造 BOM 具有 订单特定性[DIN 6789]。在按单工程（EtO） 和按单装配中，
订单中心和订单特定之间的分离有时不再存在或者合并在 生产中。
结构差异：经常从功能角度来看待工程 BOM 中的产品细 分，比如机械、电气和气动部件。制造 BOM 取决于生产 和装配作业。
信息的数量： 在产品的结构和标识相同时，通过要描述的 数据量来区分两个 BOM 类型。
变更状态：工程 BOM 一般不与活跃制造 BOM 的变更状 态 对应，尤其 在 人 工 输入和管 理 数 据 时。不过，这种 BOM 形式现在越来越多地以简化后的变更状态管理形式 呈现。
可以根据产品生命周期阶段和学科定义不同的产品视图（见 图 13）。
图 13： 产品结构的不同视图 来源： [33]
不同的视图对产品结构的需求也不同，因此形成的各个应用特 定 BOM 类型的结构和内容也各不相同。通过定义构件，将不 同零件总结为视图 A 和视图 B 中的装配，我们得到两个不同 的结构 – 在本案例中指相同的零件，但是生成不同 的结构节 点。从 IT 角度而言，E-BOM 和 M-BOM 现在通常用不同结构 而不是视图来表示。
4.4 实例化
若果在复杂系统中安装了同一类型的多重部件，就用实例来区 分相同的部件。由于多种原因，数字化模型的实例化具有重大 意义。在复杂的产品和系统（比如机器、船舶和飞机）中，
必须能够追溯和分别识别安装在多个位置的相同部件。 比如，
在船舶上，一个特定类型的部件（比如泵 4711 D（零件编号 和变更索引号）可以安装在不同的位置，有不同的参数（比 如维护信息和供应商）。通过一个序号来检索各种实例，这个 序号用零件编号和版次 / 版本来明确标识该实例。重要部件按 件追溯，因此每个零件都有一个序号和一个零件编号，从而 形成零件的完整文件。船舶中的泵以上下文特定的方法来标 识，将相关实例（零件编号、版次 / 版本、序号）分配给船 舶的序号（图 14）。
图
14： 类型和实例之间的关系，通过序号区分
如果安装位置不重要，一般通过序号实例化就足够了。大系 列产品的序号通常只在最高层次分配。在电子领域，经常通过 位置标记来进行实例化，因为相关部件的位置与装配过程相 关。 在示意图 / 布置图和 BOM 里面，往往通过附加位置标记 来识别相同的位置（比如：一个容量相同的冷凝器有一个零 件编号，一个版次号 / 版本号，一个名称和安装位置 C1, C2, C3等等）。现在，工业 4.0 首先从面向服务的业务模型中产生 了新的需求，要求通过上下文援引安装位置和产品来实现实例 化。传感器提供的值只能在上下文中解释（图 15）。
图 15：类型和实例之间的关系，通过位置标记区分
5. 产品和过程模型的数字化
ysLM 支持基于模型的系统工程（MBSE）方法，在概念 PDP 阶段早期主要通过一种系统化、跨学科设计方法（见
图 17： 数字母模与数字双胞胎之间的关系 [VPE]
在理论上，数字母模为订单中性，而数字双胞胎是已交付产 品的虚拟图像。不过，在现实中有很多取决于生产类型的混 合形式：
MTS（按库存生产）
MTS 一般用于散装货物和消费品，指完全隔离订单中性开 发和取决于预测的生产。
CTO 或 ATO（按单配置或装配）
只有在生产部门收到个别客户需求后才确定特定变型。
CTO 和 ATO（按单配置和按单装配）
在一个基于模块化或变型概念的终端产品有多重替代时适 合使用 CTO 和 ATO。工程、设计、采购和生产领域一般 采用订单中性工作方式。最终装配生产和配送具有客户特 定性，因此也具有订单特定性。
ETO （按单工程）
在收到来自开发和设计过程的客户订单之后会立即触发 ETO。开发有时是订单中性，有时是订单特定。在按单工 程中，工程、采购、生产、最终装配和配送一般都具有订 单特定性。这一生产原则最适合于客户特定产品。客制生 产会将标准化降到很低的水平。
如图 17 所示，另一个重要的差异化特征是追溯实际和虚拟实 例（数字双胞胎）。在航空航天等个别行业，通过一个服务过 程实施的每项变更都必须记录在数字双胞胎中。其它行业 – 尤其是非常强调安全或服务的行业 – 目前正在讨论数字双胞 胎永久匹配的技术可行性和经济优势。图 18 显示了传输到其 它术语的“数字母模”和“数字双胞胎”这两个术语。
图 18： 数字母模与数字双胞胎之间的关系 [VPE]
6. 产品结构今后将如何变化？
6.1 跨学科性、集成和联合
跨学科性与集成要求在全产品生命周期中（从需求分析、产品 开发、生产计划和制造到运行、服务、备件供应及回收）为 工程提供支持。从组织和技术角度而言，所有学科（机械、
电气和电子工程、软件与服务）和所有业务单位也需要这样的 支持（图 19）。
图 19： 跨学科、集成并且联合的产品生命周期 来源： [21]
一个跨学科产品结构要求对全产品生命周期和各个学科的不 同创建系统进行有意义的集成，尤其在 PDP 的早期设计阶段
（见第 6.4 节）以及用于机械、电气和电子工程及软件开发
（CASE）的 CAD 和 CAE 应用。须特别注意机械工程、电子 工程、软件及服务中开发过程的多样性。机械产品工程以第 4 节中描述的层级物料清单为基础。软件和电子开发、生产计划 和服务描述采用不同的结构方法。现在主要在开发 / 设计、生 产计划和制造阶段查看产品结构。现在出现了这样一个明显 趋势，即将 SysLM 解决方案中的早期概念阶段与开发 / 设计 之后的产品生命周期阶段集成在一起，包括生产计划、制造 和服务支持。
术语“联合”指在各个内外组织单位和 IT 解决方案中管理产 品结构的组成部分而不丧失总体连接性的组织和技术能力。
6.1.1 软件
图 20 所示为一个由可以独立修改的各个组件（A、B 等）组 成的软件产品。在特定版本中选择个别组件会创建软件产品 的一个新状态（建造）。
软件一般在支持各种替代版本的版本控制系统中开发。“主 干” 指持续的主要开发路径。所有变更都记录在主干里面。此 外，还可以在开发的各个阶段进行去耦处理，然后作为一个 单独的“分支”继续。这用于表示永久性的小变更，比如一 款专门为一个不同国家开发的软件。尽管如此，一个分支还可 以显示一个短期性质，以便开发和测试新的构件，然后将其 部署到软件中。因此，还可以将一个分支重新与主要开发路 径或主干结合起来。这样将两个版本中的变更结合起来就成 为“合并”。
图 20： 不同软件构件的配置 来源： [36]
6.1.2 电气 / 电子工程
电气和电子工程具有多种应用状态（见 图 21）。
图 21：各种类型的电气 / 电子工程应用
马达控制器及其连接的传感器和执行器以及能源供应装置位
马达控制器及其连接的传感器和执行器以及能源供应装置位