吳繼軍 陳志強(qiáng) 楊少國 徐紅星 孫百英

[摘 要] 企業(yè)由于產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理問題造成的困擾在汽車制造行業(yè)顯得尤為突出，其客觀原因在于汽車制造業(yè)本身的行業(yè)特性與業(yè)務(wù)環(huán)境的挑戰(zhàn)。市場產(chǎn)品多樣性需求的增長導(dǎo)致汽車平臺(tái)、車型、配置數(shù)量、零部件數(shù)量急速增加，同時(shí)也增加了設(shè)計(jì)和管控難度，汽車生產(chǎn)的產(chǎn)量加大及企業(yè)精益管理對(duì)產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理的要求也更為嚴(yán)苛。本文通過分析某汽車企業(yè)存在的具體問題及現(xiàn)象，闡述了產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)建設(shè)的必要性。

[關(guān)鍵詞] 產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理；數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)；汽車企業(yè)

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2014 . 18. 035

[中圖分類號(hào)] F272.7 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1673 - 0194（2014）18- 0052- 06

0 引 言

隨著汽車企業(yè)的發(fā)展和車型的不斷增加，日益膨脹的信息給某車企帶來的影響也越來越明顯，以往的人工把控變得越來越吃力，缺乏產(chǎn)品開發(fā)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，各個(gè)車型之間數(shù)據(jù)缺乏關(guān)聯(lián)性，難以形成未來車型的開發(fā)技術(shù)庫，產(chǎn)品信息分散管理，資源重用率低；BOM和產(chǎn)品配置表仍以Excel方式進(jìn)行表述和傳遞；管理檢索統(tǒng)計(jì)都不方便，零部件缺乏有效的分類管理，難以查找和重用；缺乏有效的項(xiàng)目監(jiān)控，技術(shù)部門的工作任務(wù)都是以項(xiàng)目進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，目前主要手段是開會(huì)討論，輔助以Project和Excel等辦公軟件，無法及時(shí)了解到項(xiàng)目資源的分配及使用情況。鑒于以上情況，迫切地需要將現(xiàn)有車型數(shù)據(jù)平臺(tái)單一數(shù)據(jù)整合并建立產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（以下簡稱“PDM系統(tǒng)”），并逐步實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理的規(guī)范性、有序性。

1 PDM系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)

經(jīng)過長時(shí)間的選型，某車企決定搭建企業(yè)級(jí)PDM平臺(tái)，結(jié)合未來的發(fā)展戰(zhàn)略、業(yè)務(wù)需求及目前實(shí)際情況，遵循管理與技術(shù)并重、IT系統(tǒng)效益最大化、擴(kuò)展/開放和集成性、安全性4大原則，以逐步形成整車產(chǎn)品研發(fā)管理系統(tǒng)，完善企業(yè)研發(fā)管理體系的建設(shè)，從而提高企業(yè)研發(fā)核心競爭力并確保企業(yè)主要任務(wù)和目標(biāo)的順利實(shí)現(xiàn)為總體目標(biāo)。

針對(duì)上述目標(biāo)，該車企規(guī)劃了兩步走的實(shí)施策略，并明確定義了在每期所需完成的具體內(nèi)容。各期規(guī)劃的內(nèi)容和功能如圖1。

2 PDM系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)

隨著產(chǎn)品研發(fā)方式的不斷發(fā)展變化，工程師設(shè)計(jì)的交付物不在是單一的圖紙，而是各種格式的文件，包括3D和2D設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)是一切制造，檢驗(yàn)和生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)，也是一個(gè)企業(yè)中最重要的產(chǎn)品數(shù)據(jù)。隨著該車企的發(fā)展，設(shè)計(jì)資料數(shù)量變得異常龐大，設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化成為構(gòu)建PDM系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)和核心問題。它包括統(tǒng)一的模板、統(tǒng)一的編號(hào)、統(tǒng)一的格式、版本的更新以及3D與2D數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)與檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)聯(lián)、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)與物料的關(guān)聯(lián)等。

該車企PDM系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫按企業(yè)特定需求進(jìn)行了設(shè)計(jì)和擴(kuò)展，關(guān)鍵結(jié)構(gòu)及編碼有以下內(nèi)容。

2.1 塊總成MODEL

編碼原則：

屬性：

2.2 零件PART

編碼原則：

屬性：

2.3 內(nèi)部數(shù)據(jù)發(fā)放單

編碼原則：”XX_IEX”NNNNNNNN（N表示任意數(shù)字）

屬性：

2.4 企業(yè)至供應(yīng)商數(shù)據(jù)發(fā)放單

編碼原則：“XX_OEX”NNNNNNNN（N表示任意數(shù)字）

屬性：

2.5 主要的系統(tǒng)對(duì)象關(guān)系

2.6 發(fā)布狀態(tài)

3 PDM系統(tǒng)工作原理

3.1 SOA架構(gòu)

該車企PDM系統(tǒng)采用SOA架構(gòu)，在多年領(lǐng)先的PDM軟件開發(fā)與實(shí)施基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了PDM系統(tǒng)的完全SOA化：包括PDM系統(tǒng)應(yīng)使用的SOA組件，PDM系統(tǒng)應(yīng)提供的服務(wù)等。該車企PDM系統(tǒng)能夠以完全SOA架構(gòu)的方式，提供PDM系統(tǒng)所要求的所有功能，包括文檔管理、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理、配置管理、零部件分類管理、工作流程管理、更改管理、項(xiàng)目管理、需求管理等。

3.2 CWER架構(gòu)

該車企PDM系統(tǒng)基于全球領(lǐng)先的4層體系架構(gòu)進(jìn)行建設(shè)，包括ClientTier，WebTier，EnterpriseTier，ResourceTier。其4層體系架構(gòu)及遵循業(yè)界的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)如工作流聯(lián)盟和工程變更CMII等，為PDM提供了強(qiáng)大的開放性、靈活性和可拓展性，提供全面的端到端的產(chǎn)品全生命周期管理的解決方案組合。

3.3 VAS結(jié)構(gòu)及企業(yè)級(jí)選項(xiàng)庫

該車企構(gòu)建了整車裝配結(jié)構(gòu)（Vehicle Assembly Structure），用來管理研發(fā)過程中的工程數(shù)據(jù)。VAS是一個(gè)從產(chǎn)品功能角度對(duì)整車進(jìn)行劃分的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，借鑒了業(yè)界的領(lǐng)先實(shí)踐。它包括：

（1）VAS模板。VAS模板是VAS結(jié)構(gòu)中不變的部分，基于VAS模板可快速克隆出新平臺(tái)的VAS上層結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

（2）VAS配置管理。VAS基于PDM平臺(tái)采用全配置管理方式，配置變量添加在MODEL（如圖3所示）。

（3）企業(yè)級(jí)選項(xiàng)庫。幾百個(gè)選項(xiàng)包括：

整車選項(xiàng)——軸距、駕駛方位、驅(qū)動(dòng)方式、品牌。

技術(shù)選項(xiàng)——基于塊級(jí)總成，從尺寸、功能、結(jié)構(gòu)、材料、顏色、法規(guī)、外觀風(fēng)格、品牌等8大方面進(jìn)行定義，如發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、前排座椅等等。

通過VAS，不但可以快速準(zhǔn)確地生成單一配置車型SOS（Stored Option Set），可以進(jìn)行各階段的整車虛擬評(píng)審（在整車開發(fā)過程中的數(shù)據(jù)發(fā)布節(jié)點(diǎn)或物理樣車制造之前進(jìn)行的整車級(jí)別的模型檢查，以期在研發(fā)早期發(fā)現(xiàn)和解決設(shè)計(jì)問題），此外還帶來以下好處：

以產(chǎn)品功能而不是行政部門來進(jìn)行組織，并降低了與工藝的耦合度，使得各車型數(shù)據(jù)組織方式完全相同，數(shù)據(jù)查詢和重用方便快捷。

近百個(gè)塊級(jí)別總成使得整車結(jié)構(gòu)層級(jí)和復(fù)雜度降低，方便設(shè)計(jì)分工，并可以圍繞塊有序逐步培養(yǎng)工程師研發(fā)能力，提升企業(yè)整體研發(fā)水平。

將重用級(jí)別從零部件級(jí)別擴(kuò)展至塊級(jí)別，加快研發(fā)速度和提高重用。

4 PMD系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

4.1 圖文檔管理

實(shí)現(xiàn)電子圖紙及文檔的安全、高效管理，通過流程及版本的控制，確保電子圖紙及文檔的一致性和有效性。

（1）文檔模板管理：可建立文檔模板，依據(jù)不同的類型定制不同的模板。

（2）多種文檔類別：支持Office/PDF/TIF文檔屬性的方便定義；支持文檔按照業(yè)務(wù)特性進(jìn)行分類；提供文檔模板功能，使文檔實(shí)例的創(chuàng)建可以通過模板來實(shí)現(xiàn)；具備版本、版次的管理，資料的引用可保證一致性；科技資料按照類別進(jìn)行管理，在各類資料中能夠提供授權(quán)者的修改、刪除、查詢功能，并能夠進(jìn)行精確檢索及模糊檢索。

（3）文檔編碼檢查：依照編碼規(guī)則，檢查文檔編號(hào)，嚴(yán)格保證編碼的唯一性。

（4）文檔查詢：文檔與文檔之間、文檔與零部件對(duì)象之間、文檔與其他業(yè)務(wù)對(duì)象之間能夠建立關(guān)聯(lián)，通過關(guān)聯(lián)關(guān)系的建立，文檔與其他業(yè)務(wù)對(duì)象之間可以方便地實(shí)現(xiàn)交叉查詢。

4.2 零部件管理

（1）零部件編碼檢查：支持零部件編碼與圖號(hào)編碼管理；具有編碼規(guī)則管理和糾錯(cuò)提醒功能，嚴(yán)格保證編碼的唯一性；能夠在車型型號(hào)和狀態(tài)上區(qū)分整車車型編碼。

（2）零部件查詢：可由零部件屬性查詢零部件；由文檔關(guān)聯(lián)性查詢零部件；零部件查詢結(jié)果可導(dǎo)出。

（3）零部件與相關(guān)文檔關(guān)聯(lián)：建立零部件與相關(guān)圖面或文檔的關(guān)聯(lián)。

（4）建立零部件分類管理庫：規(guī)劃零部件分類；定義零部件屬性，如凈重、零部件材料等（如圖4所示）。

4.3 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與配置管理

通過PDM系統(tǒng)創(chuàng)建產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，提供簡單和易用的圖形化方式來定義、瀏覽、修改產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹，從而快速生成新的產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，并自動(dòng)生成產(chǎn)品明細(xì)表。

（1）管理完整的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)并提供圖形化的界面進(jìn)行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的創(chuàng)建、修改（支持替換件、可選件）。

（2）基于選項(xiàng)庫和車型定義表定義車型配置表（SOS）和全配置BOM清單，搭建EBOM上層結(jié)構(gòu)。

（3）可定義多個(gè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的屬性。

（4）可根據(jù)版本規(guī)則、日期、狀態(tài)等條件瀏覽產(chǎn)品BOM結(jié)構(gòu)；可依照選項(xiàng)配置條件瀏覽BOM結(jié)構(gòu)。

（5）可增加或減少替代件/替換件。

（6）任意比對(duì)兩個(gè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，并輸出比對(duì)結(jié)果。

（7）產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的單階/多階的使用性反查；可選擇階層與父階類型。

（8）產(chǎn)品結(jié)構(gòu)可轉(zhuǎn)化為輕量化模型。

（9）產(chǎn)品結(jié)構(gòu)審核流程，可做簽審與通知；產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有生命周期狀態(tài)；支持BOM版本和版次的管理；支持BOM不同階段的狀態(tài)管理（如圖5所示）。

4.4 設(shè)計(jì)變更管理

產(chǎn)品需要設(shè)計(jì)變更時(shí)，設(shè)計(jì)員在PDM系統(tǒng)中填寫設(shè)計(jì)變更單，填寫完畢后提交電子審簽流程，審批人在系統(tǒng)中收到審批電子流程的通知，在系統(tǒng)中對(duì)流程進(jìn)行審批，審批結(jié)束后發(fā)送給相關(guān)單位，各單位按設(shè)計(jì)變更單進(jìn)行方案設(shè)計(jì)或圖紙、零部件變更。圖紙、零部件變更結(jié)束后，連接到需變更產(chǎn)品/零部件并附加相關(guān)參考文檔，設(shè)計(jì)員發(fā)起電子流程，審批人通過之后，對(duì)該圖紙、零部件進(jìn)行凍結(jié)，系統(tǒng)再將相關(guān)文件發(fā)送給各相關(guān)部門，相關(guān)部門進(jìn)行試制量產(chǎn)等后續(xù)工作（如圖6所示）。

4.5 可視化管理

PDM系統(tǒng)中內(nèi)嵌輕量化模型檢視器，能夠基于JT模型進(jìn)行縮放、平移、測量、動(dòng)態(tài)剖切等基本功能。瀏覽器提供數(shù)字化樣機(jī)（DMU）功能，包括對(duì)同構(gòu)或異構(gòu)CAD模型產(chǎn)生的JT檔進(jìn)行靜態(tài)干涉檢查、動(dòng)態(tài)干涉檢查、拆裝過程分析，能夠加載單一配置車型，將其JT模型加載進(jìn)行虛擬干涉檢查。

4.6 數(shù)據(jù)分發(fā)與管理

技術(shù)文件、圖紙、數(shù)模等設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)通過PDM系統(tǒng)進(jìn)行創(chuàng)建、審批、會(huì)簽、批準(zhǔn)等。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)被批準(zhǔn)后，通過電子流程流轉(zhuǎn)到檔案部門，檔案部門對(duì)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)放（發(fā)放到內(nèi)部相關(guān)部門及供應(yīng)商處）并按設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)類別進(jìn)行歸檔。內(nèi)部相關(guān)部門及供應(yīng)商到汽車數(shù)據(jù)發(fā)放系統(tǒng)中下載設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，并按設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)方案和供貨變更。檔案部門可在PDM系統(tǒng)中監(jiān)控所有的內(nèi)部部門及供應(yīng)商是否下載了相關(guān)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)發(fā)放及歸檔的電子化（如圖7所示）。

5 結(jié) 論

該汽車企業(yè)自建設(shè)產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)以來，規(guī)范了產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理，提高了產(chǎn)品研發(fā)水平，逐步實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品數(shù)字化，降低研發(fā)成本，減少研發(fā)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高研發(fā)工作效率和快速反應(yīng)及配置能力。PDM系統(tǒng)的應(yīng)用為該企業(yè)帶來如下收益：

電子流程的應(yīng)用提高了設(shè)計(jì)效率，縮短了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期30%；

分布式架構(gòu)和協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)的建立減少了信息傳遞時(shí)間30%；

通過基于PDM系統(tǒng)搭建的電子發(fā)放流程減少了圖紙和發(fā)放的時(shí)間80%；

以產(chǎn)品為中心組織數(shù)據(jù)，促進(jìn)知識(shí)重用，提高設(shè)計(jì)人員的工作效率30%；

提供查詢和瀏覽研發(fā)數(shù)據(jù)的平臺(tái)，制定各類型的報(bào)表，查閱紙質(zhì)檔案資料的時(shí)間減少了40%；

規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)更改流程的引入，更改的隨意性和重復(fù)性減少了30% 。

主要參考文獻(xiàn)

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