PLM解决产品研发协同方案

为实现资源的优化配置及数据共享,缩短产品开发周期,降低企业投资风险。根据企业现有的业务需求,基于PLM系统开发了一套协同管理平台。并根据整车厂任务协同过程中的实际需求

概述
为实现对产品研发过程和产品研发数据的管理,缩短产品上市时间,以及产品成本的降低和质量的提高,大部分汽车整车厂已经开始实施甚至完成实施PLM系统。诸多车企相继成立海外研发中心,其目的即利用全球资源来造,提高自主研发的能力和水平。例如:利用欧洲意大利领先的造型技术成立欧洲研发中心、利用日本领先的内饰技术成立日本研发中心等。全球范围内的汽车产品的设计开发、生产、分销和售后服务活动更为紧密,成为一个供应链,供应商参与产品设计已经成为必然趋势。
 
目前由于缺乏支持全球化研发协同信息平台,尚不能高效地进行包括研发项目管理、过程管理、产品数据管理变更管理、资源管理等在内的全球研发协同。因此,研究基于信息化的全球研发协同机制和管理模式,以提升集团企业面向国际市场的竞争力,已成为现代汽车制造业的必然趋势。笔者提出了一个基于PLM的汽车产品全球协同研发平台的方案,构建了异地多设计中心、零部件供应商联合设计协同平台体系架构,从而达到提升自主研发能力,提高协同研发效率的目的。
 

协同管理技术应用现状
协同管理技术在国外开展的较早,目前已经成功的实现了产品的协同设计和制造。很多企业,如德国大众为了充分利用全球开发资源和制造资源,已构建了多国家、多组织的异地协同设计制造模式。
 
但是网络化协同设计技术方面的研究和应用在国内起步较晚,主要集中在企业内部CAX(包括CAD、CAM、CAE、CAPP等)基础上开展研究。然而整车产品开发过程不仅仅只包含企业内部的开发过程,还包含整车厂与异地跨组织设计中心之间的协同、与各类供应商之间的协同开发。
 
对于异地设计中心和供应商参与协同产品开发,目前国内大多自助品牌车企都还处于摸索阶段,对相关的具体流程和如何管理整车厂在异地设计中心参与的协同设计过程都缺少深入的研究和分析,同时对协同委外零部件开发、委外工装夹具设计、委外工艺设计等供应商参与的委外设计过程也缺少研究,例如如何对协同过程进行建模、对协同过程进行很好的管控;同时对这些协同过程中产生的数据的管理也很混乱,还存在大量的纸质图纸没有纳入到信息系统中。
 

1.1 异地跨组织协同现状
异地跨组织整车造型设计过程中,大部分整车厂需要将本地的历史车型产品数模发给造型设计中心做参考设计,而这些设计数据主要存放在整车厂数据管理系统(PDM/PLM)中,造型设计过程中需要的产品设计数据还需在PDM/PLM系统中申请下载后,以FTP站点共享的方式发给造型设计中心。当异地整车造型设计中心完成设计工作后,需在异地设计中心的数据管理系统(PDM/PLM)中申请下载造型数据,再以FTP站点共享的方式发给整车厂。同时对这些数据的外发管理也没有纳入到信息系统中。
 

1.2 零部件供应商协同现状
零部件采购过程中,大部分整车厂都通过供应链管理系统(SCM)来对采购价格、采购合同、采购比例进行管理,但对采购过程中需要外发给供应商的零部件设计数据(设计图纸、三维数模等)没有通过SCM进行管理,而这些设计数据主要存放在整车厂数据管理系统(PDM/PLM)中,零部件采购过程中需要的零部件设计数据还需在PDM/PLM系统中申请出图打印后,以纸质图纸,并且人工传递(如通知供应商来整车厂取图纸、快递)的方式外发给供应商,同时对这些数据的外发管理也没有纳入到信息系统中。
 
国内针对整车厂与异地跨组织设计中心、与供应商在协同设计和数据外发方面进行统一管理的软件系统平台也较少。笔者正是基于企业在这方面管理存在的问题,根据企业实际应用需求,开发了一种协同管理平台,来支撑整车厂在数据共享、数据外发和委外设计中的协同开发任务方面的业务要求。
 

协同业务过程分析
通过整车企业的实地调研,从整车厂与外部研发合作伙伴和供应商的协作看,有与专业设计公司间的协同,有与供应商间的协同,地域包括国内和国外。从协同关系上看,不论是哪一种协同可以归纳为,有委托和被委托关系的委托协作;有明确的上下游协作关系的上下游协作、复杂的平行交叉协作。各种协作的特点和异同点分析如下。
 
(1)委托关系协作:有明确的委托和被委托关系,委托方对被委托方有明确的输入、输出和交付要求以及十分明确的变更通报的内容和协作要求。协作关系通过合同、技术协议来确立和约束。
 
(2)上下游协作:不一定有委托和被委托关系,但有明确的数据输入、输出、时点、范围以及变更管理要求,各方通过本部发布的项目计划或合作协议建立协作关系。在网络计划中可以显著地体现出前置任务和后续任务关系,上游按计划(或根据下游请求)向下游发布数据,下游通过接收和使用上游发布的数据开展协作。在协作过程中存在数据请求、数据发布、变更管理和交付物发布等活动。
 
(3)平行交叉协作:没有严格的上下游协作关系,也没有十分明确的数据发布、时点、范围以及准确的接收要求,本部发布的项目计划也难以明确约束这种前后关系。协作各方相互共享、借鉴和参照各方的设计,动态和透明地开放数据,属于复杂的交叉协作,是组织内采用的主要协作方式。
 
在协作管理方面,多种多样的协作对协作管理的对象和精度要求不同,存在多种不同的协作方式和管理要求,有些协作除输入、输出外特别关注交付结果。有些协作则要求对协作过程的管控,有些则特别关注协作过程中数据共享和数据状态的动态更改变化。综合协作关系和协作管理的异同,归纳出主要的协作方式包括:任务管理、定点非动态数据共享、开放式动态数据共享。
 
任务管理是针对具有明确的委托协作关系,以完整的任务发布给被委托方,并动态掌握被委托方的任务执行过程状态以实现协作的管理。定点非动态数据共享是针对上下游协作和委托关系协作中以交付结果管理为主的协作管理。开放式动态数据共享是专门针对交叉平行协作方式下以数据的开放、动态、透明和共享为主的协作。
 
为此,全球研发协同系统应支持三种协作关系和三种协作方式及其组合,以支持不同协作管理要求。归纳起来全球研发协同系统应满足以下需求。
(1)协作任务管理。用于具有委托关系的协作,以及需要对协作过程进行管控的内外部研发协作管理。包括不同PLM间的、公司与外部合作伙伴和供应商的协作管理。
(2)定点非动态数据共享协作。适用于以协作交付结果管理为主的数据定点发布方式的内外部协作。包PLM系统内、PLM系统间以及外部研发合作伙伴此类协作。支持数据发布、接收和追溯。
(3)开放式动态数据共享的协作。用于具有平行交叉协作关系下的数据共享协作。包括同一PLM系统内、PLM系统间的紧密的协作。这些共享数据动态反映其演化过程、动态反映数据的每一次信息更新和状态变化,并与原所在PLM系统中的数据保持同步。这个同步周期可预定义,例如每24h同步一次。
 

基于PLM的协同管理平台的实现
3.1 系统功能框架
全球研发协同系统由分布式PLM系统(以下简称GPLM)和全球研发协作平台(以下简称协作平台)两部分构成,以支撑全球研发协作管理为主,支持全球数据发布控制,构建成为以主机厂为中心、与产品、零部件、工艺、工厂、工装等全球合作伙伴的研发协作、数据发布和数据共享的多语言信息系统平台。功能框图如图1所示。
PLM系统管理框架
图1 PLM系统管理框架
 

3.2 相关功能介绍
在分布式PLM系统中,存在来自其他分布式PLM系统的共享数据。这些数据动态反映其演化过程、动态反映数据的每一次信息更新和状态变化,并与原所在PLM系统中的数据保持同步,系统建立同步机制实现各系统间的数据同步,如图2所示。
数据共享与发布
图2 数据共享与发布
 
(1)数据共享:通过主动设置数据共享,协同各方均通过数据协同区进行数据的共享和接收。(2)数据外发:全球研发协作平台提供的数据发布指主机厂向合作伙伴(零件供应商、研发合作单位)的数据发布主要功能包括创建发布单、发布单审核发布、数据接收和数据接收方的数据组织。
 

3.3 协作任务
主机厂和合作伙伴在产品开发、零部件开发、工艺工装制造、工艺设计等方面的协作通过任务形式进行协作,通过任务的创建、发布、接收、执行过程控制实现协作过程实时信息的掌握,支撑协作目标的达成。主要功能包括:任务创建、任务审核发布、任务接收、任务执行与监控、问题管理。整车厂用户创建协作任务,零部件供应商用户接收协作任务,如图3。
提交任务交付物图
图3 提交任务交付物图
 

结语
通过实施全球研发协同系统,可实现企业产业链全球异地研发过程协同,缩短了产品开发周期,降低了企业投资风险,实现了资源的优化配置。根据企业现有的业务需求,基于PLM系统开发了一套协同管理平台。并根据整车厂任务协同过程中的实际需求,建立了一种协同管理平台的体系架构。同时对协同管理平台的关键技术进行了分析,建立了异地跨组织设计数据模型、多层次的系统安全管理框架。


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