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數字化文章-基于PLM建立的產品研發協同平臺 [ 2022-1-15] 點擊數量:46 [ 打印此文章 ]

基于PLM建立的產品研發協同平臺

來源:互聯網    作者:趙鋼  方慧敏  張國政      
關鍵字:PLM  任務協同  數據共享  
為實現資源的優化配置及數據共享,縮短產品開發周期,降低企業投資風險。根據企業現有的業務需求,基于PLM系統開發了一套協同管理平臺。
0 引言
       為實現對產品研發過程和產品研發數據的管理,縮短產品上市時間,以及產品成本的降低和質量的提高,大部分汽車整車廠已經開始實施甚至完成實施PLM系統。諸多車企相繼成立海外研發中心,其目的即利用全球資源來造,提高自主研發的能力和水平。例如:利用歐洲意大利領先的造型技術成立歐洲研發中心、利用日本領先的內飾技術成立日本研發中心等。全球范圍內的汽車產品的設計開發、生產、分銷和售后服務活動更為緊密,成為一個供應鏈,供應商參與產品設計已經成為必然趨勢。
       目前由于缺乏支持全球化研發協同信息平臺,尚不能高效地進行包括研發項目管理、過程管理、產品數據管理、變更管理、資源管理等在內的全球研發協同。因此,研究基于信息化的全球研發協同機制和管理模式,以提升集團企業面向國際市場的競爭力,已成為現代汽車制造業的必然趨勢。筆者提出了一個基于PLM的汽車產品全球協同研發平臺的方案,構建了異地多設計中心、零部件供應商聯合設計協同平臺體系架構,從而達到提升自主研發能力,提高協同研發效率的目的。
1 協同管理技術應用現狀
       協同管理技術在國外開展的較早,目前已經成功的實現了產品的協同設計和制造。很多企業,如德國大眾為了充分利用全球開發資源和制造資源,已構建了多國家、多組織的異地協同設計制造模式。
       但是網絡化協同設計技術方面的研究和應用在國內起步較晚,主要集中在企業內部CAX(包括CAD、CAM、CAE、CAPP等)基礎上開展研究。然而整車產品開發過程不僅僅只包含企業內部的開發過程,還包含整車廠與異地跨組織設計中心之間的協同、與各類供應商之間的協同開發。對于異地設計中心和供應商參與協同產品開發,目前國內大多自助品牌車企都還處于摸索階段,對相關的具體流程和如何管理整車廠在異地設計中心參與的協同設計過程都缺少深入的研究和分析,同時對協同委外零部件開發、委外工裝夾具設計、委外工藝設計等供應商參與的委外設計過程也缺少研究,例如如何對協同過程進行建模、對協同過程進行很好的管控;同時對這些協同過程中產生的數據的管理也很混亂,還存在大量的紙質圖紙沒有納入到信息系統中。
       1.1 異地跨組織協同現狀
       異地跨組織整車造型設計過程中,大部分整車廠需要將本地的歷史車型產品數模發給造型設計中心做參考設計,而這些設計數據主要存放在整車廠數據管理系統(PDM/PLM)中,造型設計過程中需要的產品設計數據還需在PDM/PLM系統中申請下載后,以FTP站點共享的方式發給造型設計中心。當異地整車造型設計中心完成設計工作后,需在異地設計中心的數據管理系統(PDM/PLM)中申請下載造型數據,再以FTP站點共享的方式發給整車廠。同時對這些數據的外發管理也沒有納入到信息系統中。
       1.2 零部件供應商協同現狀
       零部件采購過程中,大部分整車廠都通過供應鏈管理系統SCM)來對采購價格、采購合同、采購比例進行管理,但對采購過程中需要外發給供應商的零部件設計數據(設計圖紙、三維數模等)沒有通過SCM進行管理,而這些設計數據主要存放在整車廠數據管理系統(PDMPLM)中,零部件采購過程中需要的零部件設計數據還需在PDM/PLM系統中申請出圖打印后,以紙質圖紙,并且人工傳遞(如通知供應商來整車廠取圖紙、快遞)的方式外發給供應商,同時對這些數據的外發管理也沒有納入到信息系統中。
       國內針對整車廠與異地跨組織設計中心、與供應商在協同設計和數據外發方面進行統一管理的軟件系統平臺也較少。筆者正是基于企業在這方面管理存在的問題,根據企業實際應用需求,開發了一種協同管理平臺,來支撐整車廠在數據共享、數據外發和委外設計中的協同開發任務方面的業務要求。
2 協同業務過程分析
       通過整車企業的實地調研,從整車廠與外部研發合作伙伴和供應商的協作看,有與專業設計公司間的協同,有與供應商間的協同,地域包括國內和國外。從協同關系上看,不論是哪一種協同可以歸納為,有委托和被委托關系的委托協作;有明確的上下游協作關系的上下游協作、復雜的平行交叉協作。各種協作的特點和異同點分析如下。
       (1)委托關系協作:有明確的委托和被委托關系,委托方對被委托方有明確的輸入、輸出和交付要求以及十分明確的變更通報的內容和協作要求。協作關系通過合同、技術協議來確立和約束。
       (2)上下游協作:不一定有委托和被委托關系,但有明確的數據輸入、輸出、時點、范圍以及變更管理要求,各方通過本部發布的項目計劃或合作協議建立協作關系。在網絡計劃中可以顯著地體現出前置任務和后續任務關系,上游按計劃(或根據下游請求)向下游發布數據,下游通過接收和使用上游發布的數據開展協作。在協作過程中存在數據請求、數據發布、變更管理和交付物發布等活動。
       (3)平行交叉協作:沒有嚴格的上下游協作關系,也沒有十分明確的數據發布、時點、范圍以及準確的接收要求,本部發布的項目計劃也難以明確約束這種前后關系。協作各方相互共享、借鑒和參照各方的設計,動態和透明地開放數據,屬于復雜的交叉協作,是組織內采用的主要協作方式。
       在協作管理方面,多種多樣的協作對協作管理的對象和精度要求不同,存在多種不同的協作方式和管理要求,有些協作除輸入、輸出外特別關注交付結果。有些協作則要求對協作過程的管控,有些則特別關注協作過程中數據共享和數據狀態的動態更改變化。
       綜合協作關系和協作管理的異同,歸納出主要的協作方式包括:任務管理、定點非動態數據共享、開放式動態數據共享。任務管理是針對具有明確的委托協作關系,以完整的任務發布給被委托方,并動態掌握被委托方的任務執行過程狀態以實現協作的管理。定點非動態數據共享是針對上下游協作和委托關系協作中以交付結果管理為主的協作管理。開放式動態數據共享是專門針對交叉平行協作方式下以數據的開放、動態、透明和共享為主的協作。
       為此,全球研發協同系統應支持三種協作關系和三種協作方式及其組合,以支持不同協作管理要求。歸納起來全球研發協同系統應滿足以下需求。
       (1)協作任務管理。用于具有委托關系的協作,以及需要對協作過程進行管控的內外部研發協作管理。包括不同PLM間的、公司與外部合作伙伴和供應商的協作管理。
       (2)定點非動態數據共享協作。適用于以協作交付結果管理為主的數據定點發布方式的內外部協作。包PLM系統內、PLM系統間以及外部研發合作伙伴此類協作。支持數據發布、接收和追溯。
       (3)開放式動態數據共享的協作。用于具有平行交叉協作關系下的數據共享協作。包括同一PLM系統內、PLM系統間的緊密的協作。這些共享數據動態反映其演化過程、動態反映數據的每一次信息更新和狀態變化,并與原所在PLM系統中的數據保持同步。這個同步周期可預定義,例如每24 h同步一次。
3 基于PLM的協同管理平臺的實現
       3.1 系統功能框架
       全球研發協同系統由分布式PLM系統以下簡稱GPLM)和全球研發協作平臺(一下簡稱協作平臺)兩部分構成,以支撐全球研發協作管理為主,支持全球數據發布控制,構建成為以主機廠為中心、與產品、零部件、工藝、工廠、工裝等全球合作伙伴的研發協作、數據發布和數據共享的多語言信息系統平臺。功能框圖如圖1所示。

PLM系統管理框架 

圖1 PLM系統管理框架

       3.2 相關功能介紹
       在分布式PLM系統中,存在來自其他分布式PLM系統的共享數據。這些數據動態反映其演化過程、動態反映數據的每一次信息更新和狀態變化,并與原所在PLM系統中的數據保持同步,系統建立同步機制實現各系統間的數據同步,如圖2所示。

數據共享與發布 

圖2 數據共享與發布

       (1)數據共享:通過主動設置數據共享,協同各方均通過數據協同區進行數據的共享和接收。
       (2)數據外發:全球研發協作平臺提供的數據發布指主機廠向合作伙伴(零件供應商、研發合作單位)的數據發布主要功能包括創建發布單、發布單審核發布、數據接收和數據接收方的數據組織。
       3.3 協作任務
       主機廠和合作伙伴在產品開發、零部件開發、工藝工裝制造、工藝設計等方面的協作通過任務形式進行協作,通過任務的創建、發布、接收、執行過程控制實現協作過程實時信息的掌握,支撐協作目標的達成。主要功能包括:任務創建、任務審核發布、任務接收、任務執行與監控、問題管理。整車廠用戶創建協作任務,零部件供應商用戶接收協作任務,如圖3。

提交任務交付物圖 

圖3 提交任務交付物圖

4 結語
       通過實施全球研發協同系統,可實現企業產業鏈全球異地研發過程協同,縮短了產品開發周期,降低了企業投資風險,實現了資源的優化配置。根據企業現有的業務需求,基于PLM系統開發了一套協同管理平臺。并根據整車廠任務協同過程中的實際需求,建立了一種協同管理平臺的體系架構。同時對協同管理平臺的關鍵技術進行了分析,建立了異地跨組織設計數據模型、多層次的系統安全管理框架。



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