一種基于PLM的支持汽車集團研發(fā)協(xié)作的架構(gòu)

    在汽車企業(yè)，基于PLM（Product Lifecycle Management，產(chǎn)品全生命周期管理）系統(tǒng)的汽車產(chǎn)品協(xié)同開發(fā)模式已成為一種趨勢。世界著名的PLM咨詢商CIMdata認為，PLM是一種企業(yè)信息化的商業(yè)戰(zhàn)略，它實施一整套的業(yè)務解決方案，把人、過程和信息有效地集成在一起，作用于整個企業(yè)，遍歷產(chǎn)品從概念到報廢的全生命周期，支持與產(chǎn)品相關(guān)的協(xié)作研發(fā)、管理、分發(fā)和使用產(chǎn)品定義信息。目前也有很多軟件廠商開發(fā)了商業(yè)化的PLM軟件系統(tǒng)，大部分PLM系統(tǒng)能夠較好實現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部的研發(fā)協(xié)同，但是對于企業(yè)與外部延伸性企業(yè)之間的協(xié)同解決方案較少，本文正是對這種集團公司與外部的協(xié)同過程進行研究，并提出了一種實現(xiàn)汽車集團公司跨地區(qū)的協(xié)同以及與合作伙伴、供應商之間的協(xié)同框架。

1 整車協(xié)同開發(fā)過程分析

    協(xié)同產(chǎn)品開發(fā)可以定義為不同的專業(yè)設(shè)計團隊在產(chǎn)品設(shè)計過程中有序、高效地進行一系列協(xié)調(diào)和配合以實現(xiàn)共同的開發(fā)目標。

    整車典型開發(fā)過程是非常復雜的系統(tǒng)工程，涉及到企業(yè)內(nèi)部多部門、多專業(yè)間的協(xié)作以及企業(yè)與企業(yè)之間的協(xié)作。在整個產(chǎn)品開發(fā)過程中存在著如下的協(xié)同需求：①多專業(yè)設(shè)計協(xié)同：汽車產(chǎn)品的設(shè)計與開發(fā)是一項復雜的系統(tǒng)工程，需要大量多學科設(shè)計人員的協(xié)作參與完成整車的設(shè)計；②與異地設(shè)計中心的協(xié)同：在汽車產(chǎn)品設(shè)計階段，整車廠設(shè)計部門可能需要與異地設(shè)計中心協(xié)同設(shè)計；③設(shè)計—制造協(xié)同：汽車產(chǎn)品設(shè)計過程中還需要制造部門對產(chǎn)品的可制造性進行評審，需要設(shè)計部門和制造部門的共同參與；④與合作伙伴的協(xié)同：汽車產(chǎn)品設(shè)計過程中，可能有部分系統(tǒng)、子系統(tǒng)、零部件等需要借助外力的幫助，這時整車廠需要與合作伙伴共同完成產(chǎn)品設(shè)計；⑤與供應商的協(xié)同：汽車整車設(shè)計完成后，對具體零部件的設(shè)計可能需要供應商的協(xié)同設(shè)計來完成，同時還可能需要供應商提供手工樣件。

2 協(xié)同框架研究

2.1 汽車集團協(xié)同架構(gòu)

    在汽車集團企業(yè)中，整車廠作為一個核心部分，其他研發(fā)機構(gòu)、供應商、合作伙伴等是輔助產(chǎn)品協(xié)同開發(fā)的延伸性企業(yè)。目前，整車廠的產(chǎn)品開發(fā)部門大都采用PLM系統(tǒng)來對產(chǎn)品的設(shè)計數(shù)據(jù)進行管理，為保證整車廠和外部合作伙伴進行協(xié)同開發(fā)，本文搭建了一套全球協(xié)同平臺網(wǎng)絡(luò)（GlobalCooperationNetwork，簡稱為GCN），確保合作伙伴能夠直接或者間接地訪問協(xié)同平臺服務器（GCN服務器），GCN服務端需要提供相關(guān)的工具來確保擁有PLM系統(tǒng)的企業(yè)可以直接通過PLM系統(tǒng)訪問GCN服務器來獲取產(chǎn)品協(xié)同對象信息，同時，對于不擁有PLM系統(tǒng)的合作伙伴提供直接通過瀏覽器訪問GCN服務端的功能。為了支持整車廠和不同層次合作伙伴的協(xié)同并同時符合各延伸企業(yè)實際情況，需要有一種可靈活配置且擴展性強的部署架構(gòu)，因此，本文提出了如圖1所示的協(xié)同架構(gòu)圖。

圖1 協(xié)同架構(gòu)圖

    該架構(gòu)是以整車廠為核心，整車廠單獨部署一套GCN服務器用于處理與協(xié)同相關(guān)的數(shù)據(jù)，整車廠與其他研發(fā)機構(gòu)、供應商之間均通過GCN服務器實現(xiàn)產(chǎn)品的研發(fā)協(xié)作。該協(xié)同平臺具有如下的關(guān)鍵能力：①基于Web的一體化協(xié)同開發(fā)；②不同的PLM系統(tǒng)可通過協(xié)同平臺進行數(shù)據(jù)信息的交換。

    所有的協(xié)同數(shù)據(jù)信息都會經(jīng)過GCN進行傳遞，在企業(yè)的實際應用中，可能會碰到兩種情況，擁有獨立PLM系統(tǒng)的合作伙伴和不擁有獨立PLM系統(tǒng)的合作伙伴，這時，擁有PLM系統(tǒng)的合作伙伴可以通過GCN將整車廠PLM數(shù)據(jù)傳遞給自身PLM系統(tǒng)，無獨立PLM系統(tǒng)的合作伙伴則直接通過Web服務器訪問GCN服務端。圖2為兩種信息傳遞方式。

圖2 兩種信息傳遞方

2.2 GCN服務端功能結(jié)構(gòu)

    在整個協(xié)同產(chǎn)品開發(fā)過程中，GCN服務端起著至關(guān)重要的作用，所有的協(xié)同對象信息都會經(jīng)過GCN服務端，有些需要保存至GCN服務端，有些則可能通過GCN服務端提供的工具將相關(guān)的信息傳遞到其他的業(yè)務系統(tǒng)中供企業(yè)快速訪問。因此，GCN服務端的結(jié)構(gòu)好壞決定了協(xié)同的質(zhì)量，本文設(shè)計的GCN服務端的功能結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 GCN服務端功能結(jié)構(gòu)圖

    GCN服務端主要具有以下的功能：①提供訪問產(chǎn)品數(shù)據(jù)信息（Product）的接口，整車廠用戶和合作伙伴用戶都可以訪問與產(chǎn)品相關(guān)的數(shù)據(jù)信息；②提供同步協(xié)同過程（Process）的工具，在整車廠與合作伙伴協(xié)同開發(fā)產(chǎn)品的過程中，在雙方訪問協(xié)同對象。提交新的對象或者更新已有的協(xié)同對象時，GCN服務端可以提供同步的功能，將這些新的數(shù)據(jù)傳遞至需要的地方；③通過在整個產(chǎn)品開發(fā)過程中各個階段的協(xié)同，進而達到整個產(chǎn)品的協(xié)同開發(fā)；④在整個協(xié)同過程中，GCN服務端隨時更新通告便于雙方用戶及時了解項目的協(xié)同開發(fā)情況。

    企業(yè)采用這種結(jié)構(gòu)來進行產(chǎn)品協(xié)同開發(fā)可以獲得如下的協(xié)同收益：①提供對已交付、接收內(nèi)容的追蹤能力，確保使用最新信息；②安全地分隔系統(tǒng)數(shù)據(jù)及控制脫離系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，保護知識型資產(chǎn)的安全；③快速、全面地溝通更改信息。

2.3 協(xié)同層次劃分

    在汽車產(chǎn)品協(xié)同開發(fā)過程中必須有相應的對象、載體來支撐協(xié)同過程的實現(xiàn)，本文將這種支撐協(xié)同的對象、載體看成是一種“協(xié)作能力”。協(xié)作能力劃分為如下4個方面：文檔、數(shù)據(jù)包、任務、BOM。文檔是最基本的協(xié)作對象，通過對文檔對象的操作可以實現(xiàn)整車廠和合作伙伴間電子文檔的相互傳遞。數(shù)據(jù)包是指文檔的集合，可以將文檔對象批量打包，一起傳遞給供應商/合作伙伴。任務是在對文檔和數(shù)據(jù)包這些數(shù)據(jù)對象管理的基礎(chǔ)上增加了對協(xié)作過程的管理，整車廠發(fā)布任務給供應商處理，供應商可以對任務進行分配，參與任務的人員依據(jù)自身的權(quán)限可以查看和下載不同的文檔和數(shù)據(jù)包；同時這些任務執(zhí)行人員也可以上傳文檔和數(shù)據(jù)包給整車廠的用戶，整個任務的執(zhí)行過程都會被監(jiān)控。BOM是組織和管理產(chǎn)品數(shù)據(jù)的核心，BOM數(shù)據(jù)貫穿于產(chǎn)品的全生命周期，并作用于設(shè)計、采購、制造和服務等各項業(yè)務，要保證BOM在生命周期內(nèi)的完整性和正確性，保證設(shè)計BOM、工藝BOM、制造BOM、采購BOM、服務BOM等多視圖BOM數(shù)據(jù)的一致性。

    同時，本文將整車廠的供應商/合作伙伴劃分為如下類型：①上下游合作伙伴：存在產(chǎn)品生命周期上下游業(yè)務關(guān)系；②研發(fā)合作伙伴：存在設(shè)計委托關(guān)系；③主要部件供應商：較穩(wěn)定合作關(guān)系，承擔零部件設(shè)計分包任務；④一般部件供應商：較松散合作關(guān)系，偶爾承擔某些零部件的設(shè)計分包任務。

    本文根據(jù)對協(xié)作能力的支持以及合作類型確定了協(xié)作的層次，將協(xié)同的層次劃分為4個級別：Level1，Level2，Level3，Level4。協(xié)同層次、合作類型和協(xié)同能力支持三者的關(guān)系如圖4所示。

圖4 協(xié)同層次劃分

    從圖4中可以看出，整車廠與一般部件供應商之間的合作層次最低，是一種簡單的合作關(guān)系，他們之間的協(xié)同對象主要有文檔和數(shù)據(jù)包；整機廠與研發(fā)合作伙伴間的合作層次較高，他們之間的協(xié)同對象除了文檔和數(shù)據(jù)包外，還有任務的協(xié)同；整機廠與上下游合作伙伴間的協(xié)作層次最高，他們之間的協(xié)同對象主要是BOM。

3 應用實例

    本文以國內(nèi)某一汽車制造企業(yè)為例，該企業(yè)采用上面提到的協(xié)同架構(gòu)，實現(xiàn)了整車廠與合作伙伴的協(xié)同開發(fā)過程。具體業(yè)務過程如下：首先整車廠用戶定義需求并將需求發(fā)布至指定的合作伙伴（異地研發(fā)機構(gòu)或者零部件供應商），并及時地監(jiān)控項目中各個過程的執(zhí)行情況，最后驗證合作伙伴提交的解決方案；而合作伙伴用戶接收并下載委托方的需求，及時跟進各個過程執(zhí)行的情況，同時提交解決方案供委托方驗證。在整個協(xié)同開發(fā)過程中，可以給協(xié)同對象授予不同的權(quán)限，有些協(xié)同對象是僅供整車廠預覽的，有些協(xié)同對象是可以供整車廠下載使用的，還有些是可以相互修改、共同訪問的。

    該汽車集團企業(yè)采用該框架協(xié)同開發(fā)后達到了如下的效果：①徹底取消紙質(zhì)載體的圖紙、光盤或U盤等形式的技術(shù)文件傳遞，全面提高協(xié)同任務、信息和交付物的傳遞及時性，提高溝通的頻度并降低溝通成本；②通過協(xié)同平臺提供的版本和可追溯控制機制，顯著減少變更引發(fā)的各種錯誤和損失；③整車廠和集團內(nèi)關(guān)鍵零部件供應企業(yè)的研發(fā)信息化支撐能力顯著提升，同時，企業(yè)內(nèi)跨部門協(xié)同效能顯著提高，研發(fā)周期和質(zhì)量均得到顯著改進。