0 前言
產(chǎn)品研發(fā)能力是企業(yè)的核心競爭力，目前大部分汽車整車廠已經(jīng)完成了信息化的普及，在企業(yè)內(nèi)部均已通過實施PLM系統(tǒng)（產(chǎn)品生命周期管理系統(tǒng)），實現(xiàn)了對組織內(nèi)的產(chǎn)品研發(fā)過程和產(chǎn)品研發(fā)數(shù)據(jù)的管理，有效的縮短了產(chǎn)品上市時間，降低了產(chǎn)品的成本，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。
為了提高自主研發(fā)的能力和水平，國內(nèi)部分整車廠已在海外成立研發(fā)中心，實現(xiàn)“整合全球資源造世界車”的企業(yè)夢想。例如：利用歐洲意大利領先的造型技術成立歐洲研發(fā)中心、利用日本領先的內(nèi)飾技術成立日本研發(fā)中心等。同時，客戶多樣化的個性需求也導致新產(chǎn)品開發(fā)的模式發(fā)生了深刻的變化，新產(chǎn)品開發(fā)的目標由傳統(tǒng)的面向產(chǎn)品功能轉變?yōu)槊嫦蝾櫩托枨螅庐a(chǎn)品開發(fā)的動力也由技術部門內(nèi)部驅動轉變?yōu)槭袌鲂枨篁寗樱a(chǎn)品開發(fā)的過程也由部門內(nèi)部被動的設計任務轉變?yōu)楣⿷讨鲃拥募夹g創(chuàng)新。全球范圍內(nèi)的汽車產(chǎn)品的設計開發(fā)、生產(chǎn)、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(chǎn)品設計已經(jīng)成為必然趨勢。
目前由于缺乏支持全球化研發(fā)協(xié)同信息平臺，尚不能高效地進行包括研發(fā)項目管理、過程管理、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理、變更管理、資源管理等在內(nèi)的全球研發(fā)協(xié)同。因此，研究基于信息化的全球研發(fā)協(xié)同機制和管理模式，以提升集團企業(yè)面向國際市場的競爭力，已成為現(xiàn)代汽車制造業(yè)的必然趨勢。本文提出了一個基于PLM的汽車產(chǎn)品全球協(xié)同研發(fā)平臺的方案，構建了異地多設計中心、零部件供應商聯(lián)合設計協(xié)同平臺體系架構，從而達到提升自主研發(fā)能力，提高協(xié)同研發(fā)效率的目的。
1 協(xié)同管理技術應用現(xiàn)狀
國外應用網(wǎng)絡化協(xié)同平臺早已經(jīng)成功的實現(xiàn)了產(chǎn)品的協(xié)同設計和制造。例如大眾，為了充分利用全球開發(fā)資源、制造資源，已構建了多國家、多組織的異地協(xié)同設計制造模式。在“全新帕薩特”車型的開發(fā)中，上海大眾設計中心就負責了車身和內(nèi)飾件的開發(fā)。
網(wǎng)絡化協(xié)同設計技術方面的研究和應用在中國處于起步階段，主要集中在企業(yè)內(nèi)部CAX（包括CAD、CAM、CAE、CAPP等）基礎上開展研究。整車產(chǎn)品開發(fā)過程不僅僅只包含企業(yè)內(nèi)部的開發(fā)過程，還包含整車廠與異地跨組織設計中心之間的協(xié)同、與各類供應商之間的協(xié)同開發(fā)。國內(nèi)自主品牌整車廠對于異地設計中心和供應商參與協(xié)同產(chǎn)品開發(fā)還處于摸索階段。對于異地設計中心和供應商參與的整車協(xié)同產(chǎn)品開發(fā)的具體流程缺少深入的研究和分析，對于如何管理整車廠在異地整車造型設計、異地整車內(nèi)飾設計等異地設計中心參與的協(xié)同設計過程缺少研究，同時對協(xié)同委外零部件開發(fā)、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(xié)同過程進行建模、對協(xié)同過程進行很好的管控；同時對這些協(xié)同過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)的管理也很混亂，還存在大量的紙質(zhì)圖紙沒有納入到信息系統(tǒng)中。
1.1 異地跨組織協(xié)同現(xiàn)狀
在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(chǎn)品數(shù)模發(fā)給造型設計中心做參考設計，而這些設計數(shù)據(jù)主要存放在整車廠數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（PDM/PLM）中，造型設計過程中需要的產(chǎn)品設計數(shù)據(jù)還需要在PDM/PLM系統(tǒng)中申請下載后，以FTP站點共享的方式發(fā)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，需要在異地設計中心的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（PDM/PLM）中申請下載造型數(shù)據(jù)，再以FTP站點共享的方式發(fā)給整車廠。同時對這些數(shù)據(jù)的外發(fā)管理也沒有納入到信息系統(tǒng)中。
1.2 零部件供應商協(xié)同現(xiàn)狀
在零部件采購過程中，大部分整車廠都通過供應鏈管理系統(tǒng)（SCM）來對采購價格、采購合同、采購比例進行管理，但是對采購過程中需要外發(fā)給供應商的零部件設計數(shù)據(jù)（設計圖紙、三維數(shù)模等）沒有通過SCM進行管理，而這些設計數(shù)據(jù)主要存放在整車廠數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（PDM/PLM）中，零部件采購過程中需要的零部件設計數(shù)據(jù)還需要在PDM/PLM系統(tǒng)中申請出圖打印后，以紙質(zhì)圖紙，并且人工傳遞（例如通知供應商來整車廠取圖紙、快遞）的方式外發(fā)給供應商，同時對這些數(shù)據(jù)的外發(fā)管理也沒有納入到信息系統(tǒng)中。
國內(nèi)針對整車廠與異地跨組織設計中心、與供應商在協(xié)同設計和數(shù)據(jù)外發(fā)方面進行統(tǒng)一管理的軟件系統(tǒng)平臺也較少。本文正是基于企業(yè)在這方面管理存在的問題，根據(jù)企業(yè)實際應用需求，開發(fā)了一種協(xié)同管理平臺，來支撐整車廠在數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)外發(fā)和委外設計中的協(xié)同開發(fā)任務方面的業(yè)務要求。
2 協(xié)同業(yè)務過程分析
通過整車企業(yè)的實地調(diào)研，從整車廠與外部研發(fā)合作伙伴和供應商的協(xié)作看，有與專業(yè)設計公司間的協(xié)同，有與供應商間的協(xié)同，地域包括國內(nèi)和國外。
從協(xié)同關系上看，不論是哪一種協(xié)同可以歸納為，有委托和被委托關系的委托協(xié)作；有明確的上下游協(xié)作關系的上下游協(xié)作、復雜的平行交叉協(xié)作。各種協(xié)作的特點和異同點分析如下：
1)委托關系協(xié)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(nèi)容和協(xié)作要求。協(xié)作關系通過合同、技術協(xié)議來確立和約束。
2)上下游協(xié)作：不一定有委托和被委托關系，但有明確的數(shù)據(jù)輸入、輸出、時點、范圍以及變更管理要求，各方通過本部發(fā)布的項目計劃或合作協(xié)議建立協(xié)作關系。在網(wǎng)絡計劃中可以顯著地體現(xiàn)出前置任務和后續(xù)任務關系，上游按計劃（或根據(jù)下游請求）向下游發(fā)布數(shù)據(jù)，下游通過接收和使用上游發(fā)布的數(shù)據(jù)開展協(xié)作。在協(xié)作過程中存在數(shù)據(jù)請求、數(shù)據(jù)發(fā)布、變更管理和交付物發(fā)布等活動。
3)平行交叉協(xié)作：沒有嚴格的上下游協(xié)作關系，也沒有十分明確的數(shù)據(jù)發(fā)布、時點、范圍以及準確的接收要求，本部發(fā)布的項目計劃也難以明確約束這種前后關系。協(xié)作各方相互共享、借鑒和參照各方的設計，動態(tài)和透明地開放數(shù)據(jù)，屬于復雜的交叉協(xié)作，是組織內(nèi)采用的主要協(xié)作方式。
在協(xié)作管理方面，多種多樣的協(xié)作對協(xié)作管理的對象和精度要求不同，存在多種不同的協(xié)作方式和管理要求，有些協(xié)作除輸入、輸出外特別關注交付結果。有些協(xié)作則要求對協(xié)作過程的管控，有些則特別關注協(xié)作過程中數(shù)據(jù)共享和數(shù)據(jù)狀態(tài)的動態(tài)更改變化。
綜合協(xié)作關系和協(xié)作管理的異同，歸納出主要的協(xié)作方式包括：任務管理、定點非動態(tài)數(shù)據(jù)共享、開放式動態(tài)數(shù)據(jù)共享。任務管理是針對具有明確的委托協(xié)作關系，以完整的任務發(fā)布給被委托方，并動態(tài)掌握被委托方的任務執(zhí)行過程狀態(tài)以實現(xiàn)協(xié)作的管理。定點非動態(tài)數(shù)據(jù)共享是針對上下游協(xié)作和委托關系協(xié)作中以交付結果管理為主的協(xié)作管理。開放式動態(tài)數(shù)據(jù)共享是專門針對交叉平行協(xié)作方式下以數(shù)據(jù)的開放、動態(tài)、透明和共享為主的協(xié)作。
為此，全球研發(fā)協(xié)同系統(tǒng)應支持三種協(xié)作關系和三種協(xié)作方式及其組合，以支持不同協(xié)作管理要求。歸納起來全球研發(fā)協(xié)同系統(tǒng)應滿足以下需求：
1)協(xié)作任務管理
用于具有委托關系的協(xié)作，以及需要對協(xié)作過程進行管控的內(nèi)外部研發(fā)協(xié)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(xié)作管理。
2)定點非動態(tài)數(shù)據(jù)共享協(xié)作
適用于以協(xié)作交付結果管理為主的數(shù)據(jù)定點發(fā)布方式的內(nèi)外部協(xié)作。包PLM系統(tǒng)內(nèi)、PLM系統(tǒng)間以及外部研發(fā)合作伙伴此類協(xié)作。支持數(shù)據(jù)發(fā)布、接收和追溯。
3)開放式動態(tài)數(shù)據(jù)共享的協(xié)作
用于具有平行交叉協(xié)作關系下的數(shù)據(jù)共享協(xié)作。包括同一PLM系統(tǒng)內(nèi)、PLM系統(tǒng)間的緊密的協(xié)作。這些共享數(shù)據(jù)動態(tài)反映其演化過程、動態(tài)反映數(shù)據(jù)的每一次信息更新和狀態(tài)變化，并與原所在PLM系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)保持同步。這個同步周期是可預定義的，例如每24小時同步一次。
3 基于PLM的協(xié)同管理平臺的實現(xiàn)
3.1 系統(tǒng)功能框架
全球研發(fā)協(xié)同系統(tǒng)由分布式PLM系統(tǒng)（以下簡稱GPLM）和全球研發(fā)協(xié)作平臺（以下簡稱協(xié)作平臺）兩部分構成，以支撐全球研發(fā)協(xié)作管理為主，支持全球數(shù)據(jù)發(fā)布控制，構建成為以主機廠為中心、與產(chǎn)品、零部件、工藝、工廠、工裝等全球合作伙伴的研發(fā)協(xié)作、數(shù)據(jù)發(fā)布和數(shù)據(jù)共享的多語言信息系統(tǒng)平臺。功能框圖如圖1所示：
圖1 功能框圖
3.2 網(wǎng)絡拓撲結構
系統(tǒng)部署上采用GPLM和中間平臺分開部署的方式，如圖2所示，整車廠用戶使用的是GPLM系統(tǒng)，供應商使用的是協(xié)同管理平臺的Web端，這樣直接從系統(tǒng)架構和網(wǎng)絡部署上隔離了供應商用戶對整車廠GPLM系統(tǒng)的直接訪問，供應商用戶通過協(xié)同管理平臺接收、訪問已發(fā)布的產(chǎn)品數(shù)據(jù)，向整車廠提交協(xié)同任務中的交付項數(shù)據(jù)。從而有效的保證了整車廠GPLM系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全性。整車廠用戶可以通過GPLM來間接訪問中間平臺。
圖2 系統(tǒng)部署圖
該架構是以整車廠為核心，搭建一套協(xié)同管理平臺網(wǎng)絡，在整車廠單獨部署一套新的中間平臺服務器用于處理與協(xié)同相關的數(shù)據(jù)，整車廠與其他研發(fā)機構、供應商之間通過中間平臺服務器來實現(xiàn)產(chǎn)品的研發(fā)協(xié)同。
3.3 相關功能介紹
3.3.1 數(shù)據(jù)共享
在分布式PLM系統(tǒng)中，存在來自其他分布式PLM系統(tǒng)的共享數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)動態(tài)反映其演化過程、動態(tài)反映數(shù)據(jù)的每一次信息更新和狀態(tài)變化，并與原所在PLM系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)保持同步，系統(tǒng)建立同步機制實現(xiàn)各系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)同步。主要功能包括：
1）數(shù)據(jù)共享：通過主動設置數(shù)據(jù)共享，協(xié)同各方均通過數(shù)據(jù)協(xié)同區(qū)進行數(shù)據(jù)的共享和接收。
2）數(shù)據(jù)同步：分為數(shù)據(jù)庫同步和數(shù)據(jù)倉同步，后臺服務定期同步數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)和電子文件。
圖3 數(shù)據(jù)共享圖
3.3.2 數(shù)據(jù)外發(fā)
全球研發(fā)協(xié)作平臺提供的數(shù)據(jù)發(fā)布指主機廠向合作伙伴（零件供應商、研發(fā)合作單位）的數(shù)據(jù)發(fā)布主要功能包括創(chuàng)建發(fā)布單、發(fā)布單審核發(fā)布、數(shù)據(jù)接收和數(shù)據(jù)接收方的數(shù)據(jù)組織。其主要業(yè)務流程圖如下：
圖4 數(shù)據(jù)外發(fā)流程圖
整車廠用戶創(chuàng)建外發(fā)單，如下圖5所示：
圖5 創(chuàng)建數(shù)據(jù)外發(fā)單圖
零部件供應商用戶接收外發(fā)數(shù)據(jù)，如下圖6所示：
圖6 接收外發(fā)單圖
圖7 下載外發(fā)單附件圖
3.3.3 協(xié)作任務
主機廠和合作伙伴在產(chǎn)品開發(fā)、零部件開發(fā)、工藝工裝制造、工藝設計等方面的協(xié)作通過任務形式進行協(xié)作，通過任務的創(chuàng)建、發(fā)布、接收、執(zhí)行過程控制實現(xiàn)協(xié)作過程實時信息的掌握，支撐協(xié)作目標的達成。
主要功能包括：任務創(chuàng)建、任務審核發(fā)布、任務接收、任務執(zhí)行與監(jiān)控、問題管理。
整車廠用戶創(chuàng)建協(xié)作任務，如下圖8所示：
圖8 創(chuàng)建協(xié)作任務圖
零部件供應商用戶接收協(xié)作任務，如下圖9所示：
圖9 接收協(xié)作任務圖
圖10 提交任務交付物圖
4 結論
本論文完成的工作可以總結為以下幾個方面：
（1）根據(jù)整車廠與異地跨組織設計中心、與供應商在數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)外發(fā)、任務協(xié)同過程中的實際需求，建立了一種協(xié)同管理平臺的體系架構，該協(xié)同管理平臺用于支撐設數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)外發(fā)、任務協(xié)同的業(yè)務過程。同時本文對協(xié)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中心管理和供應商管理的數(shù)據(jù)模型、多層次的系統(tǒng)安全管理框架。
（2）對數(shù)據(jù)共享和數(shù)據(jù)外發(fā)、任務協(xié)同的業(yè)務過程進行建模分析，并提出了基于站點和版本策略的文件夾數(shù)據(jù)共享、基于文件受控策略和文件外發(fā)策略的數(shù)據(jù)外發(fā)控制機制，以及基于任務、交付項從粗到細的狀態(tài)控制策略來對任務協(xié)同過程進行控制。
（3）建立了數(shù)據(jù)共享和數(shù)據(jù)外發(fā)、任務協(xié)同過程中的協(xié)同數(shù)據(jù)模型，提出了基于中間存儲的協(xié)同數(shù)據(jù)交換方式。并提出了在多層次的系統(tǒng)安全管理框架下、通過加密技術、格式轉化技術、電子簽名和水印技術、SSL技術等多種安全技術集成的方式來加強數(shù)據(jù)的訪問安全和傳輸安全。
（4）根據(jù)企業(yè)現(xiàn)有的業(yè)務需求，基于PLM系統(tǒng)開發(fā)了一套協(xié)同管理平臺，該平臺能夠很好的驗證全文的思想，并且已經(jīng)在企業(yè)成功實施。
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本文標題：2015產(chǎn)品創(chuàng)新數(shù)字化征文：基于PLM建立的汽車產(chǎn)品全球研發(fā)協(xié)同平臺
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