基於BOM的整車快速變形設計

瀋陽金杯車輛製造有限公司

【企業簡介】


瀋陽金杯車輛製造有限公司地處遼寧瀋陽東陵地區,是以生產輕型卡車、中型卡車爲主要產品的大型重點企業。瀋陽金杯是遼寧省目前最大的輕卡車生產基地,具有年產整車6萬輛的生產能力。多年來瀋陽金杯公司一直承擔著解放軍海、陸、空三軍戰備汽車的設計和生產任務,近年來金杯輕卡已出口到世界20多個國家。


【合作歷程】


2005年12月,引入開目PDM系統進行了第一階段實施,實現基本圖文檔管理。


2006年12月,進行PDM系統第二階段實施,提升整車設計能力。


2008年2月,進行PDM系統第三階段實施,PDM系統深化應用,進一步提升整車設計能力。


2010年12月,PDM集成應用,打通上下游信息流。


【信息化背景】


瀋陽金杯在汽車的設計、製造方面積累了比較豐富的實踐經驗,同時擁有一批優秀的工程技術人員,這爲企業信息化建設奠定了良好的基礎。爲深化產品研發的設計,解決設計的效率和標準化問題,解決產品設計信息匯總的效率和準確性問題,解決產品信息的安全性、可重用性、設計過程的可控等問題,瀋陽金杯急需實施PDM系統,以從根本上理順設計與製造的信息流,提高產品設計的效率和質量,實現訂單快速生產的目標,提高瀋陽金杯的核心競爭能力。在KMPDM系統應用之前,瀋陽金杯產品數據管理方面存在如下問題:


? 1)產品相關的圖文檔缺乏有效管理,產品數據安全性、可復用性無法保證,設計文檔的準確性、一致性不能控制。


? 2)產品設計配置管理缺乏有效手段,產品變形設計繁多效率較低,產品借用關係複雜,版本難以控制管理成本較高。


? 3)產品設計各業務環節業務流轉不暢,業務流程執行規範和效率無法保障,變更、列印管理困難,並行工作協同能力較弱。


? 4)產品設計未形成整車設計數據爲中心集成平台,產品數據傳遞、匯總計算效率低。


【信息化應用】


瀋陽金杯KMPDM系統按照總體規劃、分步實施的原則,於2005年啓動,至2008年6月經過近三年的實施,從實際應用需求出發分三期進行實施,穩步推進瀋陽金杯整車設計能力。


目前瀋陽金杯的KMPDM系統已在瀋陽金杯公司技術中心下屬的產品發展處、底盤動力處、車身附件處、試製車間、汽車質量監督檢驗鑑定實驗所等6個生產設計部門約200名設計用戶中推廣應用。研發部門的所有設計用戶都在使用PDM系統的產生的車型明細、圖紙設計和更改等研發數據。


瀋陽金杯第一階段實現圖文檔集中管理,形成了完善的金杯標準管理規範,爲整車設計能力提升夯實數據基礎。


瀋陽金杯通過第一階段PDM實施建立一套圖樣、文檔的歸檔、存放和查詢系統,使企業技術人員能夠快速、方便地查找到所需的圖樣和文檔,能快速瀏覽圖樣和文檔。企業技術圖紙採用統一的標題欄和明細欄格式,形成了完善的金杯標準管理規範,使金杯產品通用化、系列化和標準化的「三化」設計思想落到實處。提高類似零件的通用性,其對產品生產周期和成本所帶來的效益非常可觀。


瀋陽金杯PDM系統以產品結構樹的方式反映車型、組件、零件之間的層次關係。如下圖所示:在結構樹的基礎上查詢這些零部件的其他屬性,如材料、重量、供應商等信息。使描述組件和零件的文件信息與樹結點上的相關零件有機地連接起來,實現不同車型的產品數據管理。


金杯公司二十幾年來開發生產的全是變型產品,因此查閱已有車型的文檔占設計員設計工作中量的70%,而計算機查找速度是人工的幾百倍,查找範圍越大效率越高,使用PDM可以實現高速、準確、隨心所欲的檢索和查詢。難怪技術和管理部門的人員說:「最近我們開始嘗到了PDM查詢的甜頭,真是太方便了,太快了,這個以前人工根本做不到」。保守的說僅此PDM查詢功能這一項就可提高公司設計工作效率一倍以上。


 


圖1 圖文檔管理


通過圖文檔管理使得企業大量的電子圖紙在明確的產品結構視圖下零部件裝配關係層次清晰,據統計雖然目前系統里零部件數量已達到5萬條,但是查找數據和文件的效率比PDM應用前反而提高了5到10倍。


瀋陽金杯第二階段實現基於產品結構的產品數據管理,基於模型技術的產品配置,提高了整車生產配置設計能力。


瀋陽金杯實際的生產過程是以整車產品爲單位變形設計來組織的,整車產品結構管理貫穿於產品生命周期的各個環節,瀋陽金杯產品結構中,一個整車車型必須安裝有底盤動力裝置、車身及附件,但選裝配置則要根據顧客的需要來決定。即一種車型可以裝有不同底盤動力裝置和車身及附件,可以選裝不同的配置。在PDM里通過產品配置管理如下圖所示,選裝相應的零部件配置成一個完成的車型,按照這種模式,完成同類型的不同產品設計。



圖2 基於產品結構的產品數據管理


KMPDM將金杯整車產品以一種結構樹的形式將產品中的所有的零部件信息完整的組織起來,描述產品裝配關係,順著產品結構樹可以看到組成產品的各個零部件。以零部件族模型的產品結構(VPS, Variable Product Structure)的機制,管理多種整車產品變形設計方案。在VPS的基礎上,根據具體的訂單需求,利用零部件族原理在基礎模型車型作爲進行快速結構選配,然後再生成精確的產品結構。產品結構與配置管理主要包含以下功能:VPS基型車建模,建立汽車零件族模型,零部件族管理產品/零部組件系列,產品配置和EBOM管理,BOM多視圖管理。


對金杯常用的100多個車型和2000多種組合配置的總成建立PDM基礎資料庫。設計人員在此平台上對新車型配置項進行勾選後,系統就自動建立結構樹和生成電子精確BOM,再經過電子審批流程簽審,原來用十幾天完成的車型明細表,現在幾天就能實現了。PDM還提供了不同車型之間的比較,提示相同和存在差異的零部件。對於不需要出新圖紙的變型車型,幾個小時就完成一個新車型的BOM。這樣的工作效率和準確度只有通過KMPDM才能做得到。




       瀋陽金杯第二階段利用PDM平台實現業務工作流程的應用,加強整車設計文檔審批和更改管理的效率及規範性,整車並行設計和協同能力有效提升。


瀋陽金杯第二階段利用PDM平台實現整車設計的業務工作流應用,將整車的設計信息在產品發展處、底盤動力處、單車身附件處以及試製車間等設計生產相關部門進行有效規範的傳遞,高效的完成產品設計相關圖文檔的編、審、批。


瀋陽金杯原有的產品圖紙的更改,如果被更改的圖紙對象被很多產品數據借用,設計人員會通知借用該圖紙的產品型號負責人,但都是憑工作經驗去通知相關負責人,經常不能通知全。現在PDM系統中的產品數據對象,一旦進入「預發布」或「發布」狀態,要進行修訂必須通過工程更改管理實現。當產品負責人提出更改申請後,需要進行零部件更改影響範圍的分析,更改影響範圍中的所有產品負責人都同意對該零部件進行更改時,更改流程才能繼續,否則該更改流程結束。利用產品零部件結構管理的功能,可以方便的進行使用範圍查詢,可以查詢到所有借用該零部件圖紙的產品。不但可以進行零部件影響範圍的分析,而且可以很好的通知完全下達,提高產品更改設計的質量。當通過更改生成新的版本後,舊的版本將被廢棄,所有使用該零部件舊版本的產品將會自動使用該零部件的新版本並向產品負責人發送郵件,通知其所負責的該產品下的某個零部件因爲版本升級已經被更新。


通過PDM工作流的應用,可以使複雜的產品開發工作有條不紊的展開,從而縮短開發周期,優化資源配置,規避風險,降低成本,實現企業工作協同的需要。


瀋陽金杯第三階段根據整車生產設計特點和PDM應用情況,採用「差異BOM」進一步優化PDM功能,穩步提升整車設計能力。


瀋陽金杯經過PDM第二階段實施結束後半年多運行,雖然KMPDM通過內置BOM工具和配置可以自動提取設計信息產生各類匯總報表,減少重複勞動。但由於金杯輕卡的變形設計很多,基礎車型不斷在變化,導致變形車型也在變化,這樣給下游的匯總表也隨之總在變化。有時受前一次影響的匯總還沒做完,基礎車型就又變化了,匯總工作量繁重。由於不能及時有效更新BOM,下游得到的BOM表不是最新的,加大了下游的工作人員的工作量和出錯機率,管理人員維護工作量也會因此而增加;現200多個BOM只能做到每兩月更新一次,理想的情況應該按更改單更新,每天都能得到最新BOM。也就是說要求BOM更新速度要加速60倍。2008年BOM數量總計達到5000多,數據量和日常更改維護量極大,因此希望在BOM的操作中:每一個系列產品建一個基本BOM,其它變型產品BOM只描述與之差異的部分。


瀋陽金杯在第二階段PDM配置管理BOM功能基礎上,用整車總成平台上生成創建「差異BOM」方式,通過基型車BOM與現有客戶訂單生成的車BOM進行差異結構比較。如圖下所示:與基型車BOM結構比較生成「差異BOM」差異記錄。


瀋陽金杯在創建「差異BOM」基礎上,又從同一種基型車變形設計較多、差異比較繁瑣的業務需求源頭出發,創建「批量生成產品結構差異EXCEL表」和「批量生成產品全結構EXCEL表」這兩個PDM配置BOM設計改進功能,大大縮小了設計匯總工作量,極大提高企業設計裝配效率,提升了實際業務設計能力。



圖3 零部件結構比較


瀋陽金杯還緊密結合自身產品業務應用特點,積極進一步尋求提升整車設計能力的方法和途徑。對原有KMPDM系統數據結構進一步優化,提升整體系統性能。如對零部件何處使用的查詢、創建結構快照、批量編輯等數據量大執行速度較慢的操作,進行了一系列改進和優化,基本滿足金杯日常生產設計所需節點的性能需求,提升系統實際業務的執行效率。


【應用價值】


1)提高了產品研發效率:產品數據查詢和管理效率提高數十倍,爲設計人員有效進行改進型產品設計及新產品研發設計提供了堅實的平台。


2)縮短了產品研發周期:直接對PDM產品族模型模塊進行產品配置,縮短了產品研發周期,有效的提高了產品研發部門對市場的響應程度。


3)提高了數據準確程度:提高了產品研發人員對產品設計數據的查詢及匯總的效率,數據一致性可達到100% 。


4)優化了產品設計思想:實現產品設計零件最少化,產品配置最大化的應用,充分滿足汽車行業產品設計的通用性應用要求;促使整個企業設計人員對產品通用化、標準化、系列化設計思想的統一,爲大規模定製生產提供了保證。