汽車工業是一個技術高度密集的成熟產業,是當今許多新技術的載體,而汽車的新產品開發則是汽車技術的核心。當代汽車新產品的開發,從它的基本理念、組織形式、實施步驟和開發手段上都貫穿著信息技術和微電子技術的成果,已經達到了全新化的程度。中國作為汽車工業的后起發展國,不僅要引進發達國家汽車工業大批量生產的先進技術、設備和工藝,盡快掌握汽車設計開發和制造技術,更重要的是要不斷地學習和應用現代的管理思想和科學、高效的管理方法,從而來推動我國汽車產業的發展。
一、產品生命周期管理(PLM)的概念
產品生命周期管理PLM(Product lifecycle Management)來源于全球制造業信息化的長期實踐和發展。自20世紀末提出以來,這一管理發展十分迅猛,成為全球制造業關注的焦點。近年來,國外已有超過70%的大中型汽車制造商使用了PLM系統,從而節約了開發成本,縮短了開發周期,提高了經營效率。而我國在PLM的研究應用上則剛剛處于起步階段。
產品生命周期管理PLM不僅是一種戰略性的思想方法,而且也是一套應用系統和具體的解決方案:即是一種在虛擬企業范圍內管理整個產品開發過程中如何進行協同工作的協調方法。
概括地說,PLM是一種“產品至上”的理念,屬于企業信息化的范疇。但是,由于PLM屬于一個發展很快、比較新的信息化領域,所以提供PLM系統方案的各個公司尚沒有特別統一的定義。國外研究人員普遍認為:實施PLM是以企業的產品為中心,以提升創新能力和隨需求而提高的應變能力為目標,以信息技術(包括應用軟件)為手段,通過對企業知識型資產的管理,建立一個從概念、開發、生產到維護的整個產品生命周期動作的體系。
具體來說,PLM系統的實質就是通過構筑產品信息數據而建立一個統一的產品研發系統平臺。在這個平臺上,參與設計的人員通過瀏覽器就可以共享所有的設計文檔與信息,甚至可以通過瀏覽器共同完成某種產品的開發設計工作。系統平臺可以根據不同需求,實時提供個性化的技術信息咨詢服務。PLM可以做到,不僅僅是企業的員工之間,包括企業的最終用戶和合作伙伴,都可以跨越時空的限制,參與到該企業產品研發設計的各個環節中來,使產品從設計開始階段就可以充分注意到和體現出用戶的需求。同時,由于產品的設計信息可直接進入企業的生產制造系統,從而大大縮短了新產品從創意到上市的時間周期。
PLM系統包含了CAD(計算機輔助設計)、PDM(產品數據管理)和CPC(協同產品商務)3種不同層次的信息系統。CAD主要用于企業部門內部;PDM主要用于企業部門之間;CPC則是不受時空限制,可應用于不同企業(含供應商及客戶)之間的產品開發信息系統。
協同是PLM系統的核心,其包括兩方面的含義:
第一,產品全生命周期內各階段之間的協同和管理;
第二,產品開發各個階段或環節上各相關企業、相關部門和相關人員之間的協同工作。
追溯起來,PLM系統并不是個全新的,它來自于PDM,是PDM的繼續發展和優化,兩者之間有著深刻的淵源關系。可以說:PDM是PLM系統中的一個子集,其功能也是PLM系統中非常重要的基礎內容。但是,PLM系統更加強調對產品生命周期內跨越供應鏈的所有信息進行管理和利用,這是兩者本質的區別。
目前PLM系統主要的解決方案有:IBM推出的基于Catia V5和ENOVIA的PLM解決方案、EDS提供的基于機械設計系統Unigraphics和協同商務管理系統Teammcenter的PLM解決方案、SAP公司推出的mySAP PLM解決方案、PTC公司推出的基于Web架構以及整合了Pro/ENGINEER和Windchill的PLM解決方案等。
二、實施PLM系統進行汽車新產品研發的重要性
近20年來,中國已從國外先后引進了不同級別的數十種車型,推動了一批轎車企業的建立和發展,汽車零部件行業的技術水平也有了迅速的提升。中國汽車產業用10余年時間走完了發達國家轎車工業幾十年走過的路。經過10多年的努力和摸索,我國的汽車制造技術得到顯著的提高,且已形成了一定的產量規模。目前,我國汽車產業的客觀條件已經初步具備,實施新產品開發戰略理所當然地應該被提到議事日程上來。
利用PLM系統進行汽車新產品的研發是十分必要的。其重要性在于,PLM系統是圍繞產品開發創新的信息集成。也就是說,它是從提高制造企業核心競爭力的角度出發,把企業方方面面的信息進行匯總,然后提供給設計師的,所以能夠使產品開發取得事半功倍的效果。從國外實施PLM系統企業的成功案例可以看出,PLM系統不僅給這些企業帶來了巨大的經濟效益,而且在綜合競爭力方面也使企業占有了無可比擬的優勢。同時,實施PLM系統,不但能夠提高我國汽車企業的開發設計、制造能力和競爭力,還能帶動相關的IT行業的發展,從而體現出汽車工業作為國家經濟支柱產業的作用。
三、PLM系統在汽車產品開發中的應用
以往的產品設計,是按時傳統的專業職能劃分,包括車身、底盤、發動機、電器等各個總成的設計、工藝、采購、裝機和調試等,整個過程采用的是串行模式。傳統設計的產品研發人員屬于獨立的功能部門,各部門往往從自身的利益出發,使信息流集成不暢、工作流出現很多障礙,致使下游不能及時、準確地反饋改進信息,而上游又無法控制下游的更改,出現錯誤時容易造成相互扯皮、責任不清。另外,每天大量的圖紙、更改單、工藝文件和各種數據報表在這些部門間傳遞,繁瑣的審批流程以及紙介質的傳遞方式,也使設計工作在管理、進度上和質量上都遇到很大的困難,數據的安全問題也很嚴重。為此,企業迫切需要一個進行信息交流的平臺來提供強大的工作流管理功能,PLM系統就是在這種情況下應運而生的。
PLM系統貫穿于汽車全生命周期的始終:
設計概念:基于市場信息,獲得新產品或產品設計改進的概念的生命力的信息。
市場需要分析:制造企業研究新產品的市場需求,以及滿足需求的可行性。PLM系統從所連接的其它系統提取信息,增加市場需求分析的準確度。
設計:設計工程師綜合利用PLM系統提供的信息(售后服務信息、工藝數據、客戶需求和偏好等)進行產品設計。
采購:采購人員對產品制造所需的器件、材料、部件和設備進行初步分析。PLM系統提供器件/材料的可獲得性、報價、潛在供應商、替代器件等信息。
生產:根據研發工程師建立的設計規格和采購的器件和材料進行生產。通過質控/質檢或其他過程控制方法來檢查生產是否與設計規格一致。
分銷:產品運送到分銷商,分銷商儲存商品等待客戶定單或者將產品直接送到最終用戶。PLM系統提供歷史需求數據,從而降低庫存水平。
售后服務:產品維護、服務和維修。使用PLM系統存儲各種售后服務信息,為今后的產品改進提供信息。
隨著國際合作分工的深入,國際異地同步設計或者零部件企業和整車廠的同步開發、同步設計變得越來越普遍。使用PLM系統將有效地保證異地同步設計的完事性和一致性,并可以縮短產品的開發及上市時間。
PLM系統具有“創造”、“控制”、“協作”的功能。所謂“創造”,就是能讓汽車制造商以及他們的供應商在開發汽車組件和系統時,利用該系統分析這些新開發產品的外形、尺寸功能,以及建立制造這些零件必需的指令。所謂“控制”,就是提供安全、穩定的數據環境,在整個概念、外購、發展、更改、生產就緒狀態階段控制數據,并將其支持為產品提供服務時所需的審計跟蹤咨詢。所謂“協作”就是說,由于產品開發過程日益分散,所以消除不必要的出差成本和時間就非常必要,該系統通過利用互聯網的可伸縮性,可為分布在全球的工程師提供實時協作工具,使他們不用離開總公司就可以高效地交流各自的設計或提出更改意見。
四、國內外汽車制造業應用PLM系統概況
PLM系統為全球汽車業提高競爭力和經濟效益提供了有效途徑。TICO(TOYOTA INDUSTRIES CORPORATION)于2000年下半年開始IBM和達索公司的PLM解決方案應用叉車的開發,使開發周期由原來的18周減少到10周,開發成本降低53%;通用公司使用了EDS的PLM解決方案后,每個車型可以節約5000萬美元的開發成本;福特公司采用EDS的PLM解決方案后,僅開發蒙迪歐一款車,就節約了2億美元的研發費用,縮短開發周期13個月,設計工程提高了25%。
目前我國汽車制造企業,例如北京吉普、上海大眾、東風集團等企業已經開始意識到了PLM系統的重要性,并在企業中應用了PLM解決方案作為產品數據管理的平臺和工具。
五、我國汽車企業應用PLM系統存在的問題及建議
由于我國汽車產業運用PLM系統還處于剛剛起步階段,所以存在和容易出現一些問題,需要引起注意。
其一,企業發展不平衡,信息基礎太薄弱。我國在應用計算機輔助設計技術上和國外汽車企業存在著很大的差距。目前基本牌以下狀態;汽車造型是我國汽車設計領域應用CAS技術最薄弱的環節,CAS技術的利用剛剛處于起步階段。近年我國的CAE水平有了很大的提高,表態分析軟硬件水平已經與國外水平接近,對應力、應變、位移、剛度和強度的分析比較成熟,但對整車車身的分析近期才開始,對整車的模擬碰撞只有部分分析,沒有完整的整車模擬碰撞分析。CAE分析技術人員還很缺乏。PLM系統雖然有些企業開始在做,但水平不一,多數只是停留在文檔級。
其二,實施PLM系統往往要涉及到企業管理,橫跨多個部門、多個環節,這無疑加大了實施難度。實施時應受到領導層的高度重視,成立專門的領導小組,參與項目的全過程。
其三,實施PLM系統,獎金投入很重要,但更重要的是要有合格的掌握相關知識的應用人才,因此在引進和實施PLM項目的同時,應以提高員工整體素質為目標,培養企業自己的信息化技術隊伍和復合型人才。
其四,企業上PLM項目時不能盲目求大,指望一蹴而就,一上來就追求完整的解決方案,而是應從本企業的實際出發,根據自身的需求,采用逐漸分步,由局部到整體的方式實施,著眼于解決目前的實際問題。
其五,目前實施PLM系統獲得成功的企業還都是國外的一些大型企業。中國企業,特別是大型國有企業的管理模式(人、財、物、產、銷等方面)和國外企業有很大程度上的不同,實施PLM系統方案時既要借鑒國外企業的成功經驗,也要充分注意到自身的不同特點。
總之,中國汽車產業為了要在全球化市場競爭中不斷發展壯大,必須采用類似于PLM系統這樣先進的、優化的管理方法和技術手段來優化和加快產品開發進程,不斷增強產品設計開發能力。
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