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摘要: 实施方:福田送评方:1.项目概述福田汽车PLM系统于2003年8月1号启动,从2003年8月1号至2004年12月31号为项目的一期实施阶段;从2005年1月1号至2006年2月1号,为项目的二期实施阶段;目前项目已进入三期实施阶段。根据规划,从2006年2月1号至2007年7月1号,为福田汽车PLM三期项目实施阶段。经过近三年的实施,目前福田汽车PLM系统已在汽车工程研究院、风景工厂技术中心、欧马可车研所、欧曼技术中心、北方工程车事业部、奥铃技术中
实施方:福田
送评方:
1.项目概述
福田汽车PLM系统于2003年8月1号启动,从2003年8月1号至2004年12月31号为项目的一期实施阶段;从2005年1月1号至2006年2月1号,为项目的二期实施阶段;目前项目已进入三期实施阶段。根据规划,从2006年2月1号至2007年7月1号,为福田汽车PLM三期项目实施阶段。经过近三年的实施,目前福田汽车PLM系统已在汽车工程研究院、风景工厂技术中心、欧马可车研所、欧曼技术中心、北方工程车事业部、奥铃技术中心、南方工程车事业部技术中心等共7个技术中心、车研所约700名设计用户中推广应用。除了以上研发部门的所有设计用户使用PLM系统的标准端进行车型的明细、图纸设计和更改以外,作为公司最重要的研发数据来源,PLM系统也开放出其WEB客户端以供公司职能部门和相关的中下游部门进行查询明细表、图纸和更改单等研发数据。
1.1项目背景
福田公司研发部门计算机应用从97年开始起步,通过二维CAD应用,实现了甩图板工程;在车身设计与模具制造方面引进了曲面设计与加工能力较强的UG软件,实现了研究院与模具厂之间的无图数据传输,提高了车身开发与模具制造的速度、质量;在整车总布置及底盘开发方面引进了变型设计能力较强的Pro/E 软件,通过推广与应用,在设计阶段能够利用三维CAD软件的功能,进行静态与动态干涉检查,减少了新产品试制与试验中出现的各种问题,极大地提高了产品开发速度;通过引进CAE软件,提高了产品的验证能力。
1.2项目需求
虽然二维、三维CAD软件应用已取得了一定的成绩,但是,由于未形成一个系统化的应用方法和环境的支持,在数字样车方面仍有相当大的差距,未形成并行设计的开发环境,零部件的设计工作要等到总布置设计完成后才能开展,产品模型建立表现出片面性和单一性,造成了产品模型中信息的不完备,使建模系统只能顾及产品开发过程中某一方面的问题,而不能满足设计的全过程对产品模型的需求。不能对三维零部件版本进行有效控制,不利于数据安全管理和运用,影响了开发效率;由于产品明细数据未能向工艺、采购、配件等下游部门延伸,使产品明细表系统作用未能在更大的范围充分发挥;由于不能基于共享的集成平台进行产品开发设计工作,造成模块化设计及产品平台开发的理念未能真正落在实处,在零部件分类管理及通用化方面存在较大的差距;原有的设计开发与更改流程都是基于手工进行管理的,在管理的规范性及工作效率方面都存在一定的问题;随着公司近几年的高速发展,在山东、北京、湖南、广东等地都建立了相应的生产基地,为了实现让研发部门为生产提供技术服务或实现生产基地的四位一体化管理,在这些生产基地建立了各自的研发中心或汽研所。对于公司目前的这些研发中心或汽研所来说,由于不能基于共享的集成平台进行产品开发设计工作,造成模块化设计及产品平台开发的理念未能真正落在实处,在零部件分类管理及通用化方面存在较大的差距;原有的设计开发与更改流程都是基于手工进行管理的,在管理的规范性及工作效率方面都存在一定的问题。
通过引进PLM软件可对所有与产品相关信息和相关过程进行统一规范管理,实现异地数据管理、为整个设计部门建立统一的设计平台、提高数据的共享性,实现协同开发与并行工程,提高设计效率。
1.3项目目标
通过实施PLM系统,可以达到以下几个目标:
建立全生命周期的产品数据管理
建立电子化的汽车开发流程
建立基于项目管理的产品定义过程
建立基于知识管理的汽车开发系统
建立按订单设计的快速产品开发
建立以研究院为中心,并集成各属地专业所、供应商、合作伙伴的协同产品开发环境
为模块化设计、产品平台建立与零部件分类管理提供良好的技术手段。
同时,通过PLM的实施带动公司技术管理上的创新:
观念:提倡知识共享、零部件重用、全局观念和整体效益。
模式:从传统的管理模式转变为加强事前控制、根据管理策略设置管理流程、串行流程变为并行流程、从传统的侧重于单项目管理转变为关注多项目管理,实现管理模式的简化和统一。
1.4项目范围
项目的主要实施单位为研发部门有福田工程研究院、风景工厂技术中心、欧马可工厂车研所、欧曼工厂技术中心、奥铃工厂技术中心、北方工程车事业部技术中心、南方工程车事业部技术中心;同时公司职能部门的采购管理部、生产管理部、工艺工程部、财务计划部、营销公司、各生产事业部的制造、采购、物流等部门都广泛使用系统来进行数据的查询和浏览工作。
2. 项目方案
PLM系统作为支撑福田汽车产品研发的信息平台,通过整合应用于数字产品开发的各种应用系统,如产品需求管理、CAD、CAPP、数字验机、、PDM等,建立一个基于统一产品信息的开发平台;实现FPDMS和PLM的集成;数据将从PLM单独流向为FPDMS系统,再通过FPDMS系统向相关下游系统传递信息和数据。PLM提供面向异地协同设计、制造和市场的基本功能。同样,在产品开发方面,研究院、各属地汽研所、技术中心以及合作伙伴等,通过基于PLM环境下构建的平台,可以把在地域上分布的设计部门组成一个开发团队,并充分利用可视化技术来实现协同产品开发、数字验机验证、电子会议等。
福田信息化,将建立基于业务流程驱动的模式,在整个信息集成框架下,都必须使用统一的数据标准,并遵循一致认同的业务流程准则,这样将有利于提高信息集成的质量和运行效率。
整个系统的底层采用先进的构件技术体系,使得这些构件可以在未来规划中被快速重用,保证了投资。构件技术的应用也可以使得能够充分利用现有的软、硬件资源。
2.1功能需求
随着汽车全球化的发展趋势,汽车制造传统的供应链模式已经不适应发展的需要。为了提高竞争力,制造商们越来越注重加强自身的实力,以产生和保持竞争优势。在产品开发投入阶段,供应商的参与可以缩短开发时间,节约资源和费用,在市场竞争中占主动地位。日本的汽车制造商让其零供应商在汽车设计中早期参与取得了很好的效果,其工程改动费用比美国要低2/3;汽车的产品设计开发是靠制造商与几个关键零部件供应商合作进行的,制造商在产品开发过程中,仅采用与从供应商交换产品设计的数据来开发新产品已经有很大的局限性,特别是在针对顾客需求、缩短新产品上市周期方面,制造商原有的供应链模式逐渐失去了竞争优势。通过互联网或局域网在供应商、制造商、设计师和市场人员建立连接,使他们能够有效地进行协作设计,从而缩短了产品的设计周期,取得在整个供应链中的竞争优势;使用PLM进行协同商务,制造商和配套商之间进行交流,从而使其能够将他们过去的经验和对产品的要求及时地反馈,将这些信息与市场人员的投入组合到一起,可以为新产品开发和设计提供有价值的指导;研发部门应用了二维CAD、三维CAD及CAE等方面软件,但这些软件都是属于设计开发工具软件,是不足以全面提高研究的效率与质量的,这是因为CAD是离散的系统,由于其支持的文件格式和应用环境的差异,从而难以进行信息交流,结果使企业的信息共享程度降低,造成设计的重用性差且信息传递速度慢,无法实现各类以CAD/CAPP/CAM为基础的信息集成。而要从根本上解决上述这些问题,较好的办法之一就是使用PLM系统,即借助PLM实现CAX;随着CAx技术的普及使用,对于上述各种CAx系统产生的文档之间的关系管理,各种零部件的分类管理,各种任务及整个项目的过程管理提出了新的要求,甚至不同地区的设计部门能够基于PLM展开并行工程,加速新产品的开发速度,并且为下游的生产制造部门创造有利的条件;VPD是由从事产品设计、分析、制造、服务等方面人员通过网络通讯组建成“虚拟”的产品开发小组,将设计人员、CAE分析专家、供应厂商以及客户联成一体,实现异地合作开发。对汽车制造业来说,能否对市场做出快速响应,能否完全按照顾客要求生产出高质量、低成本的产品已成为竞争的焦点。同时,随计算机网络的迅猛发展,某项设计任务往往要由不同地点的设计机构、不同专业的设计人员共同承担。虚拟产品开发技术能更好地解决制造业所面临的问题。该技术以并行设计为工具,在产品开发初期通盘考虑产品整个生命周期的属性表现以及开发全过程各环节的功能活动,将产品开发全过程数字化,即在计算机中进行产品的设计、分析和加工等过程,由此减少因制作物理原型所耗费的人力、物力和时间,可提高质量、降低成本、保证产品开发一次成功,增强企业快速适应市场变化的能力。虚拟产品开发技术极大地增强了企业的创新能力,它能够在虚拟状态下构思、设计、制造、测试和分析产品,以有效解决那些反映在时间、成本、质量等存在的问题。而PLM是VPD得以应用的使能条件之一,由于在整个产品开发过程中会形成大量的信息,这些信息包括产品、过程的数学模型以及整个产品开发过程中相关的过程信息等。同时由于设计参与者不仅包括生产厂的设计、制造、装配等人员,还包括供应商、合作伙伴和客户。这些人员在地理位置上往往是分散的,他们所使用的计算工具又是各种各样的。因此,要使产品的信息流能够在企业内外畅通无阻,得以有效传输和共享,必须有强有力的产品数据和信息管理工具的支持,保证与产品有关的所有人员都能得到与其权限相应的信息,使生产过程的每个环节都能按轻重缓急得以有效控制。PLM是实现信息共享—本地与异地产品信息如何查询、传递、数据版本—保证设计部门和其他部门的图纸版本一致、安全保密—保证各地的数据不会流失、产品结构—简化系列产品开发,如何保证各部门的产品数据一致、工程更改—分析更改影响,确保更改及时与一致性的不可或缺的平台。
2.2系统需求
对产品开发过程中产生的文档,如MS-Office文档,MCAD设计文档,ECAD设计文档,分析数据,源程序代码,驱动软件,执行程序,工程分析及测试,验证数据,PDF文档,图像文件(BMP、JPG、JPEG等)等进行版本管理;为设计和生产的需要创建和操纵BOM表的功能,建立产品结构树并浏览相关信息的功能,并能生成BOM表;要对文档和产品的成套关系进行管理,并能输出不同的产品结构报表;需要提供零件分类和成组技术的能力;需要通过相似的功能、目的、设计或特征而进行归类,从而为企业提高通用件、标准件的应用,提高标准化水平,降低成本;如何使企业的工作流程和文档流动更方便快捷;如何对变更过程进行多种自动的分析工作;当文档变更时,如何做设计变更影响程度分析,从而保证变更一次完成;需要实现异地企业之间PLM系统之间的集成; PLM如何提供与其他应用系统的集成接口。
2.3方案选择
统一、完整的咨询服务和解决方案:业务流程模型形成的结果必须由IT解决方案来支持并实现。所以,咨询服务和解决方案的高度一致性和延续性,是我们选择伙伴和平台的重要标;
全球化和本地化结合的经验丰富的咨询、实施队伍:项目的成功离不开实施队伍的经验、能力和响应速度。PLM系统的实施方案可以借鉴国外成功的经验,同时结合本地的具体情况开展实施。全球专业咨询专家带来国际上的先进技术和经验,本地的队伍消除文化上的差异造成的“鸿沟”,可以有效地降低变革管理的难度。作为企业未来的日常工作的平台系统,必须得到本地队伍最好地支持。这也是我们在进行方案选择时重点的评价指标;
咨询、实施服务过程中的质量保证与控制:成熟的实施方法学融汇了多年项目实施成功的经验和流程,可以帮助降低项目实施的风险、保证项目质量。而严格、专业的质量保证机制是项目成功的另一重要保障。在选择方案时质量也是不可忽视的重要方面;
公司针对功能和系统需求,对平台进行了选择。选择时综合各方面因素,最终决定采用UGS公司的Teamcenter Enterprise 3.1平台。
2.4系统解决方案
系统整体解决方案细致描述如下。
2.4.1关于文档管理
对产品开发过程中产生的文档,如MS-Office文档,MCAD设计文档,ECAD设计文档,分析数据,源程序代码,驱动软件,执行程序,工程分析及测试,验证数据,PDF文档,图像文件(BMP、JPG、JPEG等)等进行版本管理,文档模板管理(文档标准化控制、项目文档的成套性模板等),存取控制,共享,调阅管理,文档编码控制,查询(包括全文检索)等。
采用了结构化的文档管理模型,类似于对产品结构的管理模式,比较符合制造企业的文档管理模式,可以完全满足文档与产品的对应关系,十分适合在以文档为主的企业中进行实施。而且在对海量的历史数据进行导入时,可以直接对历史文档进行导入并建立关系,减少了导入产品结构所带来的附加工作量。
对于文档的存储,提供了个人工作区、目录、数据仓库等多种存储方式。从用途上,数据仓库是用于存放那些属于一些人公共拥有而不是某个人所有的数据空间,因此可以在不同的工作组、部门之间建立多种用途的数据仓库,用来存放不同的共享信息,并对之进行权限控制。通过和流程的结合还可以实现自动的文档入库功能,并实现对文档版本的控制。
在PLM系统中,用户无需了解数据存储的具体地点,因为系统会自动定位。用户可以利用产品描述数据之间的内在关系来检索数据,提高检索效率。对于网络间的信息传递,用户只需利用系统操作菜单来完成,而不必关心网络的配置情况和具体的操作系统命令。对于文档的查询提供了多种方式。
2.4.2关于产品结构管理
产品结构管理具有为设计和生产的需要创建和操纵BOM表的功能,并以图形化的方式提供产品结构的浏览功能,每一产品结构定义了在产品的特定版本中使用的部件零件的关系模型,而每一个部件或零件与CAD模型、CAPP文件、CAM文件、文档、装配指令等都相关联。提供了图形化定义、存取、修改产品结构件及建立产品结构树并浏览相关信息的功能,该产品结构树不仅描述了结构件与文档的关系,而且产品结构管理还包括了与产品相关的对象的版本管理,并能生成BOM表,以生成、查看和操作正在设计的产品结构。
除了可以对产品对象之间的结构关系进行管理外,还可以对文档和产品的成套关系进行管理,并可以输出不同的产品结构报表,包括: 产品结构配置示意
² 物料清单
² 递归检查: 系统可检查产品数据结构是否有递归(Recursive)的结构错误出现
² 零部件详细信息报表
² 零部件使用位置汇总报告
² 不同装配结构比较报告: 可比较相同或不同产品所使用零件的相异之处,用户可以很清楚地了解BOM修改前后的差异,避免修改错误,并可追踪修改过程。不仅可以利用产品结构管理来定义和维护产品结构树;而且还可以将描述产品和零件的各种信息关联到产品结构树上,利用建成的产品结构树,用户可以快速地进行展开,以获得所需的产品信息,并通过对零件和供应商之间关系的维护来优化供应链管理。在产品结构的基础上,可以生成不同类型的BOM表以代表产品结构配置,包括可替换的、二者选一的、可选的组件零件,同时还提供多视图功能,为设计或维护提供产品结构的不同视图。
2.4.3 零件族管理
零件族管理(Product Family Management,PFM)提供了零件分类和成组技术的能力。在PLM中零件可以通过相似的功能、目的、设计或特征而被组织为一类。PFM使用一组数据来描述一类零件的共同特征,可以通过对特征的查询来挑选零件。利用零件族层次树,用户就能按分类找到所属零件,如自制件和标准件。零件族管理的引入有助于企业提高通用件、标准件的应用,提高标准化水平,降低成本。
2.4.4 工作流程管理
工作流程管理用于定义和控制产品的设计、变更和审批等流程,使公司的工作流程和文档流动更方便快捷。通过电子化的方式使任务分配、审核、审批自动进行,既可管理产品生命周期的全过程;也可管理某产品零件设计过程中在不同状态间的转换(如设计状态、发放状态、更改状态)。在工作流程中,通过将信息和具体的任务相关联,来加快工作流程的进度以及提高工作效率。
PLM提供了图形化的定义工作流程的工具,可以通过简单的图形化界面来定义企业的实际业务流程,如图所示。这使得企业管理人员可以快速定制出本企业的业务流程。
对于每个流程可以指定流程监控人员,从而可以有效地跟踪流程的进度并根据实际情况进行实时的调整。同时,在预定的情况下,系统可以按照要求进行任务的自动转发或报警。系统对经过流程处理的数据保存了完备的记录,从而能够帮助用户了解所有的处理、相关人员的评语以及流程进行状态。
2.4.5 产品更改管理
提供了代替传统产品变更控制的电子化功能,并可以对变更过程进行多种自动的分析工作,支持CMII标准,也可以进行灵活的定制。
系统根据变更的分类自动选取相应流程,通过完整的数据模型评估变更的影响范围并记录评估结果,变更的过程以电子流程的形式进行管理,变更的结果以结构性的形式进行管理,变更过程的监控、提醒等同流程管理。对于公用件及相关文档的变更在变更评审时自动通知相关系统的负责人员(亦可参与评审),变更完成后相关系统自动借用新的版本(亦可继续引用旧版本)。
当产品结构变更时,系统可分析指定的零件被使用于哪些产品,并自动做出设计变更影响程度分析,不会有任何遗漏。当文档变更时,系统可自动分析文档的变更所影响的其他文档,做出设计变更影响程度分析,从而保证变更一次完成。
2.4.6 备份与恢复管理
提供了集成化的备份和恢复解决方案,同时也提供了在系统崩溃或灾难发生后通常操作的复位功能。主要包含以下功能:
数据完整性和一致性的检查工具
定期管理和报告
分布式处理
提供了分析工具
提供了集成化备份和恢复工具集
可以进行全部和递增式文件系统和数据库备份
2.4.7 系统管理
对于系统管理,支持在纯Web界面上进行,主要功能包括:
² 组织管理:支持矩阵式组织结构定义,可以定义的组织包括:人员、工作组、行政组织、角色、动态用户等。
² 工作环境管理:主要指对主机、数据仓库、 文件系统、个人工作区等的管理。
² 安全性控制
² 对各种工具的管理:包括浏览工具、圈阅 工具的定义及其行为控制。
² 各种安全机制的管理
2.4.8 全方位的集成功能
利用提供的"联邦式"机制实现异地两个企业之间PLM系统之间的集成,这样异地的PLM系统就可以象访问一个系统那样进行操作。通过联邦制的管理,可以既保证本企业系统的特殊性,又可以和其他不同企业的不同PLM系统进行无缝的联系。
对于与其他PDM系统的集成,PLM提供了两种方式的集成:
² PLM支持CORBA技术。因此,可以通过CORBA编程,进行不同系统之间的数据互操作。
² 通过PLM集成器。使企业从异构的系统提取商务数据处理,建立一个统一的结构,也包括从供应商和商务伙伴的应用系统那里获取数据。 PLM还可提供与其他应用系统的集成接口,例如与ERP、SCM、CRM。
2.4.9 可视化协同
提供了高端的可视化以及虚拟样机功能。利用这些功能,广义企业能够针对产品创新时需要在多种CAD系统下进行零件设计的这一需求,来进行可视化产品配置以及虚拟测试。可视化协同结合了目前尖端的可视化技术,同时还结合了产品结构的浏览功能来实现单个构件的定位与浏览。用户能够创建、共享以及管理3D虚拟样机,这样分散在各地的团队成员就可以在设计的早期阶段交互式地就其所关注的问题进行检测。团队成员可以就讨论之中的创新产品直接访问其相关的需求信息、设计说明以及更改记录。用户可以在本地CAD系统中修改零件的设计,并将设计改动反馈到可视化协同中,供团队其它成员做进一步的审查。用户还可以就产品进行其它功能领域的仿真,包括进行车间装配的仿真以及服务/维护步骤的模拟。
3.1.3系统架构图
PLM一期、二期项目实施完毕后,系统架构图如下:
整个PLM系统采用分布式的体系架构,数据库集中管理,系统服务和数据仓库分布在总部和各属地事业部。
3.1.4 福田汽车PLM三期项目展望
3.1.4.1 福田汽车PLM三期项目实施周期
福田汽车PLM三期项目实施周期规划为17个月,即从2006年4月1日起至2007年7月1日。
3.1.4.2 福田汽车PLM三期项目实施范围
实施范围所涉及的研发单位有工程研究院、风景工厂技术中心、欧曼工厂技术中心、欧马可车研所、奥铃工厂技术中心、南方工厂技术中心和北方工厂技术中心;涉及的中下游部门包括采购管理部、生产管理部、财务计划部、车身工程部、动力系统部、海外事业部,以及各事业部的生产、采购、工艺和制造等相关部门。
3.1.4.3 福田汽车PLM三期项目实施策略
福田汽车PLM三期的实施将以两条主线展开,一条主线是PLM功能目标的实现,包括技术文档管理功能开发、Web端相关功能开发、标准客户端相关功能开发、与下游FPDMS系统的接口等。另外一条主线为PLM推广目标的实现,包括整车配置在各事业部的推广应用、PLM Web查询应用的推广、技术文档管理的推广应用、三维CAD集成模式的推广应用。
3.1.4.4 福田汽车PLM三期项目实施目标
福田汽车PLM三期的实施将在一、二期已经完成系统架构搭建、平台整合、数据迁移和人员熟练操作,以及整车产品结构初步配置、三维集成功能开发、验证的基础上,适应研发的分层管理模式,提高研发产品明细数据在公司整个企业价值链上的应用。
福田PLM三期实施总体目标是在前期PLM平台搭建完毕、异地分布式架构建立、整合了产品BOM和二维图纸数据的基础上,进一步扩充、延伸系统功能,建立统一的三维CAD数据平台;深化整车全配置在PLM实施单位的推广应用;实现与下游FPDMS系统的集成接口;对车型开发相关的技术文档进行管理,建立知识积累工程;优化并全面推广PLM Web客户端的应用;同时试点实现零部件分类管理的功能。三期完成后的福田PLM系统功能架构图如下所示:
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型号 | 厂商 | 价格 |
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EPCOS | 爱普科斯 | / |
STM32F103RCT6 | ST | ¥461.23 |
STM32F103C8T6 | ST | ¥84 |
STM32F103VET6 | ST | ¥426.57 |
STM32F103RET6 | ST | ¥780.82 |
STM8S003F3P6 | ST | ¥10.62 |
STM32F103VCT6 | ST | ¥275.84 |
STM32F103CBT6 | ST | ¥130.66 |
STM32F030C8T6 | ST | ¥18.11 |
N76E003AT20 | NUVOTON | ¥9.67 |