支持整车正向开发的早期物料清单管理研究

2020-06-09杨鲁鹏陈冬琴冯贺平

机械制造 2020年5期

□ 管波 □ 杨鲁鹏 □ 鲁薇 □ 陈冬琴 □ 冯贺平

奇瑞汽车股份有限公司安徽芜湖 241000

1 研究背景

以奇瑞、吉利、长城为代表的自主汽车品牌,经过多年技术积累，已建立了较为完善的正向研发体系[1]。在汽车产品开发过程中,各大企业希望尽可能缩短产品开发周期,把问题暴露在早期阶段,尽可能早地安排下游部门开始相关工作[2]。因此，在汽车产品详细设计之前,对于产品的一些关键信息,需要及时管理及共享，而此时管理的颗粒度达不到产品开发所要求的程度,物料清单成熟度也达不到通过系统变更流程驱动及管理的要求。承接产品规划的项目预研阶段显得尤为关键,决定了整车产品的定位、质量目标、成本目标、开发范围等,这就要求在这一阶段,需要进行物料清单管理。目前,大部分车企采用以基础车型来编制差异件清单的方式,但各业务部门需要根据差异件清单进行二次转换,形成各自的物料清单表,效率低且数据源不统一。

早期物料清单指在整车开发项目启动之前,根据市场目标对将要投入开发的整车项目进行评估所需的整车物料清单。这一早期物料清单从车型架构中携转而来,并以此进行财务目标、市场目标和重用度等产品目标的评估,作为项目启动决策的依据,在项目启动之后转为初始工程物料清单[3]。通过早期物料清单，可统一管理早期项目数据,建立整车层面功能架构与物料清单数据的联系,为各方人员提供统一的决策支持数据。

笔者结合某自主汽车品牌企业级物料清单系统建设过程,提出了早期物料清单的业务建模方法,并基于企业级物料清单系统，开发了早期物料清单管理系统,实现了基于基础车型、产品架构、工程配置等生成早期物料清单，并进行完整性和正确性校验。

2 整车正向开发体系下物料清单管理

企业级物料清单系统在信息化系统总体框架中处于承上启下的重要地位,在提供产品配置管理、多业务阶段物料清单管理及企业级变更管理三大核心功能的基础上,为其它核心业务系统,如产品数据管理、计算机辅助工艺制订、系统应用及产品、电子备件目录管理等提供主数据服务,其解决方案不仅是对现有业务流程提供保障,而且着眼于我国未来汽车行业的发展趋势,打造企业的竞争优势。

系统建设采取统一规划、滚动实施的策略,逐步完善对物料清单管理业务的支持。

支持整车正向开发的物料清单管理可以实现全物料清单集中管理和共享[4],并支持主价值链各业务高效协同,如图1所示。物料清单支持从产品策划阶段开始的正向开发全过程,以配置化方式管理,贯穿预研、工程开发、制造、销售和售后的全过程,并通过物料清单驱动同步工程,支持产品成本分析及面向用户选配模式的订单解算。

▲图1 支持整车正向开发的物料清单管理

3 整车预研阶段早期物料清单

在整车产品规划与概念设计阶段,各业务根据产品规划、工程配置、平台架构、产品通用性定义等输入,进行成本、质量、沿用或开发策略、工艺、采购等可行性分析。业务部门在整车预研阶段的主要业务活动见表1。

表1 整车预研阶段主要业务活动

早期物料清单在整车项目预研阶段开始时创建,大多数情况下在新产品计划开始时创建。在这个阶段,各业务部门使用统一的早期物料清单开展各项工作。早期物料清单对整车预研阶段的业务支持如图2所示。

通过早期物料清单,可进行如下工作:

(1) 基于自顶向下的架构开展产品开发工作[5];

(2) 设置架构中元素的设计目标,并随产品设计的展开对其进行跟踪;

(3) 将概念开发的定义转换为精确产品配置的定义;

(4) 基于已有的产品，通过携转形成新的产品设计基础。

4 早期物料清单业务建模

4.1 业务模型

从早期物料清单、工程物料清单的作用和构建目的来看,两者应该是相同的,差别在于所对应的产品开发阶段不同。因此,早期物料清单与工程物料清单在构建模式、物料清单架构、承载信息方面是一致的[6],只是在不同阶段由于产品成熟度不同,控制方式有所差异而已。

(1) 形成一个完整的物料清单[7]。企业产品架构提供了一个通用的数据共享和对比基准,将标准化系统划分与数据管理深度融合。企业级物料清单体系中，各形态物料清单通用一套标准结构[8],在各个阶段有不同的物料清单形态,在一个完整的物料清单上逐步丰富管理信息。

▲图2 早期物料清单对整车预研阶段业务支持

(2) 聚焦预研业务需求。从企业产品开发过程和订单交付角度管理物料清单,确保不同阶段物料清单采用一致的具有物流管理价值的零部件。

(3) 统一的物料清单管理形式。早期物料清单以超级物料清单模式构建。

早期物料清单的业务模型应与整车预研阶段的业务开展模式相匹配,以满足主价值链核心业务的需求为基础。早期物料清单的关键属性见表2。

表2 早期物料清单关键属性

4.2 业务流程

早期物料清单的编制与发布,是产品规划、项目预研、成本、工艺、三化、质量等多业务协同的过程,多业务协同过程的结果以早期物料清单为载体进行发布。

对于早期物料清单，其编制与发布的主要流程如图3所示。

▲图3 早期物料清单编制与发布流程

(1) 整车级目标设定。产品规划部门和整车预研部门通过协同,定义发布产品概念配置表、产品工程配置表、产品通用性定义和基础车型,并组织技术部门开展技术可行性分析。

(2) 早期物料清单编制。物料清单工程师依据项目定义的整车级目标,通过早期物料清单管理系统初始化早期物料清单,技术中心的产品工程师对初始化的早期物料清单进行确认、修正和增补信息。

(3) 早期物料清单校验。物料清单工程师通过早期物料清单质量核查工具,对早期物料清单的合规性、完整性、正确性进行校验,并组织总布置、工艺、成本、整车技术等部门评审。

(4) 早期物料清单发布与应用。依据发布的早期物料清单开展各业务的目标分析,如成本目标分析、产品通用性定义目标分析、质量目标分析等。

5 早期物料清单管理系统开发与应用

5.1 系统功能建模

早期物料清单管理系统主要实现基础车型工程物料清单的调用、车型架构的生成、早期物料清单的初始化、早期物料清单的辅助修正、早期物料清单的质量检查。早期物料清单管理的结构化分析和设计方法模型如图4所示[9]。

▲图4 早期物料清单管理系统结构化分析和设计方法模型

(1) 调用物料清单系统工程物料清单。基于用户输入的基础车型工程整车号和预研项目的工程整车号,早期物料清单管理系统通过物料清单系统提供的应用程序接口,将请求传递至物料清单系统的物料清单解算器。物料清单系统将解算后的工程物料清单和工程配置表输出至早期物料清单管理系统。

(2) 生成车型架构。根据基础车型工程物料清单生成车型结构,用户可以结合零部件重用策略,对车型架构进行调整。

(3) 早期物料清单初始化。调用早期物料清单模板和工程配置表,将基础车型工程物料清单按照模板转换,并结合零件重用策略,标记目标产品通用性定义状态。对于新开发件,将沿用件零件号写入“修改自”列,并清除“零件号”列的零件号。

(4) 修正早期物料清单。用户对初始化早期物料清单进行确认和修改,支持多用户在线修改。对于新增新开发件和沿用件,可以通过通用零件分组、功能名称描述、“修改自”等属性,由早期物料清单从物料清单系统中调用关联属性。

(5) 早期物料清单质量检查。通过预定义的早期物料清单核查清单，以及物料清单完整性交互校验方法[10],对早期物料清单的完整性和正确性进行校验,并显示校验结果。

5.2 系统集成关系

早期物料清单管理系统将工程整车号输入至物料清单系统,物料清单系统输出工程配置表、工程物料清单、零件主数据等信息。在早期物料清单管理系统中输入通用零件分组、功能名称描述,从整车产品架构库中获取架构及关联属性。早期物料清单管理系统调用物料清单校验数据库的核查清单。早期物料清单管理管理系统集成关系如图5所示。

5.3 应用实例

某自主汽车品牌的产品开发体系中,建立了较为完善的整车预研流程和管理机制,早期物料清单是项目预研阶段产品定义的载体之一,为各业务协同提供了统一的基准和数据源,如可以通过产品通用性定义状态筛选新开发件清单,通过平台关键件总成、零部件标准化识别三化件,进行车型重用目标分析,通过零件清单和“修改自”属性,满足成本分析的基础数据需求。某项目早期物料清单的关键属性实例见表3，该项目早期物料清单质量检查结果见表4。表4中，灰底色内容存在错误，产品通用性定义目标为C(沿用)，零件号无内容，而“修改自”属性有零件号。

▲图5 早期物料清单系统集成关系图

6 结束语

笔者对支持整车正向开发的早期物料清单管理进行了研究，提出了早期物料清单业务模型、流程,以及基于物料清单系统开发的早期物料清单管理系统,并在某自主汽车品牌的整车产品开发预研阶段得到全面应用。通过早期物料清单管理系统的应用,改变了数据源不统一、不完整的问题,为预研阶段多业务协同提供了统一数据源和基准,满足成本、产品通用性定义、质量、采购、工艺等业务需求,显著提高业务的效率和质量。从应用效果看,项目预研阶段成本分析的效率提高了23%,成本分析结果的准确性提高了15%,产品通用性定义目标分析的效率提高了27%。