基于柔性化架构的复杂产品变更管理模型构建

史宏

(上汽通用汽车有限公司，上海 201206)

0 引言

随着工业4.0概念的普及，5G、物联网、大数据等新技术进入各行各业，原本相对简单的产品变得越来越复杂。对于集成了软件平台、智能通信或者数据处理的复杂产品设计，通常涵盖结构硬件、系统软件等错综复杂的产品设计结构矩阵关系，由分布在各地的设计团队协同完成[1]，所以传统的单一以硬件为主的产品设计变更管理流程(如传统汽车)或者以软件设计为主的产品变更管理流程(如网络平台系统)，都无法很好地满足复杂产品变更管理的需求。

当前，对于产品变更管理流程的研究主要集中在流程精益性和数据完整性管理两个方面。流程精益性的相关研究侧重于流程过程精细的划分，将变更分为请求、评估、实施阶段[2]，并引入工作流[3]概念对变更流程进行梳理，从横向上分析产品的设计变更流程优化方案；数据完整性管理的相关研究侧重于变更管理的平台化控制，如基于PDM流程搭建变更管理平台，实现产品变更过程的自动控制和变更数据传递的完整性[4]，将横向的变更管理流程平台化。然而，相关研究缺乏对复杂产品多层次结构、多维结构矩阵关系的分析，在复杂产品变更管理中，存在变更影响评估不足、多零件变更实施协同性不足甚至变更难断点等问题，严重影响产品开发和交付进度，增加产品开发投入。

柔性化架构理念是一种基于灵活性和适应性概念的开发思路。该架构可以根据复杂产品的实际情况进行灵活调整，从而将过程/流程/软件系统开发和复杂产品的变化相适应，便于处理各种异常或例外情况，提高流程/软硬件的应变能力；当下柔性化架构主要应用于制造生产线的多品种柔性化生产架构设计[5]或软件系统开发的柔性化设计。本文将柔性化架构开发理念应用于复杂产品变更管理模型开发中，并对优化后的流程模型进行推演验证。

1 产品变更管理模型的建立

1.1 产品模型维

面向对象的方法表达主要包含属性和方法两种。对象属性表达为独立的实体，对象方法用来表示独立实体之间的逻辑关系[6]。复杂产品模型可以表示为多个独立实体和实体之间逻辑关系的组合，CP=(A，M)，其中A=(Ai，Aj，i=1，2，…，n，j=1，2，…，n)，组成复杂产品的所有部件和子系统的集合；M=(Mi，i=1，2，…，n)，关联模型。

1.2 变更管理模型维

采用对象分析的方法表达，复杂产品变更流程模型可以表示为实物对象、实物对象之间的关系、流程对象、流程对象之间的关系；产品变更流程模型的逻辑关系组合，PF=(A，M，P，R)，其中A=(Ai，Aj，i=1，2，…，n，j=1，2，…，n)，实物对象组成复杂产品的所有部件和子系统的集合；M=(Mi，i=1，2，…，n)，部件和子系统的关联模型；P=(Pi，i=1，2，…，n)，组成流程对象的所有阶段、过程和子任务的集合；R=(Ri，i=1，2，…，n)，流程对象之间的关联模型。

1.3 基于柔性化架构的流程模型建立

纵向上，通过复杂产品实物对象和实物对象的关联基础模型的搭建和按需配置的方式，完成实物对象关联模型和流程模型之间的柔性关联。

图1 变更管理模型

2 柔性化架构变更管理模型演进

变更管理模型的实现和变更管理流程阶段过程及过程关系紧密相关，变更管理过程优化是变更管理流程模型演变的过程。

变更管理模型流程对象的迭代优化，可以从细化变更任务、柔性规划人员和实物对象关系柔性配置三个方面集成演进。

2.1 细化变更任务

考虑将变更阶段流程对象颗粒度从6个进一步细分为8个，同时考虑到软件项目的敏捷项目管理在变更任务管理中的运用，将变更任务分为更改前的预评估、撰写标准化变更请求、产品工程内部更改审批、各部门更改评估、更改上会审批、更改批准、更改实施、更改关闭。详细任务如下：

(1)更改前的预评审的过程，分为更改的需求及更改的影响，以初步确定后续是否需要撰写更改，减少不必要的更改，提升工作效率。

(2)标准化变更请求的过程，可以减少撰写出错的概率，也便于后续各部门评估，提升整体工作效率。

(3)产品工程内部评审的过程，作为检查和二级评审环节。

(4)各部门更改评估的过程，关键是确保变更信息流动的完整性。

表2给出了浮动位线攻击方法的仿真结果。从表中可以看出,使用浮动“0”攻击低电压SRAM单元时,R1和R2的检测电阻分别降低到3.5 MΩ和3.7 MΩ。使用浮动“0”攻击的方法仅对减小R1和R3有作用;使用浮动“1”对低电压SRAM单元进行攻击时,最小可检测电阻R3和R4分别从不可检测分别变为260 MΩ和290 MΩ[11]。对于电阻R3和R4,使用浮动“1”攻击效果更明显,但此时的最小可检测电阻R1和R2仍然不变。因此,我们需要使用浮动“0”和浮动“1”这两种攻击方法来检测最小可检测电阻R1-R4。

(5)更改上会审批过程，作为一级评审，结合各部门对变更的影响评估的数据，做出是否实施变更的决策。

(6)更改批准的过程，把决策落实到流程内的一个阀点。

(7)更改实施环节的过程和更改评估类似，需要确保所有更改各相关部门都能获得更改实施的命令，同时设置统一的断点时间。

(8)更改关闭的过程，也是一个阀点。

软件变更管理采用敏捷方法和以硬件为主的变更管理不同：首先，对问题跟踪需求表中的变更需求进行整理并放入Sprint backing中；其次，确定各需求的影响和优先级；最后，根据优先级确定特定需求的启动变更的计划或者版本迭代计划，触发变更后，通过Scrum的方法对系列变更内容或者迭代的软件版本进行快速迭代更新，满足产品开发需求。

2.2 柔性规划人员

在模型设置中，首先，对各环节评估人员名单对评估流程进行统一规划；其次，保留人员增减窗口，实现评审人员在不同变更实例中的柔性化，确保评审流程对象关联模型的柔性，提高效率。

更改前的预评估阶段，可以由更改请求发起方或者产品设计人员组织，有选择性地发给关键部门如采购和制造进行影响评估；撰写变更请求，除了产品设计人员进行撰写，也可以添加相关配置人员，对撰写的标准化文档进行检查；产品工程内部更改审批，可以请相关产品和项目主管进行检查；各部门的评估环节，建议将采购、制造、物流、法规、财务等人员都划分到评估行列，并请他们对更改进行审批；更改上会审批，主要是邀请更改评估委员会成员进行审批，关键任务是确定整车项目的负责人；更改实施环节，考虑到设计释放、BOM释放、物流断点、采购合同、财务总费用变更等内容，需要请相关负责人更改文件并审批。

2.3 实物对象关系柔性配置

实物对象和实物对象的关系模型可以根据产品特征配置实现。以混动智能汽车的动力总成为例，增程器和减速器之间的硬件配合关系包括间隙和尺寸匹配关系等，任何增程器的变更都可能导致减速器的同步变更需求；增程器和减速器的驱动由驱动模块控制，增程器和减速器上任何感应和执行部件的变更都可能导致驱动模块控制软件程序的调整。与此同时，在搭建变更模型时，部件之间的软硬件交互关系已经通过实物对象和实物对象的关系模型确定，后续任何新产品设计需要运用变更管理模型时，只需实现对象关系模型的重新配置。

3 智能汽车变更管理流程模型

3.1 智能汽车产品模型

某汽车公司全新智能汽车产品，从功能实现维度将智能汽车划分为车辆设施技术和信息交互技术两个部分。车辆设施技术主要是通过机电一体的硬件结构实现出行服务，其硬件嵌入式控制系统是为了实现出行功能自动化而设计；信息交互技术主要是采用嵌入式的软件系统平台实现通信和交互功能，应用程序在软件系统平台上开发，如5G通信实现车联网V2V功能、汽车虚拟钥匙实现车辆王V2X功能。具体见表1。

表1 按功能维度分解智能汽车产品功能

运用产品模型维分析，以智能汽车总成为例，CP智能汽车产品=(A1车辆设施技术，A2信息交互技术，Mi车辆设施和信息交互的逻辑关系)，Mi=逻辑关系，如M1=智能网联汽车5G通信(交互技术)和车辆辅助驾驶功能模块通信(车辆设施)，辅助驾驶功能模块再和整车控制模块交互并发信号给驱动系统，执行车辆加速减速的命令。又以车辆设施技术为例，CP车辆设施技术=(A11内饰，A12外饰，…，A1n自动驾驶，M1i)，M1i=产品的逻辑关系，如M11=智能网联汽车辅助驾驶的视觉传感器(车辆设施)和硬件的整车控制模块通信(车辆设施)，整车控制模块做决策并发信号给驱动系统，执行驱动命令。CP信息交互技术=(A21通信技术，A22智能座舱，M2i)，M2i为产品的逻辑关系，以M21两辆汽车通过通信模块进行交互，并通过智能座舱进行信号传递，如中控屏显示通信内容，智能座椅通过震动提醒驾驶员由信息输入，如图2所示。

3.2 智能汽车变更管理流程搭建

模型建立步骤如下：

(1)确定流程流程对象，包括预评审、撰写变更请求、内部评审、各部门更改评估、上会审批、更改批准、更改实施、更改关闭。

(2)建立流程流程对象关系，包括在各流程中添加判断条件，确定下一步步骤是否实施；撰写环节加入配置工程师审查，变更评估前的环节加入产品工程内部主管审查，变更上变更委员会批准等。

(3)考虑车辆设施技术和信息交互技术两个部分的产品变更特点，考虑到车辆设施技术的软件属性，变更管理采用敏捷方法进行快速迭代更新，满足产品开发需求。在智能汽车变更管理流程模型在变更问题撰写阶段，加入迭代循环逐步明确需求和问题，如图3所示。

(4)建立实物对象关联模型和流程对象模型之间的关联。以智能汽车车辆设施技术的电驱动系统模块为例，电驱动系统模块=(A131电机A132减速器A133逆变器A134电驱壳体A135热交换A136润滑冷却A137驻车A138电子泵A139差速器A140旋变A141标定程序，M13i，P13i，R13i)，其中i=1，2，…，n。例如，M131是电机和减速器的尺寸配合关系；P131是指在撰写电机变更请求的阶段，会通过回答问题的形式确定对减速器的影响，以及确定是否需要推送减速器变更的请求给对应产品设计人员；R131是指除了在撰写电机变更请求的阶段对减速器进行评估，还需要在内部评审部门更改评估时同步推送减速器变更影响的评估。

(5)应用柔性化架构变更管理模型方法论建立智能汽车变更管理架构模型，如图3所示。

3.3 新流程模型实践结论

运用新搭建变更管理流程模型在智能汽车开发项目的实践结果表明：

(1)数据完整性强。将汽车所有零部件和软件系统的变更管理集成到一个变更管理框架内，数据完整性更好。

图2 智能汽车结构模型

图3 智能汽车变更管理模型

(2)软硬件变更整合度高。考虑到软件变更的迭代敏捷管理，将软件变更实施和硬件变更实施在一个系统内整合协同好。

(3)零部件变更交互优。通过产品对象和流程对象的合成、变更的影响分析，充分考虑到其他相关零件的变更，变得更加准确；没有发生由于一个零部件变更引起其他零部件变更未被识别到的事件。

4 结语

本文针对如何构建复杂产品变更管理模型进行了详细阐述。通过建立产品模型维和变更管理模型维，结合柔性化架构理念，从横向和纵向两个维度着手，在横向上保证单一产品的变更管理流程实现，在纵向上对多种产品变更集成管理，从而构建全新的产品变更管理模型。在某公司全新智能汽车开发实践中，用复杂产品变更管理模型方法，开发了智能汽车产品变更管理模型，结果表明新流程在数据完整性、软硬件变更整合及零部件变更交互上具有显著优势。