轎車整車產(chǎn)品開發(fā)流程的優(yōu)化與工程管理

1、l 前言轎車工業(yè)發(fā)展水平在很大程度上反映一個(gè)國(guó)家的基礎(chǔ)工業(yè)的實(shí)力。在加強(qiáng)自主創(chuàng)新、建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家的進(jìn)程中，堅(jiān)持走擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新開發(fā)之路，是我國(guó)轎車工業(yè)發(fā)展的時(shí)代要求。轎車整車產(chǎn)品的自主開發(fā)能力是轎車企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化進(jìn)程不斷加快，轎車產(chǎn)業(yè)所處環(huán)境發(fā)生了深刻變化，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈。這就要求我國(guó)轎車企業(yè)必須研究開發(fā)過程中的流程優(yōu)化與工程管理問題，創(chuàng)建具有特色的轎車整車產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)平臺(tái)，快速開發(fā)出高質(zhì)量的整車產(chǎn)品，以滿足瞬息萬變的市場(chǎng)需求。轎車整車產(chǎn)品開發(fā)具有多階段、多層次、多部門和多合作單位、多類型任務(wù)、多工具方法等特征，是一項(xiàng)高維度的綜合集成的系統(tǒng)工程。本文以某汽車

2、公司轎車整車產(chǎn)品開發(fā)為研究對(duì)象，優(yōu)化設(shè)計(jì)了具有共性的轎車整車產(chǎn)品研發(fā)主流程以及分階段流程；提出了轎車整車產(chǎn)品開發(fā)協(xié)同管理方法與體系架構(gòu)，探討了產(chǎn)品開發(fā)平臺(tái)和基于開發(fā)平臺(tái)的柔性化開發(fā)方法。2 轎車整車產(chǎn)品開發(fā)流程優(yōu)化租設(shè)計(jì)21流程優(yōu)化方法轎車整車產(chǎn)品開發(fā)流程是一個(gè)綜合集成的過程，流程優(yōu)化是分級(jí)進(jìn)行的：一方面需要對(duì)主流程進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，另一方面必須針對(duì)具體的二級(jí)流程進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。在轎車整車產(chǎn)品開發(fā)流程優(yōu)化過程中可采用并行工程方法、項(xiàng)目管理方法、裝配尺寸偏差源快速診斷法、相似系統(tǒng)工程方法、知識(shí)管理方法等優(yōu)化方法，下面重點(diǎn)闡述轎車整車產(chǎn)品開發(fā)主流程優(yōu)化的基本思路和兩種主要優(yōu)化方法。211主流程優(yōu)化的基本

3、思路并行工程是對(duì)產(chǎn)品及其相關(guān)過程進(jìn)行并行的一體化設(shè)計(jì)的一種系統(tǒng)化工作模式，轎車整車產(chǎn)品主流程優(yōu)化的基本思路是：根據(jù)轎車整車產(chǎn)品開發(fā)過程的內(nèi)在規(guī)律，綜合考慮轎車整車產(chǎn)品全生命周期中的各種因素，例如市場(chǎng)需求、進(jìn)度、質(zhì)量、風(fēng)險(xiǎn)、成本等，運(yùn)用并行工程的思想和優(yōu)化方法，設(shè)計(jì)轎車整車產(chǎn)品開發(fā)的主流程。圖1是某公司轎車整車產(chǎn)品開發(fā)的一般模式。212基于關(guān)鍵鏈項(xiàng)目管理的優(yōu)化調(diào)度方法關(guān)鍵鏈項(xiàng)目管理(Critical Chain Project Marmgement，簡(jiǎn)稱CCPM)是約束理論的創(chuàng)始人、以色列物理學(xué)家高德拉特博士于1997年提出的。在進(jìn)行整車產(chǎn)品開發(fā)過程中的任務(wù)安排或調(diào)度時(shí)，以縮短開發(fā)周期為優(yōu)化目標(biāo)

4、，建立了基于關(guān)鍵鏈的優(yōu)化模型：    目標(biāo)函數(shù)是項(xiàng)目工期；約束條件分別代表緊前關(guān)系約束、資源約柬和保證項(xiàng)目按計(jì)劃完工概率大于事先給定的期望完工概率。對(duì)上述模型應(yīng)用啟發(fā)式算法求解，應(yīng)用基于優(yōu)先規(guī)則的并行調(diào)度算法對(duì)任務(wù)進(jìn)行反向調(diào)度，獲得最小化任務(wù)周期的近優(yōu)調(diào)度計(jì)劃；然后在近優(yōu)調(diào)度計(jì)劃中識(shí)別關(guān)鍵鏈和非關(guān)鍵鏈，并設(shè)置任務(wù)緩沖區(qū)以保證任務(wù)計(jì)劃在執(zhí)行過程中的穩(wěn)定性。213考慮時(shí)問及風(fēng)險(xiǎn)因素的并行度決策方法(1)并行度的定義22主流程的優(yōu)化設(shè)計(jì)通過對(duì)某公司現(xiàn)有開發(fā)流程和管理的總結(jié)和提煉，應(yīng)用上述有關(guān)優(yōu)化理論和方法，對(duì)整車開發(fā)的主流程進(jìn)行分析，優(yōu)化設(shè)計(jì)出主流程各主要階段和主要節(jié)點(diǎn)

5、。主流程階段和節(jié)點(diǎn)如圖2所示。轎車產(chǎn)品設(shè)計(jì)主流程經(jīng)歷產(chǎn)品規(guī)劃階段、先期整車產(chǎn)品開發(fā)階段和整車產(chǎn)品開發(fā)階段，其中產(chǎn)品規(guī)劃階段包括產(chǎn)品型譜規(guī)劃和項(xiàng)目立項(xiàng)論證活動(dòng)；先期整車產(chǎn)品開發(fā)階段包括項(xiàng)目預(yù)研究活動(dòng)，以項(xiàng)目工程啟動(dòng)為終點(diǎn)；整車產(chǎn)品開發(fā)階段包括數(shù)字化樣車設(shè)計(jì)、代表樣車(PR)試制、標(biāo)準(zhǔn)樣車(vP)試制、試生產(chǎn)(PVS)i零批量(os)、批量生產(chǎn)(SOP)、市場(chǎng)投放(SE)等子階段。對(duì)上述設(shè)計(jì)主流程所包含任務(wù)活動(dòng)可以按概念設(shè)計(jì)、數(shù)字化工程設(shè)計(jì)、試制、實(shí)驗(yàn)、生產(chǎn)制造等二級(jí)流程進(jìn)行分類細(xì)化。   23二級(jí)流程的優(yōu)化設(shè)計(jì)下面對(duì)概念設(shè)計(jì)、數(shù)字化工程設(shè)計(jì)、試制、實(shí)驗(yàn)等二級(jí)流程的優(yōu)化設(shè)計(jì)作簡(jiǎn)

6、單闡述。231概念設(shè)計(jì)優(yōu)化與決策概念設(shè)計(jì)是指整車開發(fā)項(xiàng)目從項(xiàng)目預(yù)研究到整車造型凍結(jié)這個(gè)階段的工作。是一個(gè)從顧客語(yǔ)言、設(shè)計(jì)主題出發(fā)，通過概念草圖設(shè)計(jì)、效果圖設(shè)計(jì)等不斷具體化的過程，最終形成一款車型。車型造型設(shè)計(jì)的決策過程是隱性目標(biāo)決策問題。在某轎車整車產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)中，有兩種車型造型設(shè)計(jì)方法：基于整車的造型設(shè)計(jì)方法，基于造型件的設(shè)計(jì)方法。為了支持于整車的造型設(shè)計(jì)方法，建立了車型造型設(shè)計(jì)方案庫(kù)；為了支持基于造型件的設(shè)計(jì)方法，建立了造型件庫(kù)和約束庫(kù)。在車型造型設(shè)計(jì)方案庫(kù)的支持下。運(yùn)用基于交互式進(jìn)化計(jì)算的造型優(yōu)化與決策程序，實(shí)現(xiàn)基于整車的造型設(shè)計(jì)；在造型件庫(kù)和約束庫(kù)的支持下，運(yùn)用基于交互式進(jìn)化計(jì)算的造型

7、優(yōu)化與決策程序，實(shí)現(xiàn)基于造型件的造型設(shè)計(jì)。 232數(shù)字化工程設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)字化工程設(shè)計(jì)階段是指整車項(xiàng)目從油泥凍結(jié)開始到數(shù)字化樣車凍結(jié)結(jié)束的設(shè)計(jì)過程，數(shù)字化工程設(shè)計(jì)階段的工作比較多、層次復(fù)雜，分別及到前期分析、工作準(zhǔn)備、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)。在數(shù)字化工程設(shè)計(jì)流程中，通過對(duì)任務(wù)進(jìn)行分解，繪制轎車整車產(chǎn)品數(shù)字化工程設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)圖找出關(guān)鍵路線，進(jìn)行各節(jié)點(diǎn)、各項(xiàng)工作的參數(shù)計(jì)算，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行相關(guān)工程進(jìn)度優(yōu)化、成本優(yōu)化和資源優(yōu)化。233試制流程優(yōu)化數(shù)字化工程設(shè)計(jì)的數(shù)字車能否滿足預(yù)期功能和性能指標(biāo)，能否具有可生產(chǎn)性，必須通過試制流程，試制出樣車。應(yīng)用全面質(zhì)量管理思想和方法，對(duì)試制過程中多

8、輛樣車的質(zhì)量進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)，每生產(chǎn)一輛樣車就完成了一個(gè)質(zhì)量管理的PDCA循環(huán)。在試制流程中。采用直方圖、控制圖、散點(diǎn)圖、魚刺圖、三坐標(biāo)質(zhì)量符合度檢測(cè)法、白車身制造質(zhì)量連續(xù)改進(jìn)指數(shù)評(píng)價(jià)法、基于知識(shí)的車身裝配尺寸偏差源快速診斷法等方法，不斷監(jiān)控試制流程，提高試制質(zhì)量，縮短試制周期，降低試制成本。234實(shí)驗(yàn)流程優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)貫穿轎車開發(fā)的全過程，對(duì)于縮短開發(fā)周期、提高轎車設(shè)計(jì)質(zhì)量起著非常重要的作用。一般轎車開發(fā)過程的實(shí)驗(yàn)工作分為標(biāo)桿車(Benchmark)、騾子車(Mudecar)、代表樣車(Prototype)和領(lǐng)航車(Pih)等四個(gè)階段，每個(gè)階段都有各種各樣的功能和性能實(shí)驗(yàn)，有零部件、總成、系統(tǒng)、整

9、車等多個(gè)級(jí)別實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)工作的管理和安排對(duì)實(shí)驗(yàn)工作的效率和質(zhì)量具有很大的影響。在實(shí)驗(yàn)流程中，應(yīng)用知識(shí)管理的方法，建立實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，一方面對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行管理，另一方面挖掘提煉有關(guān)實(shí)驗(yàn)知識(shí)，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)流程和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，從而提高實(shí)驗(yàn)的質(zhì)量和效率。并應(yīng)用上述優(yōu)化方法，對(duì)實(shí)驗(yàn)日常工作進(jìn)行優(yōu)化，建立科學(xué)的實(shí)驗(yàn)工作日程，有效避免重復(fù)實(shí)驗(yàn)，提高實(shí)驗(yàn)的效率。3轎車整車產(chǎn)品開發(fā)過程協(xié)同管理31 轎車整車產(chǎn)品開發(fā)協(xié)同管理思想針對(duì)轎車整車產(chǎn)品開發(fā)的復(fù)雜度，在協(xié)同開發(fā)的基礎(chǔ)上，總結(jié)提煉了轎車整車產(chǎn)品開發(fā)協(xié)同管理思想。轎車整車產(chǎn)品開發(fā)協(xié)同管理思想是指利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等信息技術(shù)手段，建立規(guī)范的流程和

10、程序，設(shè)置節(jié)點(diǎn)和確定節(jié)點(diǎn)交付物及完成標(biāo)準(zhǔn)，建立過程責(zé)任矩陣圖以及協(xié)同的工作機(jī)制，支持工作群體成員在共享環(huán)境下的協(xié)同工作、交互協(xié)商、分工合作、共同完成開發(fā)任務(wù)。它支持多個(gè)時(shí)間上分離、空間上分布，而工作又相互依賴的協(xié)作成員進(jìn)行協(xié)同工作。協(xié)同管理要求參與人員按照規(guī)定的流程、程序、職責(zé)分工和交互接口進(jìn)行工作，要求明確自己工作在整體工作的作用和影響，要求產(chǎn)品開發(fā)人員在設(shè)計(jì)一開始就考慮整個(gè)生命周期中從概念形成到報(bào)廢處理的所有因素，包括用戶要求、設(shè)計(jì)制造、質(zhì)量控制、成本核算等。使產(chǎn)品在開發(fā)的早期就能及時(shí)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)全過程的問題，從而縮短了產(chǎn)品開發(fā)周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本，增強(qiáng)企業(yè)在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)能力。32

11、轎車整車產(chǎn)品開發(fā)協(xié)同管理體系針對(duì)某汽車公司的具體情況，總結(jié)整車開發(fā)過程中存在的協(xié)同問題，探討整車開發(fā)過程中各環(huán)節(jié)的協(xié)同機(jī)制，提出了基于開發(fā)階段、工作流程、組織方法三維結(jié)構(gòu)的協(xié)同工程管理體系結(jié)構(gòu)框架，如圖3所示。在圖3中，開發(fā)階段維、工作流程維和組織方法維組成一個(gè)立體結(jié)構(gòu)，即在整車設(shè)計(jì)開發(fā)每一個(gè)階段的工作都有相應(yīng)的工作流程和組織管理方法支持。在實(shí)際運(yùn)作過程中，設(shè)計(jì)了項(xiàng)目門及其考核體系、各部門的責(zé)任矩陣、標(biāo)準(zhǔn)工作流程規(guī)范及協(xié)同管理機(jī)制等，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目評(píng)審和部門考核的有機(jī)統(tǒng)一，體現(xiàn)整車產(chǎn)品開發(fā)的協(xié)同管理思想。4轎車整車產(chǎn)品柔1生化開發(fā)方法41 轎車整車產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)平臺(tái)轎車整車產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)平臺(tái)由組織管理、

12、開發(fā)流程、技術(shù)工具、資源庫(kù)、信息系統(tǒng)和開發(fā)設(shè)備等幾大要素構(gòu)成，組織管理要素由研發(fā)團(tuán)隊(duì)、管理規(guī)范、管理流程、管理軟件組成，開發(fā)流程要素由概念設(shè)計(jì)、數(shù)字化工程設(shè)計(jì)、試制、試驗(yàn)等流程組成，技術(shù)工具要素由CAX、DFX、建模工具、輔助工具等構(gòu)成，資源庫(kù)由數(shù)據(jù)庫(kù)、模型庫(kù)、方法庫(kù)、知識(shí)庫(kù)、特征庫(kù)、構(gòu)件庫(kù)組成。信息系統(tǒng)主要由產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)和項(xiàng)目管理信息系統(tǒng)構(gòu)成，開發(fā)設(shè)備主要由設(shè)計(jì)設(shè)備、試制設(shè)備和試驗(yàn)設(shè)備組成。轎車整車產(chǎn)品開發(fā)平臺(tái)體系結(jié)構(gòu)如圖4所示。在整車產(chǎn)品開發(fā)平臺(tái)中，資源庫(kù)是開發(fā)平臺(tái)的核心。一方面，通過不斷積累、提煉轎車整車產(chǎn)品開發(fā)過程中的信息，形成相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)、模型庫(kù)、方法庫(kù)和知識(shí)庫(kù)；另一方面，從設(shè)計(jì)需

13、求出發(fā)，應(yīng)用協(xié)同設(shè)計(jì)、并行工程的思想，不斷規(guī)范和優(yōu)化設(shè)計(jì)流程，建立有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)、模型庫(kù)、方法庫(kù)、知識(shí)庫(kù)、特征庫(kù)、構(gòu)件庫(kù)，使得轎車整車產(chǎn)品開發(fā)建立在統(tǒng)一、共享的資源庫(kù)中。在共享的資源庫(kù)基礎(chǔ)上，通過項(xiàng)目管理流程、設(shè)計(jì)開發(fā)階段控制流程、開發(fā)技術(shù)與設(shè)備有機(jī)組合，能根據(jù)不同產(chǎn)品和項(xiàng)目的特征，建立不同的產(chǎn)品開發(fā)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)開放式的設(shè)計(jì)架構(gòu)，以提高轎車整車產(chǎn)品開發(fā)的協(xié)同設(shè)計(jì)水平。42基于開發(fā)平臺(tái)的柔性化開發(fā)方法在上述開發(fā)系統(tǒng)平臺(tái)基礎(chǔ)上提出知識(shí)驅(qū)動(dòng)的柔性化開發(fā)方法，即將在轎車開發(fā)過程中獲得的經(jīng)驗(yàn)和最佳流程等知識(shí)積累起來，形成相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)、模型庫(kù)、特征庫(kù)、構(gòu)件庫(kù)和知識(shí)庫(kù)，并且在統(tǒng)一的環(huán)境下進(jìn)行管理和利用，為提高新產(chǎn)品的開發(fā)質(zhì)量和效率，縮短開發(fā)周期降低開發(fā)成本，減少對(duì)個(gè)別專家的依賴創(chuàng)造了有利條件，同時(shí)為實(shí)現(xiàn)整車產(chǎn)品的柔性化開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。以概念設(shè)計(jì)為例說明柔性化開發(fā)方法。利用知識(shí)庫(kù)，概念設(shè)計(jì)的具體步驟可以調(diào)整為：(1)概念草圖設(shè)計(jì)；(2)通過對(duì)概念草圖的研究，建立車型配置表；(3)利用知識(shí)庫(kù)，創(chuàng)建多種概念車；對(duì)概念車進(jìn)行評(píng)估，根據(jù)評(píng)估結(jié)果可能修改配置表。進(jìn)而修改概念車，直至滿意為止：(4)利用知識(shí)庫(kù)，進(jìn)行總體布置設(shè)計(jì)。5 結(jié)論