产品配置管理（通用7篇）
产品配置管理 篇1
产品配置是一种产品的设计过程创新活动, 产品配置管理主要是指对可配置产品的设计、配置过程实现、配置模型的维护、以及配置产品的再配置等整个过程的管理。
一般地, 产品配置管理在其构成上, 主要包括两个大的部分:一部分是产品配置设计过程的管理;一部分是产品配置模型的演化、配置产品的变更、以及配置产品的再配置, 统称之为配置知识管理。本文主要研究利用现代化管理模型进行产品配置的过程建模与管理问题。
一、传统产品设计过程管理
传统产品设计过程是从需求分析开始, 经过功能定义、原理求解、结构设计和具体设计, 最后得到满足市场需求的产品。在这一过程中, 任何阶段、任何部分的设计活动都是围绕产品功能要求这个主题进行的。因此, 产品设计过程是一个由功能驱动的设计过程。
1. 传统产品设计过程建模方法
设计过程的研究, 通常采用的方法是利用某种过程建模工具, 如Petri网、IDEF3等进行产品开发过程的描述。对设计项目管理有则利用网络规划技术PERT (Program Evaluation and Review Technique) 以及CPM (Critical Path Method) 等进行管理.另外一个重要的建模方法是采用设计结构矩阵的方法 (Design Structure Matrix-DSM) 。也可以利用面向对象的方法进行产品设计过程建模的、基于功能的产品设计过程建模等。
2. 传统产品设计过程管理
现代产品设计的复杂性和产品上市时间的缩短.对产品设计过程管理提出了新的要求。对设计过程中设计活动和任务的管理是设计过程研究的重要组成部分。
(1) 产品设计过程管理研究的主要内容。设计过程管理的主要内容包括:
①要搞清楚不同的任务类型、执行任务的处理实体、以及把任务提交给处理实体的界面。
②弄清任务之间协作的需求条件.它依赖于单个任务和整个设计过程的执行状态, 以及任务所操纵的数据。
③任务组件的数据交换, 其中可能包括为不同的任务进行数据格式转换。
④产品设计过程中管理系统应该能够把用于产品设计任务的各种软件系统的集成在一起, 定义设计过程管理系统与现有应用软件系统的接口界面。
(2) 产品设计过程管理系统的特点。产品设计过程管理和一般的工作流管理有许多相同之处, 同时也具有自身与应用领域密切相关的特点:设计过程管理系统是一种工作流系统, 因此, 它很自然地与工作流管理系统有很多共同的特点。但是设计过程管理系统有着自身的特点。产品设计过程管理是和产品数据的结构管理集成在一起的。
二、产品配置设计过程特征
1. 产品配置设计现代化管理的研究内容
为了使产品配置设计能更高效、准确和动态地适应产品模型的演化, 需要研究产品的配置设计过程, 并对其进行管理。产品配置设计管理包括: (1) 建立和维护产品的模块化。 (2) 建立和维护产品的配置模型。 (3) 建立和维护产品的配置规则。 (4) 建立和维护产品物料清单 (BOM) 的一致性。 (5) 建立和维护产品的历史记录一版本管理。 (6) 配置产品的成本和报价管理。 (7) 产品配置设计过程管理。
2. 产品配置设计过程的特点
产品配置设计过程作为传统产品设计过程的一个特例, 有着自身的特点。
●关于概念设计。产品的配置设计过程一般认为产品配置不需要产品的概念设计和功能到结构的映射。
●设计的工作流程不同。产品配置设计可以直接利用产品配置器进行配置。
●关于设计过程的周期。产品配置设计是一种快速敏捷的产品设计方法, 设计过程周期较短。
●关于设计过程的执行结果。配置设计过程的执行结果一般是物料, 其表现形式为零部件的物料代码, 或物料与图档的混合。
三、产品配置设计过程建模
企业竞争是围绕产品的T、Q、C、S几个因素进行的。按选择支配因素的不同, 把设计过程模型分为顺序过程模型、设计为中心的模型, 并行设计模型和动态过程模型四类。
1. 配置设计过程中的实例单元
定义:实例单元。配置单元实例化后所形成的设计对象, 它可能是一个已有的零件或部件, 或是需要新设计的一个零件或部件。实例单元作为产品配置结果中的一个基本组成单位, 其所包含的数据信息, 叫做实例单元数据信息, 一个实例单元的数据信息可以定义为:
U= (Des, Sub, R, C)
2. 产品配置设计过程建模
产品设计是从设计需求S0到设计方案Sn的映射, 可以表示为:S0→Sn。由于知识获得的有限性和阶段性, 该映射通常难以直接完成, 而是通过许多中间状态来间接的实现, 表示为S0→S1→S2…→Sn。
如果把一个定制产品的设计看作一个项目P, 则它可以分解为一系列的子项目或任务, 可统称为设计活动A。设计活动A是设计过程的基本组成单位, P={Ai|i∈N}其中N为自然数集。设计活动用于实现设计状态间的映射 这样, 产品设计的整个历史可以简单地表示为
一个定制产品的设计过程DP可以用属于该项目P的所有设计活动A来表示:DP= (O, I, A) .
其中:
O表示设计对象, 可以是整个产品、或产品的零件或部件。
I是该对象设计过程中的输入信息, 如果设计对象O是整个产品, 则I是客户的需求信息和配置模型。如果0是零件或部件, 则I是该零部件设计所要求的参数信息;
A表示该为完成该设计项目需要的所有设计活动, 可以是一系列的子项目Pi、任务Ti和子任务ti等子活动。上述设计过程DP的定义实际上是一个递归定义, 其中的设计活动A可以统一表示为:
A= (D, SA, SD, AC, Ref, U, F)
其中:
D为描述该设计活动属性的元数据信息;
SA表示活动A的所有子活动集合;
SD为活动A的分解结构, 说明采用什么样的分解方式;
AC表示各子活动之间的约束关系。它是定义在A上的一个二元关系, 可以表示为:AC={
有序对
Ref表示完成该设计活动所需要的参考文档信息;
U为一实例单元, 表示设计活动的结果;
F为该设计活动A的父活动, F中的设计结果实例单元U构成了活动A的输入数据信息;
3. 产品配置设计活动的分解和提交
(1) 设计活动的分解层次和模板。①设计活动的分解的三个层次。一个产品配置设计项目的设计活动, 大体上, 可以按三个层次进行分解。第一层次是主设计活动的分解。第二个层次的分解是子项目活动pi到文档活动Ti的分解, 这是一个l:N的对应关系。第三个层次的分解是文档活动Ti到子任务活动ti的分解。②设计活动的分解的两个模板。在上面第二层和第三层分解中, 要用到文档模板和流程模板, 这两个模板要在设计活动分解前根据企业的实际情况进行定义。文档模板定义了一个企业在零部件设计时需要输出的文档类型和数量。流程模板是针对文档活动Ti而言的, 它定义了要完成某一类文档所要经历程.则可以建立流程模板SMi, 这样以后任何组装图的设计活动Ti都要经历以上的这几个步骤ti。
(2) 设计活动的提交。设计活动的提交是设计活动结束的一种说明和确认, 其提交的形式与设计活动的分解结构紧密相关。这是一个层层提交的过程, 较低一层的活动向它们的父活动提交。只有当所有的设计活动都成功提交后。这个配置产品的设计过程DP才算结束。
四、小结
本文根据产品配置设计过程的特点, 说明了产品配置设计现代化管理研究的主要内容和产品配置的一般工作流程;其次, 建立了配置设计过程的递归定义模型, 实现了对设计活动的分解;最后, 提出了整个配置设计过程现代化管理模型的三个分解层次和两个模板。
摘要：本文分析了产品配置设计的工作流程与管理的研究内容, 并根据产品配置设计过程的特点, 从数据流程出发, 提出了一个产品配置现代化过程模型。在此模型的基础上, 给出了配置设计过程中设计活动现代化管理模型分解的三个层次和两个模板。
关键词：产品配置,设计过程模型,现代化管理模型
参考文献
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产品配置管理 篇2
关键词：产品配置管理,CBB(公共基础模块),配置BOM
前言
一般企业在搭建PDM (产品数据管理)数据平台以后,实现了零部件和产品结构管理、零部件分类管理、技术资料的电子工作流处理等,但产品配置管理功能普遍薄弱。同时基于客户多样化的产品需求,形成了满足不同层次需求的产品系列或产品族,每种不同要求就产生了一个具体的产品配置,导致产品数据种类繁多。因而建立配置规则并采用模块化设计思路对这些产品基础信息进行系列化的整合应用(生成CBB)并形成产品配置BOM(Bill of material物料清单)是企业实现智能化产品配置管理的迫切需求。
1、配置BOM的含义
配置BOM,就是在预先设定的产品范围内,根据所需生产产品的配置要求,从PDM系统的众多配置选项(参数)中进行选择,每种配置信息是与具体的零部件进行关联的,选择完成后,即可得到所需产品对应的BOM结构。
一般销售订单下达后,由于每单一个BOM,导致技术人员的工作量较大,同时产品型号增多。运用产品配置管理思路,在每个平台的产品系列中,对各总成各种配置项的接口数据进行定义,将各种总成之间的匹配关系进行说明并进行系统内关联。最终在PDM系统中实现配置BOM条件以后,销售下单其实是一种点单式,即根据客户需求从配置系统中选取对应零部件,根据配置包资源和接口匹配条件将订单转化为产品BOM。
2、PDM系统中实现可配置BOM的原理及展现形式
进行可配置BOM管理的前提,是企业对产品的配置有明确的定义和规范,并根据客户对产品功能、性能的需求划分产品CBB并建立模块对接关系,通过对配置模型、需求以及配置接口关系进行定义来保证配置中每个元素的合理性,并有针对性的对各种客户需求接口按配置规范整理、实时维护才能实现产品配置管理系统的优势。
在PDM系统中,采用配置模型对产品树结构进行梳理,从产品不同层级和不同的CBB嵌套信息来反映产品的配置关联关系,这些信息包括:
a、零部件的属性信息,如重量、数量、材料、版本标识、结构类别、来源、性能参数、成组编码、工艺类别等;
b、零部件间的关系信息,如装配层次关系、互换关系、借代关系;
c、与零部件相关的图形、文档及描述它们的可视化属性信息等。
可配置BOM结构(以车桥产品为例):
注:第一层为产品,第二层为可选配置项(CBB),第三层为实体总成(零部件)。在此结构基础上,建立部件参数、约束条件等功能,即可实现销售订单对应的产品各大功能组件选配。
PDM系统在实现产品配置时,其整体处理模式为问答式,即对客户需求进行分解并在PDM系统内按照事先设定好的配置流程进行逐层筛选。通过在相应的BOM层级对部件设置参数来实现,一般将参数分为两类:
a、条件选择类型(主要提供该条件中有多少个可选项);
b、条件判定类型(与某个实体总成的选择条件相匹配,即该总成在什么样的条件选项组合下可被选出)。
特点如下:
a、提出配置条件问题,根据用户需求选择答案;
b、系统将需求传递给判断参数,提供符合要求的系统内可配置资源,如果某个总成的选择条件都得到满足,则选择该总成;
c、对于未设置选择条件的零部件则全部显示。
3、实现产品配置BOM管理
3.1 在PDM系统中搭建配置BOM的总体原则
利用PDM系统搭建配置BOM,应遵循如下原则:
a、配置BOM按照层级结构,采用产品到CBB再到零部件的层级分解模式;
b、对于存在多个条件共同确定一个配置选择项的,每个条件选择完毕后都要进行条件筛选和确认,因此不同功能模块的配置参数逻辑在系统初期应实现标准化,以规范配置选项之间的关联所属关系;
c、对于在一个BOM中同时对多个配置选择项进行条件选择时,应按照统一规则进行从属或并列关系划分,以实现各层级的功能模块之间和层级内部所属关系的固化;
d、多个配置选择项有共同条件的,必须要通过建立对等参数处理。
3.2 实现配置BOM管理的配置逻辑
进行配置BOM管理系统的搭建,重点在于企业是否已经对产品的配置有明确的定义和规范,即对产品配置模块和各种模块之间的配置接口和匹配参数进行系统的规划和规范,PDM系统只是对这种定义和规范的一种展现。配置BOM逻辑(以车桥产品部分CBB为例):
注1:由多个选配条件共同确定一个配置总成,这些选配条件是独立的,不与其他选配项通用,配置筛选时可逐一进行选择并分别就对应的零部件配置参数设置选择条件;
注2:当只有一个选配条件,且该选配条件与其他选配项通用时,采用单项选择。
3.3 在PDM系统中将配置逻辑转化为配置BOM结构
3.3.1 在配置逻辑确定后,根据配置逻辑在产品结构浏览器中搭建BOM明细,将企业产品数据通过配置管理思路整合并最终以信息化的方式表现出来。
以某产品配置BOM结构为例:
3.3.2 以订单驱动的产品配置参数全部是条件选择类型参数,是问题项,如要选的车桥速比是多少?
扭矩传递系数是多少?而选配项层的参数既有条件选择类型,又有条件判定类型。条件选择类型参数,基本上是重复产品层的问题,其目的是利用PDM系统实现参数对等,实现选项值的传递;而条件判定类型参数,其目的是根据客户订单需求确定具体总成的选择条件。
4、结论
通过可配置BOM的使用,BOM处理人员只需按订单配置要求进行选择,即可快速生成产品BOM,同时通过产品模块化设计的深入能够促进企业产品知识的积累和共享。
参考文献
[1]周辉产品研发管理电子工业出版社2012.
[2]汪宇多层架构PDM系统中产品结构与配置管理的实现方法研究2007.
产品配置管理 篇3
关键词：PDM,产品结构,配置管理,Web
0 引言
为了满足电子商务时代企业的需求,PDM系统必须架构在Internet/Intranet之上,这是新一代 PDM技术和系统的发展目标,也是解决国内企业采用PDM系统时所遇问题的基础。基于Web的PDM使企业能够以 Internet/Intranet的发展速度快速超越其竞争对手,得到重要的战略利益。虽然当前的产品数据管理系统为单个中小型企业的产品数据管理提供了重要的手段,但是由于当前技术的限制,许多企业实施传统的PDM系统都要面临许多问题:①由于技术条件的限制,同一个部件的设计和加工常常需要由几个企业来共同完成,使企业间很难实现产品数据的一致性、共享性及安全性或实现的成本太高;②由于企业内或企业间的计算机软、硬平台的异构性,因而很难有效集成各种应用软件,以实现产品数据的共享和传输,同时也无法有效地利用企业现有的网络。Internet/Intranet技术的发展及成熟,使得PDM系统成为跨企业、跨平台的系统已不再是奢望。基于Web的产品数据管理为解决上述问题提供了一个有效的技术手段,可以基于统一的数据交换标准及统一的用户界面,实现数据与资源的共享,实现分布式的产品设计和协同工作。
1 产品结构与配置管理的功能及关键技术
按照功能划分,PDM系统可划分为文档管理、过程管理、产品结构与配置管理、项目管理、权限管理等模块,产品结构与配置管理是PDM系统的核心功能之一。本文以电子仓库为底层支持,以物料清单(Bill Of Material,BOM)为其组织核心,把定义最终产品的所有工程数据和文档联系起来,实现产品数据的组织、控制和管理,并在一定目标或规则约束下向用户或应用系统提供产品结构的不同视图和描述,从而实现对产品结构与配置信息和物料清单的管理。用户可以利用PDM提供的图形化界面来对产品结构进行查看和编辑。
设计生产活动是以产品为中心组织的,与此相对应的所有产品数据也是以产品为单位组织的。一个产品由部件组成,一个部件又是由零件按照特定的装配关系组装起来的。由此形成了分层树状结构,称为产品结构树,见图1。
产品结构管理主要指产品结构层次关系管理。每个零件、部件对象都有自己的属性,如零部件的名称、编码、数量、材料、类型(自制件或外购件等)、创建的时间、设计人、审核人等等。零部件有了属性,就可以按照单个或多个属性进行单独或组合查询。另外,通过建立零件与部件间的关系可以建立产品的层次关系,产品结构树在任务的执行过程中不断被丰富,各个节点存放有设计任务书、产品图纸、工艺规程、计算说明书、工装图档等技术文档,便于不同需要的用户快速访问。用户可以根据产品类型、子类型、产品、部件、组件、零件等来定义和修改产品结构树,并将产品结构数据存放到数据库中。
特定条件下的产品结构称为配置,其中的条件称为配置条件,各种不同配置条件形成产品结构的不同配置,称为产品结构的配置管理。PDM系统通过有效性和配置规则对系列化产品的不同配置进行管理。有效性分为两种:结构有效性和版本有效性。结构有效性是指某种零部件在某个具体装配中是否被选用,数量是多少。而版本有效性指的是对零部件不同版本的选择。配置规则也分为两种:结构配置规则和可替换件配置规则。结构配置规则与结构有效性类似,控制的都是零部件在某个具体产品的数量;可替换件配置规则,即可替换件组中零件的选择。配置规则是由事先定义的配置参数经过逻辑组合而得到的,用户可以通过选择配置变量的值得到同一产品的同一配置。
在设计产品树及配置时,必须解决的关键技术有:①产品结构必须保持一致性:在产品结构树中,相同部件的属性是唯一的,在树上应该保持结构的一致性;②产品结构的继承性:产品的零部件之间建立关系后,该关系要继承,而且在产品结构树中,当用户升级某对象的版本时,新版本就继承了该对象此版本的所有关系,而不会继承别的版本的关系;③产品结构的有效性:在产品结构树中,零部件之间不能有非法的递归关系,而且要保证该关系的唯一;④集成技术:产品结构与配置管理作为PDM的一个模块,它要与其他模块进行集成。
2 Web技术在产品结构与配置管理系统中的应用
2.1 基于Web的产品结构与配置管理系统的体系结构
本系统采用4层B/S结构,B/S模式是Web 技术、分布式对象技术两者的有机结合。该PDM系统由用户界面层(客户层)、Web服务器层、应用服务器层、数据库服务器层组成,系统体系构架见图2。
客户层是一个图形用户界面,在这一层运行的程序是浏览器,不需要完成任何重要的业务逻辑,也不直接和数据库交互。Web服务器层实现客户端提出的请求。应用服务器层和Web服务器一起向上提供给客户产品结构与配置的相关功能,同时获取数据库服务器层提供的数据。数据库服务器层负责对产品数据库的访问、管理及维护。
2.2 基于Web的产品结构与配置管理技术的实现
利用Borland Software Corporation提供的新的集成开放环境JBuilder和新一代的面向对象的开发语言Java来开发基于Web的产品结构与管理系统,以JBuilder内置的Tomcat为Web服务器。
在该结构中,用户通过客户机的浏览器向Web服务器发出请求,Web服务器和应用服务器一起向客户机发出相应的HTML文件,然后浏览器加以解释执行,并显示结果。应用服务器的程序采用Java语言开发,它具有简单、平台无关性的特点,使程序十分易于移植。客户机和服务器之间通过Java Applet建立联系。Java Applet是Java语言应用于网络的开发程序,使网页具有与用户交互的功能。
数据库采用SQL Server 2000,访问数据库时采用JDBC技术。JDBC技术是一种能通过Java语言访问任何结构化数据库的应用程序接口(API),用于连接数据库并执行SQL语句的Java类集,它提供了一系列标准的API,供用户与各种数据库建立连接。与数据库连接后,就可以应用JDBC提供的各种方法开发动态网页上的各种想要的界面,并模块化地定义服务,以实现要求的产品结构与配置管理功能。
3 结束语
PDM将会向网络化的跨企业级的方向发展,这种趋势的背后动力是经济全球化的需求。本文通过分析传统PDM的不足,研究了基于Web的PDM的优点以及PDM系统的核心功能——产品结构与配置管理设计的相关概念及技术特点,从而为更进一步地设计基于Web的PDM系统奠定了基础。
参考文献
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产品配置管理 篇4
我国汽车工业近60年的发展, 经历了从步履蹒跚到大踏步迈进, 从无到有, 从小到大, 伴随着新中国一起成长, 现已成为世界第一汽车制造大国, 走出了一条独特的发展道路。产销量稳居世界第一, 是我国国民经济的重要支柱产业, 日益递增的研发投入使得其技术研发水平稳步提升, 很多企业为了提升市场竞争力, 研发出更多消费者喜爱的车型供其选择, 然而汽车产品的项目管理却依然停留在较为传统和落后的方式上, 以往的项目管理仅仅停留在对项目所需要的物质资料进行管理, 忽视了“人力”这一对项目的成败起着决定性的因素。因此要想在竞争激烈的汽车行业内保持领先地位, 必须要与先进的管理方式接轨。
1、汽车产品研发项目管理与人力资源配置
1.1 项目管理的定义
《现代项目管理》[1]认为:项目管理是指项目管理者按照客观规律的要求, 在有限的资源条件下, 应用系统工程的观点、理论和方法对项目涉及的全部工作进行管理。其主要特征有:
(1) 一次性, 项目有具体的起止时间;
(2) 独特性, 每个项目都有其各自的特点;
(3) 目标的明确性, 项目需要在一定的约束条件下实现既定的各项目标;
(4) 组织的临时性和开放性, 项目组织没有具体的边界;
(5) 后果的不可挽回性。
1.2 人力资源配置
从项目的生命周期角度来看, 任何阶段的管理都是由人在管理, 人力资源是项目最基本、最重要、最具有创造性的资源, 因此如何做好人力资源管理在汽车产品研发项目管理中尤为重要[2]。
汽车产品研发项目人力资源管理是指运用现代化的科学方法, 对汽车企业的人力进行培训和组织协调, 使之与汽车企业的物力充分结合, 使两者保持在最佳的比例。与此同时, 对人的思想、心理和行为进行适当的引导、控制和协调。充分发挥人的主观能动性, 使人尽其才, 事得其人, 人事相宜, 帮助汽车企业实现生产目标[3]。汽车开发项目中人力资源与一般人力资源的不同之处主要在于项目生命周期各阶段任务变化大, 人员变化也大。
1.3 人力资源管理的内容
人力资源管理主要包括项目组的设置、人员配备、绩效评估及激励、团队建设等4个方面的内容。其组织架构主要有三种方式:职能型组织结构、项目型组织结构、矩阵型组织结构。世界各大汽车企业在新产品开发中普遍推行矩阵型组织形式, 矩阵型组织既涵盖职能型组织的优点, 又有每个项目所需要的具体焦点和管理功能。在矩阵式组织中, 项目的职权线定义比较清晰, 而且会根据管理的需要简化分配和对项目优先顺序的调整[4]。
2、汽车产品研发过程中人力资源的管理过程
汽车产品研发过程中人力资源管理过程可分为三个大的部分:人力资源规划、团队组建、团队建设与管理。
2.1 人力资源规划
人力资源规划首先要进行人力资源结构分析。所谓人力资源结构分析也就是对现有人力资源的调查和审核, 只有对现有人力资源有充分的了解和有效的运用, 人力资源的研究才有意义。
在汽车产品研发项目中对项目成员的需求并非连续性的, 当一部分工作完成后, 那么这部分工作人员可能就没有可用之处, 涉及到遣散问题。同时, 汽车开发项目中对项目成员的需求存在着不平衡性, 有的工作内容要求的人员较多, 有的要求的较少。如果不能处理好上述两个人员配置问题, 那么就会造成人力资源的浪费, 导致项目开发的成本提高。因此, 在汽车开发项目中制定人员配备管理计划的时候必须根据开发项目的工作进度以及各阶段工作项目的内容.合理的调配工作人员。
2.2 团队组建
团队组建的原则就是要尽力按项目人力资源配置计划为项目各项工作的开展获取有效的人力资源, 保障项目有序推进。在项目团队中, 部分人在项目制定之初已经确定下来, 比如项目经理人等。但是项目组其他人员, 则需要项目部门和其他部门沟通协调后组建, 如果一些稀缺和特殊的人才, 在企业内很少甚至是没有, 那么就需要通过对外招聘获得。项目团队可能是临时性团队, 也可能是固定性团队。不论是哪一种性质的团队, 项目负责人都可以通过直接沟通、调查表现、收集评价等方式来了解各个成员的工作能力、工作方式、工作习惯以及其工作潜力等方面的优劣。
2.2.1 项目经理的选拔
项目经理的产生, 应根据项目的需要、干部管理章程和权限, 对具备条件者进行选拔任命。项目经理可以由上级任命或委任, 也可以由个人自荐、考核合格后由主管单位领导任命还可以在企业内部或外部招聘, 项目经理选中后, 必须由项目的主管单位与项目经理签订书面合同, 明确责任权利及奖惩事宜, 报有关部门批准后方能生效。
2.2.2 项目组成员的选用
一般来说, 人力资源管理基本雇佣关系形态主要有三类:官僚式、市场式、家族式。其中官僚式将员工视为部属, 有明确的等级观念, 通过层层分工的组织链进行管理;市场式将员工视为承包商, 通过合约实现工作系统管理;家族式将员工视为亲人, 通过协商和长期雇佣作为主。要运作形式, 分工不细, 以个人自行协商为主。这三种方式适用于不同性质或者不同规模的企业, 可以根据需要选用。
人才甄选的策略模式是决定项目班子成员是否符合项目运作要求和组织效率的重要方面。其核心工作应该考虑以下几个方面:第一, 项目需要何种人才;第二, 对项目现有人才与预期中的相比较看是否能够匹配;第三, 如果引进或者招聘新的班子成员或者项目成员, 是否能够有效地配合与协调;第四, 建立现有班子成员或者项目成员的绩效评估、培训等机制;第五, 如何解决引入新的成员与项目管理班子的冲突和人力资源管理方面的问题。这些都是在项目班子成员甄选过程中的主要问题, 需要在实践中加以考虑。
2.3 项目团队建设和管理
团队就是指为了共同目标, 紧密团结在一起一群人。团队建设就是为了让一群人能够紧密团结在一起, 并朝着一个共同目标而努力, 所采取的建设性行动。项目团队依据项目组织结构、人员配置计划逐步从无到有建立起来, 和其他项目团队一样经历了不断成长和变化的过程, 这个发展过程大致可描述为五个阶段:组建阶段、磨合阶段、正规阶段、成效阶段和解散阶段。在管理过程中, 尤其要着重注意以下方面:
(1) 须同时存在纵向和横向两条通信渠道, 无论项目经理间还是项目经理与职能部门负责人之间, 要有确切的通信渠道和自由交流的机会。
(2) 无论是纵向还是横向的经理 (负责人) 都要为合理利用资源而进行谈判和磋商。由于每个职能部门容易从其职能出发只考虑项目的某一方面, 如何创造一种能将各种职能综合协调起来的环境, 考虑和处理好这个问题非常必要。要处理好这些问题, 项目经理与职能部门负责人要互相理解对方的立场、权力以及职责, 并经常进行磋商。
(3) 项目成员的绩效评估与激励应适当合理。基于矩阵式项目组织结构的特点, 项目成员绩效仍保持由职能经理进行评估。在此基础上, 将与项目相关部分的目标设置和绩效评估从直接由职能经理管理, 交由项目经理进行直接管理。也就是考核期初, 由项目经理对项目成员负责项目部分的目标设置进行审签, 期末考核时对照目标进行考核评估, 项目经理的评估意见直接留在员工绩效考核表上, 作为其绩效评估的一部分供职能经理综合评估时参考[5]。
3、总结
汽车产品的种类越来越多, 汽车项目人才的需求也呈现出供不应求、人才竞争的局面。人力资源管理的成效对项目成败至关重要, 它既是项目经理的职责所在, 也需要项目团队、项目相关利益方共同努力和推动。项目人力资源管理的实践是理论知识的运用和验证, 也将推动项目人力资源管理理论的丰富完善。
摘要：文章介绍了项目管理的人力资源配置在汽车产品开发中的应用, 主要就应用于汽车产品开发中的人力资源理论进行了论述, 按项目人力资源规划、项目团队组建、项目团队建设与管理, 分别阐述了项目人力资源管理的依据、工具技术和成果等基本理论知识。
关键词：项目管理,人力资源管理,汽车产品研发
参考文献
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如何提高公共产品的配置效率 篇5
公共产品这一概念是由美国经济学家萨缪尔森提出的, 他认为, 所谓公共产品 (集体消费品) 是指增加一个人对该物品的消费, 并不同时减少其他人对该物品消费可得性的那类物品;每个人对该种物品的消费都不同时减少他们人的消费量。公共产品在消费过程中具有非竞争性、非排他性的特征, 并且在配制的过程中会带来配制效应, 具有一定的积极作用:
(一) 乘数效应。
凯恩斯认为增加一笔投资会带来大于这笔投资额的GNP增加。增加对公共物品的投资会带来其他产业收入的增加, 比如:公共物品增加投资25万元, 边际消费倾向为0.75, 乘数K=1/ (1-0.75) =4。在乘数K的作用下, 公共物品投资的增加会带来若干产业收入增加, 并且产出增加量=[1/ (1-MPC) ]×投资增量=4×25=100。最终将增加100万元的收入。
(二) 外部效应。
J.E.米德认为, 外部效应指在实际经济活动中, 生产者或者消费者的活动对其他生产者或消费者带来的非市场性影响。这种影响可能是有益的, 也可能是有害的, 有益的影响被称为正外部性, 有害的影响被称为负外部性。通常指厂商或个人在正常交易以外为其他厂商或个人提供的便利或施加的成本。
二、我国公共产品配制现状概述——以农村公共产品的供需为例
随着我国经济高速发展, 人们对公共产品的需求也变得更加多元和异质。但是政府的供给机制却与人们对公共产品需求的多元性和复杂性不一致, 所以导致了公共产品配制的不均衡。这种状况在农村尤其明显。政府对农村公共产品的配制普遍不均衡, 虽然在某种程度上政府对农村的支出逐年在增加, 但是这些增加在结构上与农民对公共产品的需求并不一致。目前农民的需求主要体现在如信息技术、公共设施、社会保障等方面, 而政府的供给却主要集中在一些短期绩效的项目上, 并不能真正满足农民的真正需求。其中, 用于政府行政开支的支出增速尤为快, 远超过了对农村总的支出的增加额。
导致这一现象的原因有两点:首先, 越是离政权中心近的地区, 越能收到照顾, 而离政权远的地区, 得到的公共服务则越少, 呈现一种由中心向外围递减的趋势;其次, 政府往往将资金投入能增加政绩的项目上, 如盲目地修建道路, 而对农村信息系统建设等虽然不能增加政绩但长期有助农村发展的项目投入很少的资金。政府对农村公共产品的供给在结构上并不合理, 没有满足农村的真正需要, 不是最有效的配制方式, 远远没有达到帕累托最优。
三、提高公共产品的配制效率
(一) 考虑帕累托最优原则
帕累托最优是指资源分配的一种理想状态, 即假定固有的一群人和可分配的资源, 从一种分配状态到另一种状态的变化中, 在没有使任何人境况变坏的前提下, 也不可能再使某些人的处境变好, 即任何改变都不可能使任何一个人的境况变好而不使别人的境况变坏。
一般来说, 达到帕累托最优时, 会同时满足以下3个条件: (1) 交换最优:即使再交易, 个人也不能从中得到更大的利益; (2) 生产最优:这个经济体必须在自己的生产可能性边界上; (3) 产品混合最优:经济体产出产品的组合必须反映消费者的偏好。
(二) 应当满足社会公共需要, 在结构上合理配置公共产品
如果提供的公共产品不符合社会的公共需要, 则说明公共产品的配制在结构或者数量上不合理, 也就会导致公共产品的配制无效率。正如上文对农村公共产品的配制中所分析的, 公共产品的配制应当符合农民的需求, 否则即使在数量上配制再多也是对资源的浪费, 并不能使资源配制到最需要的人手中。只有根据社会公共需要来确定提供什么公共产品, 才会使该资源的效用发挥到最大, 才符合效用原则。
(三) 改革政府行政管理体制, 消除寻租现象
寻租是一种非生产性的逐利行为。而政府干预与公共权力的委托代理问题正是非生产性逐利行为产生的环境和条件。因为政府直接破坏的是市场经济的秩序, 造成非公平的市场竞争, 后果就是竞争各方有的获利多, 有的获利少, 获利者会为了保持这种竞争优势进而采取寻租行为。在政府这一方, 却因为公共权力的代理形成官员进行“权力寻租”的条件。要消除寻租现象, 必须通过研究寻租现象及其产生的根源, 从而找到消除和克服寻租现象的对策, 改革政府机构的职责划分方法, 要明确区分, 又要相互制约、相互监督, 增加寻租者的难度。
(四) 划分中央政府和地方政府供给范围, 分级提供公共产品
公共产品提供在空间上有不同的层次, 有的公共产品在全国范围内收益应当由中央政府提供, 如国防等全国性公共产品;而有的公共产品的仅在某个地区的范围内收益则应当由所在地的地方政府提供, 如地方基础设施建设等地方性公共产品。如果统一由中央政府提供则无法达到公共产品配制的均衡, 导致了资源配制的不合理和浪费。只有中央和地方政府分级提供, 才能更好地提高公共产品的配制效率。
参考文献
[1]高鸿业, 吴易风.福利经济理论[J].教学与研究, 1988 (04) .
[2]徐贵玲.从“帕累托最优”看我国农村公共服务的供给与需求[J].内蒙古农业大学学报, 2009 (06) .
基于性能仿真的产品配置设计方法 篇6
随着客户对个性化产品的需求日益提高,如何快速响应市场,开发出符合客户功能和性能需求的产品已成为企业在产品开发中迫切需要解决的问题。产品配置技术作为实现大规模定制的关键技术,能有效支持产品快速定制[1]。目前,国内外学者对产品配置技术做了大量的研究,提出了多种产品配置模型和相应的求解策略。祁国宁等[2]提出了一种基于产品族主结构进行定制产品配置设计的方法,该方法通过产品的主模型和主文档进行定制产品的变型设计,达到定制产品快速设计的目的。Jiao等[3]从功能、技术和结构三个角度对产品族模型进行统一的描述,提出了产品族建模的三视图方案,为早期模块化设计与产品族建模提供了有效支持。Simpson等[4]通过共享通用模块和结构建立了以产品平台为基础的面向产品族的设计模块,以满足客户多样化的产品定制需求。这些研究表明模块化和产品族是实现配置设计的重要基础。产品配置是一种典型的基于知识的产品设计方法,在配置设计过程中需要大量的产品知识[5]。现代复杂产品通常综合了机械、电子、控制、液压等多个学科的领域知识,有必要将描述产品的多领域知识进行统一、有效地表达、组织和管理,并在产品族模型中融入这些知识,实现产品多学科协同优化配置设计。
现有的配置设计主要集中在可配置的产品族设计研究上,对于配置方案改变所造成的性能变化缺少相关研究。当形成新的配置方案时,不能及时地得到该方案产品的性能参数,验证是否满足客户对定制产品的性能需求,使得设计过程效率低、周期长。因此,需要一种机制对产生的产品配置方案进行性能预测,使其能有效地连接需求配置和工程配置[6]。文献[7]提出了基于最小二乘逼近的产品配置方案综合性能预测方法。该方法主要通过性能参数之间的权重、模块实例与性能参数的矩阵以及客户需求与性能参数之间的矩阵确定配置性能模糊值,然后基于二乘逼近拟合模糊值与实际值之间的函数关系,通过拟合曲线求出预测值。文献[8]提出了基于粗糙集神经网络的配置性能预测方法,该方法通过产品族中典型产品变型的历史数据挖掘来预测新产品变型的基本性能。这些方法都依赖历史数据,预测精度容易受主观因素和经验影响。随着数字仿真技术的发展,数字样机技术[9]综合了多领域的知识对产品性能进行分析,已经广泛应用于产品设计过程中。因此,基于多领域仿真模型的仿真可以作为配置产品性能预测的一种直接和有效的方式。
本文提出了集成多领域协同配置与性能仿真的产品快速设计方法,以集成多领域知识的产品族模型进行配置推理,快速生成产品方案,并自动映射构建基于Modelica语言的多领域仿真模型,实现基于仿真的配置产品性能预测。产品族模型能有效组织和重用产品的多领域知识,是进行多领域协同配置的基础。基于仿真的配置产品性能预测结果更加直观和精确,可为确定合理的产品配置方案提供保障。
1 基于配置与仿真的产品设计过程
基于配置与仿真的产品设计是一个面向复杂产品的“需求分析-配置设计-仿真分析-再配置”的过程。如图1所示,首先,客户提出个性化定制需求,设计者将定制需求转化为配置参数,然后确定相应的产品族模型,调用多领域协同配置引擎进行配置推理,获得配置方案。然后在定型产品库中对配置方案进行搜索,如果存在相同配置方案则提取产品性能数据;如果不存在相同配置方案,则根据产品方案和多领域仿真模型库构建多领域仿真模型实例,并调用多领域仿真软件进行性能仿真,获取产品性能数据。最后,对产品性能数据进行评估并反馈给用户,如果用户对配置方案满意则将新产品配置方案及相关性能信息输出到定型产品模型库,完成配置设计过程;如果用户对配置方案不满意则修改配置参数再配置,最终获得满意的配置方案。
这个设计过程主要包括两部分。第一部分是基于多领域知识的协同产品配置:将产品方案设计作为一个配置问题,以集成多领域知识产品族模型为基础,通过多领域协同配置引擎的求解快速生成产品设计方案。关键技术包括领域知识的分类与表达方法,构建集成多领域知识的产品族模型以及协同配置推理机制。第二部分是产品配置方案的性能预测:引入多领域统一建模语言及仿真技术,实现基于多领域仿真模型的产品性能仿真分析。关键技术包括面向产品配置方案的多领域仿真模型实例的快速构建。
2 基于多领域知识的协同产品配置
2.1 基于特性参数的多领域知识分类与表达
复杂产品的设计涉及机械、电子、控制等多个学科的领域知识,每个领域有其特定的设计知识,对于不同的设计对象,又有不同的领域知识共同描述,并随着产品设计过程的深入和优化,这些知识信息不断地分裂和聚合。因此,需要一种合理的方法来统一表达和组织这些知识,实现多领域知识的协同优化设计。
如图2所示,按照表现形式的不同,领域知识包括公式、微分方程、表格、图形、技术说明等。为了实现这些知识的计算机识别与计算,必须对这些知识进行结构化分析与形式化表达。产品方案的设计过程是产品设计参数的确定过程,因此,可以把领域知识转化为设计参数的约束关系,约束关系可以通过计算表达式和产生式规则来表达。特性参数是描述知识的一种重要手段,每一个领域的知识都可以用一组特性参数来描述。如减速器产品的动力学知识模型可以用特性参数集{功率,转速,输出转速,输入转矩,效率}来表示。以单个领域的知识为对象,提取其包含的设计参数作为该领域的特性参数,并在此基础上建立领域知识模型。
定义1领域知识模型是对领域知识的抽象描述,封装了该领域的特定知识,可描述为
式中,PD为该领域知识的特性参数集;CDI为该领域知识转化而来的约束集,约束通过计算表达式和产生式规则来表达。
复杂产品的设计涉及的多个领域相互独立而又互相耦合,其独立性表现在一个领域知识模型存在各自的设计知识,具有固有的特性,不受其他领域知识模型的影响,耦合性体现在一些重要的特性参数存在于多个领域知识模型中,使得领域知识模型相互约束。为了有效地集成这些领域知识,建立的多领域知识模型应该具备以下特性:
(1)局部封装性。由于每个领域的独立性,需要对单个领域进行封装,描述其特有的知识。
(2)可扩展性。由于描述设计对象的不同,集成的多领域知识模型并不完全相同,并且随着设计过程的深入,有不同的领域知识模型加入或者取消,因此,集成的多领域知识模型是一个动态的,可扩展的网络。
(3)参数驱动特性。由于多领域知识模型之间的耦合性,可以通过参数约束关系将各个领域知识模型连接在一起,构成动态网络。在这个网络当中任何一个领域知识模型的特性参数的改变都可以通过连接参数驱动,使得与之相关的领域知识模型做出相应的更改。根据以上分析,本文构建了一个基于动态网络的多领域知识模型。
定义2基于动态网络的多领域知识模型是以参数为纽带,将各领域知识模型连接在一起,形成的一个全面描述产品多个领域相互驱动、相互约束的立体知识模型网络,可以描述为
式中,CDM为网络中所包含的领域知识模型集,CDM={DMi|i=1,2,…,m};m为领域知识模型个数;CDE为领域知识模型之间的参数约束关系。
如图3所示,基于约束网络的多领域知识模型可以将复杂产品涉及的几何结构、电气、控制、运动学、动力学等各领域知识模型有效集成起来,通过这些领域知识模型的互联及参数约束关系,实现产品配置设计过程的多学科协同优化。
2.2 集成多领域知识的产品族模型
为了在产品配置过程中利用多领域知识进行协同配置推理,必需建立集成多领域知识的产品族模型。产品族模型是以零部件族和模块化为基础的,是一个产品系列的抽象表达。文献[10]提出了产品功能结构单元的定义,采用面向对象的方法,将功能和原理作为产品族零部件类的特征属性与产品结构封装在一起,使产品功能结构单元成为含有功能和原理的信息载体。本文借用该思想,建立产品配置设计单元(product configuration design unit,PCDU),对多领域知识进行封装,并在此基础上构建产品族模型。
定义3 PCDU是对在功能、结构和原理上具有相似特征的零部件族进行抽象和归纳得到的设计视图,是构成产品族模型的基本单位,可以描述为
式中,U为PCDU的特性参数域;V为该PCDU的值域;C为U在V上实现的约束。
PCDU作为基本的设计对象封装了多领域知识,将其蕴含的功能、结构、原理性的设计性知识通过特性参数及约束进行表达。根据定义1和定义2可以得到:
式中,PDi为第i个领域的特性参数集;m为领域个数。
约束包括多领域知识内部的约束和领域之间的约束,有,可以得到V=C(U)。
产品族模型按照树状层次结构可以分解为若干个PCDU。在产品族模型的基础上,通过对PCDU的实例化实现产品配置设计。因此,构建产品族模型需要按照产品的拓扑结构建立PCDU之间的装配约束关系。假设配置单元PUi是PUj的父单元,那么它们之间的装配关系可以描述为一个有序对
式中,CAij为装配约束;Nij为PUj装配在PUi上的数量,由PUi的参数取值来决定,有Nij=CAij(Ui);Ui为PUi的参数集。
当Nij=0时,表示PUi不用装配PUj。由于在结构设计中,子零部件的部分参数是由父零部件的参数决定的,因此,可用CPij表示PUi与PUj之间的特性参数连接约束,实现PCDU之间的参数传递。
定义4产品族模型是该系列产品所有PCDU的有序集合,由PCDU依据一定的层次结构和约束关系形成的多叉产品结构树,可以描述为
式中,F为产品族模型的面向配置的一组特性参数;Q为PCDU集合,有Q={PUi|i=1,2,…,q},q为产品族模型中所包含的所有不同PCDU的总数;A为产品族模型中的PU之间的装配结构关系集,表示非最底层单元PUi的结构装配关系,A={〈PUi,PUj〉|PUj∈Qi};Qi为PUi所有子单元的集合。
集成多领域知识的产品族模型以PCDU为基本构成单位,通过特性参数和约束将领域知识进行封装,模型中以装配约束关系建立PCDU之间的连接关系和驱动特性参数实现PCDU的实例化。
2.3 配置推理过程
根据前面的定义,产品配置实质上是面向用户需求,对集成多领域知识的产品族模型中的特性参数的求解过程。客户需求是产品配置设计的输入,表达了定制产品应该具有的功能、性能等个性化定制需求。由于客户的个性化定制需求的多样性和模糊性,不能直接作为配置设计的输入参数,必需参照产品领域知识的规范化表达进行统一转化。每个产品都有不同的特性与其他产品区别开来,这些关键特征可以用特性参数描述。根据规范化的特性参数集,我们将客户的需求映射为一组配置特性参数X={x1,x2,…,xn}。
定义5产品配置推理过程是在产品族模型上,根据配置特性参数对模型中的PCDU进行实例化的过程,描述为
式中,f为配置推理过程;X为配置特性参数;PFM为产品族模型;PS为通过配置推理得到的可行性产品设计方案集。
配置推理过程中以特性参数为媒介,由约束驱动特性参数计算求解获得可行的产品设计方案。约束具体表现为计算表达式和产生式规则,通过配置推理引擎进行解析和计算。产品设计方案的配置推理过程如图4所示。
3 基于仿真的配置方案性能预测
现代复杂产品通常都综合了机械、电气电子、液压、控制等多种学科的领域知识,无论是系统级的产品方案设计,还是部件级的详细参数设计,都涉及多个不同相关领域知识。通过多领域协同配置推理获得的产品配置方案包含了这些知识,为了验证产品设计方案的合理性和产品的整体性能是否满足客户需求,本文采用数字仿真技术进行仿真分析。随着科技的发展,针对复杂产品的建模与仿真技术正朝着多领域统一建模与协同仿真的方向发展。基于统一建模语言的方法对来自不同领域的系统构件采用统一方式进行描述,彻底实现了不同领域模型之间的无缝集成和数据交换。Modelica语言是目前盛行的一种多领域物理系统建模语言,它具备模型重用性高、建模简单方便、无须符号处理等许多优点,其开放的模型库让用户可以很容易地开发自己的模型或采用已有的模型来满足自己的独特需求,也可以将定制模型加入库中以备重用[11]。根据这些特点,可以构建基于Modelica的产品族仿真模型,并建立产品配置方案的特性参数和产品族仿真模型之间的映射关系,通过特性参数驱动快速生成多领域物理仿真模型实例,在多领域仿真平台下进行产品性能仿真,实现基于仿真的配置方案性能预测。
3.1 产品配置方案与仿真模型映射关系
Modelica语言采纳了陈述式设计思想,其软件组件模型支持根据实际系统的物理拓扑结构组织构建仿真模型,产品族多领域仿真模型可以按照产品结构进行模块化划分,建立与面向配置的产品族模型相似的树形层次化结构模型。在模块化层次结构中,每个对象模型可以进一步分解成子模型,各个子模型通过标准接口组装成完整的系统级仿真模型。子模型包含组件、方程、注解等主要信息,其中,组件包含常数、参数、变量和其他模型的对象,变量值记录求解过程中当前时刻的结果,常数用来定义固定值,参数表示在每次仿真过程中不变的常量,在仿真之前需要对其赋值,一般是代表该模型的特性参数;方程包括等式方程、连接方程、组件变型方程和赋值方程等,用来描述不同领域子系统的物理规律和现象;注解包括可视化图形信息、版本信息和说明信息等。因此,根据产品配置方案中的特性参数对产品族多领域仿真模型的参数进行赋值,可实例化仿真模型。本文使用基于Modelica语言的复杂机械系统统一建模平台软件MWorks来进行建模与仿真。Mworks建模器[12]建模包括两种途径:文本建模和图形建模,其中文本中显示的是Modelica语言描述的仿真模型。可以根据模型文本中的关键字“parameter”和参数名称,建立与产品配置方案对应的模块的特性参数的映射关系,完成模型参数的赋值。以电机模型为例,如图5所示,图中产品配置方案中电机对仿真模型中的特性参数有转动惯量、增益、阻尼、最高转数、最大电流等。
3.2 面向产品配置方案的建模仿真过程
面向产品配置方案的建模仿真过程如图6所示,包括三部分:
(1)产品族仿真模型建模。按照产品族模型进行系统模块分解,以子模块为单位定制仿真模型,这个建模过程可以充分继承和重用Modolica标准多领域基本模型。完成子模型建模后,使用标准接口将这些子模型进行系统组装,构建产品族仿真模型,最终建立与产品族模型库对应的产品族仿真模型库。
(2)面向产品配置方案的仿真模型实例生成。由于产品族仿真模型与产品族的对应关系,根据产品配置方案的产品族模型引用相应产品族仿真模型,通过配置方案的具体参数对产品仿真模型进行参数赋值,加上步长、仿真时间数据生成仿真模型实例。
(3)性能仿真分析。在Mworks软件环境中,将仿真模型实例进行编译、仿真,仿真结果以二维图表或三维动画显示。
4 系统实例
机械手是典型的机电一体化产品,按照应用的不同环境和工作内容的需求,必需进行定制。机械手一般都为多关节的空间机构,其运动副通常有移动副和转动副两种,运动机构一般由液压、气动、电气装置驱动。其本体结构模型是依据其各个关节的动作行为来建立的,可独立地实现垂直方向上升、下降和旋转,以及水平方向的旋转和移动。各个关节模块具有相对独立性,可以将驱动电机、减速器、传感器等集成在一个关节中,实现模块化设计。关节模块继续向下分解为减速器、电机等子模块,通过将不同关节模块连接,易于组成规格不同的机械手,以适应不同工作环境下的功能和性能需求。因此,可以根据模块化设计原理对机械手进行模块化划分,建立PCDU,并在此基础上构建机械手产品族模型,实现机械手产品的系列化和定制开发。
利用前述产品设计方法和PLM、多领域仿真系统开发了面向定制产品的快速设计系统。以机械手产品的定制为例描述该系统,如图7所示。设计部门通过分析机械手产品族信息,综合多领域知识,建立PCDU。以PCDU为节点建立不同系列产品族模型,相应地按照产品族结构划分建立基于Modelica的产品族仿真模型。当客户提出机械手定制需求,如工作环境、安装环境、功能等,对定制需求进行分析,确定机械手的配置特性参数。根据配置特性参数选择六自由度机械手产品族模型,对该产品族模型的配置特性参数进行初始化赋值,然后通过协同配置推理获得产品配置方案。由配置方案具体特性参数映射到产品族仿真模型中,生成六自由度机械手仿真模型实例,并导入到多领域统一建模仿真平台软件Mworks中进行编译、仿真,仿真数据可以以二维图表和三维动画直观显示,提取产品仿真性能参数与目标参数进行对比,确定合理的产品设计方案,如图7中轴3的运动角仿真结果。由于产品族模型中融入了多领域知识,并集成有效的仿真工具,在配置设计过程中能更快速地获得满足客户定制需求的产品方案。
5 结论
(1)以特性参数和约束为表达形式,建立了基于动态网络的多领域知识模型,为组织和描述多领域知识提供了一种有效的方法。
(2)以PCDU为基本单元封装和重用产品各领域设计知识,建立了集成多领域知识的产品族模型,为实现产品多领域协同配置设计提供支持。
(3)集成多领域仿真工具,将产品设计方案自动映射构建基于Modelica语言的多领域仿真模型,对产品设计方案进行性能仿真和分析,提供可视化的仿真过程和分析报告,使客户能直观地了解产品性能,减少试验环节,有效地缩短了产品开发周期。
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产品配置管理 篇7
引言
我国汽车工业长足的发展, 市场竞争的加剧, 使得汽车的生命周期越来越短, 汽车厂商只有及时、不断地开发出能够满足顾客现实和潜在需求的产品, 才能求得生存和发展。而汽车是流水线大批量生产出来, 如何满足市场多样性和客户个性化需求, 这是每个厂商都迫切需要解决的问题。
1970年Alvin Toffler提出了大批量定制的概念, 大批量定制生产是把多品种单件小批与大批量生产的优点集中起来, 同时解决多品种单件小批生产与大批量生产的缺点。大批量定制生产方式已被汽车行业广泛关注与采纳的手段之一, 有效解决了“客户定制”和“大规模生产”的两难困境。产品配置贯穿于整个生命周期产品结构的变化, 能实现在大批量生产规模下客户的个性化需求, 是大批量定制的关键技术之一。
1、产品配置的概念
按照国际标准ISO10007的定义, 配置是指对被描述在技术文档中或者体现在产品实际使用过程中的产品功能特性和物理特性进行表示。该定义是从产品特性的角度对产品配置进行定义, 相当于客户和销售部门使用的配置需求的概念。产品配置就是指依据一定的配置规则、方法和手段完成一个产品所对应的解空间。因此, 配置精确程度的提高意味着解的具体化。产品配置的最后结果是完成产品的空间拓扑结构、明确产品各组成部分的构成关系。另外, 配置也被看成是一个选择一组构件并维护其关系以形成一个设计解决方案的过程, 这时配置的概念相当于配置设计。
产品配置管理是以信息系统为底层支持, 以BOM为组织核心, 把定义最终产品的所有工程数据和文档联系起来, 对产品对象及其相互之间的联系进行维护和管理。产品配置管理能够建立完整的BOM表, 实现其版本控制, 高效、灵活的检索与查询最新的产品数据, 实现产品数据的安全性和完整性控制。产品配置管理能够使企业的各个部门在产品的整个生命周期内共享统一的产品配置, 并且对应不同阶段的产品定义, 生成相应的产品结构视图, 如设计视图、装配视图和工艺视图等。产品配置管理主要解决以下问题:
1.1 产品配置的生命周期管理
产品数据的管理是一个全生命周期的管理。在产品生命周期的不同阶段, 产品会经历一系列更改, 同一产品会存在多种不同的配置。一个企业通常情况下都会提供多种产品或产品族, 维护这些产品族不同时期形成的产品结构视图是一个费时、费力和易出错的工作, 为了保证产品和服务的质量, 这些配置需要被准确地记录、跟踪和控制。产品配置管理的一项重要任务就是管理产品结构随时间的变化, 即产品配置的生命周期管理。
1.2 产品需求配置管理
最完整物料清单或最完整产品结构, 是按照顾客的特殊需求进行定单产品配置的基础。在这种情况下, 产品配置是按照顾客的需求进行的。通过配置管理, 企业可以在产品设计初期建立一个可以共享的产品特征、选项和零部件的定义, 以及它们之间的依赖与限制关系。任何具有权限的人员通过网络浏览器都能够对产品特征进行选择, 从而建立客户需要的产品配置。配置管理使得企业具备了通过网络进行客户化配置产品的能力。通过使用一系列的产品特性规则定义, 连接了市场的特征/选项列表与工程BOM表, 这样可以驱动产品的开发过程, 能够加速客户定单的过程, 加强企业与客户间的关系。
2、汽车产品在BOM管理上的挑战
实现依据客户需要的产品配置管理, 首先必须很好解决零部件线性增加的问题, 同时包括由于零部件多样化导致产品种类组合爆炸式增加的问题, 否则就会导致产品管理与生产成本非常的高, 这些往往取决于零部件构成的复杂程度, 并直接体现在BOM上。
全球公认汽车BOM复杂性是各行业中的第一位, 一方面由于汽车的零部件构成就有上万个, 在商品中仅仅次于飞机;另一方面它的生产组织是流水线大批量, 增加了组织难度。下面就乘用车座椅的配置作示例, 座椅有八个方面的不同选择, 排列组合为864种配置 (见图1) 。
座椅仅仅是汽车产品一个具体部件, 如果把其他部件考虑进来, 例如发动机不同功率、排放;车身不同颜色;变速器手动、自动;娱乐设施高低、有无…….保守地说有5000多种配置。如果按传统的BOM配置, 将产生5000多种整车配置表, 相对应5000多种BOM明细表。如果考虑还有不同平台、系列汽车产品在流水线的混合生产, 将会更复杂。如果在无信息系统状态做到准确的管理, 不仅会给设计带来非常大压力, 同时也会对工艺、生产组织、质量保证带来很多问题。
3、基于产品配置的信息系统的管理
实际上产品配置在纯手工的无信息系统状态几乎不可能完成到精细化的管理, 一般说来企业只对销量上占主要的少数配置进行管理 (见图2) 。随着竞争加剧, 各个厂商纷纷对多数配置的细分市场挖潜, 以期收益最大化, 这一切的改变是基于信息技术的发展给配置管理带来了希望与方法。
4、基于产品配置的开发设计过程重组
在汽车产品实现的过程中, 一般强调产品设计是源头, 普遍被设计人员接受的传统设计方法, 是基于功能的设计方法, 并且每设计一个新产品将是独立和全新的。而大量定制强调的不是设计新零件而是组合新产品, 它对关键的过程进行分析和重组, 以便将以前被人为隔开但又相互关联的活动组合起来。这样大规模定制生产的产品设计包括两个大的部分:全新产品开发和定制产品开发。
全新产品开发根据对市场预测和工厂实际能力的分析, 进行新产品和标准模块的设计, 这一过程需要有长远的预见性和创新性, 同时也有一定的风险性, 它的成败将很大地影响企业的命运。具体来讲技术部门需要根据客户需求设计产品的功能, 并进行功能分解, 然后把功能映射到结构, 进行模块化设计, 当然也可能新系列借用原有的模块, 在这期间可以根据经验, 考虑到用户可能的潜在需求, 设计一些可选的模块, 形成系列产品。一般这与产品规划紧密相连的, 设计周期大约1-3年。
汽车行业采取面向订单基于产品模块化的生产模式, 面对客户需求, 如果当前的基本型产品或者已经存在的变型设计满足客户需求, 那么就可以直接根据客户需求配置生成BOM清单, 进行制造和装配;如果当前的产品不能满足客户需求, 通过变型快速设计能满足需要, 得到新的模块并替换原有模块, 形成新的变型产品, 这就是定制产品设计, 定制产品设计是一种常规设计和组合, 主要根据合同中顾客需要的具体需求选择适当的组合产品, 并按具体的参数对标准模块进行变型设计。定制产品设计强调的是快速满足市场。
如果厂商没有明确的区分这两种设计, 那么是很难在产品配置管理上有大的进展的。
5、产品配置的关键技术
要实现产品快速配置管理, 必须先通过PLM系统建立并维护产品基础数据库, 如基准车型库、选用装置库、标准模块库、专用模块库与相似零部件库等。其次, 产品结构管理与产品配置管理密不可分, 通过产品结构管理, 建立、维护产品配置中的产品结构模型和基本型产品结构是产品配置的基础。产品配置的技术有赖于以下关键几个技术的实现。
5.1 产品的标准化与模块化
产品的标准化主要是保证充分利用已有的零部件资源与结构, 国外调查统计, 每新增一个零部件, 企业一年的固定成本支出要增加250-300欧元, 华为3COM调查统计, 每新增一个零部件, 企业一年的固定成本支出要增加20000多人民币。同时标准化也包括大量使用标准件, 提高标准化水平。
模块是一组具有同一功能和结合要素 (指联接部位的形状、尺寸、连接件间的配合或啮合等) , 但性能、规格或结构不同却能互换的单元。模块化一般指使用模块的概念对产品或系统进行规划和组织。产品的模块化设计是在对一定范围内的不同功能或相同功能不同性能、不同规格的产品进行功能分析的基础上, 划分并设计出一系列功能模块, 通过模块的选择和组合可以构成不同的产品。要满足汽车产品模块化生产模式, 汽车产品的设计都是按照模块化来进行划分和设计的, 产品模块主要由基本车型和模块化组织的零部件组成。模块化的可互换性和可组合性是实现产品配置的基础。根据模块化思想, 产品将传统产品-部件-零件的构成模式转变为以模块和模块单元组成的产品构成模式。如图3所示, 模块化产品与传统产品构成的区别在于后者通过独立的模块及子模块构成产品。汽车设计由于引入了模块化设计思想, 使得模块化产品实现了产品对客户个性化定制、缩短产品的设计与制造周期和有利于新产品的开发。
5.2 多视图技术
为了使产品的配置过程更加直观, 产品数据管理采用视图控制法来对产品配置的不同视图进行描述和管理, 不同的产品BOM所组成的信息数据共同构成产品全生命周期内完整的产品信息描述, 不同的BOM实际上是这个完整信息在不同职能面的投影, 这就是BOM的多视图。如图4所示, 每一个视图是一个管理对象, 视图中可以包括原材料、半成品、零件、部件等构件及它们之间的关系, 这些构件可以同时与多个视图相关联, 不同视图间的区别在于构件集合的不同以及构件间关系的不同。从一个产品配置视图可以产生另一个产品配置视图, 视图间的转换是通过筛选、复制, 修改等操作完成的。每个从GBOM (超级BOM) 中派生出来的产品配置都有自己的视图对象, 表示一个具体的产品配置。
不同的产品BOM是产品全生命周期内产品信息的全局描述, 某一BOM视图则可以看作是这种单一产品定义信息在某一配置规范下的配置结果。设计、工艺、制造是产品生命周期中的三个主要阶段。
产品生命周期信息模型包括两部分内容: (1) BOM中零部件的属性, 它是汇总不同生产阶段形成的属性全集, 在构建不同视图时, 填写各视图对应的属性; (2) BOM视图中的零部件集合, 其内容随着生产过程不断演变、不断补充, 并最终形成一个全局的完整GBOM, 不同视图的BOM是全局BOM在某视图配置规范 (设计/工艺/制造) 下的产品信息的快像。
EBOM是设计单位从产品功能设计的角度形成的产品零部件结构树, 是生产厂商的产品数据的源头;PBOM是由主任工艺师根据工厂实际制造水平和能力、在EBOM基础上增加工装件或工艺拆分件后形成的, 工艺部门 (如机加、钣焊等基于PBOM进行工艺设计等工作;MBOM是总装人员从齐套、发料和装配的角度调整PBOM结构、并增加相应的虚拟件而形成的, MBOM直接用于指导生产制造, 并作为ERP的数据源。在实际业务中, 一般首先创建EBOM视图的产品零部件, 并搭建产品结构;EBOM审核通过并发放后, 可以将EBOM转换为初始的PBOM, 然后增加工装件或工艺拆分件, 形成最终的PBOM;PBOM审核通过并发放后, 可以转换为初始的MBOM, 然后调整BOM结构并增加相应的虚拟件, 从而形成最终的MBOM。
5.3 变更的版本管理
首先需要建立对变更的准确定义, 不同公司对此可能有不同定义方案, 但都需要满足生产组织、售后服务需求。
对产品数据的变更过程进行严格有效的管理, 可以保障产品数据的正确性、完整性和一致性。在变更中, 同样会涉及到BOM的变更。BOM的变更一般来源于产品设计部门的更改和加工场所反馈导致的变更。EBOM的变更可能会造成PBOM、MBOM、批次BOM的变更。BOM更改包括EBOM、PBOM和MBOM的更改, 下面以EBOM为例说明BOM更改的方案。
(1) 当设计部门下发正式设计更改单时, 生产部门可以基于相应的EBOM进行设计更改。EBOM的更改过程通过创建更改通告 (电子更改单) 的方式进行管理。创建更改通告前, 可以对更改影响进行分析, 更改影响分析的规则为:EBOM中零部件的更改是否引起EBOM中父件的更改, 由设计部门进行影响分析并完成必要的更改, 生产部门接收设计部门的更改结果, 直接对EBOM实施更改, 不再进行影响分析;对EBOM中待更改零部件对应的PBOM零部件和MBOM零部件及其多级父件给出分析结果, 列出被影响件的编号、名称、版本、签署状态和可选操作, 并在EBOM更改实施后, 将该影响分析结果通知PBOM和MBOM管理员。
(2) EBOM更改可能是对某一个或几个零部件进行更改, 更改时需要对这些零部件进行单独审核。
(3) 需要根据更改的实施范围对该EBOM对应的批次BOM进行更新。
(4) EBOM更改完成后, 系统通知相应的PBOM和MBOM管理员, 由其决定是否进行相应BOM视图的更改。
5.4 产品结构建模与配置的规则
PLM系统为企业搭建了统一的产品配置选用平台, 在一定产品平台上对所有基准车型、选用装置、系统与模块化库及配置进行统一管理。图5为某汽车企业订单车型模块化配置过程图, 根据客户的需求, 设计人员在基准车型库、选用装置库、系统与模块库和零部件库的配置设计中, 使用基于实例的推理技术为客户产生一个满足客户要求的订单车型, 设计中可重复利用已有的设计知识, 从而实现订单产品的快速设计。
4、结论
通过产品需求配置能使企业获得灵活的产品定义, 以满足不断变化的客户需求。GBOM通过个性化配置工具的定义不同视图BOM使企业能拉近与客户之间的关系, 并能提供定制解决方案, 多种可能解决方案的评估能协助客户确定最适合他们需求的配置。
在产品开发和产品配置分离的环境中, 提供给客户的信息可能是几个月甚至更早以前的信息。配置管理将配置逻辑融入到产品定义和更改过程中, 因而消除了信息的延误, 随着产品的发布, 客户和销售工程师可以立即得到配置信息, 这样企业刚发布出某种产品, 就能立刻推出最新和最有竞争力的产品, 一旦停用某产品, 就能立刻报废过时的产品, 从而构成企业产品快速反应的优势。
参考文献
[1]童秉枢, 李建明.产品数据管理 (PDM) 技术[M].北京:清华大学出版社, 2000.
[2]方明伦.俞涛.PDM原理及应用[M].上海:上海大学出版社, 1998.
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