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协同技术在汽车制造业各管理平台的应用

2016/9/7    来源:互联网    作者:赵建东      
关键字:协同制造  产品生命周期  管理平台  汽车制造业  
“协同制造”的思想是由20世纪8O年代的“敏捷制造”概念发展而来,经过“模拟制造”“集成制造”两种过程模式,并将问题归结到这两个过程基本问题的解决方案上。协同制造时代PLM系统的使用实现了CAX技术与应用平台间的数据传递,使产品知识能够共享,并使“模拟制造”成为可能。

    从20世纪60年代开始,信息技术的进步为汽车工业发展提供了更大的动力。现代汽车的控制系统几乎全由电子控制来实现,在提高经济性、动力性、可靠性、舒适性和排放控制系统方面作用明显。而电子计算机技术的发展,如CAD、CAM、CAE、CIMS的应用,使汽车的设计、制造都有了严格的模式,并且在电子控制系统的实现方面发挥了极大作用。

    协同技术在汽车制造业中的应用领域体现在汽车制造流程的各个环节,如协同设计、协同采购、协同制造等。协同思想影响着汽车制造的组织模式、生产运作模式甚至商务模式,进而影响汽车供应链节点企业之间的合作关系。因而,越来越多的企业家和学者关注协同技术在汽车制造业中的应用前景,甚至扩展到整个制造业。

1 产品全生命周期管理(PLM)系统的应用

    “时间就是金钱”,经济学家研究指出,产品开发周期为12个月町获得100%市场,24个月可获得70%市场,36个月仅剩35%市场,48个月几乎是0%市场。因此,产品开发的过程的长短,直接影响市场的占有率,也决定开发的成功与价值。

    PLM(产品生命周期管理)技术应用极大缩短了汽车设计的周期。在产品开发初期需要进行总体设计,主要确定产品开发的主要内容、实现目标和开发日程表。该过程不是单个零部件的开发设计过程,而是由几千个零部件同时设计的过程,因此必须引进协同设计、协同开发,以协同理念组织开发各个部门之问的工作,通过信息共享以及严密的多级计划的制定与监控,尽可能减少不必要的重复和反复,有效地提高开发效率,实现汽车产品对市场需要的快速反应。现在的汽车设计公司均需采用现代先进的汽车设计方法和设计理论,利用目前最为流行的UG、Pro/E、CATIA等三维设计软件和MSC/Nastran、MSC/Patran、ANSYS等CAE进行设计和分析,通过互联网的应用以及项目管理理念对整个开发过程进行有效管理。

    CAS(Computer Aided Styling Design计算机辅助设计),主要包括交互技术、图形变换技术、曲面造型和实体造型技术等,在工程和产品设计中,计算机可以帮助设计人员担负计算、信息存储和制图等项工作。

    通过造型草图和效果图,完成胶带图和油泥模型后,采用逆向工程获取模型的表面数据,利用计算机流体力学分析软件完成风洞试验,并获得该车型的风阻系数和流场分析等结果。

    车身结构设计和底盘零部件设计均采用上述三维软件进行建模,完成产品的主模型设计。同时在设计模拟过程中实现三维装配关系,并利用维软件中的仿真功能,进行静态和动态干涉检查。然后在主模型基础上,进行CAE结构强度分析、性能寿命分析、运动性能仿真和模态分析等,同时还可以利用计算机相关软件实现二维图纸的绘制、复制手工标注,可直接按照图纸进行试制,也可以直接对三维模型进行数控加工,以完成样件的试制。试制后的产品生产和试验由制造厂负责。整个产品开发过程中的数据采用PLM技术加以管理,既保证数据的安全,同时实现数据共享和产品开发的协同工程。

    福特和通用1999年宣布:实现新车型开发周期为22个月和24个月,最终目标是12~18个月。为了实现高速度、高效率的开发,美国三大集团于2000年签订了共同零部件协议,通用公司提出在Internet环境采购零部件计划,并提出了产品“协同开发”与“协同商务”的概念(Collaborative Product Development and Commerce);德国大众提出了平台化技术概念,福特公司提出了零部件矩阵的概念;美国通用、德国大众和日本丰田三大集团协议共建部分标准零部件数据库等。这些格局变化的目的,是实现零部件系列化、标准化、低成本和高质量的开发,先进的设计理念和电子计算机技术使这些变化成为可能。

    宝马集团前不久创造了工程变更、开发管理的新记录:几乎只花了一天的时间,在慕尼黑、雷根斯堡、丁格尔芬和南非Rosslyn地区的工厂完成了对BMW3系列生产线的升级。宝马3系列2003年改良型相当于新车型开发,其中包含了相当多的改进。此外,更为苛刻的要求是新车型的生产改造是在现有工厂的生产过程中进行,同时还不能影响现有的生产。为此,各工厂引进数字化生产的概念,通过采用超现代的仿真技术,在实际改型前优化所有生产过程;同时,零部件供应商在项目开发前期便涉入,以确保能及时、准确地提供合格的零部件。通过利用传统生产经验以及引进先进的数字化生产理念,两者相辅相成,使这次3系列升级在如此短时间内顺利完成。通过先进技术的开发与应用,宝马已将10年前至少需要2~3年时间完成的项目开发和产能,提升或提速至3个多月即可完成。

2 协同ERP在汽车制造业中的应用

    协同ERP代表了当代的先进的企业技术与管理模式,在缩短产品开发周期上扮演着很重要的角色。例如,ERP可快速整合全球各市场对公司产品的意见与需求、与期望价格等信息,这些资料可加快企业决策产品开发与投资方向。此外,ERP还可以缩短接受客户订单、生产组织、产品物流等作业时间,提高工作效率。随着汽车制造业的不断发展,ERP与CRM、供应链SCM、协同商务等管理平台进行深入的融合。

    首先,ERP将更加全面的面向市场和顾客,通过科学的市场预测与分析、订单处理与生产调度等,进一步提高企业在全球化市场环境下更强的优化能力,并进一步与客户关系管理CRM结合,实现市场、销售、服务一体化,使CRM前台客户服务与ERP后台处理集成,为客户提供个性化服务,使企业具有更好的顾客满意度。

    其次,ERP将面向协同商务,促进企业与贸易共同体的业务伙伴、客户之间的协作,支持数字化的业务交互过程;同时,ERP供应链管理功能将进一步加强,并通过电子商务进行企业供需信息传输与协作。如:汽车制造业要求ERP的销售和采购模块支持用电子商务或EDI实现客户或供应商之间的电子订货和销售开单过程;ERP将支持企业面向全球化市场环境,建立供应商、制造商与分销商问基于价值链、供应链的共享的新伙伴关系,并使企业在协同商务中做到过程优化、计划准确、管理协调,最终确保实现JIT生产。

    再者,ERP与PLM系统整合。产品全生命周期管理PLM将企业中的产品设计和制造全过程的各种信息、产品不同设计阶段的数据和文档集成在统一的环境中,借助ERP系统,纳入了产品数据管理,PLM功能或实现与PLM系统的集成,增加对设计数据、过程、文档的应用和管理,减少了ERP的数据管理和数据准备工作量,并进一步加强了企业管理系统与CAD、CAPP、CAM系统的集成与对接,有效提高了企业的系统集成度和整体效率,如图1所示。

图1 产品全生命周期

图1 产品全生命周期

    江淮汽车是ERP应用的典型案例,经历了从MRPⅡ到ERP的深化应用,并实现与PDM系统集成的过程。该企业使用利玛MRP Ⅱ多年,已实现了集成应用,但为了适应集团发展过程中的多工厂管理、业务流程的柔性配置等需求,通过与软件公司和咨询公司的通力合作,用2年多时间在瑞风车型全面实施了BAAN ERP系统。上海通用是在SAP的ERP管理模块帮助下,从容自如地管理着JIT系统下数量多达7000种物料的全球供应链。同时,上海通用还开发了自己的全球物料优化系统和柔性生产控制系统——即一条生产线上可以生产同类但不同型号的产品,其奥秘就在于,机器根据信息中心提供的不同的生产标号,识别要进行的任务,取不同的工具完成生产,实现了“个性化”生产。当然,物料系统必须把整张订单精确到每一个精细的零件——这些都是内部优化结果。信息技术的发展,企业的电子化程度越来越高,实现企业内部与外部的信息传递、效率与效果的相加是关键,是制胜点。

责任编辑:屈婷婷
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