沈阳金杯车辆制造有限公司生产的车辆
【企业简介】
沈阳金杯车辆制造有限公司地处辽宁沈阳东陵地区，是以生产轻型卡车、中型卡车为主要产品的大型重点企业。沈阳金杯是辽宁省目前最大的轻卡车生产基地，具有年产整车6万辆的生产能力。多年来沈阳金杯公司一直承担着解放军海、陆、空三军战备汽车的设计和生产任务，近年来金杯轻卡已出口到世界20多个国家。
【合作历程】
●2005年12月，引入开目PDM系统进行了第一阶段实施，实现基本图文档管理。
●2006年12月，进行PDM系统第二阶段实施，提升整车设计能力。
●2008年2月，进行PDM系统第三阶段实施，PDM系统深化应用，进一步提升整车设计能力。
●2010年12月，PDM集成应用，打通上下游信息流。
【信息化背景】
沈阳金杯在汽车的设计、制造方面积累了比较丰富的实践经验，同时拥有一批优秀的工程技术人员，这为企业信息化建设奠定了良好的基础。为深化产品研发的设计，解决设计的效率和标准化问题，解决产品设计信息汇总的效率和准确性问题，解决产品信息的安全性、可重用性、设计过程的可控等问题，沈阳金杯急需实施PDM系统，以从根本上理顺设计与制造的信息流，提高产品设计的效率和质量，实现订单快速生产的目标，提高沈阳金杯的核心竞争能力。在KMPDM系统应用之前，沈阳金杯产品数据管理方面存在如下问题：
●产品相关的图文档缺乏有效管理，产品数据安全性、可复用性无法保证，设计文档的准确性、一致性不能控制。
●产品设计配置管理缺乏有效手段，产品变形设计繁多效率较低，产品借用关系复杂，版本难以控制管理成本较高。
●产品设计各业务环节业务流转不畅，业务流程执行规范和效率无法保障，变更、打印管理困难，并行工作协同能力较弱。
●产品设计未形成整车设计数据为中心集成平台，产品数据传递、汇总计算效率低。
【信息化应用】
沈阳金杯KMPDM系统按照总体规划、分步实施的原则，于2005年启动，至2008年6月经过近三年的实施，从实际应用需求出发分三期进行实施，稳步推进沈阳金杯整车设计能力。
目前沈阳金杯的KMPDM系统已在沈阳金杯公司技术中心下属的产品发展处、底盘动力处、车身附件处、试制车间、汽车质量监督检验鉴定实验所等6个生产设计部门约200名设计用户中推广应用。研发部门的所有设计用户都在使用PDM系统的产生的车型明细、图纸设计和更改等研发数据。
●沈阳金杯第一阶段实现图文档集中管理，形成了完善的金杯标准管理规范，为整车设计能力提升夯实数据基础。
沈阳金杯通过第一阶段PDM实施建立一套图样、文档的归档、存放和查询系统，使企业技术人员能够快速、方便地查找到所需的图样和文档，能快速浏览图样和文档。企业技术图纸采用统一的标题栏和明细栏格式，形成了完善的金杯标准管理规范，使金杯产品通用化、系列化和标准化的“三化”设计思想落到实处。提高类似零件的通用性，其对产品生产周期和成本所带来的效益非常可观。
沈阳金杯PDM系统以产品结构树的方式反映车型、组件、零件之间的层次关系。如下图所示：在结构树的基础上查询这些零部件的其他属性，如材料、重量、供应商等信息。使描述组件和零件的文件信息与树结点上的相关零件有机地连接起来，实现不同车型的产品数据管理。
金杯公司二十几年来开发生产的全是变型产品，因此查阅已有车型的文档占设计员设计工作中量的70%，而计算机查找速度是人工的几百倍，查找范围越大效率越高，使用PDM可以实现高速、准确、随心所欲的检索和查询。难怪技术和管理部门的人员说：“最近我们开始尝到了PDM查询的甜头，真是太方便了，太快了，这个以前人工根本做不到”。保守的说仅此PDM查询功能这一项就可提高公司设计工作效率一倍以上。
图1 图文档管理
通过图文档管理使得企业大量的电子图纸在明确的产品结构视图下零部件装配关系层次清晰，据统计虽然目前系统里零部件数量已达到5万条，但是查找数据和文件的效率比PDM应用前反而提高了5到10倍。
●沈阳金杯第二阶段实现基于产品结构的产品数据管理，基于模型技术的产品配置，提高了整车生产配置设计能力。
沈阳金杯实际的生产过程是以整车产品为单位变形设计来组织的，整车产品结构管理贯穿于产品生命周期的各个环节，沈阳金杯产品结构中，一个整车车型必须安装有底盘动力装置、车身及附件，但选装配置则要根据顾客的需要来决定。即一种车型可以装有不同底盘动力装置和车身及附件，可以选装不同的配置。在PDM里通过产品配置管理如下图所示，选装相应的零部件配置成一个完成的车型，按照这种模式，完成同类型的不同产品设计。
图2 基于产品结构的产品数据管理
KMPDM将金杯整车产品以一种结构树的形式将产品中的所有的零部件信息完整的组织起来，描述产品装配关系，顺着产品结构树可以看到组成产品的各个零部件。以零部件族模型的产品结构（VPS, Variable Product Structure）的机制，管理多种整车产品变形设计方案。在VPS的基础上，根据具体的订单需求，利用零部件族原理在基础模型车型作为进行快速结构选配，然后再生成精确的产品结构。产品结构与配置管理主要包含以下功能：VPS基型车建模，建立汽车零件族模型，零部件族管理产品/零部组件系列，产品配置和EBOM管理，BOM多视图管理。
对金杯常用的100多个车型和2000多种组合配置的总成建立PDM基础数据库。设计人员在此平台上对新车型配置项进行勾选后，系统就自动建立结构树和生成电子精确BOM，再经过电子审批流程签审，原来用十几天完成的车型明细表，现在几天就能实现了。PDM还提供了不同车型之间的比较，提示相同和存在差异的零部件。对于不需要出新图纸的变型车型，几个小时就完成一个新车型的BOM。这样的工作效率和准确度只有通过KMPDM才能做得到。
●沈阳金杯第二阶段利用PDM平台实现业务工作流程的应用，加强整车设计文档审批和更改管理的效率及规范性，整车并行设计和协同能力有效提升。
沈阳金杯第二阶段利用PDM平台实现整车设计的业务工作流应用，将整车的设计信息在产品发展处、底盘动力处、单车身附件处以及试制车间等设计生产相关部门进行有效规范的传递，高效的完成产品设计相关图文档的编、审、批。
沈阳金杯原有的产品图纸的更改，如果被更改的图纸对象被很多产品数据借用，设计人员会通知借用该图纸的产品型号负责人，但都是凭工作经验去通知相关负责人，经常不能通知全。现在PDM系统中的产品数据对象，一旦进入“预发布”或“发布”状态，要进行修订必须通过工程更改管理实现。当产品负责人提出更改申请后，需要进行零部件更改影响范围的分析，更改影响范围中的所有产品负责人都同意对该零部件进行更改时，更改流程才能继续，否则该更改流程结束。利用产品零部件结构管理的功能，可以方便的进行使用范围查询，可以查询到所有借用该零部件图纸的产品。不但可以进行零部件影响范围的分析，而且可以很好的通知完全下达，提高产品更改设计的质量。当通过更改生成新的版本后，旧的版本将被废弃，所有使用该零部件旧版本的产品将会自动使用该零部件的新版本并向产品负责人发送邮件，通知其所负责的该产品下的某个零部件因为版本升级已经被更新。
通过PDM工作流的应用，可以使复杂的产品开发工作有条不紊的展开，从而缩短开发周期，优化资源配置，规避风险，降低成本，实现企业工作协同的需要。
●沈阳金杯第三阶段根据整车生产设计特点和PDM应用情况，采用“差异BOM”进一步优化PDM功能，稳步提升整车设计能力。
沈阳金杯经过PDM第二阶段实施结束后半年多运行，虽然KMPDM通过内置BOM工具和配置可以自动提取设计信息产生各类汇总报表，减少重复劳动。但由于金杯轻卡的变形设计很多，基础车型不断在变化，导致变形车型也在变化，这样给下游的汇总表也随之总在变化。有时受前一次影响的汇总还没做完，基础车型就又变化了，汇总工作量繁重。由于不能及时有效更新BOM，下游得到的BOM表不是最新的，加大了下游的工作人员的工作量和出错几率，管理人员维护工作量也会因此而增加；现200多个BOM只能做到每两月更新一次，理想的情况应该按更改单更新，每天都能得到最新BOM。也就是说要求BOM更新速度要加速60倍。2008年BOM数量总计达到5000多，数据量和日常更改维护量极大，因此希望在BOM的操作中：每一个系列产品建一个基本BOM，其它变型产品BOM只描述与之差异的部分。
沈阳金杯在第二阶段PDM配置管理BOM功能基础上，用整车总成平台上生成创建“差异BOM”方式，通过基型车BOM与现有客户订单生成的车BOM进行差异结构比较。如图下所示：与基型车BOM结构比较生成“差异BOM”差异记录
沈阳金杯在创建“差异BOM”基础上，又从同一种基型车变形设计较多、差异比较繁琐的业务需求源头出发，创建“批量生成产品结构差异EXCEL表”和“批量生成产品全结构EXCEL表”这两个PDM配置BOM设计改进功能，大大缩小了设计汇总工作量，极大提高企业设计装配效率，提升了实际业务设计能力。
图3 零部件结构比较
沈阳金杯还紧密结合自身产品业务应用特点，积极进一步寻求提升整车设计能力的方法和途径。对原有KMPDM系统数据结构进一步优化，提升整体系统性能。如对零部件何处使用的查询、创建结构快照、批量编辑等数据量大执行速度较慢的操作，进行了一系列改进和优化，基本满足金杯日常生产设计所需节点的性能需求，提升系统实际业务的执行效率。
【应用价值】
●提高了产品研发效率：产品数据查询和管理效率提高数十倍，为设计人员有效进行改进型产品设计及新产品研发设计提供了坚实的平台。
●缩短了产品研发周期：直接对PDM产品族模型模块进行产品配置，缩短了产品研发周期，有效的提高了产品研发部门对市场的响应程度。
●提高了数据准确程度：提高了产品研发人员对产品设计数据的查询及汇总的效率，数据一致性可达到100% 。
●优化了产品设计思想：实现产品设计零件最少化，产品配置最大化的应用，充分满足汽车行业产品设计的通用性应用要求；促使整个企业设计人员对产品通用化、标准化、系列化设计思想的统一，为大规模定制生产提供了保证。
【客户证言】
沈阳金杯的PDM成功应用是以自身业务需求为主线，逐步提高PDM的应用水平，稳步提升整车设计能力的过程。从目前沈阳金杯公司实施PDM的效果来看，最明显的收益表现在公司实施工程变更时效率较以前提高了数倍，此外，电子产品资料的更新周期从10天变为实时，而且数据的一致性提高到了100%；设计校对与批准效率提高了50%；技术档案检索效率提高了80%；二维、三维产品图纸数据资料的一致性也达到100%。这些都是信息化价值最有力的体现。我们相信KMPDM系统定能为沈阳金杯公司的发展奠定坚实的系统管理基础，并为公司产业升级，产品结构调整，走出一条可持续发展道路的目标而贡献一份自己的力量。
——沈阳金杯车辆制造有限公司
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本文标题：基于BOM的整车快速变形设计
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