1 前言

    專用汽車種類繁多，不同類別之間的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)差異大，運(yùn)輸貨物的品種繁多，區(qū)域化、個(gè)性化需求多，屬于典型的大規(guī)模定制業(yè)務(wù)。沒有設(shè)計(jì)系統(tǒng)用于接收銷售訂單參數(shù)，實(shí)現(xiàn)訂單的公式計(jì)算，完成訂單設(shè)計(jì)，是導(dǎo)致專用汽車行業(yè)設(shè)計(jì)效率低，設(shè)計(jì)質(zhì)量不高的根本原因，也使企業(yè)在實(shí)施ERP、MES等與產(chǎn)品相關(guān)的信息化系統(tǒng)時(shí)，數(shù)據(jù)滯后并且不準(zhǔn)確，限制了企業(yè)信息化應(yīng)用的整體水平。新研發(fā)的專用汽車參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)，為訂單設(shè)計(jì)提供了一個(gè)全新的解決方案。

2 專用汽車技術(shù)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)和難點(diǎn)

    a.總成的結(jié)構(gòu)形式多種多樣。即使同一類的專用汽車，各個(gè)總成的結(jié)構(gòu)形式也有很多種，如自卸車的廂體結(jié)構(gòu)有田字格、U形廂、礦用廂等。普通欄板半掛車的車廂板結(jié)構(gòu)也有小立式、大立式、平板式等。

    b.同樣結(jié)構(gòu)的一個(gè)總成，尺寸變化多。通用型圖紙多，尺寸通常以L、W等代號表示，以適應(yīng)訂單尺寸的變化。例如車輛的車廂板，會(huì)有很多長、寬、高等不同的品種，如欄板半掛車，每臺車的車廂板都會(huì)有3種左右的長度。

    c.同樣結(jié)構(gòu)的一個(gè)總成，材料變化大。材料多根據(jù)運(yùn)輸環(huán)境和裝運(yùn)介質(zhì)不同而定。例如自卸車，裝運(yùn)沙土料的車廂和裝運(yùn)石塊的車廂，要求的材料厚度相差很大。比如液罐車，裝運(yùn)的介質(zhì)不同，材質(zhì)有碳鋼、不銹鋼、鋁合金等，材料厚度也相差很大。

    d.訂單OEM件變化大，用戶點(diǎn)牌現(xiàn)象較普遍，車軸、輪胎、板簧、鋼圈等都存在大量的用戶點(diǎn)牌現(xiàn)象。

    e.專用汽車訂單設(shè)計(jì)中，會(huì)有大量的手工處理清單的工作量，提供精確的BOM單難度很大。這給下游的生產(chǎn)、供應(yīng)、倉儲、成本核算等部門帶來困難。

    f.訂單設(shè)計(jì)過程中，需要計(jì)算的參數(shù)多。比如半掛車，為了達(dá)到與牽引車的最佳匹配性能，需要保證與牽引車連接后的前后高度差在允許范圍內(nèi)。每個(gè)訂單要根據(jù)牽引車鞍座高度，輪胎、板簧的配置，調(diào)整半掛車的板簧支架等總成：常會(huì)因?yàn)橛?jì)算錯(cuò)誤造成設(shè)計(jì)失誤，導(dǎo)致返工返修。

    g.訂單的整備質(zhì)量計(jì)算難度大。如何在車輛配置變化多、零件尺寸變化多的情況下，準(zhǔn)確地計(jì)算出訂單車型的整備質(zhì)量，也是專用汽車生產(chǎn)企業(yè)的一個(gè)難題。

3 專用汽車參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的研發(fā)

    筆者曾經(jīng)嘗試使用三維軟件來解決以上問題，雖然三維軟件有參數(shù)化的功能，有自頂向下的設(shè)計(jì)理念，理論上可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)訂單變化驅(qū)動(dòng)模型，生成訂單BOM，但實(shí)際上可操作性不大；三維的參數(shù)化是基于零件之間的相互參照而進(jìn)行變化，一個(gè)總成如果包含數(shù)量較多的零件，其內(nèi)部的相互參照關(guān)系較為復(fù)雜，經(jīng)常會(huì)有模型不能再生的問題，修復(fù)一個(gè)模型需要較長時(shí)間。如果將一個(gè)車型的所有總成裝配在一起，實(shí)現(xiàn)根據(jù)訂單變化驅(qū)動(dòng)模型再生，只有軟件應(yīng)用水平非常高的人員才能實(shí)現(xiàn)，小組內(nèi)其他人員都要接近這個(gè)水平才能實(shí)現(xiàn)協(xié)同工作。每個(gè)外購件都有多個(gè)廠家同時(shí)供貨，僅通過三維設(shè)計(jì)軟件無法對眾多的外購件進(jìn)行管理，更難以實(shí)現(xiàn)與ERP系統(tǒng)的集成。

    現(xiàn)有的PDM/PLM系統(tǒng)只能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理、圖文檔管理、設(shè)計(jì)變更管理、流程管理等。它管理的是靜態(tài)的設(shè)計(jì)的結(jié)果，但不能管理動(dòng)態(tài)的設(shè)計(jì)計(jì)算過程。雖然PDM/PLM有配置管理的功能，但是只能根據(jù)配置變量確定各總成是否被選擇以及選擇后的數(shù)量，不能進(jìn)行公式計(jì)算。所以，配置管理只適合于客戶定制較少的行業(yè)，如乘用車等，而在專用汽車行業(yè)，還沒有配置管理成功的應(yīng)用。

    通過與某軟件公司三年多時(shí)間的共同研發(fā)，到2011年底在PLM平臺上完成了專用汽車參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)研發(fā)，2012年進(jìn)行了系統(tǒng)實(shí)施。該系統(tǒng)以訂單設(shè)計(jì)和新產(chǎn)品研發(fā)為目的，以模塊化和參數(shù)化的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，以銷售訂單作為驅(qū)動(dòng)，以訂單BOM為主線，根據(jù)銷售訂單的參數(shù)進(jìn)行公式計(jì)算，完成訂單的技術(shù)設(shè)計(jì)，生成完整的訂單BOM；對CRM、流轉(zhuǎn)單、PLM、ERP (K3)系統(tǒng)進(jìn)行了集成，打破了系統(tǒng)間的信息孤島；訂單處理實(shí)現(xiàn)了銷售、技術(shù)、供應(yīng)、倉儲、生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)信息化的無縫集成，建立了訂單處理的信息化高速公路。該系統(tǒng)已成為本公司進(jìn)行專用汽車訂單處理的設(shè)計(jì)系統(tǒng)和技術(shù)管理系統(tǒng)。

    專用汽車參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)由三個(gè)大的層級構(gòu)成，第一層級為車型模板，第二層級為參數(shù)化總成，第三層級為零件。車型模板包含有流轉(zhuǎn)單參數(shù)和模板變量，包含總成選擇公式和總成計(jì)算公式，還包含有不同的模板副本；參數(shù)化總成包含總成變量，還包含各零件的材料公式、尺寸公式、數(shù)量公式。各層級之間通過參數(shù)、變量和公式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。系統(tǒng)各層級之間的關(guān)系如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)各層級之間的關(guān)系

    系統(tǒng)由以下幾個(gè)主要模塊構(gòu)成：車型模板的參數(shù)化模塊、總成選擇和總成計(jì)算模塊、模板副本模塊、總成的參數(shù)化模塊、零件的材料、尺寸、數(shù)量計(jì)算模塊、零件質(zhì)量計(jì)算模塊、訂單處理模塊、各系統(tǒng)集成模塊。

    車型模板的公式定義頁面如圖2所示，在該頁面上可以定義各總成的選擇公式和各總成的計(jì)算公式。

圖2 車型模板的公式定義頁面

    參數(shù)化總成的公式定義頁面如圖3所示，在該頁面上可以定義各零件的材料公式、尺寸公式和數(shù)量公式。

圖3 參數(shù)化總成的公式定義頁面

4 系統(tǒng)實(shí)施的效果

    目前已有粉罐半掛車、液罐半掛車、混凝土攪拌運(yùn)輸車、自卸車等多種車型的訂單在該系統(tǒng)中運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了以下效果：

    a.實(shí)現(xiàn)了以銷售訂單為驅(qū)動(dòng)，根據(jù)銷售訂單的參數(shù)進(jìn)行總成的選擇、總成參數(shù)的計(jì)算、總成數(shù)量的計(jì)算，減少了計(jì)算類的設(shè)計(jì)失誤，提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量。

    b.實(shí)現(xiàn)訂單所有零件的材料、下料尺寸、數(shù)量的自動(dòng)計(jì)算、匯總。

    c.實(shí)現(xiàn)訂單所有零件質(zhì)量的自動(dòng)計(jì)算、匯總，能輸出準(zhǔn)確的訂單的質(zhì)量。

    d.實(shí)現(xiàn)了訂單BOM的自動(dòng)生成，包括外購件、標(biāo)準(zhǔn)件BOM單和自制件BOM單。

    e.將設(shè)計(jì)人員關(guān)心的數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出運(yùn)算提示，便于自檢和校對、審核；如側(cè)防護(hù)離地高度是多少，是否符合國家標(biāo)準(zhǔn)等。

    f.實(shí)現(xiàn)了總成描述的公式訂制，計(jì)算后的總成根據(jù)公式生成詳細(xì)的總成描述，便于指導(dǎo)其他部門作業(yè)。

    g.實(shí)現(xiàn)了訂單圖紙的規(guī)范管理，每個(gè)訂單都有完整的全套圖紙，根據(jù)訂單號就能查詢到該訂單的全部圖紙。既方便使用部門查詢、瀏覽，也規(guī)范了技術(shù)管理。

    h.對設(shè)計(jì)軟件無限制，能對各種二維、三維軟件所設(shè)計(jì)的圖紙進(jìn)行管理。

    i.參數(shù)和公式均為表格化編輯，易學(xué)易用，便于協(xié)同設(shè)計(jì)。

    j.實(shí)現(xiàn)與CRM營銷管理系統(tǒng)、PLM參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)、ERP系統(tǒng)的集成，打破了系統(tǒng)間的信息孤島：訂單處理實(shí)現(xiàn)了銷售、技術(shù)、供應(yīng)、倉儲、生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)信息化的無縫集成，建立了訂單處理的信息化高速公路。

    k.實(shí)現(xiàn)了知識積累和經(jīng)驗(yàn)共享。模板和公式是設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的體現(xiàn)，能夠把設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)匯集在一起，避免人員流動(dòng)造成經(jīng)驗(yàn)丟失。通過模板和公式的定義，也避免了錯(cuò)誤重復(fù)出現(xiàn)。

5 訂單應(yīng)用的示例

    訂單設(shè)計(jì)時(shí)，首先選擇需要的模板，讀取銷售定單的參數(shù)（圖4的上半部分）；銷售訂單的參數(shù)不能完全支持訂單計(jì)算的，可以調(diào)整模板變量的值（圖4的下半部分），然后進(jìn)行計(jì)算。

圖4 訂單設(shè)計(jì)頁面

    訂單計(jì)算完成后，訂單計(jì)算過程中的數(shù)據(jù)可以輸出為運(yùn)算提示，便于設(shè)計(jì)人員進(jìn)行檢查。訂單的運(yùn)算提示如圖5所示。

圖5 訂單的運(yùn)算提示

    訂單計(jì)算完成后，只保留該訂單需要的總成、總成變量和總成描述。系統(tǒng)生成的訂單總成明細(xì)及總成描述如圖6所示（此圖顯示的是訂單的一級總成明細(xì)）。

    訂單在參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)內(nèi)走完校對、審核流程后，訂單的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)就傳人到ERP系統(tǒng)中，ERP系統(tǒng)自動(dòng)將其拆分為外購件BOM單和自制件BOM單，生成的BOM單明細(xì)如圖7所示。

圖6 訂單的總成明細(xì)及總成描述

圖7 生成的BOM單明細(xì)

    對于外購?fù)鈪f(xié)件和標(biāo)準(zhǔn)件，大部分企業(yè)在技術(shù)設(shè)計(jì)時(shí)的零件代號和ERP系統(tǒng)中的物料編碼并不相同。本系統(tǒng)在生成BOM時(shí)，會(huì)根據(jù)“物料對照表”進(jìn)行代碼的轉(zhuǎn)換。“物料對照表”是一個(gè)對照關(guān)系，即一個(gè)技術(shù)的零件代號，對應(yīng)的是哪一個(gè)ERP物料編碼。根據(jù)不同時(shí)期的物料使用情況，可以靈活調(diào)整對應(yīng)的物料代碼，保證BOM的正確性。

6 結(jié)語

    專用汽車參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的研發(fā)和實(shí)施，開創(chuàng)了專用汽車行業(yè)全新的設(shè)計(jì)模式，實(shí)現(xiàn)了訂單的公式計(jì)算和流轉(zhuǎn)單、BOM單的自動(dòng)生成，訂單設(shè)計(jì)的正確性和BOM單的準(zhǔn)確性明顯提高，并且能夠計(jì)算出訂單的質(zhì)量。該系統(tǒng)不但提升了設(shè)計(jì)水平，也使技術(shù)管理水平達(dá)到了業(yè)內(nèi)領(lǐng)先水平，同時(shí)為專用汽車行業(yè)的訂單設(shè)計(jì)和新產(chǎn)品研發(fā)提供了一個(gè)全新的解決方案。

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本文標(biāo)題：專用汽車參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

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