1、262008年2月中國制造業信息化第37卷第3期企業間網絡化協同設計與管理平臺在制造業中的應用陶濤, 郭鋼, 李浩(重慶大學機械工程學院, 重慶400030摘要:闡述了當今制造企業在設計方面的需求, 并結合實例簡要敘述了摩托車產品開發的整個流程, 、技術協同方面的功能。關鍵詞:供應鏈; ; 中圖分類號:A文章編號:1672-1616(2008 03-0026-05目前, 我國眾多機械制造企業中, 大型企業約占2%, 中小企業約占98%。大多數中小企業是大型企業的零部件供應商, 在設計過程中都需要與供應鏈的上游主機廠發生連接, 進行協同1。新產品立項以后, 整機廠首先進行項目階段規劃, 編制具體

2、的項目計劃, 然后發布項目任務, 并向配套廠提供與設計相關的技術文檔, 要求其參照執行。此間, 就涉及到了大量的項目協同、技術協同、資源協同需求。基于互聯網的“企業間網絡化協同設計與(以下簡稱協同平臺 采用ASP 應用服管理平臺”務提供商的模式向平臺用戶提供服務。整機企業利用網絡平臺與配套企業進行項目的異地協同, 技術溝通和資源共享, 有效縮短開發周期, 降低開發成本, 提高產品的市場競爭力。計的交流主要是以配套原件為基礎進行實物裝配, 嚴重影響產品開發的進度, 不僅延長了開發的時間, 而且增加成本。目前制造產業正面臨成本優勢向技術優勢轉型的壓力, 不斷地開發出技術含量高、具有自主知識產權的新

3、產品, 已成為制造業產業鏈的競爭焦點。但是, 眾多龐大的制造業產業鏈中, 配套企業薄弱的自主開發能力嚴重制約了整機廠的發展速度。面對這樣的形勢, 制造企業普遍存在以下3個方面的需求。a. 整機廠與配套廠對協同設計的需求。作為整機廠, 大型龍頭企業希望自己配套體系的中小企業能夠具有一定的設計能力, 減輕整機廠的設計負擔, 使整機廠的研發人力資源能專注于高新技術的研究; 作為配套生產廠的中小企業, 信息化基礎較差, 設計手段落后, 在與主機廠進行設計交流時頻繁出現問題, 其可投入信息化建設的資金、計算機軟硬件資源和人才資源等嚴重不足2。因此, 利用支持協同設計的服務平臺來實現與整機廠的協作成了中小

4、配套企業現實的需求。b. 各種信息化軟硬件系統的應用支持。提高中小企業的自主設計能力水平需要CAD/CAPP/PDM 等信息化軟件的支持。但是, 大多數中小企業沒有實力購置這些信息化軟件以及支持這些軟件運行的硬件, 也缺少保證這些軟硬件正常工作所需的技術和人員。因此, 中小企業產生1制造業企業對協同平臺的需求分析制造企業按其規模可分為大型企業和中小型企業。中小型企業一般資金不雄厚, 人才缺乏, 依賴主機廠提供相關的圖紙或實物進行加工, 大多不具備產品研發能力。在這種情況下, 給大型企業帶來的問題是, 其主要技術人員在負責進行產品關鍵重要技術研發的同時, 還不得不承擔簡單重復的設計工作, 這必然

5、導致沒有足夠的技術力量投入到高新技術的研究中去。此外, 整機廠與配套廠產品設收稿日期:2007-08-16基金項目:重慶市科技攻關計劃項目(2006AA2009 ; 重慶市科技攻關計劃項目(2006AA2022 ; 國家科技支撐計劃項目(2006BAF01A00 ; 國家自然科學基金資助項目(70472015作者簡介:陶濤(1983- , 男, 重慶人, 重慶大學碩士研究生, 主要從事產品生命周期管理、網絡化協同設計平臺等方面的研究工作。企業管理與信息化陶濤郭鋼李浩企業間網絡化協同設計與管理平臺在27了通過協同平臺獲得各種信息化軟硬件系統應用支持的需求。c. 專業化技術咨詢和培訓服務。托車企業

6、的4款新車開發使用到了此協同設計平臺, 并取得了明顯的效果, 大大提高了開發效率, 縮短了開發周期 , 降低了開發成本。技術和人才是制約中小企業信息化水平提高的重要因素。中小企業對實施信息化有很高的積極性, 但許多領導對于各種信息化技術的真正內涵卻知之甚少。為了使信息化的實施工作有計劃有步驟地進行, 企業需要培訓從事信息化工作的人才, 而人 才的培訓又需要專業的技術支持和咨詢服務。2協同平臺的功能2. 1客的及時溝通, , 制定產品方案, 再按項目、產品、零部件、數據所屬關系, 向配套廠發放零部件協同開發任務和相關數據, 動態監控配套廠的設計進度和質量。對配套廠提交的各種數據和文檔, 整機廠可

7、以及時進行評審并返回評審意見。對技術沖突可采用三維視頻會議, 與配套廠、客戶共享產品三維模型, 實時進行技術交流, 解決技術沖突, 各方協商形成的會議記錄通過在線電子簽名并存檔。此外, 協同平臺運營商針對中小企業平臺用戶的需求, 提供相應的PDM 、CAD 軟件租用服務, 用戶只需交納少量租金即可使用到正版的管理軟件和設計軟件 , 并能獲得相應的技術支持和咨詢服務。借助平臺, 整機廠和配套廠可以尋找到更多的合作伙伴, 在增加更多商業機會的同時, 還能夠享受到方便、標準化的服務, 獲得良好的協同設計環境。圖1產品網絡化協同設計與管理平臺(協同平臺 功能結構下面, 以重慶某摩托車集團公司(以下稱整

8、機廠 摩托車新車開發項目為例, 介紹協同平臺在產品開發中提供的功能服務內容。3. 1系統登錄安全機制經平臺運營方授權, 整機廠及其配套廠(分包商 注冊成為平臺合法用戶, 通過互聯網遠程登錄平臺, 每個注冊用戶將獲得一個CA 數字證書, 該證書包含用戶身份信息及密鑰, 作為用戶訪問和使用平臺的身份證明。數據傳遞過程中,CA 服務器利用用戶出示的數字證書, 進行身份認證, 建立SSL (Security Socket Layer 加密安全通道, 確保數據傳輸的安全。平臺還提供數據自身加解密技術, 對上傳、下載到平臺的數據自動加解密, 從而保證平臺各用戶間的協同數據安全。如圖2所示。2. 2協同平臺

9、的功能結構協同平臺具有完整的功能, 為客戶提供了友好優質的協同設計環境, 完整的功能結構如圖1所示。協同平臺的功能模塊具有可配置性, 平臺運營商可以根據客戶的應用需求, 按照功能模塊向平臺用戶提供相應服務。3應用實例基于上述協同設計平臺的功能分析, 重慶某公司開發了“企業間網絡化協同設計和管理平臺”(www. dcd -asp. com 。該平臺已經廣泛地在電子產品、汽車以及裝備等行業進行試用, 并被重慶摩托車行業正式推廣使用。重慶已有2家知名摩圖2系統登錄安全驗證282008年2月中國制造業信息化第37卷第3期3. 2項目協同協同平臺項目管理功能模塊能支持和改善所有與產品形成過程有關人員的協

10、同工作, 從整體上提高工作效率。項目過程管理包括項目計劃的編制、任務的分解和分派、項目流程的制定和審批流程的制定、項目進度的監控和中間任務數據的審核等功能3。整機廠開發設計項目團隊的項目負責人根據新產品開發時間進度和總體技術要求, 創建產品協同設計項目、定義協同設計業務流程、分解協同設計任務、配置配套商資源、置沖突、 絡圖、甘特圖 、WBS 任務樹, 如圖3所示。隨后整機廠通過平臺向配套商發布協同設計邀請, 配套商接收邀請后, 整機廠向配套商分派設計任務, 傳達技術要求和時間進度計劃要求。至此, 協同設計項目準備就緒。然后, 整機廠和各個配套商分別按照項目計劃的要求, 啟動各自的設計任務, 正

11、式開展項目工作。在項目進行過程中, 、WBS , 監控項目進, 協調項目資源沖, 收發、評審協同開發數據和文, 如圖4所示。圖3項目甘特圖圖4任務執行過程監控及統計企業管理與信息化陶濤郭鋼李浩企業間網絡化協同設計與管理平臺在293. 3資源協同3. 3. 1虛擬零部件庫及供應商管理協同平臺提供了虛擬零部件庫服務, 中間應用服務提供商的服務器上存儲了眾多摩托車廠家的產品零件圖樣, 擁有相關權限的平臺用戶通過訪問該服務器, 搜索在設計中所需要的資料, 可以在線使用, 也可以把圖樣文件下載到本地使用。協同平 臺還為配套企業提供了展示產品的三維虛擬展廳, 圖文并茂地介紹產品, 包括圖片、三維模型、技術

12、性能參數等信息(如圖5所示 , 供整機廠在制定新產品設計方案時選用。若發現有合適的配套企業, 整機廠就通過平臺與其建立合作關系, 并隨時在已有配套商、候選配套商中選擇合適的對象加入協同設計項目團隊, 確立協同關系。此外, 整機廠借助平臺動態管理參與協同設計的配套商, 對已建立的協同關系的配套商, 進行協同設計歷史的查詢、設計, 隨時對配套體圖5虛擬零部件庫3. 3. 2數據管理與協同平臺進行交換。協同項目完成后, 平臺可以以XML 、EXCEL 、文檔包等方式將項目計劃、執行過程、任務文檔等進行批量導出和下載, 進入企業內部PDM 或MS PROJ ECT 系統, 進行項目數據的管理和再現處理

13、4。協同平臺文檔管理器按項目、產品、BOM 、任務、零部件、文檔分類等層次構建文檔結構樹, 用戶通過各種組合條件(文檔名稱、類型、編碼、格式、狀態、創建人等 查詢平臺中存儲的文檔, 實現文檔分類管理。整車廠和配套企業項目團隊各個用戶在授權范圍內可以對文檔進行瀏覽、上傳、下載和快捷發放。用于協同設計的文檔可保存在平臺上, 也可下載到各用戶自己的服務器上進行管理或備份, 如圖6所示。3. 3. 3系統集成接口3. 4技術協同平臺提供三維視頻會議環境, 滿足項目團隊進行異地技術討論和沖突協商的需求。負責人創建會議后, 定義會議時間、內容、人員, 以EMA IL 、手機短信、郵件、平臺消息等多種方式通

14、知配套商或客戶, 各方在公共時間內通過平臺提供的工具進行在線視頻會議, 實現語音、視頻、文字等信息的實時交互, 三維圖形的實時瀏覽, 設計方案的在線溝通, 會議記錄人員同步作會議記錄, 會議結束后, 各方就會議紀要進行確認和電子簽名, 并對凍結版本的協同平臺提供了與其他信息管理系統的數據接口, 如與PDM , 各種CAD (U G 、CA TIA 、PRO/E 、AutoCAD/CAXA 等 的數據導入、導出接口, 確保企業內部PDM 、CAD 系統中存儲的數據能方便地302008年2月中國制造業信息化第37卷第3期會議記錄進行最終的歸檔保存, 以供日后進行歷史追溯5。如圖7所示 。圖6文檔與

15、項目任務的關聯、查詢、 顯示圖7協同會議環境及會議紀要提升了制造業產業鏈的綜合競爭力。4結束語協同平臺為提升制造業產業鏈的競爭力做出了積極貢獻。以往的設計協同, 只是單一的數據共享, 或者是簡單的網絡會議, 而協同設計平臺的使用, 整合了各方資源, 涉及到了從策劃到供應商選擇, 到設計的整個產品開發流程, 覆蓋了項目管理、任務監控以及在線技術交流等方面的功能。對廣大制造業中小企業而言, 加快了信息化進程, 提升了設計能力; 同時為產業鏈上游主機廠減輕了負擔, 為資源的優化配置提供了前提條件, 從整體上參考文獻:1薛梅. ASP 服務及其在企業CAD 中的應用前景分析J.計算機輔助設計與制造,2

16、001(8 :3-5.2嚴為, 吉曉民, 董仲元. 制造業信息中ASP 應用服務平臺結構探討J.機械設計,2003,20(5 :1-4.3徐藝. 并行設計信息共享的方法研究J.機械科學與技術,2000(19 :164-166.4劉向鋒. 基于Web 環境的機械設計的異地協同設計J.機械設計,2002,19(12 :23-25.5顧新建, 陳芨熙. 網絡化協同設計方法的研究J.中國機械工程,2002(6 :481-483.(下轉第35頁 現代設計與先進制造技術 朱寧峰 李莉敏 邵小委 基于功能流的產品族概念設計 35 出了基于功能流產品族設計系統的模型 ,描述了產 品族設計過程中的功能和功能流

17、。運用產品設計 過程集成方法 ,建立了基于功能流的產品族設計過 程集成框架 ,以更好地支持產品族設計 。重點闡述 了在產品族設計過程中如何實現從復雜用戶需求 信息中獲取有效信息 ,并加以功能描述和將獲取的 用戶需求功能轉換為設計人員所認知的設計功能 。 功能結構模型的建立 ,為概念設計階段從功能到結 構的映射提供了可靠的方法 ,為詳細設計階段的物 理模型的建立奠定了基礎 。多功能臺式機器人的 設計過程驗證了基于功能流的產品族概念設計的 可行性 。 參考文獻 : 1 . 大規模定制 但 斌 打造 21 世紀企業核心競爭力 M . 北京 : 科學出版社 ,2004. 2 劉曉冰 ,董建華 , 孫

18、偉 . 面向產品族的建模技術研究 J . 計算機輔助設計與圖形學學報 ,2001 ,13 (7 :636 - 641. 3 Tomiyama T , Umeda Y. Acad for functional design J . Annal2 soft heCIRP ,1993 ,42 (1 :143 - 146. 4 謝列衛 ,程耀東 . 集成產品設計多信息流過程建模研究 J . 圖5 多功能臺式機器人映射及原理構件圖 4 結束語 本文在分析產品族設計過程特點的基礎上 ,提 中國機械工程 ,2000 ,11 (12 :1 370 - 1 373. 集成制造 ,2002 ,8 (4 :289

19、- 293. 5 ,鄧家女是. 基于功能的產品設計過程研究 J . 計算機 李 健 The Concept Design Process of Product Family Based on Function Flo w ZHU Ning - feng , L I Li - min , SHAO Xiao - wei ( Shanghai U niversity , Shanghai , 200072 , China Abstract :Based on t he analysis of t he deficiencies of product family ( PF design proce

20、ss and t he characters of sent s t he PF design system model which includes t hree p hases as customer requirement s acquisition , t he PF concept design and detail design. The product design process integrated f rame based on t he f unction flow is set tion of above t heory. oration design platform. As an example , it present s t he flow chart of t he motor bicycles design , illust rates t he collaboration in project , resource and technology. Key words :Supply Chain ; Network Engineering ; Coll