1 前言

專用汽車種類繁多，不同類別之間的產品結構差異大，運輸貨物的品種繁多，區(qū)域化、個性化需求多，屬于典型的大規(guī)模定制業(yè)務。沒有設計系統(tǒng)用于接收銷售訂單參數(shù)，實現(xiàn)訂單的公式計算，完成訂單設計，是導致專用汽車行業(yè)設計效率低，設計質量不高的根本原因，也使企業(yè)在實施ERP、MES等與產品相關的信息化系統(tǒng)時，數(shù)據(jù)滯后并且不準確，限制了企業(yè)信息化應用的整體水平。新研發(fā)的專用汽車參數(shù)化設計系統(tǒng)，為訂單設計提供了一個全新的解決方案。

2 專用汽車技術設計的特點和難點

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

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

c.同樣結構的一個總成，材料變化大。材料多根據(jù)運輸環(huán)境和裝運介質不同而定。例如自卸車，裝運沙土料的車廂和裝運石塊的車廂，要求的材料厚度相差很大。比如液罐車，裝運的介質不同，材質有碳鋼、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牌現(xiàn)象。

e.專用汽車訂單設計中，會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、供應、倉儲、成本核算等部門帶來困難。

f.訂單設計過程中，需要計算的參數(shù)多。比如半掛車，為了達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。每個訂單要根據(jù)牽引車鞍座高度，輪胎、板簧的配置，調整半掛車的板簧支架等總成：常會因為計算錯誤造成設計失誤，導致返工返修。

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

3 專用汽車參數(shù)化設計系統(tǒng)的研發(fā)

筆者曾經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，有自頂向下的設計理念，理論上可以實現(xiàn)根據(jù)訂單變化驅動模型，生成訂單BOM，但實際上可操作性不大；三維的參數(shù)化是基于零件之間的相互參照而進行變化，一個總成如果包含數(shù)量較多的零件，其內部的相互參照關系較為復雜，經常會有模型不能再生的問題，修復一個模型需要較長時間。如果將一個車型的所有總成裝配在一起，實現(xiàn)根據(jù)訂單變化驅動模型再生，只有軟件應用水平非常高的人員才能實現(xiàn)，小組內其他人員都要接近這個水平才能實現(xiàn)協(xié)同工作。每個外購件都有多個廠家同時供貨，僅通過三維設計軟件無法對眾多的外購件進行管理，更難以實現(xiàn)與ERP系統(tǒng)的集成。

現(xiàn)有的PDM/PLM系統(tǒng)只能實現(xiàn)產品結構管理、圖文檔管理、設計變更管理、流程管理等。它管理的是靜態(tài)的設計的結果，但不能管理動態(tài)的設計計算過程。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，不能進行公式計算。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用。

通過與某軟件公司三年多時間的共同研發(fā)，到2011年底在PLM平臺上完成了專用汽車參數(shù)化設計系統(tǒng)研發(fā)，2012年進行了系統(tǒng)實施。該系統(tǒng)以訂單設計和新產品研發(fā)為目的，以模塊化和參數(shù)化的產品結構為基礎，以銷售訂單作為驅動，以訂單BOM為主線，根據(jù)銷售訂單的參數(shù)進行公式計算，完成訂單的技術設計，生成完整的訂單BOM；對CRM、流轉單、PLM、ERP (K3)系統(tǒng)進行了集成，打破了系統(tǒng)間的信息孤島；訂單處理實現(xiàn)了銷售、技術、供應、倉儲、生產各個環(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)已成為本公司進行專用汽車訂單處理的設計系統(tǒng)和技術管理系統(tǒng)。

專用汽車參數(shù)化設計系統(tǒng)由三個大的層級構成，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單參數(shù)和模板變量，包含總成選擇公式和總成計算公式，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)、變量和公式進行數(shù)據(jù)交換。系統(tǒng)各層級之間的關系如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)各層級之間的關系

系統(tǒng)由以下幾個主要模塊構成：車型模板的參數(shù)化模塊、總成選擇和總成計算模塊、模板副本模塊、總成的參數(shù)化模塊、零件的材料、尺寸、數(shù)量計算模塊、零件質量計算模塊、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)實施的效果

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

a.實現(xiàn)了以銷售訂單為驅動，根據(jù)銷售訂單的參數(shù)進行總成的選擇、總成參數(shù)的計算、總成數(shù)量的計算，減少了計算類的設計失誤，提高了設計質量。

b.實現(xiàn)訂單所有零件的材料、下料尺寸、數(shù)量的自動計算、匯總。

c.實現(xiàn)訂單所有零件質量的自動計算、匯總，能輸出準確的訂單的質量。

d.實現(xiàn)了訂單BOM的自動生成，包括外購件、標準件BOM單和自制件BOM單。

e.將設計人員關心的數(shù)據(jù)進行輸出運算提示，便于自檢和校對、審核；如側防護離地高度是多少，是否符合國家標準等。

f.實現(xiàn)了總成描述的公式訂制，計算后的總成根據(jù)公式生成詳細的總成描述，便于指導其他部門作業(yè)。

g.實現(xiàn)了訂單圖紙的規(guī)范管理，每個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)范了技術管理。

h.對設計軟件無限制，能對各種二維、三維軟件所設計的圖紙進行管理。

i.參數(shù)和公式均為表格化編輯，易學易用，便于協(xié)同設計。

j.實現(xiàn)與CRM營銷管理系統(tǒng)、PLM參數(shù)化設計系統(tǒng)、ERP系統(tǒng)的集成，打破了系統(tǒng)間的信息孤島：訂單處理實現(xiàn)了銷售、技術、供應、倉儲、生產各個環(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.實現(xiàn)了知識積累和經驗共享。模板和公式是設計經驗的體現(xiàn)，能夠把設計人員的經驗匯集在一起，避免人員流動造成經驗丟失。通過模板和公式的定義，也避免了錯誤重復出現(xiàn)。

5 訂單應用的示例

訂單設計時，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算的，可以調整模板變量的值（圖4的下半部分），然后進行計算。

圖4 訂單設計頁面

訂單計算完成后，訂單計算過程中的數(shù)據(jù)可以輸出為運算提示，便于設計人員進行檢查。訂單的運算提示如圖5所示。

圖5 訂單的運算提示

訂單計算完成后，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）。

訂單在參數(shù)化設計系統(tǒng)內走完校對、審核流程后，訂單的產品結構和數(shù)據(jù)就傳人到ERP系統(tǒng)中，ERP系統(tǒng)自動將其拆分為外購件BOM單和自制件BOM單，生成的BOM單明細如圖7所示。

圖6 訂單的總成明細及總成描述

圖7 生成的BOM單明細

對于外購外協(xié)件和標準件，大部分企業(yè)在技術設計時的零件代號和ERP系統(tǒng)中的物料編碼并不相同。本系統(tǒng)在生成BOM時，會根據(jù)“物料對照表”進行代碼的轉換?！拔锪蠈φ毡怼笔且粋€對照關系，即一個技術的零件代號，對應的是哪一個ERP物料編碼。根據(jù)不同時期的物料使用情況，可以靈活調整對應的物料代碼，保證BOM的正確性。

6 結語

專用汽車參數(shù)化設計系統(tǒng)的研發(fā)和實施，開創(chuàng)了專用汽車行業(yè)全新的設計模式，實現(xiàn)了訂單的公式計算和流轉單、BOM單的自動生成，訂單設計的正確性和BOM單的準確性明顯提高，并且能夠計算出訂單的質量。該系統(tǒng)不但提升了設計水平，也使技術管理水平達到了業(yè)內領先水平，同時為專用汽車行業(yè)的訂單設計和新產品研發(fā)提供了一個全新的解決方案。