PLM產品結構及應用分析

1、PLM產品分類

（1）仿真體驗類軟件。這類產品提供用戶對產品進行仿真使用的虛擬體驗，使得研發(fā)人員在沒有物理產品之前就可以基于虛擬模型進行對外觀、使用感受的虛擬現(xiàn)實體驗，還可以編輯眾多技術圖集和技術出版物。

（2）結構設計類軟件。以三維幾何構型創(chuàng)建為主。其功能涵蓋造型設計、自由曲面、機械設計、設備與系統(tǒng)工程、數(shù)字樣機、數(shù)控力也結構分析、電氣管路、鈑金設計、焊接、復合材料、模具、人機仿真和工程圖創(chuàng)建等。

（3）分析仿真類軟件。對產品結構進行仿真分析，其功能范圍包括有限元網格劃分、靜態(tài)、準靜態(tài)強度分析、振動模態(tài)分析、高度非線性分析、接觸分析、柔性多體分析、爆炸和沖擊分析、跌落和碰撞分析、復材失效斷裂分析、成型分析、流固耦合分析、熱分析及其他物理場分析等。

（4）數(shù)字制造類軟件。其作用是設計、布置、優(yōu)化生產制造環(huán)節(jié)的環(huán)境與設備。其主要技術功能為工程規(guī)范制定、制造過程仿真和監(jiān)控、容量規(guī)劃、執(zhí)行、電工指令評估、資源序列排布、人力資源優(yōu)化、快速檢驗交替以及PLC程式變更評估等。

（5）數(shù)據(jù)與信息管理類軟件。以產品結構為核心，存儲和管理各種數(shù)據(jù)，還掌控研發(fā)過程中的項目管理、規(guī)格管理、變更管理、文檔管理、產品管理、物料清單管理、供應商管理、戰(zhàn)略采購、全球協(xié)作和其他業(yè)務流程。

（6）其他專業(yè)軟件。在研發(fā)鏈條中還存在很多專業(yè)軟件用以解決具體細分領域的問題。

2、面臨的行業(yè)挑戰(zhàn)

越來越多的電子系統(tǒng)應用于汽車部件，這就要求在提高質量并控制成本的基礎上研發(fā)越來越復雜的產品。電氣系統(tǒng)和機械部件相對分離的研發(fā)形式如何保證整個系統(tǒng)的集成與完整性？

自主品牌需要在廣大的國內市場和海外市場中占有更多的比重，如何滿足不同地域對產品的需求？如何快速地爭取和管理供應商與合作伙伴？

消費者復雜快變的期望促使汽車生產商更快速地研發(fā)使消費者滿意的產品，這就要求更準確地獲取和理解消費者的變化和市場環(huán)境的快速變化及提供消費者認可且能夠承受的產品變革。

PLM需求及發(fā)展趨勢

未來，中國汽車制造與研發(fā)行業(yè)可能需要在多個方面加快發(fā)展速度。

1、工程協(xié)同

工程設計階段涉及的數(shù)據(jù)與信息貫穿項目始終，橫跨幾乎所有業(yè)務部門和供應鏈。這些設計信息通常由不同的設計部門掌控，共享程度低，沒有實時的工程協(xié)同平臺。隨著汽車研發(fā)對周期和設計質量要求的提高，在工程設計階段需要有一個載體，能夠管理各種設計信息，打破信息傳輸阻隔，實現(xiàn)工程設計的實時協(xié)同平臺。

2、供應商協(xié)同管理

汽車制造商在研發(fā)和制造環(huán)節(jié)需要管理的供應商不斷增多，合作形式多樣。在工程設計階段，更多的供應商參與了設計工作。這種狀況需要制造商和供應商之間采取更緊密地合作方式。不能再是完全獨立的外包管理，要逐步合作，采用實時協(xié)同設計的方式進行研發(fā)。需要實時協(xié)同的不僅是設計內容，還要包括成本、進度和設計狀態(tài)等信息，以求縮短研發(fā)周期和降低設計質量的風險。

3、全三維信息表達

幾乎所有的乘用車和部分商用車制造商都采用了三維設計的方式。零部件供應商更多地應用數(shù)控技術加工零部件。焊裝、涂裝、總裝等主要生產線也都能夠實現(xiàn)數(shù)控生產。依賴二位圖紙生產加工的供應商在加工精度和設計信息讀取效率上存在明顯劣勢。二維圖紙的創(chuàng)建、維護、讀取、審查、轉化等工作占用了大量的研發(fā)資源，需要用全三維的方式取代。

4、數(shù)字化制造

汽車市場的產量逐年攀升，制造環(huán)節(jié)的優(yōu)化可為汽車制造商節(jié)省大量成本并贏得更多銷售機會。PLM產品提供了數(shù)字工廠的布置設計和工藝優(yōu)化功能，通過應用數(shù)字化制造技術可以實現(xiàn)加快工藝規(guī)劃過程、提高標準化、節(jié)省生產成本、支持工藝協(xié)同、節(jié)約產能、節(jié)省變更成本和降低調試與試運行的成本等目標。

5、虛擬現(xiàn)實仿真

虛擬現(xiàn)實仿真在性能仿真與虛擬體驗兩方面發(fā)揮著重要作用。隨著汽車是市場要求加速新車型研發(fā)周期和成本的不斷縮減，物理測試在研發(fā)過程申直得更加占用了y間，更加增大了成本。需要一種更快速、經濟的手段代替物理實驗。軟件可以仿真和評測各種性能，如計算動力性、燃油經濟性、確定各系統(tǒng)布置及性能計算、NVH仿真、人機仿真、行人保護測試、碰撞仿真、底盤性能仿真、DMU、輪胎特性仿真、開閉件疲勞測試仿真等。汽車產品的研發(fā)不僅以性能、質量作為目標，用戶體驗也更多地成為研發(fā)人員重點考慮的內容。能夠提供客戶更好體驗感受的產品會更多地爭取到訂單。這就要求軟件提供對虛擬客戶體驗的測評功能和向客戶展示產品體驗并獲得反饋信息的功能。

6、知識重用

汽車市場繁榮促進了產品型號的豐富，市場競爭的加劇要求汽車制造商更快速、更穩(wěn)定地持續(xù)提供新產品，同時各產品還要代表鮮明的品牌特征。這些趨勢要求汽車制造商具備快速研發(fā)的能力這種能力需要提供一個車型系列的通用設計規(guī)范、通用的制造能力和通用的供應商。無論是自主研發(fā)還是供應商合作研發(fā)，知識重用能力的提高都會顯著縮短研發(fā)流程和制造成本。汽車制造商需要更有效的手段總結知識、積累知識、重用知識和審核知識一致性。

7、系統(tǒng)工程

首先，系統(tǒng)工程是一種多學科集成管理的方法學，通過這種管理可以更可靠的確保研發(fā)對象的成功性。汽車是一種復雜的系統(tǒng)，是包括了機械、幾何、電子、流體力學、化學、熱力學及電控等多學科的產品。有些研發(fā)機構擁有超過40種設計軟件在研發(fā)中使用。分離的設計環(huán)境嚴重阻隔了信息的及時傳達。這些學科信息正朝著協(xié)同開發(fā)的方向發(fā)展。其次，系統(tǒng)開發(fā)的基本過程是從市場用戶需求開始，從而逐步開展產品功能確定、邏輯架構定義、結構設計、性能仿真、綜合評定和試驗驗證，最終將產品交付終端客戶使用，以滿足他們的體驗需求。系統(tǒng)工程還要求將產品研發(fā)整個邏輯過程在同一個平臺中管理，保證研發(fā)邏輯的可追溯性并提供實時審查的能力。

8、企業(yè)業(yè)務流程管理

產品研發(fā)與制造的數(shù)字化轉變要求企業(yè)業(yè)務流程管理能夠支持研發(fā)與制造，即需要更有效、更直接、更同步的方法管理業(yè)務流程。全部業(yè)務流程管理的信息需要一個統(tǒng)一的平臺綜合管理，這是對PLM產品發(fā)展提出的重要要求之一。

9、通用資源

在一個企業(yè)不同車型的部件之間有很多通用件，這些部件不僅可以通用零件還可以通用規(guī)范、標準、概念和材料，還可通用供應商與制造條件。更好的利用這些資源可以避免重復投入和節(jié)約研發(fā)時間與成本。計算機軟件需要提供這樣一個系統(tǒng)綜合管理通用資源的信息。

10、產品多樣化管理

汽車分類隨著用戶群的成熟與變化而不斷細分，產品多樣化趨勢顯著，產品多樣化的管理成為工業(yè)競爭內容之一。產品多樣化的挑戰(zhàn)在于生命周期的縮短、生產成本的增加、提前期的延長等等。產品多樣化管理不僅需要管理多個車型，還需要管理配置與細節(jié)特征的多樣化數(shù)據(jù)與信息。因此，產品BOM的多樣化管理是未來設計軟件需要提供解決方案的重點之一。尤其在商用車行業(yè)，產品多樣化問題比乘用車行業(yè)更加突出。

結束語

汽車行業(yè)的發(fā)展對PLM系統(tǒng)提出的各種要求需要逐步的解決，它們之間又有著密不可分的聯(lián)系。汽車研發(fā)從三維設計開始，已經過PLM管理的第一階段，正向PLM的第二階段發(fā)展。PLM第二階段將促使研發(fā)全員在全三維的環(huán)境下更深入更廣泛地在線協(xié)同工作。希望各汽車制造商能夠看準方向、抓住機遇，利用PLM產品快速發(fā)展和爭取市場。

（文章來源：網絡；作者：王新宇、呂偉、王克忍）