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汽车产品结构系统

三之一智联 | 助力于物、数、人的融合致一 2019/08/12 13:41

为了应对客户需求多样化、缩短产品研发和上市周期、降低产品研发和制造成本等方面的挑战,世界主流的汽车企业纷纷推出了模块化汽车平台架构,如大众的MQB/MLB、丰田的TNGA、宝马的UKL/CLAR、日产的CMF、沃尔沃的SPA,等等,模块化平台架构已然成为衡量汽车研发实力的象征。

龙生九子,九子各不同。如果说模块化架构是“龙母”,基于模块化架构开发出来的具体车型产品就是各不相同的“龙子”。以丰田TNGA(Toyota New GlobalArchitecture)架构为例,丰田TNGA架构目的是缩短新产品开发流程、改善制造品质和使用全球化标准零部件,并可在此架构上开发出小型、中型、中大型轿车/SUV等不同风格的汽车产品。在丰田的TNGA架构规划中,目标将4000~5000种汽车零部件的大部分通用化。为了适合小型、中型、中大型等不同规格的汽车产品开发,TNGA架构拥有三种为不同车型设定的底盘系统。

为了支持上述模块化架构,汽车产品BOM(物料清单)需要以结构化、系统化的思路来进行架构,这就是汽车产品结构系统PSS(Product StructureSystem)和超级BOM(Super BOM)或全局BOM(Global BOM)。

产品结构系统

产品结构系统是汽车产品结构的模块化、功能化架构模型,是对汽车产品的抽象化、通用化、逻辑性描述,是市场(需求)与工程(零件)之间的桥梁,是汽车零部件的坐标系,并可以起到零部件通用化检查和控制的作用。

1)市场与工程的桥梁

市场部门关注的是用户需求和痛点,以用户需求来代表;工程部门关注的是产品的可制造性,以零部件物料为代表;产品结构系统从功能出发,架起了市场与工程之间沟通的桥梁和信息转化的翻译器。

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图1:产品结构系统:市场与工程之间的桥梁

从需求到特征,从特征,从特征到功能,从功能到零件,从零件到物料,客户需要(虚)不断转化为可交付的产品(实),客户痛点也有模糊(ambiguous)的需求变成销售订单中明确的(solid)、可交付的(deliverable)产品。因为有产品结构系统的存在,市场部门可以用客户的语言(需求或特征)来描述产品需求,制造部门可以用工程化的语言(零件或物料)来表述产品需求,既保证了产品需求描述的用户化,又保证了产品需求描述的一致性。

2)零部件的坐标系统

每辆汽车用到的零部件种类有几千种,系统化、清晰地描述每个零部件在汽车整车结构中的具体位置,对于设计、工程、采购和制造等部门的工作非常必要。为了解决这个问题,有些企业在零部件的物料编码上做文章,即预留物料编码的前面几位来代表零部件所在的总成及分总成,QC/T265-2004就是这么规定的。采用这种规则来编零部件编码,有两个明显缺陷:

1)零部件编码长、效率低

这种规则下编出的汽车零部件编码往往都在10位以上,有的企业甚至编出了15位以上的零部件编码。实际上,汽车零部件归属于汽车的哪个总成或分总成的功能位置关系是相对固定的,而汽车企业基本都实现了一定程度的信息化管理,这就导致了IT系统中存储了大量重复的编码数据,这是计算机存储资源和计算资源的极大浪费。

2)零部件管理和使用环节繁琐

既然零部件编码的前几位代表零部件所归属的总成和分中层,一则负责零部件编码的人员要非常熟悉编码规则,二则工程技术和物流管理人员每次碰到这个号码,都会潜意识地去猜这个零部件归属于哪个总成,并养成用脑记而不是去IT系统中确认的“懒人”习惯,一旦记错就会导致后续一序列的错误作业。

《周易》中的“易”有不易、简易、变易等三易之说。以IT系统为例,不易的是主数据等静态数据,变易的是交易数据,简易的是不同主数据之间发生交易的规则;其他事物应该都具备“周易之三易”的特点。将零部件归属于总成和分总成的位置关系编入零部件代码中是缺乏产品架构思维的典型例子,是用“变易”的手法来解决“不易”的问题。

汽车产品结构系统用一种相对静态的功能模型来表示汽车产品的通用化结构(不易),用功能位置码代表每一个零部件在整车中的安装位置(交易),这种架构思路更精简、更系统、更具弹性。这时候,汽车产品结构系统就类似于零部件的坐标系,每个零部件就相当于这个坐标系中的某个点。

 

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图2:产品结构系统:零部件的坐标系

 

3)通用化检查器

在汽车产品结构系统中,每一个功能位置码对应于一个零部件。功能位置码有四类:

1)全车系相关,且所有车型中的用量一致;

2)全车系相关,但不同车型中用量不一致;

3)部分车型相关,且相关车型中用量一致;

4)部分车型相关,但相关车型中用量不一致;

每次在设计零部件时,首先要在产品结构模型中为该零部件申请功能位置代码,并要求工程师先进行零部件的通用化检查,确保现有结构中功能和结构相同的零部件存在,才允许开发全新的零部件。

因为在产品的每个BOM行中需要维护零部件对应的功能位置代码。BOM维护完后,可以在BOM管理系统中生成所有车型的零部件——功能位置码对照清单,检查其中是否有零部件代码相同,功能位置码不同;或者功能位置码相同,零部件代码不同的情形;以检查BOM的准确性。统计零部件——功能位置码的行数,可以评估出不同平台或架构中零部件的通用化率,行数越少,通用化率越高。

如果说模块化架构是汽车产品开发的发展方向,汽车产品结构系统就是模块化架构的模型化表现形式和主要支撑,是模型化、系统化思维在产品开发领域的应用实例。

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