前沿技术已经成为汽车制造的核心内容

前沿IT技术对于汽车制造的重要性越来越明显。

虚拟制造

国内汽车企业当下在生存发展中的问题主要在于,其制造技术还不能支持可持续的改进。唯有可积累的持续改进,才能造就大众、丰田一样的企业。

汽车的制造贯穿在稳定输入、高效建模、精益制造和品质追踪四个环节,只有将“可积累的持续改进”植入汽车制造的每一个环节,才能使汽车制造具有真正的生存与发展实力。

每一辆车都有上万个零部件,如何保证品质统一?首先要保证零部件的稳定,其次,当代汽车已经进入了“三维仿真”的研发时代,IT技术的导入异常关键,只有积累了大量的经验数据,才可以实现“高效的建模”。

在汽车制造初期,前沿IT技术导入实现“虚拟建模”异常关键,而虚拟制造也是高效积累研发与制造数据的良好平台。

虚拟制造是在汽车制造之前,为了获得最佳的汽车模型数据,运用前沿IT技术,模拟开发过程中的设计、消除、测试和改进环节。

首先,研发工程师输入汽车各个总成图纸设计参数,构建“三维模型”和“整车数据集成”。接下来,各个总成三维数据进入超级计算机,计算机即使演算虚拟环境,并投影到具有特殊功能的玻璃墙,其投影精度可达毫米以下。

此后,通过数据线,“投影模型”被传导世界各地,各地研发人员只要带上特殊眼镜,便可以进入虚拟开发环境。

由于精度在毫米一下,虚拟的不同颜色的喷漆和设备规格,都可以在几秒钟内呈现,而且可以转换汽车角度,使研发人员可以从不同的视角进行观察。

研发团队可以用三维立体方式,模拟任何内容,包括车身部件、强度、动力系统性能、碰撞性能等。如奥迪Q7车头的一个碰撞试验需要100万个数据来支持,电脑可以在150毫秒内计算出结果。这一时间比真车碰撞的时间节省数千倍。

在模拟碰撞实验中,超级计算机需要动用它的八个处理器,工作22小时,研发人员然后以毫米为单位休整,修正后继续重复这一实验,当开发完成,这款车已经经历了大约2000虚拟碰撞,相同的时间,如果用真车,只能做40次,而且,碰撞过程要毁掉40辆真车。

显然,“虚拟制造”和“仿真建模”大大提高了研发和制造效率。

事实上,虚拟制造是产品生命周期管理的一部分,即业界经常提到的PLM。

PLM

根据管理界权威的CIMDATA的定义,PLM是一种应用于在单一地点的企业内部、分散在多个地点的企业内部,以及在产品研发领域具有协作关系的企业之间的,支持产品全生命周期的信息的创建、管理、分发和应用的一系列应用解决方案,它能够集成与产品相关的人力资源、流程、应用系统和信息。

按照CIMDATA的定义,PLM主要包含三部分,即CAX软件(产品创新的工具类软件)、cPDM软件(产品创新的管理类软件,包括PDM和在网上共享产品模型信息的协同软件等)和相关的咨询服务。实质上,PLM与我国提出的C4P(CAD/CAPP/CAM/CAE/PDM),或者技术信息化基本上指的是同样的领域,即与产品创新有关的信息技术的总称。

从另一个角度而言,PLM是一种理念,即对产品从创建到使用,到最终报废等全生命周期的产品数据信息进行管理的理念。在PLM理念产生之前,PDM主要是针对产品研发过程的数据和过程的管理。而在PLM理念之下,PDM的概念得到延伸,成为cPDM,即基于协同的PDM,可以实现研发部门、企业各相关部门,甚至企业间对产品数据的协同应用。

软件厂商推出的PLM软件是PLM第三个层次的概念。这些软件部分地覆盖了CIMDATA定义中cPDM应包含的功能,即不仅针对研发过程中的产品数据进行管理,同时也包括产品数据在生产、营销、采购、服务、维修等部门的应用。

PLM当下对于汽车制造业而言具有非常重要的意义。奇瑞的瑞虎便曾经采用PLM,PLM的使用使瑞虎的研发过程得以大幅缩短。

瑞虎是基于B级轿车东方之子平台上的一款全新产品。2003年PLM系统顺利实施并得到推广,奇瑞的产品设计、生产环节被迅速有机地整合起来。而瑞虎产品计划就是在此时展开的。现掌管整个奇瑞集团信息化职能的奇瑞信息技术公司中的PLM前项目经理刘颖介绍说:“不光是瑞虎,奇瑞所有的产品从研发到制造,都是以PLM系统做背后的信息支撑的。

2003年初上线的Teamcenter Engineering系统是此次PLM项目实施的中心环节,经过一年左右的磨合,到2003年底PLM系统正式推广应用。自此,奇瑞十几款新车型的设计都是从这条虚拟的生产线上诞生的。”

一直参与奇瑞PLM实施的UGS公司奇瑞项目的咨询专家娄忻回忆:“瑞虎应该是奇瑞完成PLM系统实施的首个基于其上的完整项目。PLM项目之前,奇瑞已经设计了奇云,而奇瑞的东方之子和QQ的研发都是在PLM项目实施过程中,设计数据都是一边实施、一边进入系统的。”显然,瑞虎是奇瑞度过PLM系统磨合期后,在新平台上的完整作品了。

虚拟技术决定研发品质

PLM中的Project模块将管理项目开发的整个进度、沟通、会议等,项目组的成员可以看到自己在项目进度完整的管理甘特图中自己所处的位置和工程进度,团队成员会从中了解到每天应该做什么工作,工作量是多少,还可查阅成员开会时间和会议纪要,整个项目流程控制一目了然。

PLM建立统一的平台就意味着拥有统一的数据库,而在新的车型设计中调用原有的零部件设计就能提高零部件的重用率,这就意味着生产成本的降低。

同时,PLM系统也搭建了一个协同工作的平台,比如原来设计是串行的,现在就可以多人、多项目地并行来做。涉及产品开发的各个部门通过系统互相查看最新更新的设计数据。比如负责发动机设计的人员的设计数据,负责底盘设计的人员可以实时参看,检查各自的设计是否存在配合问题。这样研发各环节齐头并进,产品开发周期自然会有所缩短。

作为前沿IT技术的一部分,PLM的虚拟开发部分对于制造商节省研发时间起着至关重要的作用。瑞虎是个正面案例,但像奇瑞一样能够拜托初期不断使用样车进行研发的中国本土汽车制造并不多。尤其是部分以卡车底盘制造SUV的企业而言。制造业要想获得迅速发展,仿真模拟过程已经变得至关重要,它甚至直接决定了产品的研发品质。

此外,虚拟制造能够大大缩短研发周期。为制造商节省巨大的试验成本,中国汽车制造商要想彻底拜托初期低级的制造技术,便需要在虚拟制造环节投入应有的成本,从而摆脱敲敲打打过日子的阶段。
 

 
 
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