面对汽车行业日益严峻的协同开发挑战，本文提出一种基于PLM的数智化协同工艺平台构建方案。该平台以业务流程为主线，以结构数据为基础，打通工艺开发与上下游产品设计、制造运营的数字链路，赋能工艺开发部门不同角色间的高效、智能协同，并实现工开发业务的闭环管理大幅提升工作效率与工作质量。
1.背景及意义
汽车制造业是一个技术密集、资本密集、高度复杂的综合性产业。汽车产品由成千上万个零部件组成，其开发过程往往历经多年，期间会涉及成百上千个角色，会产生海量数据。如何使用信息化、数字化、智能化手段，高效紧密协同地完成新产品项目开发一直是各个汽车企业深度探索的课题。
近年来，受经济环境的变化以及用户消费升级的影响，汽车行业竞争迅速加剧。汽车企业对高效率、高质量协同开发的需求变得更为迫切。工艺开发是汽车开发过程的核心环节，连接了产品设计与最终量产，是产品设计与制造运营的纽带。工艺开发的协同效率、质量直接决定了车型项目开发效率、成本及质量，是汽车企业高效率、高质量协同开发的关键环节。
1.1 PLM平台在汽车工艺开发应用现状
工艺开发部门承接产品设计部门输出的3D数据及对应的技术要求，并对其进行分析、转化。工艺开发部门完成产品设计信息的分析转化后，制定制造方案，完成制造方案落地所需的工艺流程设计，生产线建设，作业指导文件编制，最终移交制造部门进入产品的制造运营阶段。大多数汽车企业的工艺开发部门，基于PLM平台自动获取了结构化的产品设计数据（3D数据模型、2D设计图纸）及部分核心技术要求。工艺开发完成后，基于PLM平台自动输出了制造需求结构化的零件投料工位信息。然而，工艺开发部门获取详细产品设计技术要求以及输出工艺设计信息时，更多基于文档形式，信息传递结构化、自动化水平较为落后。
汽车企业工艺开发部门又分为工艺规划、同步工程、工艺设计、设备管理等多个细分岗位、角色，各个细分岗位、角色之间存在着大量双向信息交换及协同作业。工艺规划工程师基于公司战略需求进行工艺规划时，会结合产品定义输出包含关键工艺约束及关键设备、工具等资源规划的制造策略（方案）文档。在制造策略（方案）文档约束下，同步工程工程师进行产品可制造性分析，工艺工程师进行详细工艺设计，设备工程师进行设备开发，过程中会输出新的信息给工艺规划，最终工艺工程师在PLM系统形成结构化详细工艺设计数据。可见，PLM平台在工艺开发部门内部各角色之间的信息传递更多是文档为主，结构化数据为辅的状态，尚未实现端到端的结构化数据联通。工艺开发过程中，各角色间交互文档的人工摘录、转化过程耗时，且极其容易出现信息遗漏、错误。
总之，工艺开发部门基于PLM平台与上游的产品设计部门、下游的制造运营部门实现了部分场景的结构化数据级自动协同，但在工艺开发部门内部由于业务流程、标准规范及信息化技术手段等因素，几乎尚停留在文档信息交互、协同水平。
1.2 基于PLM建设数智化工艺平台的意义
主流车企的PLM系统管理着产品设计输出的BOM、3D模型、2D图纸、技术要求等核心产品数据信息及其变更，是企业最权威的产品数据管理中心。通过持续推进PLM管理的产品设计信息的标准化、结构化，工艺开发部门可以通过PLM系统及时、准确、自动获取工艺开发所需的产品设计信息，实现与产品设计部门的高效协同。
PLM系统拥有强大的结构化数据管理、变更管理等基础能力。依托PLM建设数智化协同工艺开发平台可以对工艺开发过程中工厂布局、产线资源设备、工艺流程数据进行结构化管理，并对其进行全生命周期管控，实现工艺开发过程中工艺规划、同步工程、工艺设计、设备管理等角色的在线智能协同作业，避免文档形式协同造成的人工摘录、转化过程。
PLM系统拥有强大的流程管控功能，大多数汽车企业，已经在PLM系统内嵌了整车开发项目从立项研究到最终量产上市各个阶段的重要流程，如，产品设计任务分配、产品设计任务进度管理、产品设计数据发布、问题管理等。基于PLM建设工艺开发平台，可以在PLM平台内嵌整车产品设计流程基础上快速深化工艺开发流程，实现以业务流程为主线的业务协同，并通过系统功能升级，实现业务的自动化、智能化。在新车型开发过程中，工艺开发平台可以自动抽取各个环节的工艺数据，形成业务运营看板，甚至实现对业务的自动提醒。此外，借助工艺开发平台，对比具体车型业务数据与工艺数据标准，实现技术标准的自动、智能运营。基于业务流程、数据状况及管理需求总结管理标准，通过抽取的业务数据自动进行统计分析，实现工艺开发技术数据到管理数据的转化，实现业务的自动、智能管控。
基于PLM的数智化协同工艺开发平台可以将工艺开发输出的工艺流程、零件装配信息、工时、程序以结构化数据形式传输给ERP、MES等下游系统，实现与制造部门的高效协同。此外，下游环节可以依托数智化协同工艺开发平台将数据使用过程中存在的问题反馈至上游，实现从数据产生到数据使用的全生命周期闭环管理，推动工艺开发工作的持续优化。
总之，基于PLM的数智化协同工艺开发平台为工艺开发各项活动提供了统一的数字化的协作环境，是汽车企业工艺开发中枢神经系统。数智化协同工艺开发平台使得不同角色实现了信号级的并行、协同工作，大幅提升了沟通效率，确保了工艺开发高效率、高质量的交付。
2.数智化协同工艺开发平台建设思路
该企业以西门子PLM平台Teamcenter为基础，以提高工艺开发效率、强化过程质量管控、实现数字化精细化运营为目标，打造数智化协同工艺开发MPM平台。平台建设时，企业从工艺开发组织及角色入手，以工艺开发业务流程为主线，拆解工艺开发核心角色职责，细化不同角色间信息交互，制定出与业务流程、角色定位匹配的平台架构。在平台架构基础上，细化业务数据管控方案，形成结构化工艺数字模型。企业应用工艺数字模型，使用结构化数据表达工序流程、制造信息和资源要素，实现不同角色从文档协同到结构化数据的跨越。此外，企业总结工艺开发业务数据，建立工艺资源、工艺知识等知识库，在工艺开发流程主线牵引下，借助工艺平台通过逻辑匹配、算法推荐等方式实现基于知识的快速、智能工艺开发。
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