基于柔性化架構(gòu)的復(fù)雜產(chǎn)品變更管理模型構(gòu)建

史宏

(上汽通用汽車(chē)有限公司，上海 201206)

0 引言

隨著工業(yè)4.0概念的普及，5G、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)進(jìn)入各行各業(yè)，原本相對(duì)簡(jiǎn)單的產(chǎn)品變得越來(lái)越復(fù)雜。對(duì)于集成了軟件平臺(tái)、智能通信或者數(shù)據(jù)處理的復(fù)雜產(chǎn)品設(shè)計(jì)，通常涵蓋結(jié)構(gòu)硬件、系統(tǒng)軟件等錯(cuò)綜復(fù)雜的產(chǎn)品設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣關(guān)系，由分布在各地的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)協(xié)同完成[1]，所以傳統(tǒng)的單一以硬件為主的產(chǎn)品設(shè)計(jì)變更管理流程(如傳統(tǒng)汽車(chē))或者以軟件設(shè)計(jì)為主的產(chǎn)品變更管理流程(如網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)系統(tǒng))，都無(wú)法很好地滿(mǎn)足復(fù)雜產(chǎn)品變更管理的需求。

當(dāng)前，對(duì)于產(chǎn)品變更管理流程的研究主要集中在流程精益性和數(shù)據(jù)完整性管理兩個(gè)方面。流程精益性的相關(guān)研究側(cè)重于流程過(guò)程精細(xì)的劃分，將變更分為請(qǐng)求、評(píng)估、實(shí)施階段[2]，并引入工作流[3]概念對(duì)變更流程進(jìn)行梳理，從橫向上分析產(chǎn)品的設(shè)計(jì)變更流程優(yōu)化方案；數(shù)據(jù)完整性管理的相關(guān)研究側(cè)重于變更管理的平臺(tái)化控制，如基于PDM流程搭建變更管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品變更過(guò)程的自動(dòng)控制和變更數(shù)據(jù)傳遞的完整性[4]，將橫向的變更管理流程平臺(tái)化。然而，相關(guān)研究缺乏對(duì)復(fù)雜產(chǎn)品多層次結(jié)構(gòu)、多維結(jié)構(gòu)矩陣關(guān)系的分析，在復(fù)雜產(chǎn)品變更管理中，存在變更影響評(píng)估不足、多零件變更實(shí)施協(xié)同性不足甚至變更難斷點(diǎn)等問(wèn)題，嚴(yán)重影響產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和交付進(jìn)度，增加產(chǎn)品開(kāi)發(fā)投入。

柔性化架構(gòu)理念是一種基于靈活性和適應(yīng)性概念的開(kāi)發(fā)思路。該架構(gòu)可以根據(jù)復(fù)雜產(chǎn)品的實(shí)際情況進(jìn)行靈活調(diào)整，從而將過(guò)程/流程/軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和復(fù)雜產(chǎn)品的變化相適應(yīng)，便于處理各種異?；蚶馇闆r，提高流程/軟硬件的應(yīng)變能力；當(dāng)下柔性化架構(gòu)主要應(yīng)用于制造生產(chǎn)線的多品種柔性化生產(chǎn)架構(gòu)設(shè)計(jì)[5]或軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的柔性化設(shè)計(jì)。本文將柔性化架構(gòu)開(kāi)發(fā)理念應(yīng)用于復(fù)雜產(chǎn)品變更管理模型開(kāi)發(fā)中，并對(duì)優(yōu)化后的流程模型進(jìn)行推演驗(yàn)證。

1 產(chǎn)品變更管理模型的建立

1.1 產(chǎn)品模型維

面向?qū)ο蟮姆椒ū磉_(dá)主要包含屬性和方法兩種。對(duì)象屬性表達(dá)為獨(dú)立的實(shí)體，對(duì)象方法用來(lái)表示獨(dú)立實(shí)體之間的邏輯關(guān)系[6]。復(fù)雜產(chǎn)品模型可以表示為多個(gè)獨(dú)立實(shí)體和實(shí)體之間邏輯關(guān)系的組合，CP=(A，M)，其中A=(Ai，Aj，i=1，2，…，n，j=1，2，…，n)，組成復(fù)雜產(chǎn)品的所有部件和子系統(tǒng)的集合；M=(Mi，i=1，2，…，n)，關(guān)聯(lián)模型。

1.2 變更管理模型維

采用對(duì)象分析的方法表達(dá)，復(fù)雜產(chǎn)品變更流程模型可以表示為實(shí)物對(duì)象、實(shí)物對(duì)象之間的關(guān)系、流程對(duì)象、流程對(duì)象之間的關(guān)系；產(chǎn)品變更流程模型的邏輯關(guān)系組合，PF=(A，M，P，R)，其中A=(Ai，Aj，i=1，2，…，n，j=1，2，…，n)，實(shí)物對(duì)象組成復(fù)雜產(chǎn)品的所有部件和子系統(tǒng)的集合；M=(Mi，i=1，2，…，n)，部件和子系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)模型；P=(Pi，i=1，2，…，n)，組成流程對(duì)象的所有階段、過(guò)程和子任務(wù)的集合；R=(Ri，i=1，2，…，n)，流程對(duì)象之間的關(guān)聯(lián)模型。

1.3 基于柔性化架構(gòu)的流程模型建立

縱向上，通過(guò)復(fù)雜產(chǎn)品實(shí)物對(duì)象和實(shí)物對(duì)象的關(guān)聯(lián)基礎(chǔ)模型的搭建和按需配置的方式，完成實(shí)物對(duì)象關(guān)聯(lián)模型和流程模型之間的柔性關(guān)聯(lián)。

圖1 變更管理模型

2 柔性化架構(gòu)變更管理模型演進(jìn)

變更管理模型的實(shí)現(xiàn)和變更管理流程階段過(guò)程及過(guò)程關(guān)系緊密相關(guān)，變更管理過(guò)程優(yōu)化是變更管理流程模型演變的過(guò)程。

變更管理模型流程對(duì)象的迭代優(yōu)化，可以從細(xì)化變更任務(wù)、柔性規(guī)劃人員和實(shí)物對(duì)象關(guān)系柔性配置三個(gè)方面集成演進(jìn)。

2.1 細(xì)化變更任務(wù)

考慮將變更階段流程對(duì)象顆粒度從6個(gè)進(jìn)一步細(xì)分為8個(gè)，同時(shí)考慮到軟件項(xiàng)目的敏捷項(xiàng)目管理在變更任務(wù)管理中的運(yùn)用，將變更任務(wù)分為更改前的預(yù)評(píng)估、撰寫(xiě)標(biāo)準(zhǔn)化變更請(qǐng)求、產(chǎn)品工程內(nèi)部更改審批、各部門(mén)更改評(píng)估、更改上會(huì)審批、更改批準(zhǔn)、更改實(shí)施、更改關(guān)閉。詳細(xì)任務(wù)如下：

(1)更改前的預(yù)評(píng)審的過(guò)程，分為更改的需求及更改的影響，以初步確定后續(xù)是否需要撰寫(xiě)更改，減少不必要的更改，提升工作效率。

(2)標(biāo)準(zhǔn)化變更請(qǐng)求的過(guò)程，可以減少撰寫(xiě)出錯(cuò)的概率，也便于后續(xù)各部門(mén)評(píng)估，提升整體工作效率。

(3)產(chǎn)品工程內(nèi)部評(píng)審的過(guò)程，作為檢查和二級(jí)評(píng)審環(huán)節(jié)。

(4)各部門(mén)更改評(píng)估的過(guò)程，關(guān)鍵是確保變更信息流動(dòng)的完整性。

表2給出了浮動(dòng)位線攻擊方法的仿真結(jié)果。從表中可以看出,使用浮動(dòng)“0”攻擊低電壓SRAM單元時(shí),R1和R2的檢測(cè)電阻分別降低到3.5 MΩ和3.7 MΩ。使用浮動(dòng)“0”攻擊的方法僅對(duì)減小R1和R3有作用;使用浮動(dòng)“1”對(duì)低電壓SRAM單元進(jìn)行攻擊時(shí),最小可檢測(cè)電阻R3和R4分別從不可檢測(cè)分別變?yōu)?60 MΩ和290 MΩ[11]。對(duì)于電阻R3和R4,使用浮動(dòng)“1”攻擊效果更明顯,但此時(shí)的最小可檢測(cè)電阻R1和R2仍然不變。因此,我們需要使用浮動(dòng)“0”和浮動(dòng)“1”這兩種攻擊方法來(lái)檢測(cè)最小可檢測(cè)電阻R1-R4。

(5)更改上會(huì)審批過(guò)程，作為一級(jí)評(píng)審，結(jié)合各部門(mén)對(duì)變更的影響評(píng)估的數(shù)據(jù)，做出是否實(shí)施變更的決策。

(6)更改批準(zhǔn)的過(guò)程，把決策落實(shí)到流程內(nèi)的一個(gè)閥點(diǎn)。

(7)更改實(shí)施環(huán)節(jié)的過(guò)程和更改評(píng)估類(lèi)似，需要確保所有更改各相關(guān)部門(mén)都能獲得更改實(shí)施的命令，同時(shí)設(shè)置統(tǒng)一的斷點(diǎn)時(shí)間。

(8)更改關(guān)閉的過(guò)程，也是一個(gè)閥點(diǎn)。

軟件變更管理采用敏捷方法和以硬件為主的變更管理不同：首先，對(duì)問(wèn)題跟蹤需求表中的變更需求進(jìn)行整理并放入Sprint backing中；其次，確定各需求的影響和優(yōu)先級(jí)；最后，根據(jù)優(yōu)先級(jí)確定特定需求的啟動(dòng)變更的計(jì)劃或者版本迭代計(jì)劃，觸發(fā)變更后，通過(guò)Scrum的方法對(duì)系列變更內(nèi)容或者迭代的軟件版本進(jìn)行快速迭代更新，滿(mǎn)足產(chǎn)品開(kāi)發(fā)需求。

2.2 柔性規(guī)劃人員

在模型設(shè)置中，首先，對(duì)各環(huán)節(jié)評(píng)估人員名單對(duì)評(píng)估流程進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃；其次，保留人員增減窗口，實(shí)現(xiàn)評(píng)審人員在不同變更實(shí)例中的柔性化，確保評(píng)審流程對(duì)象關(guān)聯(lián)模型的柔性，提高效率。

更改前的預(yù)評(píng)估階段，可以由更改請(qǐng)求發(fā)起方或者產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員組織，有選擇性地發(fā)給關(guān)鍵部門(mén)如采購(gòu)和制造進(jìn)行影響評(píng)估；撰寫(xiě)變更請(qǐng)求，除了產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員進(jìn)行撰寫(xiě)，也可以添加相關(guān)配置人員，對(duì)撰寫(xiě)的標(biāo)準(zhǔn)化文檔進(jìn)行檢查；產(chǎn)品工程內(nèi)部更改審批，可以請(qǐng)相關(guān)產(chǎn)品和項(xiàng)目主管進(jìn)行檢查；各部門(mén)的評(píng)估環(huán)節(jié)，建議將采購(gòu)、制造、物流、法規(guī)、財(cái)務(wù)等人員都劃分到評(píng)估行列，并請(qǐng)他們對(duì)更改進(jìn)行審批；更改上會(huì)審批，主要是邀請(qǐng)更改評(píng)估委員會(huì)成員進(jìn)行審批，關(guān)鍵任務(wù)是確定整車(chē)項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人；更改實(shí)施環(huán)節(jié)，考慮到設(shè)計(jì)釋放、BOM釋放、物流斷點(diǎn)、采購(gòu)合同、財(cái)務(wù)總費(fèi)用變更等內(nèi)容，需要請(qǐng)相關(guān)負(fù)責(zé)人更改文件并審批。

2.3 實(shí)物對(duì)象關(guān)系柔性配置

實(shí)物對(duì)象和實(shí)物對(duì)象的關(guān)系模型可以根據(jù)產(chǎn)品特征配置實(shí)現(xiàn)。以混動(dòng)智能汽車(chē)的動(dòng)力總成為例，增程器和減速器之間的硬件配合關(guān)系包括間隙和尺寸匹配關(guān)系等，任何增程器的變更都可能導(dǎo)致減速器的同步變更需求；增程器和減速器的驅(qū)動(dòng)由驅(qū)動(dòng)模塊控制，增程器和減速器上任何感應(yīng)和執(zhí)行部件的變更都可能導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)模塊控制軟件程序的調(diào)整。與此同時(shí)，在搭建變更模型時(shí)，部件之間的軟硬件交互關(guān)系已經(jīng)通過(guò)實(shí)物對(duì)象和實(shí)物對(duì)象的關(guān)系模型確定，后續(xù)任何新產(chǎn)品設(shè)計(jì)需要運(yùn)用變更管理模型時(shí)，只需實(shí)現(xiàn)對(duì)象關(guān)系模型的重新配置。

3 智能汽車(chē)變更管理流程模型

3.1 智能汽車(chē)產(chǎn)品模型

某汽車(chē)公司全新智能汽車(chē)產(chǎn)品，從功能實(shí)現(xiàn)維度將智能汽車(chē)劃分為車(chē)輛設(shè)施技術(shù)和信息交互技術(shù)兩個(gè)部分。車(chē)輛設(shè)施技術(shù)主要是通過(guò)機(jī)電一體的硬件結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)出行服務(wù)，其硬件嵌入式控制系統(tǒng)是為了實(shí)現(xiàn)出行功能自動(dòng)化而設(shè)計(jì)；信息交互技術(shù)主要是采用嵌入式的軟件系統(tǒng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)通信和交互功能，應(yīng)用程序在軟件系統(tǒng)平臺(tái)上開(kāi)發(fā)，如5G通信實(shí)現(xiàn)車(chē)聯(lián)網(wǎng)V2V功能、汽車(chē)虛擬鑰匙實(shí)現(xiàn)車(chē)輛王V2X功能。具體見(jiàn)表1。

表1 按功能維度分解智能汽車(chē)產(chǎn)品功能

運(yùn)用產(chǎn)品模型維分析，以智能汽車(chē)總成為例，CP智能汽車(chē)產(chǎn)品=(A1車(chē)輛設(shè)施技術(shù)，A2信息交互技術(shù)，Mi車(chē)輛設(shè)施和信息交互的邏輯關(guān)系)，Mi=邏輯關(guān)系，如M1=智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)5G通信(交互技術(shù))和車(chē)輛輔助駕駛功能模塊通信(車(chē)輛設(shè)施)，輔助駕駛功能模塊再和整車(chē)控制模塊交互并發(fā)信號(hào)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，執(zhí)行車(chē)輛加速減速的命令。又以車(chē)輛設(shè)施技術(shù)為例，CP車(chē)輛設(shè)施技術(shù)=(A11內(nèi)飾，A12外飾，…，A1n自動(dòng)駕駛，M1i)，M1i=產(chǎn)品的邏輯關(guān)系，如M11=智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)輔助駕駛的視覺(jué)傳感器(車(chē)輛設(shè)施)和硬件的整車(chē)控制模塊通信(車(chē)輛設(shè)施)，整車(chē)控制模塊做決策并發(fā)信號(hào)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，執(zhí)行驅(qū)動(dòng)命令。CP信息交互技術(shù)=(A21通信技術(shù)，A22智能座艙，M2i)，M2i為產(chǎn)品的邏輯關(guān)系，以M21兩輛汽車(chē)通過(guò)通信模塊進(jìn)行交互，并通過(guò)智能座艙進(jìn)行信號(hào)傳遞，如中控屏顯示通信內(nèi)容，智能座椅通過(guò)震動(dòng)提醒駕駛員由信息輸入，如圖2所示。

3.2 智能汽車(chē)變更管理流程搭建

模型建立步驟如下：

(1)確定流程流程對(duì)象，包括預(yù)評(píng)審、撰寫(xiě)變更請(qǐng)求、內(nèi)部評(píng)審、各部門(mén)更改評(píng)估、上會(huì)審批、更改批準(zhǔn)、更改實(shí)施、更改關(guān)閉。

(2)建立流程流程對(duì)象關(guān)系，包括在各流程中添加判斷條件，確定下一步步驟是否實(shí)施；撰寫(xiě)環(huán)節(jié)加入配置工程師審查，變更評(píng)估前的環(huán)節(jié)加入產(chǎn)品工程內(nèi)部主管審查，變更上變更委員會(huì)批準(zhǔn)等。

(3)考慮車(chē)輛設(shè)施技術(shù)和信息交互技術(shù)兩個(gè)部分的產(chǎn)品變更特點(diǎn)，考慮到車(chē)輛設(shè)施技術(shù)的軟件屬性，變更管理采用敏捷方法進(jìn)行快速迭代更新，滿(mǎn)足產(chǎn)品開(kāi)發(fā)需求。在智能汽車(chē)變更管理流程模型在變更問(wèn)題撰寫(xiě)階段，加入迭代循環(huán)逐步明確需求和問(wèn)題，如圖3所示。

(4)建立實(shí)物對(duì)象關(guān)聯(lián)模型和流程對(duì)象模型之間的關(guān)聯(lián)。以智能汽車(chē)車(chē)輛設(shè)施技術(shù)的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)模塊為例，電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)模塊=(A131電機(jī)A132減速器A133逆變器A134電驅(qū)殼體A135熱交換A136潤(rùn)滑冷卻A137駐車(chē)A138電子泵A139差速器A140旋變A141標(biāo)定程序，M13i，P13i，R13i)，其中i=1，2，…，n。例如，M131是電機(jī)和減速器的尺寸配合關(guān)系；P131是指在撰寫(xiě)電機(jī)變更請(qǐng)求的階段，會(huì)通過(guò)回答問(wèn)題的形式確定對(duì)減速器的影響，以及確定是否需要推送減速器變更的請(qǐng)求給對(duì)應(yīng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員；R131是指除了在撰寫(xiě)電機(jī)變更請(qǐng)求的階段對(duì)減速器進(jìn)行評(píng)估，還需要在內(nèi)部評(píng)審部門(mén)更改評(píng)估時(shí)同步推送減速器變更影響的評(píng)估。

(5)應(yīng)用柔性化架構(gòu)變更管理模型方法論建立智能汽車(chē)變更管理架構(gòu)模型，如圖3所示。

3.3 新流程模型實(shí)踐結(jié)論

運(yùn)用新搭建變更管理流程模型在智能汽車(chē)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的實(shí)踐結(jié)果表明：

(1)數(shù)據(jù)完整性強(qiáng)。將汽車(chē)所有零部件和軟件系統(tǒng)的變更管理集成到一個(gè)變更管理框架內(nèi)，數(shù)據(jù)完整性更好。

圖2 智能汽車(chē)結(jié)構(gòu)模型

圖3 智能汽車(chē)變更管理模型

(2)軟硬件變更整合度高?？紤]到軟件變更的迭代敏捷管理，將軟件變更實(shí)施和硬件變更實(shí)施在一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)整合協(xié)同好。

(3)零部件變更交互優(yōu)。通過(guò)產(chǎn)品對(duì)象和流程對(duì)象的合成、變更的影響分析，充分考慮到其他相關(guān)零件的變更，變得更加準(zhǔn)確；沒(méi)有發(fā)生由于一個(gè)零部件變更引起其他零部件變更未被識(shí)別到的事件。

4 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)如何構(gòu)建復(fù)雜產(chǎn)品變更管理模型進(jìn)行了詳細(xì)闡述。通過(guò)建立產(chǎn)品模型維和變更管理模型維，結(jié)合柔性化架構(gòu)理念，從橫向和縱向兩個(gè)維度著手，在橫向上保證單一產(chǎn)品的變更管理流程實(shí)現(xiàn)，在縱向上對(duì)多種產(chǎn)品變更集成管理，從而構(gòu)建全新的產(chǎn)品變更管理模型。在某公司全新智能汽車(chē)開(kāi)發(fā)實(shí)踐中，用復(fù)雜產(chǎn)品變更管理模型方法，開(kāi)發(fā)了智能汽車(chē)產(chǎn)品變更管理模型，結(jié)果表明新流程在數(shù)據(jù)完整性、軟硬件變更整合及零部件變更交互上具有顯著優(yōu)勢(shì)。