基于PDM的汽车电控软件在线灌装技术

基于PDM的汽车电控软件在线灌装技术张荣冯晔万海峰徐举宏上海汽车集团股份有限公司技术中心，上海201804【摘要】文章基于PDMGBOM系统，提出了一种全新的汽车软件在线灌装技术，将软件在线灌装纳入产品数据全生命周期管理，能够支持汽车产品在开发、试生产、量产、售后各个阶段的软件在线灌装。【ABSTRACT】DUETOAUTOMOTIVESOFTWAREONLINEFLASHTECHNOLOGYHASMANYADVANTAGESINTIME，ACCURACYANDCONVENIENCE；ITISTHEDIRECTIONOFDEVELOPMENTINTHEAUTOMOTIVEPRODUCTBASEDONPDMGBOMSYSTEM，ENTIRELYNEWAUTOMOTIVESOFTWAREONLINEFLASHTECHNOLOGYISPROPOSED，SOFTWAREONLINEFLASHISBROUGHTINTOTHEWHOLELIFECYCLEMANAGEMENTOFPRODUCTDATA，ANDITISABLETOSUPPORTTHEAUTOMOTIVEPRODUCTSONLINEFLASHINDEVELOPMENT，PILOTPRODUCTION，PRODUCTIONANDAFTERSALES【关键词】电控软件汽车全生命周期DOI103969JISSN10074554201301090引言为了满足汽车的安全性、舒适性、经济性和娱乐性，电子技术的应用几乎己经深入到汽车所有的系统中。众多学者对汽车电控软件开发做了大量研究，然而对于同样在CAN总线网络环境下，如何实现汽车电控软件在研发试制、正式生产及售后全生命周期过程中在线灌装的研究甚少。在汽车整车企业中，作为标配的PDM系统起到了一个集成框架的作用，通过不同的方式如应用接口、封装等，各种应用程序诸如CAD、CAM、CAE、EDA、OA、CAPP、MRP等直接作为一个个对象而被集成到PDM中，这使得分布在汽车整车厂各个地方的所有产品数据得以高度集成、协调、共享，因而PDM被誉为企业的产品数据全生命周期管理系统。本文基于PDM提出了一种全新的汽车电控软件在线灌装技术，该技术实现了汽车在研发试收稿日期20121030上海汽车2013O1制、正式生产及售后全生命周期过程中的在线灌装，能显著提高汽车在研发、制造及售后支持等各环节的效率，提高用户的满意度。1基于PDM的汽车产品数据生命周期管理过程汽车企业的数据量非常庞大，涉及的零件、文件林林总总，不同的设计人员和管理人员在不同的岗位进行设计或管理工作，数据产生源头各有不同，这样就造成数据的随意性大、准确性差、更新速度缓慢、管理效率低下种种问题，极大地浪费了企业资源，制约着汽车企业发展。产品数据管理PDM的实施可以促使工程设计人员和数据管理人员在统一的集成平台上开展工作，保证涉及设计、管理、制造、采购、销售不同部门的相关人员共享企业的最新资源，确保数据的可追溯、可查证性以及数据的发布与更新的可控性2J。如图1，汽车产品数据生命周期管理系统构架中集成了不同37模块，其中最主要的几个模块为工程设计及发布模块、工艺设计模块、生产计划管理模块、制造执行模块、经销商管理模块、供应链管理及售后管理模块。C耄A摹DCA藿E】【C垂AP孳P耋CAMJ【M耋R霉P妻ERP】I蓍孥萋疆ILLLLI电子文档J【电子文档JI电子文档JL网络统一的产品数据管理系统PDM牧据管理、数据查询、数据共享、权限控制、版本更改发放、工作流程、电子邮件8一统一的产品数据厍一产品结构树BOM统一一产品图纸产品一三维模型数据一产品工艺文件一质量控制文件模型一标准手册一其他一图1汽车产品数据生命周期管理系统构架1工程设计与发布模块。首先，市场部及规划部根据市场动态需求来建立产品的一个整体框架，完成产品各项参数的定义，为下游部门的工作目标制定出确实具体的方向。接下来，产品研发部门可以开展具体的设计工作，如产品设计内容分析，整车性能规范定义，子系统功能定义等等，并建立零部件主数模、主文档，装配产品主结构；建立初版的工程零件预研究清单，建立零件的工程更改流程，建立差异化的整车配置管理等等。随着设计的进行及成熟，对零部件的数模进行锁定，并发布完整的工程零件、发布零件的图纸、公差等等，共享统一的工程设计数据。2工艺设计模块。工艺人员通过访问统一的工程设计数据数模和图纸等可以编制工艺过程规划以及其他工艺文档。工艺人员可安排试验装车来验证工艺规划过程。3生产计划管理模块。在生产计划管理模块大部分企业采用SAP系统，根据不同的销售生产策略基于订单生产，或者基于预测生产，或者是订单与预测相结合等，整车需求会在生产计划管理模块转变成零件需求。生产计划调度员控制车辆的制造顺序，零件计划员根据零件的库存状态设置零件的断点，与生成计划相匹配；采购人38员设置零件的购买合同；财务人员设置零件的成本信息等。4制造执行模块。根据客户差异化的需求或者差异化的预测，生产计划管理模块向工厂发布了不同配置特征的车辆需求，制造执行系统要根据这些个性化的需求进行柔性生产，完成产品的装配下线过程。5经销商管理模块。终端客户的整车需求加上经销商的销售预测在这个模块变成产品订单，由销售部根据工厂库存决定整车需求。6售后管理模块。建立每辆车的产品信息，为4S店提供售后信息。2线下分散灌装与OBD统一灌装基于PDM的汽车产品研发、工艺规划、生产制造、销售及售后全生命周期过程，在这个过程中，汽车电子控制器这一类特殊的零件，其软件都是事先在线下灌装好，再作为普通的总成零件与其它零件一起进人总装线。这种做法的弊端有给售后带来困难。ECU应用程序固化在非易失性存储器中，每次更新ECU的应用程序，需要将ECU卸载下来进行刷新，十分麻烦，而且反复拆卸可能会引起汽车其它部件的故障；生产柔性低下。娱乐系统等模块的软件在开发时会考虑为不同客户的个性化需求，同一个硬件模块可能要装配不同的软件，不采用在线灌装，很难实现；软件及时性低。由于中国汽车工业起步较晚，一些关键零部件的控制器供应商都是海外供应商，为了安全库存，这些海外供应的控制器模块往往要备货3个月以上，汽车发展迅速，软件更新的速度更快，数个月前库存时间加运输时间就将软件灌装好，会造成时效性低下，到了4S店后要重新刷新；整体性低下。在整车中各控制器并不是相互独立的个体，按照个体灌装会对整体带来负面影响。个体间的冲突造成ECOS失败的情况时有发生，事故发生后还要逐个排查，效率低下。统一的OBD灌装接口设计。如图2所示，利用CAN网络拓扑结构设计灌装OBD接口OBD接口直接连接在CAN总线上，CAN节点平等地挂上海汽车201301在CAN总线上，外部设备可以通过OBD接口与各个CAN节点进行通讯，从而实现从外部设备到内部所有电子控制器的灌装。后期如果增加其它网络，比如MOST，FLEXRAY，无线网络等，只需要变更OBD接口，原来的网络拓扑不受影响，具有很强的拓展性。针对每个ECU分配一对诊断CANID，用于外部设备和ECU识别相应ECU的诊断请求报文与诊断响应报文。图2诊断网络拓扑结构3基于PDM的统一在线灌装技术31对PDM各模块的改造1工程设计与发布模块改进。在工程设计模块增加软件实体文件存放池，该存放池除了用于存放主机厂自行设计的软件外，还可以通过远程网络技术从供应商处下载软件。同时，在工程零件清单中释放软件及硬件ECU的相关信息，对软硬件所属电子模块、版本信息、配置信息、时候在线灌装信息等等加以约束，与实体文件池中的信息进行匹配。2工艺设计模块改进。规划灌装外部设备所在的工位信息，确保外部设备能够从工程模块下载到软件实体文件。3生产计划管理模块改进。对需要在线灌装的软件进行时效性管理通过断点设置管理，控制客户个性化所需的软件时效性与实际灌装的实体文件一致。4制造执行模块改造。支持统一灌装设备从从软件池下载匹配的软件并通过OBD灌装到各控制器中，同时记录车辆的软件相关信息，并传上海汽车201301输给售后模块。5经销商模块改进。通过改造，支持用户定制个性化的软件。6供应链模块改造。支持通过远程协议从供应商处下载最新软件实体文件。7售后模块改造。支持从制造执行模块接收软件相关信息，并能从软件池中下载最新的售后软件通过售后诊断工具对车辆进行统一刷新。改造后的系统构架见图3。产品设计工艺设计生产管理售后管理I其它CAD，CAECAPPCAMMRPERP电子售后OFBER电子文档电子文档电子文档生产在线刷新工具J电子文档在线刷新工具网络统一的产品数据管理系统PDM受据管理、数据查询、数据共享、权限控制、版本更改发放、工作流程、电子邮件王尊二统一的产品数据厍珏一的产品数据厦一产品结构树BOM、一版本文件F统一一产品图纸统一一标定文件产品一三维模型产品数据产品工艺文件一引导文件一质量控制文件数据L模型标准手册模型一基础文件其他一一其它图3进行在线灌装改造后的产品数据生命周期管理系统构架32应用实例应用实例见图4。馕橱叵囹匝囹圃1ITCE释放增量软件实体ECOS下载软件实体篓婴重、信息包含ECU相SAP随定单广播L嚣堕堕昼一厂堡垫生星厂兰言MESJ2传车辆下线和LTECOS反EBOM上传ECU至壅弄及对应软件L窒笠LSERVER图4某主机厂基于PDM的在线灌装系统4结语汽车软件在线灌装技术因集时效性、准确性、下转第49页39图7负载功率曲线鼓风机问歇时间T，与平均光照功率、鼓风机开启触发温度，鼓风机关闭触发温度、车箱固有影响系数有关，写成函数形式为T。厂AP，L，。设太阳能电池组的标称功率为P与蓄电池匹配的功率利用率为77。则系统能量平衡的条件为AP1000XP6X，7P，XTLT1T2尸，XFAP，PR，AP，P，_厂AP，此公式表明了影响系统能量平衡的参数因素，但无法直接用理论计算的方式来匹配各参数值，需要通过实验匹配。其中AP、是由自然条件和车型所决定的不变参数，P尸，、T、I24个参数根据太阳能电池的布置空间、车厢容积、车厢温度控制目标等设计约束的优先考虑项来首先确定部分参数，再根据试验调整和匹配剩余参数。据实验统计，各参数之间一般取如下关系P，08P6；38CC13OCT150。当太阳能电池组功率较大时，选择大功率的上接第39页方便性等诸多优点为一体，是汽车主机厂新的制造技术的发展方向。本文基于PDM系统，提出了一种全新的汽车软件在线灌装技术，将软件在线灌装纳人产品数据全生命周期管理，能够支持汽车产品在开发、试生产、量产、售后各个阶段的软件在线灌装。上海汽车201301负载和短时通风，快速降低车内升高的温度；当太阳能电池组功率较小时，选择小功率的负载和长时通风，缓慢降低车内升高的温度。两者可以达到相同的控制温度上限值，只是功率较大的系统控制温度的能力更强，使车内温度对时间的平均值更低一些。6结语从本文对太阳能驻车通风技术的全面探讨可知，该技术并非是只能用在豪华进口汽车上的高科技。在自主品牌中高端车型上完全可以应用该技术，通过增加车载太阳能电池组和利用原车VMS、蓄电池、空调鼓风机进行合理的系统设计和匹配就可以获得较好的驻车通风效果，成本也不会大幅增加。该技术在自主品牌中高端汽车上推广应用对提高自主品牌汽车的性能品质，增加市场竞争力，提升品牌形象具有积极意义。参考文献1辛永哲，周振国，王磊奥迪A4轿车太阳能天窗工作原理与检修J汽车