（车辆工程专业论文）基于整车开发流程的先期开发动力匹配知识模型的建立与应用.pdf

摘要 摘要 论文首先论述了从汽车的发展历史阶段，表述了知识工程化管理是汽车开 发发展的必然，是企业建立可持续发展，品牌具有核心内容和知识能力的必然， 是对应于自主开发与自主品牌的必然，是企业能长期经营与品牌维护的必然。 然后，深刻论述了所谓“工程”的含义，提出知识工程化管理的基点是“工 程”概念，基于基本的人类知识发展的理念，就整车先期开发动力匹配，如何 建立知识工程化管理，提出了模式与模型，使知识工程化管理在整车先期开发 动力匹配的开发流程上具有可操作性。 按照整车先期开发动力匹配知识工程化管理的模式，建立了动力匹配模型 及运作流程，并应用于商用车的开发过程中，揭示了知识管理在整车开发中的 意义，及对当今企业，特别是商用车客户化开发的意义。 总之，本文对现在市场环境与开放环境下整车企业核心能力积累与知识工 程化管理模式的建立，有一定的借鉴作用。 关键词：汽车知识管理工程化开发流程动力匹配 a b s t r a c t a b s t r a c t t h ed i s s e r t a t i o na d v a n c e st h a ti te a rb ec o n c l u d e df r o mt h eh i s t o r yo f a u t o m o t i v ed e v e l o p m e n tk n o w l e d g ee n g i n e e r i n g l i z a t i o nm a n a g e m e n ti st h ec e r t a i n t r e n do f t h ea u t o m o b i l ed e v e l o p m e n t , c o r p o r a t i o np e r s i s t i n gd e v e l o p m e n tc o n s t i t u t i n g , b r a n dp o s s e s s i n gc o r ec o n t e n ta n di n f o r m a t i o nc a p a b i l i t y , c o r r e s p o n d i n gi n d e p e n d e n t d e v e l o p m e n ta n db r a n d ，c o r p o r a t i o nm a n a g i n gc h r o n i c a l l ya n db r a n dm a i n t e n a n c e t h e nt h ed i s s e r t a t i o nd i s c u s s e st h es i g n i f i c a t i o no fw h a ti sc a l l e d e n g i n e e r i n g p r o f o u n d l ya n dp r e s e n t st h a tt h eb a s i cp o i n to fk n o w l e d g ee n g i n e e r i n g l i z a t i o n m a n a g e m e n ti s t h ec o n c e p t “e n g i n e e r i n g b a s e do nt h ec o n t e n to fb a s i ch u m a n k n o w l e d g ed e v e l o p m e n t , i tb r i n g sf o r w a r dt h em o d ea n dm o d e lo fe s t a b l i s h i n g k n o w l e d g ee n g i n e e r i n g l i z a t i o nm a n a g e m e n ta c c o r d i n gt ov e h i c l ee a r l yd e v e l o p m e n t p o w e rm a t c h i n g , w h i c hm a k e sk n o w l e d g e e n g i n e e r i n g l i z a t i o nm a n a g e m e n t m a n e u v e r a b l eo nt h ed e v e l o p m e n tp r o c e d u r eo fv e h i c l ee a r l yd e v e l o p m e n tp o w e r m a t c h i n g a c c o r d i n gt ot h ek n o w l e d g em a n a g e m e n tm o d eo fv e h i c l ee a r l yd e v e l o p m e n t p o w e rm a t c h i n g ，h a v ef o u n dp o w e rm a t c h i n gm o d e la n do p e r a t i o np r o c e d u r e ，w h i c h h a sb e e na p p l i e dt ot h ed e v e l o p m e n tp r o c e s so fc o m m e r c i a lv e h i c l ea n ds h o w e dt h e s i g n i f i c a n c eo ft h ek n o w l e d g em a n a g e m e n ti nt h ev e h i c l ed e v e l o p m e n ta n dt h e s i g n i f i c a n c ef o rn o w a d a y sc o r p o r a t i o ne s p e c i a l l yf o r t h ed e v e l o p m e n to fc o m m e r c i a l v e h i c l ec l i e n t s i nc o n c l u s i o n , t h ed i s s e r t a t i o nh a sc e r t a i nu s of o rr e f e 把n c et oa c c u m u l a t i n g v e h i c l ec o r p o r a t i o nc o r e a b i l i t y a n d e s t a b l i s h i n g m o d eo ft h e k n o w l e d g e e n g i n e e r i n g l i z a t i o nm a n a g e m e n ti nt h ec u r r e n to p e nm a r k e tc i r c u m s t a n c e s k e y w o r d s ： a u t o m o b i l e ，k n o w l e d g em a n a g e m e n t ，e n g i n e e r i n g l i z a f i o n , d e v e l o p m e n tp r o c e d u r e ，p o w e rm a t c h i n g 缩略语简介 c a d c a e c 。a m c r m d n a e r p j i s j r r k b m n 珏潆 h 呻 p d m s c m 缩略语简解 c o m p u t e r a i d e dd e s i g n 计算机辅助设计 c o m p u t e ra i d e da n a l y s i s 计算机辅助分析 c o m p u t e r a i d e dm a n f a c t u r e 计算机辅助制造 c 啦t 咖盯r e l a t i o n s h i pm a n a g e m e n t 客户关系管理 d e o x y r i b o n u c l e i ca c i d 脱氧核糖核酸( 生物的遗传物质) e n t e r p r i s er e s o u r c ep l a n n i n g 企业资源计划系统 j u s t - i n s e q u e n c e 准时捧序供货 j u s t - i n - t u n e 准时供货 k n o w l e d g eb a s e de n g i n e e r i n g 知识工程 m a t e r i a l sr e q u i r e m e n t se i a m 衄物资需求计划 m a n u f a c t u r i n gr e s o u r c ee t a n n j l l g 制造资源计划 p r o d u c td a t am a n a g e m e n t - p r o d u c td e f i n i t i o nm a n a g e m e n t 产品数据 管理一产品定义管理 s u p p l yc h a mm a n a g e m e n t 供应链管理 学位论文版权使用授权书 本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定， 同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版 本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、 扫描、数字化或其它手段保存论文：学校有权提供目录检索以及提供 本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有 关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前 提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 学位论文作者签名： 年月日 经指导教师同意，本学位论文属于保密，在年解密后适用 本授权书。 指导教师签名；学位论文作者签名： 年月日年月日 同济大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行 研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文 的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的 作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任 由本人承担。 签名： 年月日 第1 章问题的提出及其背景分析 1 1 前言 第一章问题的提出及其背景分析 当前的中国汽车产业，合资企业的成功是不容质疑的，但成功之后，中国 汽车产业的如何进一步发展，或者说如何在世界的汽车产业中获得更多的利益， 则是一个不可回避的问题。中国的汽车市场将会成为世界第二大汽车市场，如 何使汽车产业能贴切地符合国人的需求、中国的能源特点和对国家经济发展的 贡献，没有在汽车产业核心能力上的话语能力和利益的分配能力，与中国巨大 的汽车市场及汽车产业在国家经济中的地位是不相称的。因此，近年来自主开 发、自主品牌的呼声日见报端。 但事实上我国汽车工业从测绘仿制起步的，如上世纪5 0 、6 0 年代的凤凰牌、 上海牌轿车、解放牌卡车，但由于此后中国的汽车企业一直在非市场竞争环境 下延续成长，因此还处于较低水平发展阶段时，汽车的变化发展主要依靠测绘、 仿制和技术引进，所谓的汽车开发往往局限于工程开发和应用开发，缺乏自主 开发的实践积累及对整车开发知识、模式主动的探究、积累和集成提升，对于 实际意义上的汽车设计更加缺乏经验。随着外资的进入，从引进国外的产品， 到研究学习国外汽车开发的过程中，看到了国内产品开发方面从理念到手段、 从开发流程到基于流程的开发工具、系统、模型、知识的集成能力等方面，与 国际水平的全方位差距。正当中国汽车工业在合资道路上越来越不能自拔，逐 渐丧失自主开发的能力和信心之时，1 9 9 0 年代中后期开始，一批新型的企业在 市场经济的环境下相继出世，进入汽车市场，自主开发才真正按市场化规律及 竞争要求，在中国开始尝试并得以生存与发展。近年来自主开发、自主品牌备 受国人的关注。 欧美日发展至今的汽车企业与品牌，都是经百年充分竞争、积累与发展而 来得，形成各自公司及品牌的d n a 。从生物进化论看，d n a 的核心就是可遗传 性( 或叫可复制性) ，即企业核心知识、核心技术及管理具有可复制可传递可积 累性，与可变异性( 进化能力) ，也就是企业适应竞争环境、技术产品及融合新 技术的进步能力。要使中国的汽车企业在世界汽车产业中有话语权，就必须通 第1 章问题的提出及其背景分析 过自主开发与自主品牌来实现，但从经营企业与品牌的角度看，自主开发不仅 仅在于开发出某几个车型，更要规划企业及品牌的d n a 是什么。企业没有内在 的d n a ，经营是无法复制扩展和进化的，投资也不会产生滚动效应。你的产品现 在成功，你的技术是引用当前国际先进主流的，你明天还是要落后并消亡。 中国的汽车工业历史不能说短，但由于以前计划经济时代的环境，中国的 汽车企业在内部没有形成核心技术核心知识的积累与进化的机制。合资企业带 来的是产品收益，而非在构建国内企业发展核心的b n a 。因此，改革开放的几十 年来，中国的汽车企业在开发能力上与国外相比落后还是一个客观现实，更不 用说在开发体系上的落后。随着国内现代汽车另部件体系的建立，市场制度的 日趋完善，为中国的企业立足国内市场，利用国内外专业公司的资源，自主开 发出适合中国市场的自主品牌的产品，提供了环境和条件。现在已有利用外部 资源进行自主开发的成功案例，但在如何进行知识技术的积累，且在此模式下 的进化成长，形成由运作体系与机制保证的企业d n a ，还普遍较弱。因此，本人 对这方面进行了探索与实践，摸索现在市场环境与开放环境下整车企业核心能 力积累的模式，以作抛砖引玉之作用。 1 2 汽车发展综述 1 8 8 5 年，德国的卡尔本兹制造出来第一辆汽车。但汽车真正进入产业化， 则是1 9 1 3 年，福特公司设立流水线大规模批产t 型车为标志。汽车从手工的、 艺术的、贵族的转变为工程化产业下的社会耐用消费品。尽管贵族的、艺术的、 手工的开发制造方式的车现在还存在，但本论文研究的是后一种情况，即工程 地看汽车的开发生产过程。 汽车产业的发展已走过近一百年的历史。不但在技术的集成上，而且在对 汽车产品的理念上都有了飞速地提高。从理念和构架上说，不管是开发还是生 产，从以前的计划推动直线型模式，到现在的目标驱动型的协同模式。简单地 说：从计划推动单一型生产到定单拉动混线型生产，从直线型封闭开发到基于 开发流程目标驱动的网络化协同集成型开发。 在生产上，从美国福特公司的流水线单一品种大批量生产，到日本丰田公 司的精益生产模式，到今天的由信息技术与网络技术支撑的，定单拉动混线排 序协同生产。上世纪5 0 年代到8 0 年代初的一汽、东风在历史上是典型的“大 2 第1 章问题的提出及其背景分析 而全”的企业，其生产体系是典型的“垂直一体化”系统，所有分厂集中在一 地。从铸锻件、标准件、直至发动机，全部都是工厂内部的自制件( 包括工装、 模具制造) 。因此，对于早期的一汽、东风而言，是计划推动型的少品种大规模 流水线生产模式。现在，这种模式已无法适应当今的多变多需求的市场，“垂 直一体化”系统变为专业开发生产上的网络化多点协同系统。生产模式为主机 拉动的协同生产模式，在物流上以j i t + j i s ( 及时供货与排序供货) 来运作，如 现在的上海通用。 在开发上也如此，整车厂的核心能力在于整合产业链上优秀开发商协同开 发的能力。也就是说，整车企业的优势在于其完善的协同管理能力和产业集聚 效应，整车企业在具备整车性能匹配及验证能力的前提下，以其整车品牌为号 召，以形成产业集聚的设计开发链。这样在产品设计开发上可以大幅度减少投 入与成本、缩短开发周期、提高竞争力，当今世界上所有的汽车制造商都采用 协同开发模式，即整车厂零部件开发依赖于专业供应商的开发能力，传统意义 上的供应商已上升为具有专业开发能力的协同开发商。 现代信息技术与网络技术的进步与应用，为协同开发与制造提供了技术的 可行与运作平台，如c a d c a m c a e 等的设计开发工具的集成，p d m e r p s c m 等协同工作信息管理平台的应用，网络技术的消除地理上的限制。这些技术的 应用，使得在产品开发的整个生命周期中，其产品性能就已经能够和产品的最 终目标进行比较，并同步对起设计的工程性( 成本、制造性) 进行论证。大大 地缩短了整车开发周期，从以前的大于4 8 个月，到现在的1 8 个月，而且开发 质量与可信度也得到了质的提高，而不是等产品投入生产了，才能论证开发的 产品与产品目标的符合度。因此，现代的产品开发是由信息工具( 包括知识模 型) 支撑的，目标驱动的基于流程的协同开发过程。面对汽车这样复杂的产品， 仅仅传统意义上的平行( 分工式) 工程是不够的。 1 3 核心开发能力可持续提升的基石知识工程化管理 谈构建企业生存发展的d n a ，就涉及近几年才提出的知识工程的概念。尽 管知识工程( k b e ) 是美国1 9 9 8 年提出的，但在国内企业中的系统地实现，案 例还是相当缺乏的，并且对知识工程的认识也不仅相同，大多数是就知识论知 识，还停留在对知识经验的整理和文档的电子化存储、分类与检索，没有以工 3 第l 章问题的提出及其背景分析 程的概念来规划管理应用知识系统，这只能说处于知识管理阶段。由于本论文 的技术路线是基于知识工程的理念展开的，因此，这里先提及本人对知识工程 概念的理解，将有助于对本文中的思想方式、模式方法的理解，以为企业真正 建立自主开发自主品牌的核心能力的可持续发展模式起到抛砖引玉之用。 知识：对能重复再现的现象及因果关系描述的总和。 工程：通过基于流程化的专业分工及集成和基于过程控制下的对象特征可 复制性来实现的事项。 知识是人类财富总和的表征，分工与可复制性是成就现代工业文明的基石。 在手工为主作业时代的作坊里的产品特性取决与师傅的手艺，而非对过程的分 解流程化控制。现在不但绝大多数的社会物质用品( 艺术创造外) 是在工程化 的概念下生产出来的，而且对知识过程与知识产品，如汽车开发大部分也早已 自觉与不自觉地按工程化的理念来进行。如专业的系统供应商参与、企业内外 部的协同设计和平行工程，基于c a e 与试验集成的模式化分析评估手段引入与 建立，保证设计目标与质量的可信度，以达到在产品的设计开发整个生命周期 中就对的产品特性是否符合目标进行评判。正是由于对知识产品产生过程的工 程概念和工程化方法的引入而形成了知识工程的概念。知识与工程古有之，但 知识的工程化能力，特别是信息技术集成能力的发展，使知识与工程融合，知 识产品工程化是近十几年来的事。这方面印度的软件产业就是由于工程化能力 而领先于中国。 人类文明发展史，可以说是以产生文字并有文字记录为标志的。对现象的 解释与经验的积累能予以文字记录描述而能传递，是人类除了生物意义上 ( d n a ) 的可复制性外，标志着人类知识经验的可复制性，即有了知识经验主 动进化的基础。如果说文字是人类知识的d n a ，那么( 工程化的) 分工则是人 类技能( 技术) 进化的d n a 。两者的结合，对自然现象和人类社会本身认识的 深入，造就了现代的文明与发展。 从中西方的文明史发展的特性也可以映射出语言体系和社会分工体系的不 同特质。西方的语言是逻辑符号推理体系，中方的文字是形象符号直觉体系。 在人类的发展之初，知识还处于直觉观察积累阶段，还不足以构成一个基于内 因的因果逻辑的解释体系，多依赖于直觉来解释与判断事物及其因果时，中国 的直觉形象文字更符合人类的认识发展体系，因此，古代的中国文明发展领先 于西方。而近代，随着对事物内在认识的深入，需要透过直觉与现象来解释其 4 第1 章问题的提出及其背景分析 内在的必然发生的逻辑机理，逻辑的语言体系支撑更能支撑其科学认识体系， 因此，近代科学发展( 如基础科学数学、物理、化学等) 是西方领先于东方。 人类的科学技术发展史，表明了知识( 管理) 体系，对科学技术发展的整体上 的决定作用。近来由于计算机图形技术的发展，使中西文化特质的融合有了技 术支持的平台( 如日本的语言体系对西文融合) ，因而将成为我们为世界科学技 术发展作出更大贡献的契机。 因此，我们可以说，企业知识的可记录、可复制及在此基础上的可进化， 是企业发展的必须的基础，而且这个基础的体系是适含企业从事业务的特质， 企业才能是进化中的强者。任何的发展都不是凭空而行，即使要跳跃式发展也 需要台阶的，这个台阶可以是合作的、化投入引进的，但你必须要形成自己的 进化基础与机制，才能成为进化中的强者。中国的汽车工业近二十年来，是实 现跳跃式发展，是外来优秀的d n a 在国内的复制，而非中国企业进化的结果。 因此，谈自主开发、自主品牌，首先要把企业的发展体系与基础夯实，是企业 做强发展的长远之计，才能锻造出百年不衰品牌内质。 同样，由于缺乏科技的同步进步，近代中国社会生产方式和社会组织方式 的工程化发展程度也落后于西方国家。中西医差异就是一个典型的代表，西医 是工程化的系统理念，中医是意念化的调和理念，西医是建立在工程化仪器方 面的数据、影象，专业化的分工会诊来确准病因和治疗方案，中医则是建立在 系统外象上的调和判断，无需工程背景支撑，治疗方案则是医生个人经验。整 个社会基于流程的分工协同关系的理念落后于世界先进国家，尽管在制造领域 内由于成本方面的优势有了极大的产业化发展，但基于工程化的知识产品能力 方面还是差距显著。因此，不管在汽车还是高科技，国内以有成本优势的制造 产业化起先发展，而基于知识产品的自主开发和自主品牌相对还很弱。 汽车产品既不象c p u 芯片那样，完全依赖于技术标准和技术能力创新提高 上才能生存，也不象可口可乐、雀巢咖啡那样完全倚重于品牌营销，更不类似 于现在的卫星火箭产业，含工程但更偏重于科技，而是面向品牌的( 即面向客 户的) 具有技术应用集成( 客户化定制快速产品开发) 能力的完全工程化的产 品。因此，要自主开发与自主品牌，不但要制造工程化，而且开发也要工程化， 因此，别人己工程化行事，如果还以小农经济的模式是无法和他人同步竞争的 ( 这里不包括利用某种优势，在局部的产品差异化竞争取得优势) 。 近代的发展，不但在物质生产领域全面工程化，而且在知识领域内也因工 5 第l 章问题的提出及其背景分析 程化而发展。整车开发从长于四年，到今天的十八个月，而且开发的质量与可 信度远远超过以前的四十八个月开发的产品，是知识工程化的结果。工程化的 基点就是分工协同与过程的可控性( 可控的重复性) ，为了达到每一过程的可控 性，就要有工具、模型、知识及经验对每一过程按工程标准要求进行支撑。汽 车开发是一个复杂的系统工程，要整合开发过程中复杂的目标驱动的分工协同 及工具、知识的集成，只有整合好整车的开发流程，即基于流程的对开发过程 资源进行整合，才能达到开发如工业化流水线上的产品生产，这样才能做到短 的开发周期、高的开发可信度与开发成本的可控性，只是它所生产的产品都是 客户( 特定市场与客户群) 定制的。 当今的中国汽车工业缺的可能不是理论、概念和知识，或者是可学习可借 鉴的经验和模板，缺的是工程化的集成能力和基于工程能力上的知识积累机制， 事实上从设计工具角度来说，c a d c a e 在软件上已经能够和国际同步，但在工 程能力上的集成和国外相比，还是有相当的差距。 因此，知识工程化管理是企业具有长远核心竞争力的基石，没有它作为基 础，你的学习你的引进就不能转化为自身的可遗传、可复制、可进化的核心， 没有将自己的优势复制、积累和提高的平台，如同没有d n a 的生物谈何进化， 那么自主开发、自主品牌也只能昙花一现。 1 4 过程、工具、知识与模型的集成是知识工程化管理的平台 知识工程的目的是，企业能将己积累的几十年，甚至上百年的产品开发经 验和知识归纳整理，并形成一个可重复使用的、开放的、智能的开发设计应用 体系，将过程、工具、模型，知识、经验数据能集成应用于产品开发流程中， 以便能快速正确地将开发的产品引导到目的地，不被日趋复杂的技术集成，爆 炸性增长的数据所迷失方向。以达到提高产品开发质量，缩短开发周期，减少 开发费用，在开发体系上具有能持续提高的竞争力。 现在的开发中，已广泛使用c a d c a e 工具，但并不是说有了现代的工具， 就具有了现代的开发能力与设计可信度。从现代的设计工具应用到局部能力的 形成，再提高到整体的系统集成整合能力，需要主动的实施与知识管理平台的 建设和支撑，不然其开发水平和能力只有形的表现与提高，而不是步步向上加 速发展，有时甚至是原水平的循环重复。就c a e 工具而言，市场上有许多可信 6 第1 章问题的提出及其背景分析 度很高的功能很强的商业化c a e 软件，如m s c p a r t r a n 、n a s t r a n ，f a t i g u e 、 a d a m s c a r 等，但有了这些工具，并不能直接地提高你设计的可信度与速度。 我们需要深入研究我们设计的对象，建立模型并调试、在试验中对其可信度进 行验证及其一些经验数据在模型中的融合。这样通过c a d c a e 这样一个载体， 能将前一代产品和试验中得到的模型、载荷及相关信息系统地融入整个流程， 就能节约大量时间的同时，提高了开发过程的质量，同时也有了知识积累的平 台。这些工作可以在对产品品质与成本具有很大影响的产品概念开发阶段就产 生影响，对设计的零件或产品某些性能是否达到目标进行先期的可信的评判。 知识的工程化管理与集成是汽车开发方法工程化和i t 技术发展的必然，并 非是企业想要与不要，想选择与不选择的问题，不被时代接受，就被时代淘汰。 开发的产品可以是以某细分的市场客户为目标，如国内的成本优势，可以使中 国的自主汽车产业从低成本的车进入世界汽车市场为起步。但这并不是说你的 开发水平、制造水平、产品质量可以是低底水平的，低水平无积累的重复在开 放的全球经济与发展的中国市场经济中将毫无意义。现代技术背景下的市场竞 争，知识工程是无法回避的。 汽车开发是一项复杂的系统工程。从大的方面说，它由产品策划计划( 概 念开发) 到设计开发到生产( 制造开发) ，其对象有构想的、数字的和物理的。 市场竞争的日趋激烈，产品的开发周期越来越短，新车型推出周期已从4 8 个月 降到1 8 - 2 4 个月，同时新车型的性能也越来越可靠。开发周期的缩短与开发质量 的提高，并非简单地把以前的4 8 个月的工作，压缩到1 8 个月内完成，而是以 工程的概念来审视规划设计开发过程，同时有新的技术新的手段作支撑。工程 的要求，即基于流程的分工与和目标( 对象特征) 的可控性，这为平行工程提 供了构架，同时在概念阶段就能以工程的要求确定设计对象的特征，而不是等 设计结束了，制造出来的，再来认定设计目标是否以实现。这就要求对对象的 分析从产品策划的开始就介入了，而并非仅仅勾画草图效果图和布置图而已。 如何支撑构想之中对象的特性分析，且你分析的置信度能达到工程的要求，这 不但要求企业已有产品，已有核心技术的积累，而且这个积累能体现在工作平 台上的，不管设计开发到那一步，有机地支撑你的开发设计工作，将设计导向 目标。要做到这一点，就要有能将过程、工具、知识与模型的集成在一起的平 台，这就是知识工程化管理的对象和平台。 7 第1 章问题的提出及其背景分析 1 5 本文的研究重点和组织结构 企业只有站在实用、效率的前沿，并规划概念中的效率与实用技术，才能 良性生存，而非研究概念的前沿，本人长期在汽车企业工作，从事重型卡车的 开发与设计，特别是总布置工作，因此，本人将主要以自己实际工作中处理的 业务，同时结合研究生学业，来展开对支撑自主开发的知识工程模式的探讨。 本人的研究是在知识工程化思想下展开的，其核心是要建立能嵌入整个汽 车开发流程的知识管理模式。整车开发是非常复杂的过程，每一过程又有相关 的工具、模型、试验支撑以及认证标准，这些都是企业开发过程中积累起来的 知识集成，是企业产品开发能力核心的内容，这些不可能是公开的研究对象。 整车的开发是各专业化过程的复杂集成，因此整车的整个开发过程不可能为本 学业的研究对象。基于本人近年来在理论方面的学习和探讨，以及在企业内的 工作实践，本人拟将总布置先期开发中的动力匹配计算作为知识管理研究的载 体，建立知识管理的模式及运行方法，最后，对本领域的研究进行总结和展望。 下图为本论文的结构： 甸题的提出及背景分析 i 基于工程化的知识管理模式建立 i 整车先期开发动力匹配模型建立 l lli 整车动力整车动力整车动力 匹配计算匹配计算匹配计算 模型的原模型各模 模型在开 理块设计发流程中 前嵌入运 行流程 i l 应用实例及效果简介 l 总结与展望 图1 论文章节组织结构 8 第1 章问题的提出及其背景分析 1 6 本章小结 本章在自主开发自主品牌的背景下，简单叙述了国内汽车开发与国外主流 汽车企业在理念、手段、工具，特别是集成应用能力和可持续发展能力上的差 距，进而提出知识管理是企业提高开发能力的必须的整合手段。 本章主要对知识管理的概念进行了论述，指出知识工程中的“工程”的深 刻内涵，提出了基于现代社会产业发展结构和i t 技术支撑的知识工程化管理， 是企业知识工程应用和企业开发能力可持续提升的核心支撑。并进一步论述了 知识工程的实施平台和方法，提出了过程、工具、知识和模型的集成是知识工 程管理的对象，这同时也定义了本论文的研究方向和内容。 9 第2 章基于工程化的知识管理模式的建立 第二章基于工程化的知识管理模式的建立 2 1 概述 上一章中提出，对于高度产业化、工程化的汽车产业，其核心能力可持续 提升的基石是企业知识的工程化管理，并对知识工程化管理的概念进行了论述， 明确了什么是工程化。因此，就引申出这样一个问题，如何来实现这一点，它 的模式是什么? 从人类文明的进步，从生产力与生产关系的发展，我们都可以看出，生产 力发展到什么样的水平就有什么样的社会模式相适应近年来。而知识管理模式 与开发能力之间的关系也如生产力与生产关系，当开发能力、开发技术及开发 知识积累和发展到一定程度就必须要有新的知识管理模式相适应，就象有了 c a d ，c a e 就必然产生p d m ，且要管好汽车开发这样的巨量的开发数据必须要 有p d m 系统予以支撑。 业内常提及汽车开发流程，说国内没有好的现代汽车的开发流程，就这一 点，笔者认为国内在汽车开发过程中，对什么是开发流程认识不全。对企业来 说产品的开发流程，是企业所有人、物、知识的有机有序的集合，经这样的流 程，就能保证你开发的产品达到了工业化与市场化标准与要求。开发流程是企 业专业化不断积累的结果，如果，你的专业，你的人、物( 财与设备) 、知识的 集合不能支撑你整个开发过程，你可以和其他专业公司协同开发。如你专注于 整车及整车匹配开发，可将发动机等部件单元委托专业的发动机公司开发，所 以在自主开发上有奇瑞、金杯中华、一汽、上汽等多种模式。因此，流程可以 考察、学习、借鉴，但最终是你建立积累起来的，是根据你企业人、物、知识 能力规划出来的，而无法凭空照搬或复制。因此，现代的开发手段及信息技术 的发展，结合我国汽车工业发展的实际情况，探索知识管理的适用模式，着重 要的理论和现实的指导意义。 2 2 与文明发展同步的人类知识管理历程回顾 1 0 第2 章基于工程化的知识管理模式的建立 2 2 1 纸发明之前的知识管理口传带教方式 人类有了语言，就有了知识。在纸发明以前，人与人之间的技术学习和技 术继承主要以口传带教方式来完成，因此，它不可能大规模转播，知识的传递 带有强烈的家族氛围，在这样的条件下，也不可能产生真正的社会专业化与工 程化分工基础，知识管理的方式处于原始状态，用现代的眼光看，这种方式积 累难，提高更难，因为它缺乏提高的基础。如果将这种方式对应到汽车发展史 上( 这里不是指年代上的对应关系，而是指发展阶段上的对应) ，为以福特为代 表的大规模生产方式之前的汽车业，在此之前，汽车工业的发展还处于单件生 产的原始状态。这种单件生产方式有以下的一些特征： 生产工人在设计、机械加工和装配等方面都具有熟练的技能； 组织结构极为分散，汽车的大部分设计和大多数零件都来自小的机械作坊； 采用通用的机床进行加工； 产量很低，每年不超过1 0 0 0 辆，只有极少数汽车是按同一设计制作的； 没有专业的职业分工； 带教方式以师徒口传带教示范为主。 口传带教的知识管理方式是人与人出于本能的极其有效的一种方式，但它 对体系或社会的影响就有限，也可以这样说由于影响的范围局限，它得到发展、 突破、提升的几率也小( 和后面的知识管理方式比较) ，这是发展缓慢的原始知 识管理方式。 2 2 2 以纸为载体的知识管理学习共享知识 人类发明了纸，就有了大众化的知识管理与传播的载体，知识管理真正进 入社会生活。出现了以探索记载知识为职业的学者、专家，以传授知识为职业 的教师，进一步发展就出现了学校。人们可以学习前人记载的知识，在他人研 究的基础上进行进一步探究，并以书面的方式发布于世，不管是被人怀疑还是 认可，都是对别人的促进和启发，别人可以在此基础上进一步发展。这不同于 家族或小团体，在更广泛的范围上，其发展、突破的几率远远大于口传带教的 知识管理方式的时代。如果对整个社会生产力有促进作用，就可发扬光大，而 不象小作坊时代只在家族内有影响。 由于纸张的出现，使知识管理进入共享学习的时代，为进入以标准化互换 1 1 第2 章基于工程化的知识管理模式的建立 性为基础的大规模生产方式的出现打下基础。因此这种管理方式对应的是以福 特为代表的大规模生产时代，它有如下特点： 执行同一标准( 即知识标准共享) 下的生产，所有的零件全部可以互换、 始终如一； 大规模生产是以汽车厂商自身的利益( 生产上要求“规模经济”) 为出发点 的，对客户和供应商的利益极端轻视； 出现工业化标志的专业分工，设计师、工程师、工艺师、等工程知识的创 造者和管理者成为职业； 出现进行职业化专业培训的学校。 但这样的知识管理方式还是要受物理空间的限制，因此，影响它传播的速 度，特别是进入知识爆炸时代，更显其管理、知识查询应用上的缺陷。时至今 天，这种以产品为中心的大规模生产方式仍然在许多汽车厂家中流行，其做法 与当年的福特几乎如出一辙。 每一种新技术的出现，不是对先前的完全否定，而是提高，以更高的效率 完成事项。例如到今天尽管信息技术已普遍使用，但报纸还存在，在知识管理 方面口传带教方式也并没有消失，而是和其他方式同时存在，互为补充。 2 2 3 以数字信息为载体的知识管理突破时空限制 随着电子技术的发展，知识与信息可以以数字形式记录，被计算机管理， 设计工作从纸上转移到了计算机屏幕上，出现了计算机辅助设计。从只是代替 绘图的两维计算机辅助设计到能模拟现实的3 d 计算机辅助设计，这不只是形式 上的进步，而是为思想和现实建立了连接的通道。 知识以数字信息的形式，通过网络进行沟通与传递，实现了知识管理技术 上的飞跃，为人的思想( 思想实验) 和现实之间建立可交互的桥梁，这是和以 纸为基础的知识管理的本质差别。在这种背景下，逐步发展出c a d 、c a e 、c a m 产品设计开发计算机辅助系统，及m r p 、m r p i i 的企业计算机辅助管理系统， 对应的汽车产业从计划推动的大规模生产体系过渡到及时供货( j i t ) 的精益生 产体系。它有如下特点： 看板拉动精益生产 进一步的工程化专业分工，出现专业设计公司、物流公司 第2 章基于工程化的知识管理模式的建立 在知识管理领域也进一步专业分工，特别在虚拟分析领域内，如c a e 领域 内有运动分析师、应力分析师、流动分析师等。 以数字信息为载体的知识管理，突破了交流传递上的时空限制，通过知识 化的虚拟现实环境，建立在设想阶段就能与对象进行对话的通道，而非象纸面 阶段，只有等物理实物出来后才能验证设想的正确往。通过虚拟现实的对话和 认证，在数字化的环境下，可以用先前积累专业工程知识和经验( c a d c a e 模 型的重用) 对设想进行比对、认证、改进与提高。将最好的结果交付给现实验 证，这样就减少了物理样车的轮回，加快的整个开发过程，知识管理进入工程 化时代。 2 。2 4 知识集成对代的知识管理知汉创造与管理工程化 以网络为标志计算机应用技术的出现，使得知识工程化集成管理成为可能。 由计算机辅助设计到计算机辅助管理，随着c a d c a e c a m 的工具型知识刨生 软件的发展就出现了p d m 佃髓，s c m c r m 等集成性的管理系统，特别是p d m 系统的发展，为知识的集成管理建立可操作的平台。汽车的生产体系由即时供 货( 耵1 r ) 的精益生产体系向定单驱动排序( j i s ) 混线生产体系过渡，上海通用 是一个典型事例，他们有如下特点： 市场导向定单拉动混线排序生产 基于网络与流程的信息集成技术 知识创造与知识管理融合于基于流程的数字平台上。 它使象汽车这样高度工程化的产业，它的产品设计开发这样的知识过程， 也象它定单拉动定制生产方式一样，在工程化的流水线上产出，其开发质量和 时间进度与作坊式开发相比。有科学的置信度保证，这是我们知识管理的发展 方向。 2 3 汽车行业知识管理的发展 从汽车行业的知识创造与管理的历程，我们可以说，航空带动了科技与技 术，这些科技与技术引入到汽车工业后，在大规模定制的背景下使其更工业化。 c a d 首先应用于航空工业，航空工业的特点是小批量定制，设计开发周期长，成 本非常高，不可能做很多样机进行实飞试错，来验证设计问题。而是要设计阶 1 3 第2 章基于工程化的知识管理模式的建立 段就要保证设计目标、零部件件性能达到要求，面对现代飞机的几万个零件设 计及装配合成的形( 几何形状上的保证) 及性( 性能上的确保) ，除了实物测试 外，没有c a d c a e 工具及p d m e r p 管理工具，高效率正确顺畅地完成复杂的 协同设计与开发工作，是难以想象的。飞机设计的理念是将正确且具各几率可 靠性的设计交付给实物测试，直到最终产品。而现代汽车设计开发阶段的理念 也一样，由于应用c a d c a e 工具，几何的可行性完全可以认证，有些性能在计 算机内模拟，一天内可以模拟几个整车寿命内的受载情况，提高了设计阶段的 目标实现度，而不是先前的通过很多物理样车来选择设计目标的可实现度。这 样将最符合目标( 在知识系统中已认证过的) 的产品进行样车验证，从而缩短 开发周期，更能快速地符合市场的要求而更有竞争了这是现代汽车企业要做 到世界前列的必须的核心竞争力之一。进入数字化网络时代，知识管理是企业 核心竞争力的基础平台，它包括知识工具、知识管理工具及与汽车业务流程集 成三个方面。 在汽车设计开发中的知识工具主要是c a d 与c a e ，c a d 是保证产品形的 正确性，c a e 是保证产品性能的符合度。 c a d 若以m i t 林肯实验室的i e s u t h e r i a n d 发表的人机通信的图形系统博士 论文为开始，也有3 6 年的历史了。它的发展在技术上经历了四个阶段：曲面造 型系统、实体造型技术、参数化技术和变量化技术。从用笔和纸为工具表达设 计思想的，到应用计算机将c a d 作为工具，实现虚拟现实仿真，使得人的设计 可视化，为基于工程化展开的协同设计提供了一个可操作的平台。在当今c a d 系统中，综合应用正文，图形、图像、语音等多媒体技术和人工智能、专家系 统等技术大大提高了自动化设计的程度。当今汽车行业主流的c a d 工具是： c a t i a 、u g 、p r e 等。 c a d 工具只是形的集成，而c a e 则是现实与虚拟之间的知识的集成，因此， c a e 从知识工具层面上，比c a d 更提高一步，它是对事物内在法则的模拟，建 立了判断事物现实表现的桥梁，使得在设计阶段就能对产品性能进行优化与选 择，大大提高的设计的目标性，减少了物理样车的数量。它是基于数字化设计 企业的知识核心之一。对于企业来说，建立企业核心的c a e 系统需要比c a d 更大的投入，不但是工具、人员层面上的，而且要有相关的实验证实能力相配 套，因此，c a e 是企业专业能力的知识集成。 知识不但要有知识创建与表达的工具，而且也要有对知识能进行有效管理 和应用的管理工具，才能使整体上庞大复杂( 如整车开发) 知识劳动能够基于 工程化的知识管理进行协同设计与工作。 1 4 第2 章基于工程化的知识管理模式的建立 因此，知识管理工具的发展也是数字化技术发展的必然，对于设计部门， 主要的工具平台就是c p d m 一一协同产品数据管理。它以产品数据为核心，对 c 觥a e 工具进行集成，成为产品开发与设计数据流程管理的协同平台。在汽 车行业中较主流的工具有：s m a r t c a m 、t e a m c e n t c r 、e - m a t r i x 和a g i l e 等。 有了技术先进的知识工具与知识管理工具，不等于就有好的知识管理。知 识工具与管理工具必须与企业的业务及流程进行集成，使之成为企业产品开发 的流水线，这样才能成为企业知识管理与创新的平台，才能将知识工具与管理 工具在工程开发中发挥其作用。而现在的国内企业，知识工具与管理工具可以 和国际同步，但在开发的工程化能力与集成方面还欠缺，这一方面是积累的问 题，另一方面也缺乏良好的积累平台，即工具没有基于企业核心业务及流程进 行很好的工程化规划，使企业的产品和知识不但缺乏必要的积累和进化的能力， 也即缺乏可持续提升发展的基石，而且也缺乏对现有产品开发的工程能力的保 证，影响产品开发周期与质量保证。 2 4 现代汽车开发流程的内涵与知识管理 产品开发流程从概念到生产，从表面的大阶段看从产品定义一概