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汽车模具制造企业核心流程重组研究 摘要 模具工业被喻为“工业之母”，汽车模具是生产汽车必需的关键工业设备，中 国汽车工业的高速发展和国家相关政策的大力支持为汽车模具制造业带来了难得 的机遇；同时，市场对汽车模具制造业的技术水平、交货能力等方面也提出了新 的挑战。汽车模具制造企业传统业务流程已经不能适应以顾客( c u s t o m e r ) 、竞争 ( c o m p e t i t i o n ) 、变化( c h a n g e ) 为特征的市场环境的变化，优化重组流程可以更好 地提升企业的综合竞争力。如何优化重组企业的流程是汽车模具企业在当前市场 环境下面临的重大问题。 本文在对汽车模具企业流程优化重组的相关技术c i m s 、c e 、p d m 和项目管 理技术进行研究后，从管理学的角度出发，分析了汽车模具制造企业的核心流程。 在解析汽车模具的产品特点、业务特点、生产成本、生产周期、汽车模具制造企 业的信息流和基本流程的基础上，运用系统流程设计分析方法和基于价值链的核 心流程识别方法，提炼出汽车模具企业的核心流程一一产品设计流程，并分析了 传统设计流程存在的问题，提出了相应的解决方法。 通过对具体汽车模具企业产品设计流程现状的分析，运用i d e f 方法建立了流 程重组后的汽车模具企业产品开发过程功能模型和产品信息模型。在此基础上， 通过i m a n 信息平台在企业的实施，研究了模具设计知识库的建立方法、初步实 现了产品相关数据的科学管理、工作流程的科学管理、项目开发的协同工作环境， 并分析了实施后的效果。 本文将企业流程重组对象的选择方法、系统分析方法、工业工程程序分析法、 并行工程理论以及p d m 技术等相关方法和技术，综合应用于汽车模具企业的核心 流程优化重组之中，为模具企业提供了一条缩短模具生产周期、提高模具质量、 降低模具成本的途径。 关键词：汽车模具企业；流程；重组；p d m ；协同 硕士学位论文 a b s t r a c t t h er a p i dd e v e l o p m e n to fa u t o m o b i l e i n d u s t r y i sn o t o n l y a ne x c e l l e n t o p p o r t u n i t yt ot h ed e v e l o p m e n to fm o u l d sm a n u f a c t u r eb u ta l s oab i gc h a l l e n g et ot h e c r a f ta n dd e l i v e r yl e v e lo fa u t o m o t i v em o u l d sm a n u f a c t u r e t h et r a d i t i o n a lf l o wo f a u t o m o t i v em o u l d sm a n u f a c t u r ee n t e r p r i s ec a n ta d a p tt ot h ec h a n g eo fm a r k e t ，s o h o wt or e c o n s t r u c tf l o wa n di m p r o v ei n t e g r a t e dc o m p e t i t i o ni sas e r i o u sc h a l l e n g et o c u r r e n ta u t o m o t i v em o u l dm a n u f a c t u r ee n t e r p r i s e t h ep a p e ra n a l y z e dt h ei n f o r m a t i o nf l o wa n db a s i cf l o wi nm o u l d sm a n u f a c t u r e a n dd i s c u s s e dt h ec o s t ，t h ec y c l eo fp r o d u c t i o nf r o mt h ev i e wo fe c o n o m i c s w eh e r ei n p r o p o s e dt h ek e r n e lf l o wo fm o u l dm a n u f a c t u r ee n t e r p r i s e ，n a m e l y , t h ef l o wo fp r o d u c t d e s i g na n dm a n u f a c t u r e t h et w op r i n c i p l e so ff l o wr e c o n s t r u c ta r ec o l l a t e r a lw o r ks u b s t i t u t es e r i a lw o r k a n dc o o p e r a t i v ew o r ke n v i r o n m e n ts u b s t i t u t ec o m p l e xf e e d b a c k b a s e do nt h ed e t a i l e d a n a l y s i s o ft h ec h a r a c t e r i s t i ca n de x i s t e n t p r o b l e m so fd e s i g nf l o wo na u t o m o t i v e m o u l d ，w eu s e dt h ec o r r e l a t i v et h e o r yo fc o l l a t e r a le n g i n e e r i n gt oa n a l y s et h e m e c h a n i s mo fc o l l a t e r a ld e s i g no na u t o m o t i v em o u l da n db u i l tt h em o d e lo ff l o wf o r a u t o m o t i v em o u l d m o r e o v e r , t h i s p a p e ra l s op u tf o r w a r dt h es c h e m e o ff l o w r e c o n s t r u c t w et o o ka na u t o m o b i l ee n t e r p r i s ef o ra ne x a m p l e ，f u n c t i o n a lm o d e l sa n dp r o d u c t i n f o r m a t i o nm o d e l sw e r eb u i l ta f t e rf l o wr e c o n s t r u c t i o nb yi d e ew eh a v ev a l i d a t e d t h a tt h ep d m s y s t e mw a sv e r yi m p o r t a n tt ot h er e c o n s t r u c t i o no ff l o wb ya n a l y s i n gt h e c o n s t r u c t i o no fc o d e s i g n ，t h ec o n t r o lo fr e l a t i v ef l o wa n dt h em a n a g e m e n to fp r o d u c t d a t a i nt h i sp a p e r , t h em e t h o do fs e l e c t i o n ，s y s t e m sa n a l y s i sa n dp r o c e d u r ea n a l y s i s h a v eb e e nu s e dt or e c o n s t r u c tt h ek e r n e lf l o wo fa u t o m o t i v ee n t e r p r i s e i ti sau s e f u l w a yt or e d u c et h ec y c l ea n di m p r o v et h eq u a l i t yo f m o u l d k e yw o r d s ：a u t o m o t i v em o u l de n t e r p r i s e ；w o r k f l o w ；r e c o n s t r u c t ；p d m ；c o o p e r a t i o n i i i 湖南大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取 得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其 他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个 人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果 由本人承担。 作者签名：痞君丑日期：加刁年f 月37e l 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学 校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查 阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关 数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位 论文。 本学位论文属于 1 、保密口，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密团。 ( 请在以上相应方框内打“”) 作者签名：煮禾l 导师签名：j 。他0 ， 日期：柳年j 月3 e t 日期：扣7 年，月，日 硕士学位论文 1 1 研究背景和意义 第1 章绪论 1 1 1 研究背景 现代汽车生产完全脱离了手工、半机械化的生产方式，进入了完全的机械化、 自动化生产阶段，特别是汽车车身覆盖件的制造已经是高度模具化，实现了高精 度、大批量、低成本的生产，汽车模具成为了生产汽车的关键设备。因此，汽车 模具工业被喻为“汽车工业之母”i l l 。随着我国改革开放政策的实施，汽车工业 成为国家支柱产业，近2 0 年形成了中国当代的经济生活的热点。汽车工业得到迅 速发展，相伴而生的是市场竞争不断加剧，各大汽车公司纷纷加大了新车型的推 出速度。据不完全统计，2 0 0 4 年上市的新车型为4 0 款左右，2 0 0 5 上市的新车型 超过8 0 款，平均每4 5 天就有一款新车型推出 2 1o 这些新车中，以改款车型居 多，主流汽车厂家的竞争已经从推出精品车型的时代转入“以多取胜”的时代， “车海战术”将成为影响中国车市走向的重要因素。随着新车型的快速推出，精 品车型的进一步改造以及汽车市场竞争的需要，作为“汽车工业之母”的汽车模 具显得愈加重要。国内汽车制造商为了适应市场需求，频繁地更新车型，而汽车 换型时约有8 0 的模具需要更换。并且随着汽车车型更新速度的加快，对汽车模 具提出了缩短交货周期的要求：通常，要求小型模具的交货周期为1 2 个月，中 型模具的交货周期为6 7 个月，大型模具的交货周期为1 0 个月左右。一个型号 的汽车所需模具达几千副，价值数亿元，这种消费市场的变化为汽车模具制造企 业提供强大的动力和巨大的市场空间。 从政策上来看，国家发展改革委员会2 0 0 4 年出台的汽车工业产业政策中 提出，汽车工业的重点是发展零部件、经济型轿车和重型汽车，汽车模具是产业 政策明确的发展重点。2 0 0 5 年国家颁布的整车特征特性( 限制进口、关键零件本 土生产) 政策，也为汽车模具制造企业增加了生产轿车外覆盖件模具的机会。国 家中长期发展规划“十一五”计划中，政府对汽车工业将着重解决自主发展问题、 可持续发展的能源、环保问题及结构调整问题，而汽车模具产品自主开发能力的 提高是中国汽车自主开发能力提高的重要因素。国家在产业政策上大力支持汽车 模具制造业的发展，为汽车模具制造企业提供了较快发展的机会。 目前国内总计有3 0 0 0 多家生产汽车模具的企业，但行业综合实力不强，在高 端市场所占份额极为有限，国产中高档轿车外覆盖件模具几乎都是进口，轻型车 覆盖件模具大部分也是进口的，许多客车和货车上的一些重要零件的模具也是进 汽车模具企业核心业务流程优化重组研究 口的，我国每年需进口约5 亿美元的汽车模具产品才可以满足市场需求。 随着汽车产量和车型近年来快速的发展，汽车价格一年比一年降低。汽车降 价的结果迫使汽车生产厂家降低成本，从而也对模具企业提出了降价要求。对此， 许多模具厂认为这对模具厂不利，但也有一些模具厂认为这是利好消息。因为汽 车厂要降低模具价格，当然是包括进口和国产都在内的所有模具，而现在国内模 具价格与国外相比要低得多，因此，汽车厂会在降低模具采购成本的要求下把一 部分模具从国外采购转为国内采购，这样一来，不但模具厂订单会增加，而且这 部分模具价格会看好，这就是利好的理由。不管是接受原来要进口而转为国内采 购的模具，还是接受原来国产而现在要求降价的模具订单，都要求模具生产企业 在管理和技术等方面取得进步才能胜任。这就迫使模具企业积极采用新技术，努 力改善企业管理，提高自身的综合素质和核心竞争力。向技术要效率，向管理要 效益，已成为许多模具厂的共识。 近年来，国内汽车行业的高速发展，要求汽车模具行业在技术水平上与之相 适应，模具行业的数字化设计制造技术、信息化管理技术以及核心业务流程的优 化重组越来越受到企业的重视。由于市场需求的旺盛，许多企业加大了技术改造 的力度，从硬件的角度来看，先进的数控设备如三轴至五轴的高速加工机床、大 型龙门式加工中心和数控铣等机床、先进的大型测量和调试设备及多轴数控激光 切割机等被大量采用，我国在汽车模具整体设计水平和生产能力上有了大幅度提 高，但部分企业仍然存在很多问题，尤其体现在模具设计开发的技术管理上= ( 1 ) 设计效率不高、标准化程度低、协同管理能力低； ( 2 ) 相关流程管理不科学，对产品数据和资料等信息管理能力不强，对相关 工作流程的控制不强，缺乏一个有效的经验、数据、资料整理和积累的手段和办 法，导致模具的交货期和质量不能得到有效保证，与国际先进水平相比有很大的 差距。 1 1 2 研究意义 汽车模具的设计水平和开发周期直接影响到汽车的成本、质量和开发速度， 在当前日趋激烈的市场环境下，模具企业的竞争力主要取决于模具设计制造水平、 模具的交货周期和对模具开发成本的控制能力，采用先进的数字化设计与制造技 术是提高模具企业综合竞争力的一条有效途径；另一方面通过对相关业务流程进 行分析，运用先进的管理方法和技术，并采用相关的信息化技术重组，也是提升 汽车模具企业核心竞争力的有效途径。本文旨在通过运用系统工程的思想对汽车 模具企业业务流程进行系统分析，探索汽车模具行业将新型的技术手段、新型的 管理思想、新型的业务流程设计结合的有效手段和方法，以提高企业的竞争力。 模具行业竞争力的提升不但可以为模具企业本身创造巨大的收益，也可以促 进我国汽车产业的发展。促使作为国家支柱产业的汽车工业，在持续拉动经济增 硕士学位论文 长的过程中起到带头作用，推进人民生活质量和社会进步水平不断提高，确保社 会经济的可持续发展。 1 2 相关文献综述 1 2 1 业务流程重组思想 业务流程重组( b u s i n e s sp r o c e s sr e e n g i n e e r i n g ，b p r ) 的概念是1 9 9 0 年，美 国m i t 的m i c h a e lh a m m e r 教授首先提出来的【3 1 ，他发现对传统的企业工作流程计 算机化后，并没有给企业带来预期效益，其中主要原因之一是没有触及传统管理 模式。因此，要想取得实效，首先必须分析企业业务流程，剔除无效活动，对其 进行彻底重新设计，计算机只是新业务流程的使能器。他指出b p r 是“追求业务 流程变革的根本性和彻底性，希望取得成本、质量、服务和速度方面的显著性改 善，使得企业能最大限度地适应以顾客( c u s t o m e r ) 、竞争( c o m p e t i t i o n ) 、变 化( c h a n g e ) 为特征的现代企业经营环境”。但是h a m m e r 在业务流程重组的方 法中并没有为企业提供一种基本范例，对于不同行业、不同性质的企业而言，流 程重组的形式不可能完全相同。后来经过了不少学者的补充、完善，这种比较激 进的管理理念逐渐变得内涵丰富。目前b p r 的基本内涵是以流程运作为中心，摆 脱传统组织分工的束缚，提倡面向客户、组织变通、员工授权及正确地运用信息 技术，达到快速适应市场变化的目的，包括不同程度的业务提升、业务优化、业 务改造。 b p r 运用系统思维原理，强调管理面向业务流程，将业务的审核与决策点定 位于业务流程执行的地方，实现从职能管理到面向业务流程管理的转变，以提高 对顾客和市场的反应速度【4 】。 1 2 2 业务流程重组对象选择方法 对于企业流程重组对象的选择问题，国内外很多学者都进行过相关的研究。 在对企业的流程进行分析并选择被改造流程方面，哈佛大学波特教授提出了价值 链分析法l ”。价值链分析法是辨别某种“价值活动”是否能给本企业带来竞争力 的方法，这一理论最早发表在波特的一篇关于如何将价值链分析与信息技术结合 起来的论文中，后来被发展成为企业战略分析的重要手段，对企业信息化建设也 有很重要的应用价值。波特认为，在一个企业中，可以将企业的活动分为主要活 动与辅助活动两种。主要活动包括采购物流、生产制造、发货物流、市场营销、 售后服务等，辅助活动包括高层管理、人事劳务、技术开发、后勤供应等方面的 活动。以上各项活动因企业或行业不同而具体形式各异，但所有的企业都是从这 些活动的链接和价值的积累中产生了面向顾客的最终价值。因此，将一个企业的 活动分解开来，并分析每一个链条上的活动的价值，就可以发现究竟哪些活动是 汽车模具企业核心业务流程优化重组研究 需要改造的。 华中科技大学的崔南方教授主要从关键成功要素( c r i t i c a ls u c c e s sf a c t o r s ， c s f ) 的角度进行了探讨 6 1 ，并认为确定企业核心业务流程应该考虑以下原则： ( 1 ) 必须是对企业的关键成功要素有重要影响的流程； ( 2 ) 必须是企业经营活动中的关键流程： ( 3 ) 必须是适合于信息技术进行处理的流程。 虽然c s f 法本身并没有直接指出对关键成功因素有重要影响的业务活动是什 么，它强调的只是对关键成功因素的识别和监控，但是如果以业务流程的观点来 考虑企业的关键成功要素，就会得出有关关键业务流程和业务活动的认识，这些 活动对关键成功要素有重要影响。这些关键流程和活动可以是产品开发和工艺设 计，也可以是市场营销、物料采购和人事管理等等，对不同的行业而异。 西安交通大学胡飞虎等对业务流程重组再造对象的选择问题进行研究【7 】。他 们认为流程重组不能全线出击，必须首先分析清楚全部业务流程，选择存在问题 最突出的环节或核心环节进行重组。而如何确定这样的环节，是一项艰苦的工作。 在具体分析时，必须考虑以下问题： ( 1 ) 这项流程是否已经成为企业发展的“瓶颈”? ( 2 ) 这项流程重组后是否能解决企业面临的危机? ( 3 ) 这项流程重组成功的概率有多大? ( 4 ) 这项流程重组失败的后果有多严重? 对于价值链分析用于选择b p r 再造对象方面，北京科技大学蔡卫民教授在 2 0 0 2 年提出了紧紧围绕主价值链进行再造的观点【8 】。认为业务流程重组应着眼于 “增值”，减少一切不必要的浪费，用最好的工作质量，最低的成本，最高的工 作效率，提供客户满意的产品或服务，从而稳占市场，保持企业的竞争优势。企 业要围绕主价值链进行流程优化重组。 步磊等在2 0 0 2 年的文献1 9 】认为价值链方法为寻找企业价值增值的关键环节提 供了途径。在企业增值目标的指导下，价值链可以通过结构化的方法，对各种价 值活动进行分析，并通过与竞争对手或发展目标的比较，发现自己的竞争优势和 劣势，确定企业发展的关键环节。当关键环节确定后，具体的实用化过程就需要 b p r 来完成。在企业战略发展规划的指导下，通过充分分析业务流程的顾客需求、 需求模式、制约因素和效率目标，业务流程将得到最有效的改进。 蒋志青在2 0 0 4 年企业业务流程设计与管理一书中归纳了企业流程设计系 统分析方法【l o j ，企业的各种工作流程可以分为：业务流程、经营流程和管理流程， 其中业务流程主要包括：市场营销流程、产品设计开发流程、加工制造流程、质 量管理流程、销售管理流程、储运管理流程、财务管理流程和服务管理流程等。 而质量管理和财务管理跨越了企业的管理工作和业务工作的范围。具体企业进行 硕士学位论文 流程设计应在系统分析方法的基础上，综合考虑各种因素，按照工业工程的程序 分析进行流程的合并、拆除、重排、简化、分解等操作。需要特别指出的是，系 统分析是为完成组织所预定目标对组织所做的总体整合的分析，主要是采用系统 一体化方法以企业的经营整体为对象，强调企业为完成预定目标所做的整体运作 的成功，局部的价值完全由企业提高整体成功的程度而定。 流程设计系统分析方法框架如图1 1 所示【l 。 场购买力，自身的资源 经营战略：产品服务 建立发展客户关系 确立核心流程 确立支持流程 建立组织结构 确立管理平台 建立绩效衡量指标 执行 客户 图1 1 流程设计系统分析基本框架图 1 2 3 企业业务流程重组实施对策 运用信息化技术进行流程重组，关键是如何运用和在多大范围内运用，企业 看中流程设计的同时，也应该重实施。在流程优化重组过程中没有好的实施，再 好的流程系统化设计也只能是“纸上谈兵”。 4 4 1 4 5 】 ( 1 ) 总体规划、分步实施 流程重组实施的原则：总体规划、分步实施。 流程重组在不同的阶段有不同的任务，按照计划和启动、调查研究、设计、 审批、实施的步骤进行。前面的三个步骤是准备阶段，有一系列的相关活动，如 识别准备变革的关键业务并评估如果不进行变革将产生的结果；识别改造的关键 流程；定义项目范围，确定的可以量化的目标，确定实施方法以及详细的项目进 度计划。 设计阶段需要定义新的流程模型并用流程图描述这些流程；设计与新流程适 应的组织结构模型：定义技术需求；选择能够支持新流程的平台等。 审批阶段必须进行代价与收益分析；明确的投资回报；对企业员工影响进行 评估；对竞争地位变化的评估； 实施阶段要完成以下工作：业务流程及组织模型的详细设计；详细定义新的 汽车模具企业核心业务流程优化重组研究 任务角色；开发支撑系统；实旌的导航方案及小范围的实验；制定并实施变更管 理计划：制定阶段性实施计划并实施；制定新业务流程和系统的培训计划并对员 工进行培训； 实施后要进行一些后续工作：定义关键的衡量标准以进行周期性地评估；评 估新流程的效果；对新流程的持续改进方案。 ( 2 ) 充分考虑企业的资源约束 通过研究发现：企业的核心竞争力决定企业实际运行的基本流程和辅助流程、 渠道资源制约企业的市场运作流程( 销售渠道、供应渠道) 、组织是业务流程的推 动力量( 员工、结构、文化、学习型和流程创新) 、信息技术是企业业务流程的重 要约束。 企业在进行流程优化改造时应认真思考整个企业业务流程需要哪些信息支 持：顾客需要哪些信息支持以满足服务，员工需要哪些信息支持以执行业务操作 指令，部门管理者需要哪些信息支持以加强业务管理控制，企业高层决策者需要 哪些信息支持以把握经营管理决策，供应商需要哪些信息支持以满足供货等等。 同时企业必须考虑用什么样的技术收集、统计、分析和提供这些信息。 ( 3 ) 充分重视人的因素 流程改变会给企业的员工带来很大的冲击，这包括两个方面的意思：一方面， 企业中员工的学习能力、对新流程适应能力，决定了新流程的运用程度；另一方 面，由于利益的驱使，企业中层管理人员对流程改变的抵制是导致很多案例失败 的关键，人的因素是企业在进行流程改造时必须充分重视的要素。因此，企业进 行流程改造时，应充分审视企业员工对接受态度，对员工进行及时、充分的培训 教育，以尽快使得新流程运转正常，取得预计的绩效。业务流程的重组，并不是 一件被所有人欢迎的事情，如果没有企业一把手的同意是绝对无法进行的，它都 需要企业一把手拿出魄力，坚定信心，给项目以相当的关注和参与。很多流程重 组实施案例失败，究其原因是企业没有充分考虑组织中“人”的因素。 1 2 4 汽车模具企业流程重组的研究现状 就汽车模具制造中工作流程的改进、优化、重组，很多学者和专家都做过相 关的研究，但是主要集中在模具设计制造的技术作业方式的改变，如设计领域的 c a d c a e c a p p c a m 一体化、基于知识工程和基于实例的汽车模具设计技术， 同时也诞生了许多相关的应用软件，这些将在第二章进行详细的叙述。 模具企业信息化也是目前众多学者和专家研究的热点，以山东山大华天软件 的模具企业信息化目标为例n ，追求的是模具开发协作联盟之间的协同工作和准 确的模具报价与快速的市场反应能力，形成了总体规划、分步实施、效益驱动、 重点突破的指导思想。对汽车模具企业流程重组而言，现有研究多以信息化为目 的，从整体架构上进行研究。 硕士学位论文 传统的模具设计与制造过程是一个基于专业人员经验知识的串行工作过程， 设计人员和制造人员之间缺乏有机联系和信息反馈，- - n 合格的模具往往要经过 设计、制造到试模，再修改设计的多次反复，这样制造出来的模具周期长、成本 高，也失去了市场优势。而采用并行工程的模具设计与制造技术，以项目管理为 手段，以动态联盟为组织形式的模具企业，能最大限度地利用企业内、外部的各 种资源，缩短模具加工周期、降低生产成本、保证模具的加工质量。要达到这个 目标，并不是一蹴而就的，企业首先要练好“内功”，对内部资源优化整合，对 相关流程进行重组。 1 3 本文研究的主要内容 在市场对汽车模具产品的需求旺盛、国家政策大力支持汽车模具发展的宏观 环境下，许多国内汽车模具企业产品的交货周期和质量得不到保证，成本居高不 下，在高端市场缺乏竞争力，造成这一现象的原因是什么? 在现代集成制造技术 日益发展的情况下，怎样增强国内模具企业的竞争力，有效的缩短产品交货周期、 提高产品质量、降低产品成本? 企业如何在有限的资源限制下，对其关键核心流 程进行优化重组，有针对性的运用信息管理技术，以期企业绩效( 收益成本) 最 大化? 本文从这些问题出发，主要研究了以下内容： ( 1 ) 在分析国内汽车模具行业的现状和面临的发展问题的基础上，提出汽车 模具企业选择核心业务流程优化重组的重要性，明确本文研究的主要内容。 ( 2 ) 研究了c i m s 、c e 、p d m 等汽车模具企业进行业务流程优化重组的关键 技术。 ( 3 ) 对汽车模具行业业务流程的一般特点进行系统分析，依据模具生产周期 模型、成本构成模型以及波特的价值链理论从模具企业的主价值链中确定企业核 心流程模具设计流程。针对现有的问题，提出了相应的解决方法：改进模具 设计技术手段、运用产品数据管理技术、构建项目开发的协作环境。 ( 4 ) 结合对具体模具企业的流程现状分析，运用i d e f 方法建立了流程重组 后的汽车模具产品开发过程功能模型和产品信息模型。 ( 5 ) 结合企业实施基于i m a n 的产品数据管理系统重组设计开发流程的实 例，对模具设计知识库的建立方法、产品数据和文档的管理、项目开发协作环境 的构建、相关工作流程的控制进行了研究。 本文通过对汽车模具企业现有问题分析，将企业流程优化重组对象的选择方 法、系统分析方法、工业工程程序分析法、并行工程理论以及p d m 技术等相关方 法和技术，综合应用于汽车模具企业的核心流程优化重组之中，提出了一系列产 品开发流程优化重组的方法，建立了汽车模具产品丌发过程功能模型和产品信息 模型，通过对模具企业产品设计开发部门实施基于i m a n 的信息化解决方案重组， 使企业达到了缩短模具生产周期、提高模具质量、降低模具成本的目的，提高了 汽车模具企业的竞争力。 硕士学位论文 第2 章汽车模具企业业务流程重组的相关技术研究 2 1 计算机集成制造系统( c i m s ) 2 1 1c i m s ( c o m p u t e ri n t e g r a t e dm a n u f a c t u r i n gs y s t e m ) 的概念 计算机集成制造系统技术c i m s 是计算机应用技术在工业生产领域的主要分 支技术之一。它的概念由美国的j h a r r i n g t o n 在1 9 7 3 年首次提出【1 2 】，从上个世纪 八十年代逐渐的到人们认可。对于c i m s 的认识，一般包括两个要点：一是企业 生产的各个环节( 如市场分析预测、产品设计、加工制造、经营管理、产品销售 等一切的生产经营活动) 是一个密不可分的整体；二是企业的全部生产经营过程 本质上看是资料的采集、传替、加工处理的过程，形成的最终产品是资料的物质 表现形式。通俗地解释c i m s 就是“用计算机通过信息集成实现现代化的生产制 造，以求得企业的总体效益”。c i m s 的研究开发集中于系统的目标、结构、组成、 约束、优化和实现，体现了系统的总体性和一致性。 c i m s 的实现是当前我国制造业的总的战略发展方向，c i m s 的内涵随着时代 的发展和科技的进步而不断地丰富，对汽车模具企业业务流程优化重组而言， c i m s 在战略层面对企业的全局起着指引性的作用。 2 1 2c i m s 的构成 c i m s 一般可以划分为四个功能子系统和两个支撑子系统。构成的框图如图 2 1 所示 1 3 1 。 图2 1c i m s 的构成框架图 四个功能子系统： 管理信息子系统，以e r p 或者m r p i i 为核心，包括预测、经营决策、各级生 产计划、生产技术准备、销售、供应、财务、成本、设备、人力资源的管理信息 功能。 产品设计与工程自动化子系统，通过计算机辅助产品设计、仿真测试以及制 造准备，即c a d c a e c a p p c a m 阶段。 制造自动化子系统，是c i m s 信息流和物流的结合点，对大中型制造企业而 言是c i m s 最终产生经济效益的聚集地。由数控机床、加工中心、清洗机、测量 机、运输工具、多级分布式控制计算机等设备及相应的支持软件组成。根据产品 工程技术信息、车间加工指令，完成对零件的作业调度和制造。 质量保证子系统，包括质量决策、质量检测、产品资料的采集、质量评价、 生产加工过程中的质量控制和跟踪功能，系统地保证从产品设计、制造、检测到 售后服务的全过程。 两个辅助子系统： 计算机网络子系统，支持c i m s 各子系统的开放型网络通信系统。采用标准 协议可以实现异构局域网和多种网络的互联。系统满足不同子系统对网络服务的 不同需求，支持资源共享、分布处理、分布数据库和适时控制。 数据库子系统，支持c i m s 各子系统的资料共享和信息集成，覆盖了企业全 部资料信息，在逻辑上统一，在物理上体现为分布式的数据管理系统。 2 1 3c a d c a e c a p p c a m 技术 c a d ，c a e c a p p c a m 技术是企业实现c i m s 的基础性技术，经过多年的研 究与应用实践，上述技术己比较成熟。随着模具工业的科技进步和国际竞争的日 益激烈，在模具制造领域，c a x 技术呈现出如下特点： 模具业对c a d c a m 系统的要求从单纯的建模工具变为要求支持从设计、分 析、管理和加工全过程的产品信息管理集成化系统【1 4 1 。面向制造、基于知识的智 能化功能是衡量模具设计与制造软件先进性与实用性的重要标志之一。随着计算 机硬件与软件的进步以及工业部门的实际需求，国外许多著名计算机软件开发商 己能按实际生产过程中的功能要求划分产品系列，在网络系统下实现了 c a d c a e c a m 的一体化。 例如美国u g 公司推出的c a d c a e c a m 集成化系统u g n x ，该系统覆盖了 几何建模、逆向工程、工业设计、工程制图、仿真分析、数控编程等领域。系统 的每一个功能模块均可独立运行，并能按使用要求进行组合，统一在一个界面下， 形成了专业化的c a d c a e c a m 系统，做到了开放性、兼容性和专业化的统一。 在u g x p 软件中，通过外挂模块的方式，可以实现汽车车身部分零件的参数化设 计，其特有的冲压工程模块实用程度高，除了能自动生成部分关键结构外，还能 硕士学位论文 保证零件产品与模型的动态更新，为准确开展汽车车身模具开发提供了有力的开 发工具。在n c 加工方面，实现了智能化的粗加工、加工参数的设定以及对整个 加工过程进行加工结果的校验分析b 5 1 。 近年来，我国自主开发c a d c a e c a m 系统有很大发展。例如，华中科技大 学模具技术国家重点实验室开发的注塑模、汽车覆盖件模具和级进模 c a d c a e c a m 软件，上海交通大学模具c a d 国家工程研究中心开发的冷冲模和 精冲研究中心开发的冷冲模和精冲模c a d 软件，北京机电研究所开发的锻模 c a d c a e c a m 软件，北航华正软件工程研究所开发c a x a 软件，吉林汽车覆盖 件成型技术所独立研制的商品化覆盖件冲压成型分析k m a s 软件。尤其值得说明 的是，以湖南大学钟志华教授为首的科研群体开发的拥有自主知识产权，达到国 际先进水平的汽车覆盖件冲压成型c a d c a e c a m 一体化软件c a d e m ，该软件 已经成功移植到上海超级计算中心的“神威”巨型计算机上，为我国汽车冷冲模 具科学化、精确化、快速化开发作出了巨大贡献。 2 2 并行工程( c e ，c o n c u r r e n te n g i n e e r i n g ) 2 2 1 并行工程的提出 在市场经济大潮中，企业之间的竞争主要是交货期、质量、成本和服务，即 所谓的t q c s ( t i m e ，q u a l i t y ，c o s t ，s e r v i c e ) 之间的竞争【1 6 1 。面对激烈竞争，各种 先进的生产模式应运而生。并行工程是2 0 世纪8 0 年代末期市场竞争加剧下的产 物。并行工程的思想改变了传统的生产管理模式，能够有效地缩短交货期，降低 生产成本，改善产品质量。因此，其思想提出后成为众多企业革新的主要内容， 也成为许多企业赢得竞争的法宝。 1 9 8 8 年美国国防分析研究所( i n s t i t u t eo fd e l e n s ea n a l y s e s ) 在其r - 3 2 8 报告中 首次提出并行工程( c o n c u r r e m e n g i n e e r i n g ，c e ) 并将其定义为i l7 】：并行工程是对产 品设计及其相关过程( 包括制造和支持过程) 进行并行、一体化设计的一种系统 化的工作模式。这种工作模式力图使产品设计开发者们从一开始就考虑到产品全 生命周期( 从概念形成到产品报废) 的所有因素，包括质量、成本、进度及用户 需求。从技术层面理解，并行工程是建立在信息集成基础上的优化运行模式，它 为先进制造技术的总体优化提供了新的技术集成思想。并行工程的主要目标是： 提高新产品开发全过程，包括设计、工艺、制造、销售服务等的质量；降低新产 品整个生命周期的成本，包括产品设计、工艺、制造、发送、支持、客户使用乃 至产品报废等成本；缩短新产品研制开发周期，包括减少设计反复，缩短设计、 生产准备、制造及投入市场的时间等。 并行工程思想以信息集成为条件，以重构产品设计开发过程为手段，通过一 系列的技术手段，以空问换时问，强调产品开发人员在产品设计阶段尽早地考虑 汽车模具企业核心业务流程优化重组研究 产品全生命周期中的所有因素。图2 2 所示为并行工程示意简图n 蚋。 图2 2 并行工程示意简图 2 2 2 并行工程的本质特点 c e 的基础是组织模式改革用户需求定义环境建设产品开发过程 中新技术应用四个要素的综合平衡【1 9 】【2 0 】【5 2 】【5 3 1 ： ( 1 ) 组织模式变革要素 c e 打破传统的，按部门划分的组织方式，由项目领导按产品开发对象、任务 及目标，优化组合出跨部门的集成产品开发团队( i p t ) ，i p t 对他们所作出的决策 负责，并时刻把顾客的需求作为首先要考虑的问题。i p t 的数量和涉及的学科由产 品复杂程度及其相应的过程决定。 ( 2 ) 用户需求定义要素 用户需求是现代产品开发质量保证的最终目标，并且它是在不断变化的。设 计部门的主要任务是充分理解用户的真正需求，用于衡量产品开发过程中从概念 设计、详细设计到产品评估与检验的每一项活动的进展和质量保证。 ( 3 ) 环境建设要素 作为支持产品开发小组协同工作的基本条件，其基础设施包括计算机与操作 系统、网络与数据库、群组协同工作软件( 如e m a i l 、多媒体等) 。它支持产品开发 的各种信息类型，如数据、文本、图像和声音等，保证在正确的时刻，把正确的 信息，以正确的方式，传递给正确的人。 ( 4 ) 产品开发过程中新技术应用要素 c e 产品开发必须采用新技术，如改进开发流程、建立覆盖件产品生命周期的 信息模型、使用集成的c a x d f x - i - 具、对设计过程进行综合管理等。根据具体的 产品和受到市场的影响，这些方面的具体形式和它们之间的相互关系都在不断地 发生变化，但只有达到某种程度的平衡，而不是片面地强调某一方面，才能使c e 发挥最大的效益。 c e 最高目标是实现产品开发过程中的组织管理技术集成1 2 ，经过五 硕士学位论文 个过程： 理：( 4 ) r 知识 信息 ( 1 ) 互操作的计算环境；( 2 ) 互操作的工具与任务；( 3 ) 自动化数据管 自动化过程管理；( 5 ) 自动决策支持。这五级演进模式如图2 3 所示。 存取交换协作 图2 3c e 自动化五个阶段 从组织管理技术集成的角度出发，以c m s 信息集成作为基础，实 现c e 须经过三个阶段【2 2 】，如图2 4 所示。 ( 1 ) 信息集成 传统的、按专业划分的产品开发队伍通过数据库的方式实现功能部门之间的 数据集成。支撑技术包括各种计算机辅助工具和信息集成手段。 责任 管理 目标 管理 递阶 管理 图2 4c e 实现的组织管理技术集成 ( 2 ) 过程集成 以信息集成为基础，集中了多个专业的学科组，如机械开发部、电子开发部、 动力开发部等。通过p d m ( 产品数据管理系统) 实现全局产品数字定义和产品生 命周期管理。支撑技术包括d f a ( 面向装配的设计) d f m ( 面向制造的设计) d f x 面向产品生命周期中其他领域的设计、加工过程仿真、数字化预装配等。这些工 具能使上游的设计过程及时考虑下游的需求，减少设计返工。 ( 3 ) 自动决策支持 以信息集成和过程集成为基础，组织以产品开发为主线的i p t ；通过p d m 或 更广泛的企业框架实现i p t 的协同工作。支撑技术包括产品开发过程重构、产品 开发过程中的质量管理、产品开发过程综合决策系统、广域网与多媒体群组协同 工作环境。其最终目标是利用先进的计算机和网络技术，在一个综合决策系统环 境中做到产品开发的一次成功。 2 2 3c e 和b p r 的关系 i 并行工程的思想为企业的b p r 指明了方向，尤其体现在产品的设计开发流程 重组之中。并行设计采用集成化和并行化的思想设计产品，在产品开发的早期就 充分考虑产品生命周期的所有因素，达到提高质量、缩短产品开发周期的目的。 现在已经形成了产品设计开发中流程重组的两大原则：一是用并行工作代替串行 工作；二是以协同工作方式代替复杂的反馈。 2 3 产品数据管理技术 2 3 1 p d m ( p r o d u c td a t am a n a n g e m e n t ) 综述 p d m 技术最早出现在2 0 世纪8 0 年代初，是在c a d c a m c a e 及e d m ( 工程数 据管理) 的基础上逐步发展起来的，最初的目的就是为解决大量工程文档的管理 困境。而正式提出产品数据管理这一概念是在2 0 世纪八十年代后期。随着p d m 技 术突飞猛进，人们对p d m 概念的内涵和外延认识也逐渐清晰，在1 9 9 5 年2 月，主要 致力于p d m 技术和相关计算机集成技术的国际权威咨询公司c i m d a t a 公司总裁e d m i l l e r 在( p d mt o d a y 一文中给出了p d m 的简单定义【2 3 】：“p d m 是一门用来管 理所有与产品相关信息( 包括零件信息、配置、文档、c a d 文件、结构、权限信 息等) 和所有与产品相关过程( 包括过程定义和管理) 的技术”。而g a r t n e rg r o u p 公司的d a v eb u r d i e k 则把p d m 定义为1 2 4 j ：。p d m 是为企业设计和生产构筑一个并 行产品开发环境( 由供应、工程设计、制造、采购、销售与市场、客户构成) 的 关键使能技术。”一个成熟的p d m 系统能够使所有参与创建、交流、维护设计意 图的人在整个信息生命周期中自由共享和传递与产品相关的所有异构数据。无论 概念怎样，p d m 是依托i t 技术实现企业最优化管理的有效方法，是科学的管理框 硕士学位论文 架与企业现实相结合的产物，是计算机技术与企业文化相结合的一种产品。p d m 不仅仅可针对一个或少数几个部门( 如设计部门、工艺部门等) ，而且也可着眼 于全企业范围；它不仅集中于产品的数据存储与管理，而且更广泛地涉及对产品 的变更控制、工作流程管理、产品配置管理等功能。 p d m 技术的研究与应用在国外已经非常普遍，全球范围商品化的p d m 软件有 不下1 0 0 种。其中，国外流行的p d m 软件产品有美国u g s 公司的i m a n ，美国p