整车研发多维度试验业务数字化高效整合研究.pdf
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1、Software Application 软件应用IM投稿网站: 2024年第1期 81整车研发多维度试验业务数字化高效整合研究吴光华,任趖滕,廖慧红,赵婉婷(吉利汽车研究院(宁波)有限公司,浙江 宁波 315336)摘要:整车研发试验业务复杂且呈现多维度交叉协同,这导致业务运转效率低、成本不透明、报告编制繁琐及数据分析杂乱。本文结合负责的数字化试验室建设经验,进行了深入总结,提出通过“数字化”手段+“矩阵一体化”方案来解决整车研发试验业务痛点问题,实现管理更加透明、便捷、高效。关键词:试验业务;数字化;高效协同;试验成本管理;报告自动化中图分类号:U467.1+9文献标志码:A1整车研发试验
2、业务概述1.1业务特点整车研发试验是整车开发过程中质量控制的“守门员”,其业务特点为流程链条长、委托类型多、试验条目及标准多、跨部门协同多、执行规范要求高、多样品多样车、设备类型多、试验场地分散,以及试验数据庞大且复杂,并且这些业务要素间呈现出多矩阵交叉协同形态。业务流程从试验策划经试验委托,最后到试验准备、执行、结算和分析等,要经过 10 个阶段;委托类型包括试验类、公告类、研发类和对外承接类等;试验条目包括属性、子系统、功能开发、零部件和公告等 3 000余项,试验标准包括企标、国标、欧标和美标等;协同部门涵盖项目组、工程部、试验部、试制部、财务部、采购部、供应商、客户和第三方试验室等;样
3、件类型包括整车、白车身、系统、零部件和材料等;设备类型有试验台架和计量设备;试验场地有试验室、试验场、三高基地、全国道路和海外道路;试验数据包含参数数据、主数据、试验标准、业务表单数据、样品数据、原始记录数据、试验台架文件数据、车机 CAN 总线数据、试验报告数据和试验分析数据;实验室管理体系要求所有涉及试验中的人员、设备、样品、数据和报告等要素须符合 ISO17025CMACNAS 和国家行业规范的实验室管理体系。1.2挑战与机遇新能源新造车势力的崛起对传统造车企业提出了非常大的挑战,造车新势力带有创新型和互联网的思维,也加快了汽车产业新产品的更新迭代,压缩了汽车开发周期,加大了汽车研发成本
4、,挤压了传统车企的利润空间。汽车试验是整车开发过程中不可缺少的环节之一,汽车新产品从设计构思到市场化的开发全过程中,试验IM软件应用 Software Application82 2024年第1期既耗时又繁琐,试验费约占全部开发费的 1/3 以上,试验条目累计有几千项。为满足 18 个月开发周期的验证策略与前移解耦系统试验体系,需要借助现代化的管理工具及技术手段,提升业务流程的流转效率,实现成本精细化管控,减少人为化操作、降低研发成本。面对市场内外的挑战,传统车企试验环节也需要整合研发资源、高效协同各部门工作来突破重围,急需要建立试验数字化管理平台来实现业务全过程管控、精益验证。打通业务流、集
5、成信息流,实现从策划、预算、委托、委外、执行、验收、报告、结算和数据分析等全过程线上精细化管控,实现业务高效协同;集成属性开发系统、项目预算管理系统、采购管理系统、设备管理系统和试验车辆管理系统等,实现业财一体化、数据高度集成、数据自动勾稽检查及防呆防错、报告自动生成,以及数据可视化多维度展现。2“矩阵一体化”解决方案2.1整体方案介绍借助数智化技术建立覆盖试验全业务域综合管理系统。首先优化流程实现业务高效协同、梳理主数据及业务表单并且标准化、梳理跨系统集成清单及传递参数、分析试验业务流与采购流及成本流之间的关系、研究报告“一键”自动生成难点及技术手段;综合需求分析、总体架构设计,引入多项数字
6、化技术及原型设计工具,开发出功能智能且易用的系统。数字化试验业务整体解决方案如图 1 所示。图 1数字化试验业务整体解决方案2.2流程重组、业务高效协同立足于整车研发体系、以产品增值交付为导向、以客户需求和满意度为目标,明确岗位职责、工作范围以及协调和调动资源权限等1,优化流程节点、标准化数据结构、集成系统功能、优化资源排期规则、重组组织结构,达到工作流程和试验能力最优化配置目的。整车研发试验业务流程设计思路:1)结合整车开发项目管理主线流程,绘制试验领域流程框架,确保流程横向集成纵向贯通,达到试验业务从项目需求到交付的闭环管理。试验业务流程总体框架如图 2 所示。2)由职能化管理、粗放式管理
7、,向流程化管理、精细化管理转变。分类业务条线,细化流程节点,标准化共性业务,明确各个环节岗位职责。试验业务细分场景如图 3 所示。Software Application 软件应用IM投稿网站: 2024年第1期 83图 2试验业务流程总体框架图 3试验业务细分场景3)细化总体流程框架,以人机协同自动化处理为目标,数据驱动业务流,并行过程取代串行,数据勾稽检查取代人为审核;以事前项目预算管控替代事后成本监督,减少不必要的审核、检查和控制活动;资源集中管理、可视化精准排期;用数字化技术实现过程自动化、移动化办公,尽可能抛弃手工管理过程。为试验业务分支流程图如图 4 所示。2.3数据标准化、集成化
8、,多维度分析试验领域数据种类多且庞大,需要分类、分层管理,以数据产生的价值进行定义、采集、存储、分析。数据模型的搭建需要遵循准确性、唯一性、完整性、有效性、一致性、关联性、及时性原则。试验业务数据模型如图 5所示。此试验业务数据模型实现了参数数据标准化、主数据标准化、业务数据集成化、原始记录数据线上化、设备/台架/车端数据采集自动化,以及指标数据可视化。为规范数据输入及统计维度口径一致,要求所有表单字段能做到选择输入、尽量不手动输入;数据字典设计时必须定义每个字段数据类型及录入规则。确保数据采集的准确性、有效性。试验主数据管理包括试验条目、人员、设备、场地、样品、样车和劳务等。试验条目是试验业
9、务中核心的数据,试验业务所有节点的开展及信息的传递都是围绕条目状态进行推进的,试验条目结构与物料 BOM 一样需要分层管理,统一编码,全流程贯穿引用;人员、设备、场地、样品、样车和劳务属于资源主数据,需要唯一编码,在试验排期阶段需要针对委托单中每个试验条目精准分配这些资源,并根据试验进度实时更新这些主数据使用状IM软件应用 Software Application84 2024年第1期态。主数据标准化是确保静态数据的唯一性,各业务表单在引用主数据时确保数据一致性原则。业务表单包括策划计划、委托单、任务执行单、委外单、劳务申请单、场地申请单、比价表、验收单、对账单和结算单等,这些单据是支撑整个业
10、务运转的信息载体,每个单据间都是通过试验条目编号+委托单号实现环环相扣、单单匹配、数据间相互连接,这保障了业务流正向顺畅传递。业务表单在设计时需要精细化,定义好每个字段的逻辑规则及必填项要求,跨系统数据传递时需考虑接口异常检查及数据回传状态,以确保数据被正确、完整记录。规范各试验条目对应的原始记录表单并与试验标准一道作为体系受控文件,为确保数据的及时性采集和报告对原始数据的可追溯性,需要对原始记录表单进行在线填报,随试验执行单自动推送至试验执行工程师工作待办中,确保数据采集的及时性。数据采集与数据分析处理是试验的关键,试验数据管理与试验流程管理要与采集与分析紧密的结合在一起,图 4试验业务分支
11、流程图图 5试验业务数据模型Software Application 软件应用IM投稿网站: 2024年第1期 85使之达到“管理”围绕着“采集与分析”2。数据采集会借助物联网、车联网技术,将试验设备、上位机、T-BOX和传感器等产生的设备状态、能耗、转速、转矩、功率、电压、电流、温度、CAN 信号、载荷和材料成分等进行自动采集。试验数据应用按职责分工划分为试验工程师台账、运营工程师台账、主管/部门领导台账,以及中心/公司领导台账;按数据展现方式分为明细报表数据、汇总数据和仪表盘数据;按照专业技术特点分为频谱、雨流计数、流场、燃烧、高线图、气泡图、星云图和 GPS 等;按数字化实现技术手段分为
12、 BI 分析、AI 分析;按管理维度分为规划计划分析、项目策划分析、试验能力分析、试验交付分析、试验成本分析、试验资源分析、验证质量分析和安全合规分析。2.4业财一体化,合规运营、成本精细化管控通过设计试验委外流程与采购比价、下单、验收、结算流程的信息集成,实现需求、采购、结算业务活动线上监督及价值审计,使公司业务良性合规运营;设计试验委托流程与财务项目预算、成本、付款流程的信息集成,达到试验条目台账按预算、成本、结算在一张报表中精准体现,实现“一本账”管理,减少线下大量对账工作。业财一体化解决方案如图 6 所示。图 6业财一体化解决方案试验综合管理系统与采购系统集成接口包括创建委外单、创建技
13、术验收单、结算信息回传。试验综合管理系统与财务项目系统集成接口包括 WBS 信息查询、试验任务预算金额占用、试验任务实际成本计入。2.5平台功能智能且易用以重组后的业务流程、标准化后的业务表单和数据模型、精益成本管理思想、强大报表功能需求为目标,进行系统总体架构、详细设计,强调试验资源与试验能力的优化配置及试验过程的智能化,通过试验执行柔性配置与台架可控制集成,减少试验人工干预,从而实现人与机器的协调合作。数字化的管理平台使用户工作重点从编辑维护操作转为审核系统生成内容操作,从而不仅提升用户工作效率,也加强了流程中的体系管理3。试验综合管理平台功能地图如图 7 所示。数字化试验平台应覆盖“试验
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