基于工作分解結構的汽車研發平臺系統集群規劃

李濤 應正健 吳傳洋 李琳 李微微

摘 要：文章基于工作分解結構（WBS），規劃了管理信息化、設計數字化的汽車研發平臺系統集群以及各系統之間的交互關系，以在線化承載從項目立項到SOP的“端到端”汽車產品研發業務體系，支撐多、快、好、省的研發目標。

關鍵詞：WBS;汽車研發平臺;系統集群

中圖分類號：C935 ?文獻標識碼：B ?文章編號：1671-7988（2020）20-233-03

Abstract： Based on the work breakdown structure （WBS）， this paper plans an vehicle R&D platform system cluster of management informatization and design digitalization， and the interaction between the systems， so as to carry the "end- to-end" vehicle product R&D business flow from project establishment to SOP online， and support the product develop -ment objectives of much， fast， good and province.

Keywords： WBS; Vehicle R&D Platform; System Cluster

CLC NO.： C935 ?Document Code： B ?Article ID： 1671-7988（2020）20-233-03

引言

汽車，是最復雜的民用機電一體化產品，由發動機、懸架、車身等數十個系統、上萬個零部件組成;還搭載了智能網聯系統、車身穩定系統、發動機和變速箱控制系統等各種軟件系統。這些軟、硬件組裝到一起，外在表現的功能、性能指標也高達數千條之多;整車級性能指標主要分為動力性、能耗經濟性、制動性、操縱穩定性等，每項性能下還可細分為若干指標，如動力性可分為0-100km/h、60-100km/h、0-60km/h加速性能等。這些性能指標和軟、硬件之間，還呈現十分復雜的矩陣關系。

面對如此復雜的汽車產品，其研發涉及到需求管理、項目管理、產品設計、性能開發、仿真分析、試制試驗、資源要素管理等若干個 ?專業領域，各業務領域協同效率要求越來越高，以便響應市場的快速變化，這就需要高度整合的研發體系，即承載研發體系的在線化研發平臺需要緊密協同的系統集群，才能實現管理信息化、研發數字化，達到提高管理水平，達到高質量、低成本、短周期的目的;亦即要求汽車研發平臺系統集群在頂層規劃時要定位準確。WBS是研發項目管理的根基，根據WBS規劃系統集群可以有效避免各系統承載業務交叉重疊或功能缺失。

此外，研發平臺不可能一步到位、一次建全或者一個系統包羅萬象，需要總體規劃、分步實施，組合若干個專業系統，形成有機的系統集群，才能形成完善的信息化、數字化研發平臺;即按照WBS規劃建設策略，可以步驟明確、路線清晰的實施平臺建設。

1 汽車研發工作分解

研發平臺是研發體系的信息化、數字化載體，其建設應圍繞業務需求展開，即各系統承載業務劃分、交互關系的規劃，是系統集群建設的關鍵;一旦任務與流程脫節，任務不能驅動流程，流程不能集合資源要素，勢必造成信息孤島，導致系統集群內部交互不暢，影響平臺的正常運行。因此，本文基于汽車研發工作分解結構，緊密圍繞汽車研發業務進行汽車研發平臺系統集群規劃。

如圖1所示，汽車研發可分為預研、立項、概念設計、詳細設計、試制、試驗、認證量產等階段，每個階段設置評審閥門。根據各階段的重點工作，可以分解出一級工作任務，如預研立項、產品開發、性能開發、車輛試制、試驗驗證等。將研發工作任務按照“橫向分段，縱向分層”的方式逐級分解，可得到汽車研發工作分解結構（圖2所示）。

2 基于WBS規劃系統集群

盡管汽車研發工作任務分解至“葉節點”（WBS最末端），有數千條之多;但是，各領域的工作流程有相近之處。例如，性能開發領域，所有指標的開發都基本上會經歷指標分解、指標設定、指標驗證、指標認可等步驟;產品設計領域，包含概念設計、方案設計、詳細設計、設計認可等步驟;試驗驗證領域，包含試驗策劃、試驗準備、試驗實施、報告編制等步驟;亦即，各領域的主要流程節點相近，只不過具體實施時所用到的方法、工具不同，如試驗實施環節用到的設備資源、執行的標準方法有所差異。

根據WBS任務的流程屬性歸類，可規劃建設對標管理系統、整車性能管理系統、產品設計管理系統、仿真分析管理系統、試制管理系統、試驗管理系統、認證管理系統等。為了保障各領域的工作質量，還應建設質量管理系統。

汽車研發是一個系統性工程，各領域需要高效的協同，即需要項目統籌管理，亦即需要建設項目管理系統，統籌和鏈接這些系統。項目管理系統主要承載一級工作任務的計劃管理及其交付物管控，各領域的工作任務計劃及控制，由所屬系統管理。

汽車研發過程會有大量的交付物，也需要專業的系統來管理，如產品數據需要PDM系統，設計文檔和試驗報告需要文檔管理系統，試驗數據需要試驗數據管理系統。

此外，汽車研發還需要投入龐大的人、財、物、知識等資源，這些資源伴隨流程高效、精準的供給，是汽車研發工作的重要保障;即人、財、物、知識等基礎性資源，需相應建設人力資源管理系統、財務管理系統、資產管理系統、知識管理系統等專業化的資源要素管理系統，確保高效、精準的投入到產品研發流程各環節中，將合適的資源在正確的時間投放到正確的流程節點上。

3 信息化、數字化研發平臺構建

將上述系統根據WBS任務間的交互關系進行梳理，建立系統間的關聯關系，調整或增減各系統承載業務范圍，形成有機的系統集群，最終形成汽車研發信息化、數字化平臺（如圖3所示）。其核心是以WBS任務分解驅動流程，資源隨任務在流程中流轉，最終形成交付物;亦即任務驅動，交付拉動，環環相扣，推動流程的高效運轉，提升組織工作效率。

根據圖3，集群內各系統的業務定位和建設目標一目了然，可以有效的避免各系統建設方向的偏離或者各系統承載業務交叉。但是，系統間的數據交互，如果僅僅通過兩兩集成的方式，接口建設和維護難度較高，可以采用“虛擬數據總線”的方式，解決數據格式不統一帶來的數據交互難題，如圖4。

根據各系統承載業務的屬性，可分為統籌管理類、核心業務管理類、一般業務管理類、交付物管理類、資源管理類系統等。核心業務管理系統主要包含產品設計管理系統、整車性能管理系統、試驗管理系統;其中產品設計管理系統涉及動力、車身、底盤、智能網聯等所有產品設計開發領域，與整車性能管理系統形成孿生關系。試驗管理系統的重要性在于承載了“V模型”右側的絕大部分業務，與產品設計和性能開發形成對等關系;并且，在整個產品開發中占用了一半以上的人、財、物資源（樣車亦是其主要耗費之一）。

研發任務從項目管理系統出發，逐級在各業務管理系統分解，直至“葉節點”;各業務管理系統根據流程節點需求集成人、財、物、知識等資源要素，高效執行各級任務;由質量管理系統監控各系統承載業務的運行情況;最終，將成果交互至各交付物管理系統。以研發任務WBS為基礎，實現任務驅動、需求拉動，在系統承載的業務流程兩端形成“壓差”，促使流程“管道”高速流轉，達到多、快、好、省的目的。

值得關注的是，汽車研發是知識密集型工作，幾乎每個系統承載的每項工作任務，都會涉及到方法、工具、模板等各類知識;雖然不同于有形的人、財、物資源，但對研發工作的方方面面都起著重要支撐作用，是提升研發創新性和產品附加值的重要手段。當前的知識管理，已從“人找知識”向“知識找人”方向轉變，大大提升了工作效率和質量。各業務系統根據需要，在每項工作的關鍵節點定義鏈接或主動檢索，向工程師推送知識包或相關知識;同時，各業務系統所產生的優秀總結、方法、工具等，交互給知識管理系統，作為通用的固態知識，促進知識工程的發展。

4 總結

汽車研發工作十分龐雜，大多數汽車研發機構都投入了大量精力建設各式各樣的信息化系統，卻鮮有緊密結合產品研發體系進行全面、系統、嚴謹規劃的案列。本文提出了一種較合理的汽車信息化、數字化研發平臺系統集群規劃方法，即以汽車研發WBS為基礎，以任務執行流程屬性為原則，以任務驅動、需求拉動為動力，高效集成人、財、物、知識等資源要素，加速信息數據協同交互和資源流轉，形成研發管理信息化和產品設計數字化的研發平臺，達到提升產品質量、降低研發成本、縮短研發周期的目的。

參考文獻

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