基于柔性化架構(gòu)的復(fù)雜產(chǎn)品變更管理模型構(gòu)建

史宏

(上汽通用汽車有限公司，上海 201206)

0 引言

隨著工業(yè)4.0概念的普及，5G、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)進入各行各業(yè)，原本相對簡單的產(chǎn)品變得越來越復(fù)雜。對于集成了軟件平臺、智能通信或者數(shù)據(jù)處理的復(fù)雜產(chǎn)品設(shè)計，通常涵蓋結(jié)構(gòu)硬件、系統(tǒng)軟件等錯綜復(fù)雜的產(chǎn)品設(shè)計結(jié)構(gòu)矩陣關(guān)系，由分布在各地的設(shè)計團隊協(xié)同完成[1]，所以傳統(tǒng)的單一以硬件為主的產(chǎn)品設(shè)計變更管理流程(如傳統(tǒng)汽車)或者以軟件設(shè)計為主的產(chǎn)品變更管理流程(如網(wǎng)絡(luò)平臺系統(tǒng))，都無法很好地滿足復(fù)雜產(chǎn)品變更管理的需求。

當(dāng)前，對于產(chǎn)品變更管理流程的研究主要集中在流程精益性和數(shù)據(jù)完整性管理兩個方面。流程精益性的相關(guān)研究側(cè)重于流程過程精細(xì)的劃分，將變更分為請求、評估、實施階段[2]，并引入工作流[3]概念對變更流程進行梳理，從橫向上分析產(chǎn)品的設(shè)計變更流程優(yōu)化方案；數(shù)據(jù)完整性管理的相關(guān)研究側(cè)重于變更管理的平臺化控制，如基于PDM流程搭建變更管理平臺，實現(xiàn)產(chǎn)品變更過程的自動控制和變更數(shù)據(jù)傳遞的完整性[4]，將橫向的變更管理流程平臺化。然而，相關(guān)研究缺乏對復(fù)雜產(chǎn)品多層次結(jié)構(gòu)、多維結(jié)構(gòu)矩陣關(guān)系的分析，在復(fù)雜產(chǎn)品變更管理中，存在變更影響評估不足、多零件變更實施協(xié)同性不足甚至變更難斷點等問題，嚴(yán)重影響產(chǎn)品開發(fā)和交付進度，增加產(chǎn)品開發(fā)投入。

柔性化架構(gòu)理念是一種基于靈活性和適應(yīng)性概念的開發(fā)思路。該架構(gòu)可以根據(jù)復(fù)雜產(chǎn)品的實際情況進行靈活調(diào)整，從而將過程/流程/軟件系統(tǒng)開發(fā)和復(fù)雜產(chǎn)品的變化相適應(yīng)，便于處理各種異常或例外情況，提高流程/軟硬件的應(yīng)變能力；當(dāng)下柔性化架構(gòu)主要應(yīng)用于制造生產(chǎn)線的多品種柔性化生產(chǎn)架構(gòu)設(shè)計[5]或軟件系統(tǒng)開發(fā)的柔性化設(shè)計。本文將柔性化架構(gòu)開發(fā)理念應(yīng)用于復(fù)雜產(chǎn)品變更管理模型開發(fā)中，并對優(yōu)化后的流程模型進行推演驗證。

1 產(chǎn)品變更管理模型的建立

1.1 產(chǎn)品模型維

面向?qū)ο蟮姆椒ū磉_主要包含屬性和方法兩種。對象屬性表達為獨立的實體，對象方法用來表示獨立實體之間的邏輯關(guān)系[6]。復(fù)雜產(chǎn)品模型可以表示為多個獨立實體和實體之間邏輯關(guān)系的組合，CP=(A，M)，其中A=(Ai，Aj，i=1，2，…，n，j=1，2，…，n)，組成復(fù)雜產(chǎn)品的所有部件和子系統(tǒng)的集合；M=(Mi，i=1，2，…，n)，關(guān)聯(lián)模型。

1.2 變更管理模型維

采用對象分析的方法表達，復(fù)雜產(chǎn)品變更流程模型可以表示為實物對象、實物對象之間的關(guān)系、流程對象、流程對象之間的關(guān)系；產(chǎn)品變更流程模型的邏輯關(guān)系組合，PF=(A，M，P，R)，其中A=(Ai，Aj，i=1，2，…，n，j=1，2，…，n)，實物對象組成復(fù)雜產(chǎn)品的所有部件和子系統(tǒng)的集合；M=(Mi，i=1，2，…，n)，部件和子系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)模型；P=(Pi，i=1，2，…，n)，組成流程對象的所有階段、過程和子任務(wù)的集合；R=(Ri，i=1，2，…，n)，流程對象之間的關(guān)聯(lián)模型。

1.3 基于柔性化架構(gòu)的流程模型建立

縱向上，通過復(fù)雜產(chǎn)品實物對象和實物對象的關(guān)聯(lián)基礎(chǔ)模型的搭建和按需配置的方式，完成實物對象關(guān)聯(lián)模型和流程模型之間的柔性關(guān)聯(lián)。

圖1 變更管理模型

2 柔性化架構(gòu)變更管理模型演進

變更管理模型的實現(xiàn)和變更管理流程階段過程及過程關(guān)系緊密相關(guān)，變更管理過程優(yōu)化是變更管理流程模型演變的過程。

變更管理模型流程對象的迭代優(yōu)化，可以從細(xì)化變更任務(wù)、柔性規(guī)劃人員和實物對象關(guān)系柔性配置三個方面集成演進。

2.1 細(xì)化變更任務(wù)

考慮將變更階段流程對象顆粒度從6個進一步細(xì)分為8個，同時考慮到軟件項目的敏捷項目管理在變更任務(wù)管理中的運用，將變更任務(wù)分為更改前的預(yù)評估、撰寫標(biāo)準(zhǔn)化變更請求、產(chǎn)品工程內(nèi)部更改審批、各部門更改評估、更改上會審批、更改批準(zhǔn)、更改實施、更改關(guān)閉。詳細(xì)任務(wù)如下：

(1)更改前的預(yù)評審的過程，分為更改的需求及更改的影響，以初步確定后續(xù)是否需要撰寫更改，減少不必要的更改，提升工作效率。

(2)標(biāo)準(zhǔn)化變更請求的過程，可以減少撰寫出錯的概率，也便于后續(xù)各部門評估，提升整體工作效率。

(3)產(chǎn)品工程內(nèi)部評審的過程，作為檢查和二級評審環(huán)節(jié)。

(4)各部門更改評估的過程，關(guān)鍵是確保變更信息流動的完整性。

表2給出了浮動位線攻擊方法的仿真結(jié)果。從表中可以看出,使用浮動“0”攻擊低電壓SRAM單元時,R1和R2的檢測電阻分別降低到3.5 MΩ和3.7 MΩ。使用浮動“0”攻擊的方法僅對減小R1和R3有作用;使用浮動“1”對低電壓SRAM單元進行攻擊時,最小可檢測電阻R3和R4分別從不可檢測分別變?yōu)?60 MΩ和290 MΩ[11]。對于電阻R3和R4,使用浮動“1”攻擊效果更明顯,但此時的最小可檢測電阻R1和R2仍然不變。因此,我們需要使用浮動“0”和浮動“1”這兩種攻擊方法來檢測最小可檢測電阻R1-R4。

(5)更改上會審批過程，作為一級評審，結(jié)合各部門對變更的影響評估的數(shù)據(jù)，做出是否實施變更的決策。

(6)更改批準(zhǔn)的過程，把決策落實到流程內(nèi)的一個閥點。

(7)更改實施環(huán)節(jié)的過程和更改評估類似，需要確保所有更改各相關(guān)部門都能獲得更改實施的命令，同時設(shè)置統(tǒng)一的斷點時間。

(8)更改關(guān)閉的過程，也是一個閥點。

軟件變更管理采用敏捷方法和以硬件為主的變更管理不同：首先，對問題跟蹤需求表中的變更需求進行整理并放入Sprint backing中；其次，確定各需求的影響和優(yōu)先級；最后，根據(jù)優(yōu)先級確定特定需求的啟動變更的計劃或者版本迭代計劃，觸發(fā)變更后，通過Scrum的方法對系列變更內(nèi)容或者迭代的軟件版本進行快速迭代更新，滿足產(chǎn)品開發(fā)需求。

2.2 柔性規(guī)劃人員

在模型設(shè)置中，首先，對各環(huán)節(jié)評估人員名單對評估流程進行統(tǒng)一規(guī)劃；其次，保留人員增減窗口，實現(xiàn)評審人員在不同變更實例中的柔性化，確保評審流程對象關(guān)聯(lián)模型的柔性，提高效率。

更改前的預(yù)評估階段，可以由更改請求發(fā)起方或者產(chǎn)品設(shè)計人員組織，有選擇性地發(fā)給關(guān)鍵部門如采購和制造進行影響評估；撰寫變更請求，除了產(chǎn)品設(shè)計人員進行撰寫，也可以添加相關(guān)配置人員，對撰寫的標(biāo)準(zhǔn)化文檔進行檢查；產(chǎn)品工程內(nèi)部更改審批，可以請相關(guān)產(chǎn)品和項目主管進行檢查；各部門的評估環(huán)節(jié)，建議將采購、制造、物流、法規(guī)、財務(wù)等人員都劃分到評估行列，并請他們對更改進行審批；更改上會審批，主要是邀請更改評估委員會成員進行審批，關(guān)鍵任務(wù)是確定整車項目的負(fù)責(zé)人；更改實施環(huán)節(jié)，考慮到設(shè)計釋放、BOM釋放、物流斷點、采購合同、財務(wù)總費用變更等內(nèi)容，需要請相關(guān)負(fù)責(zé)人更改文件并審批。

2.3 實物對象關(guān)系柔性配置

實物對象和實物對象的關(guān)系模型可以根據(jù)產(chǎn)品特征配置實現(xiàn)。以混動智能汽車的動力總成為例，增程器和減速器之間的硬件配合關(guān)系包括間隙和尺寸匹配關(guān)系等，任何增程器的變更都可能導(dǎo)致減速器的同步變更需求；增程器和減速器的驅(qū)動由驅(qū)動模塊控制，增程器和減速器上任何感應(yīng)和執(zhí)行部件的變更都可能導(dǎo)致驅(qū)動模塊控制軟件程序的調(diào)整。與此同時，在搭建變更模型時，部件之間的軟硬件交互關(guān)系已經(jīng)通過實物對象和實物對象的關(guān)系模型確定，后續(xù)任何新產(chǎn)品設(shè)計需要運用變更管理模型時，只需實現(xiàn)對象關(guān)系模型的重新配置。

3 智能汽車變更管理流程模型

3.1 智能汽車產(chǎn)品模型

某汽車公司全新智能汽車產(chǎn)品，從功能實現(xiàn)維度將智能汽車劃分為車輛設(shè)施技術(shù)和信息交互技術(shù)兩個部分。車輛設(shè)施技術(shù)主要是通過機電一體的硬件結(jié)構(gòu)實現(xiàn)出行服務(wù)，其硬件嵌入式控制系統(tǒng)是為了實現(xiàn)出行功能自動化而設(shè)計；信息交互技術(shù)主要是采用嵌入式的軟件系統(tǒng)平臺實現(xiàn)通信和交互功能，應(yīng)用程序在軟件系統(tǒng)平臺上開發(fā)，如5G通信實現(xiàn)車聯(lián)網(wǎng)V2V功能、汽車虛擬鑰匙實現(xiàn)車輛王V2X功能。具體見表1。

表1 按功能維度分解智能汽車產(chǎn)品功能

運用產(chǎn)品模型維分析，以智能汽車總成為例，CP智能汽車產(chǎn)品=(A1車輛設(shè)施技術(shù)，A2信息交互技術(shù)，Mi車輛設(shè)施和信息交互的邏輯關(guān)系)，Mi=邏輯關(guān)系，如M1=智能網(wǎng)聯(lián)汽車5G通信(交互技術(shù))和車輛輔助駕駛功能模塊通信(車輛設(shè)施)，輔助駕駛功能模塊再和整車控制模塊交互并發(fā)信號給驅(qū)動系統(tǒng)，執(zhí)行車輛加速減速的命令。又以車輛設(shè)施技術(shù)為例，CP車輛設(shè)施技術(shù)=(A11內(nèi)飾，A12外飾，…，A1n自動駕駛，M1i)，M1i=產(chǎn)品的邏輯關(guān)系，如M11=智能網(wǎng)聯(lián)汽車輔助駕駛的視覺傳感器(車輛設(shè)施)和硬件的整車控制模塊通信(車輛設(shè)施)，整車控制模塊做決策并發(fā)信號給驅(qū)動系統(tǒng)，執(zhí)行驅(qū)動命令。CP信息交互技術(shù)=(A21通信技術(shù)，A22智能座艙，M2i)，M2i為產(chǎn)品的邏輯關(guān)系，以M21兩輛汽車通過通信模塊進行交互，并通過智能座艙進行信號傳遞，如中控屏顯示通信內(nèi)容，智能座椅通過震動提醒駕駛員由信息輸入，如圖2所示。

3.2 智能汽車變更管理流程搭建

模型建立步驟如下：

(1)確定流程流程對象，包括預(yù)評審、撰寫變更請求、內(nèi)部評審、各部門更改評估、上會審批、更改批準(zhǔn)、更改實施、更改關(guān)閉。

(2)建立流程流程對象關(guān)系，包括在各流程中添加判斷條件，確定下一步步驟是否實施；撰寫環(huán)節(jié)加入配置工程師審查，變更評估前的環(huán)節(jié)加入產(chǎn)品工程內(nèi)部主管審查，變更上變更委員會批準(zhǔn)等。

(3)考慮車輛設(shè)施技術(shù)和信息交互技術(shù)兩個部分的產(chǎn)品變更特點，考慮到車輛設(shè)施技術(shù)的軟件屬性，變更管理采用敏捷方法進行快速迭代更新，滿足產(chǎn)品開發(fā)需求。在智能汽車變更管理流程模型在變更問題撰寫階段，加入迭代循環(huán)逐步明確需求和問題，如圖3所示。

(4)建立實物對象關(guān)聯(lián)模型和流程對象模型之間的關(guān)聯(lián)。以智能汽車車輛設(shè)施技術(shù)的電驅(qū)動系統(tǒng)模塊為例，電驅(qū)動系統(tǒng)模塊=(A131電機A132減速器A133逆變器A134電驅(qū)殼體A135熱交換A136潤滑冷卻A137駐車A138電子泵A139差速器A140旋變A141標(biāo)定程序，M13i，P13i，R13i)，其中i=1，2，…，n。例如，M131是電機和減速器的尺寸配合關(guān)系；P131是指在撰寫電機變更請求的階段，會通過回答問題的形式確定對減速器的影響，以及確定是否需要推送減速器變更的請求給對應(yīng)產(chǎn)品設(shè)計人員；R131是指除了在撰寫電機變更請求的階段對減速器進行評估，還需要在內(nèi)部評審部門更改評估時同步推送減速器變更影響的評估。

(5)應(yīng)用柔性化架構(gòu)變更管理模型方法論建立智能汽車變更管理架構(gòu)模型，如圖3所示。

3.3 新流程模型實踐結(jié)論

運用新搭建變更管理流程模型在智能汽車開發(fā)項目的實踐結(jié)果表明：

(1)數(shù)據(jù)完整性強。將汽車所有零部件和軟件系統(tǒng)的變更管理集成到一個變更管理框架內(nèi)，數(shù)據(jù)完整性更好。

圖2 智能汽車結(jié)構(gòu)模型

圖3 智能汽車變更管理模型

(2)軟硬件變更整合度高。考慮到軟件變更的迭代敏捷管理，將軟件變更實施和硬件變更實施在一個系統(tǒng)內(nèi)整合協(xié)同好。

(3)零部件變更交互優(yōu)。通過產(chǎn)品對象和流程對象的合成、變更的影響分析，充分考慮到其他相關(guān)零件的變更，變得更加準(zhǔn)確；沒有發(fā)生由于一個零部件變更引起其他零部件變更未被識別到的事件。

4 結(jié)語

本文針對如何構(gòu)建復(fù)雜產(chǎn)品變更管理模型進行了詳細(xì)闡述。通過建立產(chǎn)品模型維和變更管理模型維，結(jié)合柔性化架構(gòu)理念，從橫向和縱向兩個維度著手，在橫向上保證單一產(chǎn)品的變更管理流程實現(xiàn)，在縱向上對多種產(chǎn)品變更集成管理，從而構(gòu)建全新的產(chǎn)品變更管理模型。在某公司全新智能汽車開發(fā)實踐中，用復(fù)雜產(chǎn)品變更管理模型方法，開發(fā)了智能汽車產(chǎn)品變更管理模型，結(jié)果表明新流程在數(shù)據(jù)完整性、軟硬件變更整合及零部件變更交互上具有顯著優(yōu)勢。