汽车数字化模式研究论文

浅论轨道车辆数字化制造技术平台应用探索论文

引言

随着工业4.0的推出，全球范围正在掀起新一轮的制造业革命，数字化制造(DM)的优势吸引了各个制造领域的聚焦与关注。现在，国内大型装备制造企业都在向波音、空客、GE等国际大公司学习，系统开展数字化制造技术的研究与应用。近十年来，以中航工业为代表的航空制造业，高度重视数字化技术的研究与应用，大力改善信息基础设施建设，结合产品研制，在三维数字化设计、数字仿真、三维数字化工艺等方面开展应用研究，制定了企业系列数字化技术标准规范，成为轨道交通装备制造业的学习参照范例。

1轨道交通车辆数字化制造技术现状

轨道交通车辆行业近年来开始重视三维数字化制造，但是整体水平还相对落后，主要表现在：

1)数字化基础薄弱。设计、工艺、制造等各业务单元信息化应用，尚未形成集成、共享的整体;数字化应用与开发能力不强，基础设施不配套。

2)设计模型局限于几何模型，模型无法作为业务数据的核心，三维模型仅为设计做参考;产品制造信息、属性等还限于二维表达，设计数据发布采用蓝图形式。

3)工艺环节采用二维CAPP，仅限于工艺文档编辑，工艺数据发布采用纸质工艺卡片;生产制造采用ERP、MES系统，但是与设计、工艺脱节。

4)产品研制采用串行模式，部门间信息、数据交流存在壁垒，各专业间交流不畅;研制过程中存在很多不增值环节，生产准备周期长，更改反复频繁。

与此同时，产业链上的各供应配套厂家技术平台基本处于二维时代，而行业内缺少统一的数字化技术标准，缺少并行协同的基本环境。

2基于单一产品数据源的设计制造技术平台构想

轨道交通车辆的发展趋势特点是小批量订单式生产，交付周期越来越短，个性化需求众多。如何充分利用成熟车型产品平台，快速实现高性能、高质量、低成本的个性化派生设计和制造，是现代轨道交通装备企业必须面对的课题。而本文涉及的构建单一数据源的设计制造技术平台，就是结合当前两化融合的技术发展趋势，提出的解决方案构想与实施探索。

通过设计、工艺和制造信息化平台的优化应用，整合公司现有产品、技术，建立企业知识库，实现产品技术数据、生产制造数据的共享与重用;实现模块化、个性化的快速定制开发;也为虚拟仿真验证提供必要的数据基础;在提高产品性能的同时，提高产品可制造、可维护性能。

2.1系统架构与平台设计

南车株机公司设计的数据管理平台采用TC系统，制造环节采用ERP系统(包含一定的MES功能)，已经应用多年，但是工艺采用传统的CAPP，一直与设计和生产脱节。经过广泛的调研，选用TCM进行工艺设计与管理，并将设计、工艺整合成产品生命周期管理系统(PLM)。其次，梳理应用多年的ERP/MES系统，将PLM平台与ERP/MES系统无缝高效集成搭建企业单一数据源的设计制造技术平台，总体技术架构设计;并实现从设计模型、设计数据到工艺文件、工艺模型、加工程序，再到生产、维护维修的数字化制造业务流程。

主要业务模型设计如下：

设计方面：逐步探索自顶向下设计模式，在NX/TC环境下建立标准化的三维设计环境和各类产品设计模板，以灵活、快速、高效的方式对设计进行建模和修改，提高设计效率。同时，改变现有三维几何模型加二维图的制造信息表达模式，应用NXPMI工具，将产品几何信息、产品制造信息全部集成在三维模型上表达，逐步取消二维图纸。利用NX/TC协同设计平台在虚拟环境下进行三维设计分析与仿真验证，开展数字化样机设计，提高设计准确性和效率。

工艺方面：引入TCM模块，工艺与设计基于TC系统一体化，开展三维结构化工艺设计、工艺技术体系及工艺资源的数据平台化管理。以三维设计模型、设计BOM、设计文件为输入，进行三维工艺设计和工艺仿真，按照工艺技术标准体系输出三维工艺设计文件、工艺BOM。用TC系统集成的NX进行三维工装设计、CAM数控加工仿真。同时，积极探索TC系统与焊接、装配、钣金、弯管等仿真软件集成，构建工艺仿真验证与设计平台形成反馈闭环。

生产制造：采用ERP/MES系统，通过中间数据库与TC系统集成，打通设计BOM、工艺BOM、制造BOM数据链。ERP/MES系统接收TC系统工艺设计的一次流程划分和原材料拆分、工艺路线、工序材料定额和工序工时定额、以及设计/工艺变更等数据;然后根据项目计划和工艺数据，下达生产计划及生产资源配置。将TC、CAPP、ERP三个系统的物料编码在物料编码平台统一管理，实现物料计划、采购、生产、物流、成本的流程化管理。以项目管理为主线，开展生产计划、作业排程、物料配送、完工情况等生产制造管理;其次与EHR中的组织、人员同步,实现生产作业人员管理。

2.2数据源定义和传递设计

从产品方案设计到运行维护的整个生命周期过程，以三维产品模型为数据组织的核心，所有的产品定义数据、工艺定义数据、制造定义数据都围绕三维模型展开，形成统一、唯一的产品数据源。在此基础上开展设计、工艺、制造的.各业务环节的协同关联。

实现产品EBOM、PBOM、MBOM的管理，建立不同BOM组织方式之间的关联关系，从不同的视角组织整个产品生命周期中的不同阶段的数据，并维持相互之间的联系。

数据源定义主要包括：

1)统一的数字化产品模型定义，建立规范化的产品设计环境及统一的产品模型定义。

2)统一的产品及物料编码定义和应用，通过编码管理系统对产品及物料进行统一编码。

3)统一的数字化产品BOM模式定义，对EBOM/PBOM/MBOM统一管理。

4)统一的标准件和通用件定义和管理。

5)统一的工程更改模式，建立闭环的产品工程更改管理流程体系。

2.3支撑规范和标准设计

针对轨道车辆制造行业特点，围绕数字化的三维设计、制造、试验、管理与信息化，引用借鉴ASMEY14.41-2003《数字化产品定义数据实施规程》、ISO16792∶2006《技术产品文件数字产品定义数据通则》、GB/T24734—2009《技术产品文件数字化产品定义数据通则》系列标准等，从以下几个方面开展标准规范体系搭建：

1)基础通用标准规范：包括术语标准、图形符号与代号标准、三维设计软件安装与配置文件应用规范;

2)三维工程化应用规范：包括三维设计标准规范、三维建模标准规范、三维标注标准规范、仿真规范、三维制造标准规范;

3)系统应用与管理标准规范：包括PDM系统基础应用标准规范、PDM系统产品图文档管理标准规范、PDM系统三维工艺文件标准规范、PDM系统BOM管理标准。

2.4实施路径与步骤设计

按照总体规划，分步实施原则开展平台搭建与应用。

第一阶段：平台搭建。这个阶段研究业务流程模式，搭建设计、工艺、制造一体化平台，打通设计、工艺、制造、检验数据链。阶段重点工作是搭建TCM工艺平台以及TC与ERP系统集成，通过试点零部件的测试应用验证技术平台的可行性。

第二阶段：平台验证。以设计制造技术平台的验证应用、全三维设图4BOM数据流程计制造研究为核心，选取整车项目在系统平台上运行，完整验证技术平台在各业务环节应用。

第三阶段：优化应用。这个阶段完善优化技术平台，在公司内部多项目推广应用，逐步将技术平台覆盖公司内部制造各流程。未来再考虑与异地子公司融合。

3单一产品数据源的设计制造技术平台的实践

三年来，围绕搭建及实践应用单一数据源设计制造技术平台，进行了大量的测试验证，主要包括：软件模块技术测试、软件模块功能测试、系统集成技术测试、系统集成功能测试、零部件模拟测试、项目运行测试。前期用转向架组装等7个典型零部件数据进行了软件功能模块、系统集成的测试验证;然后用具体项目的大部件进行了模拟运行，选用马其顿动车组项目上线测试。

4结束语

通过上述构想与阶段性探索，可以得出如下结论：

1)选择TCM进行工艺设计与管理，基于TC平台，工艺直接重用设计模型。业务上采用设计工艺一体化项目管理。马其顿动车组项目试制几乎没有工艺准备周期，通过一体化并行协同，及时开展了工装设计、加工程序编制、工艺分析等工作。但是在测试环节也发现，系统全方位展开运用，还需要妥善解决产品数据搭建模式、发布、变更管理等部分问题，如怎样实现自顶向下设计，如何实现异地协同设计，如何适应快速生产情况下的提前采购，如何实现工艺设计的简统化与标准化等问题。

2)数据上TC与ERP/MES集成，打通了设计、工艺、制造数据链。马其顿动车组项目做到了数据同源。但是，还需要解决以下问题：基于设计BOM生成工艺BOM的数据结构，不同视角下BOM的重构与一体化的关联管理;TCM工艺规划多工艺路线与ERP生产排产单一工艺路线情况下的物料传递;数据版本更替在技术平台内部多个系统中准确有效传递。

3)搭建设计制造技术平台，除解决单一数据源、知识传承与共享外，在虚拟环境下的设计、制造、仿真验证，亦真正体现数字化制造价值所在。目前只在个别零部件上进行部分模拟验证，验证各环节也独立存在。需要探索优化的是，构建数据模型的时候如何满足仿真的需要，如何将设计、仿真、改进建立闭环验证反馈系统。

4)使用设计制造技术平台，对公司经营管理既有业务模式冲击很大，除软硬件设施外，适合企业特点的技术标准及管理流程制度的及时跟进也至关重要，甚至比系统平台本身更关键。

5)设计制造技术平台各种纷繁复杂的软件都有一定的业务范围，企业都需根据自身独特的产品及经营特点，进行适度的二次开发。如何用好技术平台又不受制于软件升级，在搭建技术平台的时候就应该统筹考虑。

总之，数字化制造技术平台是实现数字化制造的基本保证。南车株机公司通过大量的数据测试以及马其顿动车组等项目的试运行，证明搭建的TC、ERP/MES数字化设计制造一体化技术平台技术架构、技术路线满足数字化制造技术需求。马其顿动车组项目的实践应用也开启了我们数字化制造的探索应用之旅。但是为了使数字化制造技术平台很好的服务于公司生产制造，也为了用好这个技术平台，技术方面目前还需要重点研究：MBD(Model-BasedDefinition，基于模型的定义)模型技术，一体化BOM的优化应用，多系统集成及其管理流程数字化。

【易境思·2021中国汽车营销沙龙】4月2日，以“灵执天地·智犀全局”为主题的易境思·2021中国汽车营销沙龙在宁海举行。

用户需求的变化是产业升级的核心动力，随着技术的融入，整个汽车产业的数字化转型速度越来越快。在主题演讲环节，腾讯副总裁钟翔平分享了作为信息产业中的一员，对能够如何助力汽车行业转型，如何发挥科技的力量，以及数字化营销方面的思考。

数字化技术让汽车成为新的移动终端，它可以具备与用户时刻保持连接的能力。车、路、云、网，这几个环节的连接，会形成一个大的数字化的底图方式展开。腾讯强调一图、一云、一码、一ID的方式作为数字化的底座，让汽车和云端进行连接，感知道路，实现路径的优化。

另一方面，在汽车营销服务方面，数字化升级可以帮助车企降本增效。腾讯和易车启动“腾易计划”两年时间里一直在践行初衷，发挥各自的优势，助力打通车企、经销商、用户之间的通路，优化各个环节的衔接，让汽车品牌更高效地发现用户、理解用户、帮助用户。

以下为演讲实录整理：

2021年刚刚过去了不长的时间，已经看到很多汽车圈的信息。新的平台、新的产品不断地发布，很多圈内的深度探讨也在高频度发生。

我们能够感受到，行业的变化呼之欲出，或者说正在剧烈酝酿。在这背后是什么因素在起作用？其实包括我们看到政策作用、技术驱动、市场环境，都给汽车行业带来了很多新的力量和元素。

我们一直是做信息产业的，从信息产业的角度看汽车圈，万事万物都在产生连接。包括人和人的连接，人和物的连接，物和物的连接。而且是用数字的方式建立的连接，这可以去跨越物理的距离，跨越时间和空间的距离。

现在每一个人、每一个ID都有表达自我的权利，都应该得到很好的保护。

如今，人们获取信息都有属于自己的维度，过去每个人看到的是报纸，获得的都是同样的信息，而现在，每个人都有属于自己的信息渠道。

生活方式在变化，消费方式也在变化。每个人都在随时随地被线上服务“宠爱”着。想要什么就立刻下单，在有限的时间里，以你喜欢的方式到达你的身边。每个用户都在习惯于用最便捷、最舒心、最愉快的体验方式获得他的生活。

我们观察到，在信息大爆炸的时代，用户有自己的信息取向，他被信息影响的方式也在发生变化，接受和理解新事物的方式发生变化，一个是自己在意的信息，会真正地获取它。另外，用户更容易相信的朋友，朋友的信息也会更容易被接受。这是数字的连接发挥的作用，使得这些变化都在我们身边发生了。

用户需求的变化是产业升级的核心动力。随着技术的融入，整个汽车产业的数字化转型速度越来越快。在腾讯做产业互联网的两年多时间里，我们也和圈内的很多伙伴建立了合作交流，深度探讨一些话题，我们持续在思考腾讯基于AI能力、核心云能力、连接用户能力，地图服务能力，发挥好数字化助手的作用，参与助力行业的共建。

今天做一点小的分享，来折射出我们如何助力行业转型，如何发挥科技的力量，以及数字化营销方面的简短的思考。

首先，数字化的技术会让汽车成为新的移动终端，它可以具备与用户时刻保持连接的能力。最初汽车产品是解决人从A点到B点的移动需求，如今，车变成了一种生活方式。

自动驾驶是现在非常热门的话题，但在完全自动驾驶到来之前，人车共驾是必然的，它既是科技产品，同时也是移动终端。一方面，汽车产品和服务的数字化会让品牌和用户之间时刻保持连接。以前，汽车都是交付之后由销售员通过电话或者微信跟用户保持连接，这个连接是不稳定的，容易遗失。以后，车本身就能和人对话，车是联网的，它每一天都有很多与用户产生触点的机会。完全可以利用这个沟通通道，让用户持续理解车企，认可你的品牌，甚至帮助传播品牌。

另一方面是中国的消费者。跟全球对比，中国移动互联网的使用渗透率极高，远远高于西方国家。中国用户会被非常高的移动互联网渗透率带动转变。我们现在的潜在用户或者已有用户，绝大多数并未经历过PC互联网，再到移动互联网。很多新生代是移动互联网的原住民，他们对随时保持在线的需求度非常高，更期待新的汽车产品能让他们随时随地获得想要的服务。所以，智能汽车在中国的市场基础更好于其他国家。

用户对数字化的连接有更高的需求和期待，也在这样的一个用户和市场的环境和基础下，我相信互联网的科技企业和汽车企业，大家共同走到一起，会更有机会创造出满足甚至超出用户期待的产品和服务，从而带动整个的产业化的升级。

第二，我们会看到车、路、云、网，这几个环节的连接，会在一张数字化底图上展开。汽车产业一直聚焦于关注人们出行，包括智能驾驶、智能座舱，这几个领域的发展在加速，会使得车不断进化，加强感知、理解、交互。

不仅是人和车之间的关系发生变化，同时，车和路之间的关系也在发生变化。走在路上的时候，首先需要感知道路，导航过去往往是用户架一个手机，导航是给人看的。而正在推进的自动驾驶是通过高清地图，这是专门给车看的。在人车共驾的时候，这两个图会合到一起，这是给产业带来的新挑战。如果是局部环境下看到高清图，不足以帮助车。手机时代也做不到，因为它虽然知道怎么走，但是不能把决策表达出来，这会带来非常大的技术变革。我们考虑这个问题的时候，如何建设统一打通的数字化底图，帮助产业进化，也变成首要的命题。

腾讯强调一图、一云、一码、一ID的方式作为数字化的底座，让汽车和云端进行连接，感知道路，实现路径的优化。“一码”是把支付方式融入到车里，让你在车里能够通过更便捷的方式支付。

其实，在车和路的背后，这会变成整个交通的关系。而整个交通的命题非常复杂，国家多部委致力于通过很多的政策、法规、技术标准、产业生态的规范去推进。很多地方在建设智能网联先导区，用这种方式去先行试验，去探索新的模式。在多个先导区里，我们也正在助力，包括推动感知能力、云能力、虚拟仿真和数字孪生技术，去提高网联化的测试和研发效率。

刚刚提到的仿真，对于造车也是非常重要和关键的。因为在自动驾驶算法的提炼或者考验的过程中，成本还是非常高的。一个车很难模拟出所有驾车环境，包括隧道的高光、恶劣的天气等各种很极端的交通状态。如果这些都依赖于现实世界中的现实道路测试的话，成本是难以覆盖的，我们可以用数字世界的仿真技术帮助它最高效实现。

腾讯在这方面，甚至把游戏世界中用得非常成熟的游戏引擎，微信用的高计算方法用到这个领域。叠加以后，模拟出各种交通环境，考验车的自动驾驶，为自动驾驶的可靠性、为用户安全保驾护航。

第三，围绕汽车和出行场景，形成新的服务生态，为用户创造长期价值。车的联网化历史不短，在这个过程中，车载语音、手势识别等都已经比较普及，为车和用户之间的交互方式提供很多便捷，我们认为这是一种功能车联网的时代，让车具备联网功能带来的便捷性。

我们认为它非常关键和重要的是通过联网之后，到底用户能干什么，是车联网更重要的命题。

我们会发现车的感知能力变强了，车能自如地感知车主的时候，提供的服务能力是大大增强的，如何让车联网以后，对人的服务力增强，是更有趣的话题。我们推出生态车辆，基于车的属性，把更多的服务生态带来，催生新的开发，帮助这个领域对用户服务能力的提升。

目前，微信小程序已超过2亿以上的日使用量，小程序的个数超过300万量级，把小程序的移动框架移植上车，车内原来难以拓宽的生态，小程序的生态开发者都可以迁移过来。

一个APP进车门槛很高，需要重视上车前的品质、管理要求、用户使用过程，我们强调用小程序，让用户在适合的场景获得最佳的服务。

除了刚刚说的300万量级的小程序以外，我们也会和很多的品牌伙伴一起合作，做专门针对汽车行业使用的小场景。包括出行场景、加油用车、出游、生活服务方面开拓，让车主和用户实现强共生体验关系。

举个小例子，当车有很好的感知能力时，它可以在电量、油量即将耗尽的时候提示最近的加油站，用户可以一键过去，并用小程序的方式在车内完成支付流程，体验便捷的出行生活。

车上的服务对于品牌或者车企来说，是成本中心还是收益中心？可能车企往往会觉得要完成这样的服务要投入不少，是指望它赚钱还是投资进去的。

我认为它是致力于一起共建如何成为用户的价值中心。只要成为用户的价值中心，一定会变成车企的收益中心。

车企需要为用户创造更好的体验，这个过程本身就是创造价值，我们也非常鼓励车企拥抱对客户更加深度的服务模式。

第四，汽车营销服务的数字化升级，既可以帮助提升用户的服务效率，也可以提升企业的经营效率。数字化的升级也让市场竞争更加聚焦在长期竞争力的比拼上。

我想到一个小例子，跟大家分享。之前我的一个上海的同学，他比较粉李斌，早期蔚来的产能很不足的时候，找我拿一个蔚来的车，我就找李斌，买了一辆车。买了以后，过了大半年以后，有一个同学聚会，有些同学就搭乘他的车，大家也会问他这个车怎么样，他也会说蔚来车前期的一些小毛病，同时也会和大家说和人工智能的互动过程，在车上很轻松地做了对话，同车的人马上就感受到它了。喝了酒，不好开车的时候，蔚来搞了车主的服务模式，直接call了代驾过来，不用自己找代驾。那天以后，我有两个同学就成了蔚来车主。

这是典型的反映现在世界的变化，认同某种文化或者某个人，就喜爱某个品牌。车上人工智能的互动，是车本身跟用户在互动，这个互动的过程是在释放力量，它让驾驶者和乘坐者都受它的影响，受影响以后就被种草了。后面的代驾服务，虽然也是代驾公司去完成的，但用户看不到后面实际经营的是哪个代驾公司，他只是觉得这是这个汽车品牌代表的服务，这个服务又一次改变这个人。

用户对他所在意的信息和朋友关注、他所在意的朋友，由此转化了新用户，这是个很典型的案例。

这些过程一天天在身边发生的时候，如何做一个以人为中心的数字化的方式，如何在整个产品的全生命周期以数字化的方式去实现全域触达和服务的闭环是非常必然和重要的。

腾讯和易车启动“腾易计划”两年时间，我们一直践行初衷，发挥各自的优势，助力打通车企、经销商、用户之间的通路，优化各个环节的衔接，让汽车品牌发现用户、理解用户、帮助用户，在进车、体验、购买、成交以及交互使用全流程，我们都能够帮助到大家。

对用户来说，不管是选车、买车、用车都更简单，这其实也是帮助企业在降本增效。

品牌资产如何沉淀在企业中，而不是品牌资产随着销售顾问流动。整个互联网上很多的用户的捕捉和流程模式都在发生变化，包括电商也在发生变化。互联网电商都广泛采用如何在公域流量中捕捉用户，在私域中留住用户，甚至让用户裂变。其实汽车领域也可以参考这个模式践行。通过引导、销售、转化等更多的服务，去实现更有效的触达，让服务更加专业，流程更加透明，用户对品牌更加信赖。

最后回到今天的主题，科技驱动营销价值。数字化的技术已经融入生活的方方面面，信息的交流、文化的传播、出行旅游都在发生变化，线上线下融合越来越紧密。未来世界，虚拟世界和现实世界无缝衔接，融为一体，会带来让人憧憬的有趣新玩法，以及新的商业模式。

再往后看10年，我们可能会觉得这10年是惊心动魄、跌宕起伏、难以琢磨的，但又都是很有趣的。这是我们正在面对的，是对人类生活影响很大的10年，这10年充满机遇和挑战，有非常多的探索空间。我们相信连接的力量，也相信产业互联网的价值，所以希望能够跟大家一起继续努力，在数字化的时代去为用户带来更好的智慧生活。