数字化时代汽车产品设计数据质量通用要求及检查规范

张明丽

摘 要：本文主要探讨了数字化时代汽车开发产品设计、审批、评审及存档时在各个阶段应包含的基本数据信息，明确各个阶段产品数据的基本要求，即产品数据质量的最低要求，提出汽车产品设计时各阶段数据完整性、一致性、正确性和配置性原则，并以某整车开发企业为案例，详述数字阶段数据质量检查细则和数据冻结后的检查规范。

关键词：数据质量;完整性;一致性;正确性;配置性

中图分类号：U462     文献标识码：A     文章编号：1003-5168（2021）36-0041-03

General Requirements and Inspection Specifications for Automotive Product Design Data Quality in the Digital Era

ZHANG Mingli

（Zhengzhou Nissan Automobile Co.， Ltd.，Zhengzhou Henan 450046）

Abstract：In the digital age，this paper mainly discusses the basic data information，and define minimum requirements that should be included in engineering design process.When engineers design，review or archive.Author puts forward the principles of data integrality，consistency，correctness and configuration in each stage of automotive product design.Taking a vehicle development enterprise as an example，the detailed rules of data quality inspection and the inspection specification after released project data are described in detail.

Keywords：data quality; integrality; consistency; correctness; configurability

企业产品质量是企业的生命线，也是汽车新产品开发项目能否获得成功的根本，而确保汽车新产品项目开发各阶段（规划、工程、制造、上市）的产品质量达到设定目标，则是产品质量获得保证的关键[1]。因此，汽车新产品项目各阶段的质量规范是汽车新产品开发项目管理的重要内容，对汽车新产品项目的实施成功与否具有重要的意义[2]。

随着数字化革命的到来，数字孪生应用正逐渐成为新一代制造的重要趋势[3]，数字产品数据质量的提高有助于产品研发工程师在数字阶段尽早发现和解决问题，改善设计和数据质量成为目前亟待解决的问题。明确数字产品数据质量要求，规范汽车产品设计时各阶段检查细则，有效利用数字产品进行整车虚拟评审[4]，成为解决现实需求、跟上时代步伐的唯一途径。

1 现状分析

整车虚拟评审主要被应用于如下几个方面：工程设计虚拟验证、检验EBOM的完整性、检验工程模型之间的匹配关系、检验整车性能是否达到设计要求、检验装配工艺、使设计更加贴近需求，早期将虚拟模型和实际经验有机结合在一起，将促进各类产品质量问题在前期阶段得到解决，大大减少经济损失[5]。

本文针对五家有代表性的整车研发企业的虚拟评审业务现状进行调研，重点分析了异构数据管理、3D完整性、配置化和工程規范四个方面存在的各类问题。目前大多数车企拥有自主选择的PDM系统和BOM系统进行产品研发设计，通过数字产品进行设计阶段的虚拟评审。此种模式下的产品研发存在以下问题。

①异构数据管理，中间格式的转换易导致数据一致性、变更及时性问题。

②3D数据完整性要求参差不齐，实际应用中企业根据自身能力建设情况对完整性要求的边界不清晰。

③大多数车企未实现配置化BOM构建及应用，无法展开真正的单车虚拟评审。

④无明确的工程规范指导，设计数据的过程状态大多线下保存、线下共享，无法完全脱离线下人工维护。

综上所述，产品数据质量不足以支撑数字孪生，整车开发设计的各阶段产品数据质量通用规范亟待明确[6]。五家企业整体应用问题总结如表1所示。

2 数据质量通用原则

根据现行异构数据管理中存在的各类问题，以虚拟评审为应有宗旨，提出产品数据设计的数据质量通用四项原则。

2.1 数据完整性原则

数据完整性原则是指汽车产品在设计时，专业设计人员和校对审核人员从三维几何、产品结构和属性角度验证数据，保证无明显数据缺失、特征完整、属性适当。

2.2 数据一致性原则

数据一致性原则是指汽车产品在设计时，专业设计人员和校对审核人员从三维几何、产品结构和属性角度验证数据，保证各阶段数据结构、更新时间、成熟度、属性及几何参考一致。

2.3 数据配置性原则

数据配置性原则是指汽车产品在设计时，专业设计人员和校对审核人员从三维几何、产品结构和属性角度验证数据，确保整车配置信息和组块变量条件完整。

2.4 数据准确性原则

数据准确性原则是指汽车产品在设计时，专业设计人员和校对审核人员从三维几何、产品结构和属性角度验证数据，通过设计手段，保证所提供的数据正确，无数据重叠，无几何坐标、属性、命名、版本、格式、连接及可视化错误。

3 产品设计数据质量通用要求

基于数据准确性、一致性、完整性、配置性原則及节点要求，下面结合某整车开发企业的实践应用案例，对产品数据通用要求做详细说明。

自车型开发项目的方案确定阶段起，即先行数字设计前，保证数据完整性，应达到以下硬性条件。

①无明显数据缺失。对比系统外整车零件清单（EBOM），确认组块下所有级别零件编号均应出现在PDM系统中的BOM结构、零部件实体及轻量化数模完整;LOT启动判断会前，数据（3D、轻量化等）上传的完整率为100%;数据自检合格率为100%。从数据状态角度看，草数据状态下的数据包含3D数据、轻量化数据，NC数据状态下包含3D数据、轻量化数据、NOTE文件。

②无明显特征缺失。以不影响数字验证为前提，保证零件或总成数据完整。

③无明显属性缺失。数据冻结后，所有新设零件或总成零件须包含零件图，各类零件图的详细要求可参照企业产品图样表达内容的完整性规定。

3.1 设计产品数据一致性通用要求

①已冻结设计数据状态下，定义零件或总成零件数据BOM系统各阶段发布设通号与PDM系统关联设通号保持一致（因变更供应商等属性导致的设变，PDM系统数据不修订）。

②任何数据状态下，BOM系统设计BOM结构与PDM系统数据结构保持一致。

③BOM系统设通发布时间与PDM系统数据变更时间保持一致（原则上数据变更稍早于BOM系统设通发布时间）。

④任何数据状态下，零件的3D实体数模与轻量化数据（包括零件本身坐标系）保持一致。

⑤任何数据状态下，某车型组块的绝对坐标系与整车坐标系保持一致。

⑥任何数据状态下，车型配置信息与组块变量条件PDM系统与BOM系统保持一致（可通过系统集成化达成指标强校验）。

⑦因特殊需要设计的汽车产品，如预研等，可按照实际情况执行。

3.2 设计产品数据准确性通用要求

正式发布的每一版本数据，应达到以下准确性要求。

①PDM系统数据命名准确，系统、组块、零件或总成零件符合标准企业命名规则。

②PDM系统各类型数据命名遵照《汽车零部件编号规则》（QZN 014—2015）。

③PDM系统和BOM系统数据版本符合企业数据版本要求。

④PDM系统3D数据几何坐标系符合企业设计产品数据通用要求，组块坐标系均以整车坐标系为基准，零件或总成零件均装配到位，无重叠、无飞出、连接错误等。

⑤零组件必填或选填属性正确。

3.3 设计产品数据配置性通用要求

任何数据状态下，整车车型库、选装库及组块的变量信息与BOM配置表保持一致。

3.4 设计产品数据版本要求

目前，根据设计阶段的不同，汽车产品设计数据分为两种类型：草版数据和设计冻结数据。根据虚拟评审需要，草版数据和设计冻结数据的过程编辑数据又可保存为基线数据，即过程快照数据。数据质量各阶段要求规范设定的前提条件是明确版本规则与数据成熟度关系。

在产品数据设计过程中，以某车企的使用的版本规则为例，详述数据版本模型升级过程，如图1所示。

图1中，每一版本产品数据升级的过程是根据企业数据成熟度规范设定的，该版本数据设计成熟，完成了设计评审流程，即发布后可打上企业约定的数据状态标识。个人工作区即可编辑数据，发布工作区即评审流程通过后的发布数据以是否有约定的数据状态标识区别。图1中某汽车产品研发企业设定草数据的版本规则为编号C01—C99数据，草数据发布后，该版本的相关产品数据以状态“T”标记;草数据发展为设计冻结数据的首版数据版本设定为N，设计冻结数据的版本规则为数据在N版及N版以上版本的数据（N，01，02，03…），设计冻结数据发布后，该版本的相关产品数据以状态“S”标记。无论是草数据，还是设计冻结数据，过程快照数据即基线数据的版本规则均设定为XX.001—XX.999的小版本数据，其中，XX可以是C01—C99草数据版本，也可以是N，01，02，03…，基线数据版本标识可设定为区别于“T”和“S”的图标。

4 检查规范

新车项目数字阶段节点会通过后，设计数据应全部冻结，再次发生修订的数据，100%实施数据审查，检查项包含设计变更件数据一致性、PDM系统设通号与BOM系统设通号一致性、零件编码一致性、3D数据发布时间与BOM设通发行时间一致性、BOM结构（含配置信息）一致性;设计变更件应纳入内部产品设计质量审查，包括设变产品图表达、设变流程合规性、设计评审合规性、对策衔接一致性、问题闭环管理等。

原则上设计数据冻结时正式试制安排完成，项目负责人在制定项目计划时应慎重考虑本阶段设计数据变更，加强数据变更的数据质量检查。

5 结语

本文主要探讨了数字化时代汽车开发产品设计、审批、评审及存档时在各个阶段应包含的基本数据信息，明确各个阶段产品数据的基本要求，即产品数据质量的最低要求，提出汽车产品设计时各阶段数据完整性、一致性、配置性和准确性原则，并以某整车开发企业为案例，详述数字阶段数据质量检查细则和数据冻结后的检查规范。

大数据、工业互联网、5G、虚拟现实（VR）/增强现实（AR）、人工智能等数字技术已经初步形成了制造业应用的数字空间。这些技术的飞速发展驱使人们在数字空间逐步洞见制造业的未来。当然，未来制造业的数字空间显然会更加丰富多彩，目前还很难洞见[7]。但以上技术的发展和良好应用均离不开产品数据的数据质量提升，产品设计数据是数字孪生的基石，在数字生成、智能增强技术已经在汽车产品研发应用的今天，某车企基于上述要求和规范案例的分享，将有助于所有整车开发企业以上技术的推广应用。

参考文献：

[1] 徐刚，张晓彤，黎敏，等.基于嵌入式CPS模型的产品质量在线管控方法[J].机械工程学报，2017（12）：94-101.

[2] 李艳刚.基于项目管理过程的数字化交付平台构想[J].项目管理技术，2020（1）：63-67.

[3] 李培根.数字孪生应用正逐渐成为新一代制造的重要趋势[N].南方都市报，2020-12-18.

[4] 侯欣，刘迪卿.虚拟评审在整车和零部件开发中的应用[J].上海汽车，2014（12）：48-52.

[5] 陈立明.浅析整车虚拟评审在汽车开发中的应用[J].轻工科技，2013（9）：90-91.

[6] 古峰.整车虚拟评审技术在奇瑞研发中的深入应用[J].时代汽车，2020（16）：97-98.

[7] 李培根.未来制造的数字空间一瞥[N].智造苑，2021-09-14.