剧变中的汽车业以及产品开发在未来的重要角色
过去 10 年，汽车业发生了面目全非的变化。一度是全球汽车工业中心的底特律市现已风光不再。丰田已超越 GM 成为全球最大的汽车制造商。实际上，传统市场已经饱和。销售增长主要发生在金砖四国（巴西、俄罗斯、印度和中国），而且生产线正有计划地搬迁到低成本的经济体中。此外，人们以前简单地称为“汽车”的产品已经变得几乎面目全非了。新车型的激增，以及这些车型所配备的高科技引擎控制系统、ABS、“信息娱乐系统”和其他系统，正交织在一起，构成了一个非常复杂的系统。
变化还在继续，势头未见减弱。现在，主要是电子和软件技术推动着汽车业的创新，而且这种趋势肯定也会延续下去。除此之外，环保问题将会导致其他根本性的变化。一方面，通过利用改进空气动力学设计、减重和优化引擎等传统的方法，可以不断降低油耗和排放量。另一方面，混合动力汽车的市场影响力越来越大。电动汽车、燃料电池和代用燃料将带来更彻底的变化。这些措施必须能够减轻对全球气候的影响，万一不能，公众就会质疑个人交通工具的前景，并几乎不可避免地加强对公共交通工具的关注。
但是，汽车业一直都面对着挑战：福特公司在二十世纪早期引入的大规模生产方式、二十世纪七十年代的石油危机，以及日本汽车业在二十世纪七、八十年代的崛起。而到了二十世纪末，成本和质量成为了主要的挑战。不足为奇的是，对于成本主要由人力和制造原料决定的行业，必定会极大地关注自动执行并优化制造过程。在这方面，丰田公司通过实施丰田生产系统成为业界先锋。此系统的特点是，严格遵守过程、持续作出改善和毫不动摇地关注质量。其他公司纷纷仿效，其中福特公司在 2000 年采用了丰田生产系统。现在，下一个重大挑战和变革出现在产品开发领域。
汽车公司一直都非常关注自动执行并优化制造过程。下一个重大挑战出现在产品开发领域。
产品开发：汽车公司面对的下一个挑战
汽车业面对的许多挑战都对产品开发产生巨大影响，部分关键因素包括：
·新开发的车型激增
·电子设备和软件在汽车中所占的比例提高
·需要优化耗油率（例如，最大程度减重、改进空气动力学设计等）
·全球各地颁布的有关油耗、排放、循环再用、安全等的法规越来越多
·通过设计、造型和功能实现竞争差异化的需求不断增长
·供应商在促进创新方面的重要性加大
·由设计合作伙伴和供应商构成的网络日渐复杂
如果产品开发未能满足这些不断增长的需求，后果会很严重：汽车要么在设计、质量或成本上不再具有竞争力，要么延期交货。这会丧失公司形象和市场份额，而且可能永远无法复原。实际上，在许多清楚记录的案例中都发生了这种情况。
现在，产品开发需要处理这些挑战，而且很大程度上不能脱离 20 年前建立的框架。具体而言，开发预算和开发人员总数基本上保持不变。而且，除了一些值得注意的例外（例如数字化仿真），所用的方法和工具也保持不变。
虽然大多数汽车公司及其供应商一直都投入巨资开发汽车技术，但却大大忽略了非常复杂的产品开发过程本身的管理问题。PTC 最近赞助了一项名为“管理汽车工程中的复杂性”的研究。此研究由德国 RWTH 亚琛大学的机床研究所进行，集中访问了德国主要的汽车 OEM 和一级供应商的高级管理人员。研究报告中重点说明了许多问题，并指出了要改进的三个关键领域，以成功管理现代汽车开发的复杂性：
·管理快速增加的产品体系结构复杂性的能力
·管理功能复杂性的能力，特别注重于机械、电子和软件工程之间复杂的相互关系
·在供应商促成的创新越来越多的环境下管理过程复杂性的能力
当今拼合式的汽车开发系统
当今的产品开发组织、方法和工具通常可以追溯到上世纪八十年代或更早的起源。当时的汽车与现在的汽车非常不同。具体来说，当时的电气系统主要由点火系统和车灯组成。而“电子设备”只是一台可互换的收音机，它装在仪表板中，仅连接到一根天线和电源，并且通常有两个喇叭。此外，汽车型号也有限，而且每种型号只提供很少的配置方案。那时的产品开发时间为 54 个月或更长（相比之下，现在各大 OEM 的目标是 12 个月）。
产品开发的生态系统在当时也简单得多。供应商提供的是元件而不是系统，而且大多数与 OEM 共处于同一个国家或地区中。在 IT 方面，CAD、CAM 和 CAE 是新兴的技术。基于大型机的 BOM 系统通过二次开发而成，用于管理几乎全都是机械性质的汽车零部件。
当今汽车业中的产品开发组织、方法和工具通常可以追溯到上世纪八十年代或更早的起源。
这就造成一个由互不关联的组织单元、对应的过程和 IT 工具拼合而成的系统。
本质上，这些结构直到今天仍保持不变。但是，随着电子和软件这两个新专业的出现，并随着它们变得日渐重要，汽车业中增加了其他组织结构和 IT 结构，每一个结构都具有自己的过程和成套工具。与此同时，IT 技术（例如碰撞、空气动力学、噪声和振动等方面的仿真技术）日益成熟，在一定程度上取代了建造和测试原型的需求。然而，核心结构并无变化。
上述情况造成一个由各种组织单元（内部、外部、传动系、底盘、电气和电子设备、软件、开发、仿真、产品开发 IT 等）拼合而成的系统，以及一个对应的由过程和 IT 工具拼合而成的系统。不可避免的是，这个拼合式系统的许多组成部分通过接口连接起来，并包含重复的数据。这就导致低效、拖延时间和不一致等问题。
正如所有复杂系统都会随着时间的过去无规则地变化一样，现在到达了产出量不再按比例增加的关头。我们在当今许多汽车开发组织中都发现了这种情况，而且，此时也正是产品开发面对的挑战和需求显著增大的时候。
汽车开发过程的技术支持
系统体系结构的重要作用
为了成功管理汽车开发过程日渐提高的复杂性，OEM 和系统供应商都需要特定的解决方案，以便能呈现完整的汽车结构、系统和必需的子集（包括其所有关联数据而不管源自何处），以及对应和控制所有重要过程。
考虑到当今的产品开发 IT 基础结构实质上是拼合起来的（也可以说是零碎的），以及数据重复和不一致（导致对开发效率和产品的成本及质量产生负面影响）引起的相关挑战，汽车业寻求改进之道便不足为奇了。
在寻求解决方案的这一过程中，可以发现几个相互竞争的方向：
·将制造领域中的 ERP 解决方案反向扩展到产品开发领域。实际上，此类尝试大部分会失败，因为静态和高度受控的 ERP 方法并不适用于创造性很强、动态和灵活的产品开发过程。
·使用框架技术或基于标准的方法（例如 proSTEP）来改善 IT 系统的集成。但是，这种做法无法从根本上消除多个重复和不一致的数据库的问题。
·将多个系统合并为统一的“产品开发系统”。
事实上，上述方法并不是互相排斥的，而且在当今的汽车业中，产品开发的特征是混合和搭配多种解决方案、技术和接口。
汽车产品开发系统的“新种类”
PTC 认为，需要一种新的标准“汽车产品开发系统”，这种系统的功能范围比现有解决方案更广，而且使用 SOA 或其他开放式体系结构方法链接到其他企业应用程序（例如 ERP）。
当今的车型范围、变种和配置实质上很复杂，因此，对新型的一体化汽车产品开发系统的要求极为苛刻。能处理目前的复杂性级别的系统必须能够适应多种复杂的产品结构化方法。汽车生产商和一级供应商随着时间的过去不断采用并改进这些方法，它们包括：
超级产品结构：处理极端复杂的产品结构的能力，包括所有关联的数据，而不管源自何处（多供应商 MCAD、ECAD、软件、ERP 等）。
产品配置：对于特定的产品实例（例如要仿真、制造原型或生产的特定车型），准确确定其组件、元件和相关信息集合的能力。
模块性：通过仔细将汽车规划为一个个模块，就能通过一组清楚定义的接口管理依赖关系，并将依赖关系减到最轻。可以在多款汽车或多个系统中利用模块，从而最大限度地提高重用率和质量，同时降低成本；而且，模块受其自己生命周期的约束（模块管理）。
PTC 认为，需要一种新的标准“汽车产品开发系统”，这种系统的
功能范围比现有解决方案更广，而且紧密链接到企业应用程序。
PTC 汽车产品开发系统 (PDS)
在称为 PTC 产品开发系统的一体化环境中，PTC 能够向汽车业提供第一流的最新产品开发系统，此系统全面覆盖了汽车工程过程中所有不同利益相关者的种种要求。
PTC 汽车产品开发系统提供了一个经验证的综合体系结构，在其中，所有功能和所有形式的产品信息均通过单一产品数据源链接起来，范围从典型的产品开发过程中使用的所有主流 MCAD 和 ECAD 应用程序，一直到与其他企业应用程序（例如 ERP、CRM 和 SCM）共享的信息。
PTC 汽车产品开发系统管理所有形式的产品信息之间的依赖关系，以便所有团队成员均能轻松了解他们提供的信息会如何影响整个产品。PTC 汽车产品开发系统将来自多个来源和专业的产品信息集成在一起，使客户对整辆车和整个系统充满信心（从最初的设计迭代到生产开始 (SOP)）。这种用于产品开发的整体系统化方法实现了前期投资的开发过程，以及用于同时执行的同步化过程和适用于战略灵活性的严格标准化。
PTC 汽车产品开发系统通过其整体性概念，能够在扩展的企业中高效管理开发过程、产品结构和文档、方案和变型以及配置。通过为所有利益相关者提供内容的个性化视图，可以使数字化产品逐渐完善、引人注目并且性能稳定 — 而这一切都是在费用高昂的实际制造过程开始之前完成的。
重要功能和益处：
·在整个开发过程中使用所有产品信息（包括来自 Pro/ENGINEER®、CATIA® 和其他系统的 CAD 数据）的“真实性的单一来源”
·管理对于轿车、卡车和重型设备常见的许多方案和变型
·在单一结构中管理机械、电子和软件元件，从而降低不一致性
·跨所有信息和应用程序控制变更管理
·通过确保用正确的产品配置来建立虚拟和物理原型，提高产品质量
·减少所需的物理原型数量
·支持一切形式的多地点、多公司全球性协作
侧重于六个关键计划
经过广泛的研究，并结合与全球各大汽车 OEM 和一级供应商合作时获得的项目经验，PTC 提出了可以通过 PTC 汽车产品开发系统高效解决的六个关键计划。所有这些计划均受益于 PTC 汽车产品开发系统的用于产品开发的整体系统化方法，并通过全球性协作实现前期投资的开发过程，以及做到同时执行的过程和项目管理。
1. 汽车和系统开发管理
当今孤立的系统和过程难以完整和透明地查看正在开发的整辆汽车、其元件和模块。通过其一体化汽车产品开发系统，PTC 提供了汽车信息的真实性单一来源，从而能够高效管理产品结构、方案和变型、区域以及配置。借助其开放式系统体系结构，PTC 汽车产品开发系统能够将来自不同来源和专业的信息集成在一起，使客户对整辆车充满信心（从最初的设计迭代到生产开始 (SOP)）。
2. 汽车系统设计和机电一体化
随着汽车产品开发不断经历着巨大的变化（电子和软件工程在汽车开发中扮演着更为重要的角色），各个开发专业之间的协作通常很低效，导致在开发过程的后期才发现需要进行变更，从而引起无法预料的成本和质量问题。PTC 汽车产品开发系统提供范围最广的集成支持，能集成全面的 ECAD 和软件配置管理功能。它还能够自动检查设计方案，以找出各专业中的潜在问题，并提供协作工具在开发过程的早期解决问题。
3. 设计、供应商和制造协作
由于价值链中发生了重大变化（一级供应商在许多领域中接管了技术推动者的角色），因此，汽车开发要求密切与设计合作伙伴、供应商和全球生产基地进行协作。为了保护知识产权，协作需要在安全的环境下进行。此外，公司必须确保使用的是最新的产品信息。PTC 汽车产品开发系统具有基于角色和任务的访问机制，它提供协作门户解决方案，能够在扩展的企业中以及跨供应链实现安全高效的协作。
4. 传动系开发
新式引擎（实际上是整个汽车传动系）必须接受高度优化，以符合严格的环境、油耗、成本和重量要求。PTC 汽车产品开发系统最适合于快速估算、实施和验证优化传动系元件及系统所需的变更。此外，它管理着从提出要求到制造原型和交付生产的整个传动系开发过程，确保高效透明地执行过程的所有阶段。结果是：按时和按预算开发出清洁高效的推进系统。
5. 质量管理
客户期望和保修成本都越来越高，这就要求汽车制造商比以前更重视质量问题。PTC 的解决方案支持快速高效地实施质量计划，例如 6 西格玛、APQP（产品质量先期计划）、CMMI（Capability Maturity Model® 集成）或 CMII（配置管理 II）。通过严格管理有关质量的信息和文档以及相应的过程和工作流程，在产品开发过程中建立制度化的质量过程。标准化的过程构成了持续改善和学习型组织的基础，最终提高了产品质量和客户满意度，并降低了保修成本。
6. 所有者手册和服务手册的出版
产品复杂性、守规程度和客户对个性化信息的要求均越来越高，因此，汽车制造商被迫重新思考如何创作、管理、出版和提供产品信息。PTC 汽车产品开发系统包含综合的动态出版功能，是业界第一个且唯一一个综合解决方案，可让公司协作地从单一内容来源中创作、管理、出版和动态提供各种个性化的出版物。
优化产品开发过程
要有效起作用，技术解决方案不能只是一堆互不关联的功能和特性；这些功能和特性必须经过仔细的设计和测试，以便协同工作，以一种满足特定用户需求，同时为所有参与者保持数据完整性的方式，来优化重要的业务流程。PTC 汽车产品开发系统支持与汽车制造商和主要供应商相关的各种代表性过程，从而能够在一个关联的综合环境中同时执行这些过程。基于过程的这个框架还帮助指导建立分阶段的部署战略，因此，公司可以通过先解决优先级最高的过程来更快地获取价值。
PTC 的产品开发系统提供了基于最佳做法的自动化过程，使产品开发的所有利益相关者都能够即时访问所有必要数据。
PTC 汽车产品开发系统的重要过程：
系统设计
对成功的汽车系统设计过程而言，很重要的是，功能和物理体系结构的设计工具与那些同时用于创建详细的产品设计和执行项目计划的工具要融为一体。PTC 汽车产品开发系统支持创建和管理功能体系结构、物理体系结构，以及成功设计系统所需的接口。借助强大的过程管理功能，公司可以合并来自扩展式企业的所有成员的现有知识，以创建作为全局系统设计过程的基础的全局标准。
变更管理
在当今竞争激烈的全球商业环境中，产品和开发过程正变得更复杂，协作性也日渐增强，因此，在从概念到报废的周期中，用于控制产品配置变更的明确定义和有序的过程扮演着重要的角色。PTC 汽车产品开发系统提供了基于最佳做法的自动化变更过程，使产品开发的所有利益相关者都能够即时访问所有必要数据。而利用其全面的配置管理功能，可以轻松地传达和评估所建议的变更对产品线的影响，以及安全地实施变更。
设计外包
制造商正将他们的产品开发模式从本地跨部门的工作转变为高度协作的全球性工作，而 PTC 汽车产品开发系统的协作和过程管理功能通过提供项目模板以及管理项目计划、可交付件和措施，来优化设计外包过程，从而确保正确控制过程。此外，PTC 汽车产品开发系统提供与所有主流 MCAD 和 ECAD 格式的集成，从而实现了一个理想地与许多合作伙伴协同工作的环境。可视化和标记功能结合工作流程驱动的过程自动化功能，提供了完美的协作环境。
概念设计
通过实施 PTC 汽车产品开发系统，可以在单个结构化、跨专业的产品数据存储库中管理围绕着概念的所有产品信息，而且，此存储库为分散在各地的产品开发团队及时提供基于角色的访问权。可以安全、毫无疏漏地将供应商和下游过程融合到此协作环境中，以确保概念设计符合要求。
详细设计
如今的详细设计过程的特点是，设计非常复杂，并且对数据共享的需求越来越大。由于许多公司在分布式环境中（涉及跨时区和语言障碍运营的合作伙伴和设计团队）运营，因此，快速安全的信息访问至关重要。PTC 的一体化汽车产品开发系统确保每个人处理的都是正确版本的数据，同时能够跟踪团队的决策并实时掌握团队的进度。
物理和数字化验证
在数字化和物理测试中使用的测试配置通常不同于设计配置，而且一旦开始测试，设计配置可能会继续变化，从而导致测试配置“落后于”设计配置。PTC 汽车产品开发系统提供一体化解决方案，用于同步配置之间的变更，以及提供测试结果、测试配置和设计配置之间的完整可追溯性。
PTC 汽车产品开发系统支持与制造商 (OEM) 和主要供应商相关的各种代表性过程。
结束语
汽车业在未来几年将要面对空前的挑战，而产品开发是成功解决这些挑战的关键。为此，需要彻底改变当前的产品开发过程和 IT基础结构。
如果汽车开发组织使用 PTC 的最新汽车产品开发系统作为其汽车开发环境的核心，那么，此系统将能显著增强它们的竞争力。(end)
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