基于XVL技术的汽车行业大规模定制生产系统开发与应用可行性分析报告

1、2004年沈阳市科技方案工程可行性研究报告工程名称：基于XVL技术的汽车行业大规模定制生产系统开发与应用申请单位：沈阳通大信息技术东北大学机械工程与自动化学院2004年2月一. 申请单位根本情况1. 申请单位和协作单位概况（1） 申请单位：沈阳通大信息技术沈阳通大信息技术是以软件研发为核心业务，集软件开发、系统集成、技术咨询与培训为一体的IT企业。公司拥有各类专业技术人员60余人，其中90%的公司员工为大学本科以上学历，海外留学归国人员占10%。除沈阳本部外，公司还投资组建了中日合资企业和日本办事处。沈阳通大信息技术的研发团队采用先进的开发流程，在CAD、VBA、E-GATE、VB、VC+、J

2、ava、Delphi等多种开发语言上具有丰富的实际经验，并且能够在多种主流的数据库SQL SERVER、ORACLE等、操作系统平台WINDOWS、LINUX等上开发出各类应用系统。目前，沈阳通大信息技术90%的业务为对日的软件出口，10%的业务为承当国家的科研工程和新技术的应用与推广。业务的主要内容集中在GISCAD、VBA、MAPINFO、JAVA技术、嵌入式软件、数据库和E-GATE等领域。企业业务增长十分迅速。沈阳通大信息技术拥有完善的组织管理体系和严格的企业管理制度，科研设备完备、优质的工作环境。一方面，通过具有资深行业经验各类管理和技术人才，在提供行业解决方案的过程中，运用先进和成

3、熟的管理经验为客户提供基于信息技术的价值提案，帮助客户获取竞争优势。另一方面，通过技术创新和新产品开发，不断推动地区经济的繁荣，企业也获得持续性开展。沈阳通大信息技术每年将企业年销售收入的15%，投入到科研开发领域，为企业保持强大的技术和产品优势提供充分的资源保障。（2） 协作单位：东北大学机械工程与自动化学院辽宁省CAD/CAM工程技术中心东北大学是一所综合性大学。其在产品设计及计算机技术领域在国内是非常有影响的。具体参加工程的单位是辽宁省CAD/CAM工程技术中心设在东北大学机械工程与自动化学院，是在原“辽宁省CAD应用开展中心的根底上开展、扩充而成的。中心现有在岗人员30名，其中博士生导

4、师5名，教授8名，副教授15名，高级工程师1名。中心还有兼职人员，其中：教授3名，副教授6名，高级工程师6名。中心每年有博士后，博士生和硕士研究生等30余人。每年还接待国内外访问学者进中心进行研究工作。 中心的主要研究方向为CAD/CAM根底理论及应用、企业信息化、先进制造技术包括工业机器人、智能医疗设备等、并行工程理论与方法、面向工程产品的广义优化方法、计算机模拟、智能工程等。在高新技术产品开发方面承当各类产品的CAD系统、CAD/CAM集成系统、工程分析系统、图形生成系统、CAPP系统、数控系统、产品数据管理系统、企业级生产管理系统及企业信息化软件系统、工业机器人等的开发研究工作。中心承当

5、和完成了多个工程工程，其中包括企业CIMS总体方案设计及具体实施、网络工程、CAD/CAM集成、PDM、数控系统国产化、消化吸收国外CAD/CAM软件产品，高技术含量数控机床产品，工业机器人开发等。 近年来中心发表学术论文40余篇，特别是现代设计方法、先进制造技术、基于并行工程的产品模型等方面的研究已取得了一定进展。“九五期间承当了国家重大科技工程2项、国家863课题4项，国家及省部基金工程13项，国际合作工程4项，并且出版了5本CAD/CAM方面的著作。在软件开发方面主要开发了计算机辅助阀门设计系统、计算机辅助机械产品设计根底环境、产品数据管理系统、企业生产管理系统、企业进销存系统、 回转体

6、零件CAPP系统、机床齿轮CAPP系统、生产方案管理系统等等。承当的工程工程有：沈阳电机股份CIMS工程、沈阳模具厂CAD/CAM集成系统实施及应用、套管计算机辅助测控系统的研制、汽车启动机参数测试系统研制等。在3维数字化设计及集成设计取得了许多成果，开发了产品数据管理系统，特别在装备制造业产品设计与开发上有较丰富的经验，这一切都为开展本工程研究工作奠定了根底。2. 工程的组织形式和详细分工，以及工程的组织管理及相关保障措施（1） 工程领导组织机构为了保证工程执行，要求建立工程领导组织结构，明确各成员的职能。工程组织机构建立要求如下表：工程机构角色成员责任项目领导小组组长沈阳通大信息贾辉博士l

7、 工程总体目标确实定。l 工程总体目标执行控制。l 涉及到系统建设中重大问题的协调、决策。l 参与工程需求最终确认、工程总体验收。副组长东北大学机械工程与自动化学院刘永贤教授l 工程总体方案的执行。l 解决工程执行中出现的问题。l 组织阶段评审、工程验收。l 审核工程方案、实施方案、实施方案。总联络沈阳通大信息李志彬l 负责各单位调研联络工作。l 协调和制定调研和开发方案。（2） 工程开发组织机构根据ISO9001工程管理要求及软件工程的要求，建立工程开发组织机构。工程机构小组/角色责任项目管理平台工程组负责效劳器、网络、数据库、系统软件等平台工作。质量保证组评审和审计集成和软件产品和活动以验

8、证它们符适宜用的规程和标准，给工程和其它有关的经理提供这些评审和审计的结果。制定SQA方案，评审软件开发方案、标准和规程、软件工程活动和软件工作产品，向高级管理者报告。工程监控与跟踪，定期参与开发方案评审，本钱核算管理。执行SQA方案，参加评审软件开发方案，标准和规程，软件工程活动，软件工作产品，鉴别偏差建立文档并加以处理，向软件工程组报告结果。软件工程组工程软件经理开发方案编制评审分配需求和软件开发方案参与软件工程内部的定期审核，对照软件开发方案跟踪技术进展、性能和问题项，与有关人员共同解决审核中出现的问题项。开发人员负责开发、实施、培训、维护工作。系统测试组测试大纲编制；确认软件产品是否满

9、足对它的要求。测试用例和测试规程由独立于开发者的测试组进行规划和准备，协商分配需求引起的约定；配置组评审软件开发方案，软件活动和工作产品，制定SCM方案，软件基线库的构造和管理，系统地控制基线的修改。文档管理按照ISO9001质量体系文件的要求，管理文档及版本。3. 工程负责人背景资料及主要参加人员；（1） 工程组组长贾辉，男，日本东北大学工学博士学位，东北大学副教授。主要教育经历：l 中国东北大学机械工程学士；l 中国东北大学管理工程硕士；l 日本东北大学信息科学工程学博士；主要工作经历：l 1986/71990/11东北大学教师；l 1996/42000/3 日本JCD公司高级职员，软件工

10、程管理；l 2000/42002/9 东软集团国际业务总监；l 2002/92003/8 辽宁凯夫集团总裁;l 2003/8 沈阳通大信息技术董事长兼总裁主要社会兼职：l 辽宁省经济文化开展促进会理事l 日本软件开发管理学会会员l 日本软件开发工程管理学会会员l 日本东北大学客座研究员l 中国ITS专家组成员l 东北大学副教授主要工作业绩：l 19881990 主持机电产品库存控制MRP系统的开发；l 19881990 主持鞍钢库存管理系统的开发与研究；l 19941996 主持经济模拟仿真系统的研究；l 19961998 主持利用ITS技术对交通系统实施智能化管理的研究与开发；l 20002

11、002 主持汽车导航系统第三代研制与开发；l 20002002 组织筹划了CMM软件成熟度模型在中国软件企业的首次推广认证；l 20022003 主持开发了应用于日本金融系统的基干系统的开发与应用；（2） 工程组副组长刘永贤，东北大学，教授，博士生导师，男，1945年12 月23日出生，工学硕士学位。1969至现在，在东北大学历任助教，讲师，副教授和教授。现任东北大学先进制造与自动化研究所付所长。辽宁省CAD/CAM工程技术中心付主任兼总工程师，辽宁省机械工程学会设计分会CAD专业委员会副主任，全国冶金系统CAD/CAM学术委员会副主任，全国CAD应用工程专家委员会成员，全国CAD年度报告专家

12、委员会成员，辽宁省CAD应用工程专家组副组长，辽宁省企业信息化专家。研究方向：产品设计自动化现代CAD理论及应用，CAD/CAM集成技术及理论，制造业企业信息化技术，CIMS建摸及集成技术，产品建摸及数据管理等。主要研究成果： u “计算机辅助阀门设计,1995年获冶金部和沈阳市科技进步奖；u “CAD技术应用及开发,1992-1995年国家八五国家重点攻关课题 国家科委1996年鉴定,课题负责人；u “辽宁省CAD应用工程技术开发及示范,1997-2000年国家九五重点攻关课题,课题负责人,获辽宁省科学技术一等奖；u “SD-CIMS ，国家863课题 1998-2000 国家科技部2000

13、年鉴定 课题负责人 获辽宁省科学技术三等奖；u “机械产品大批量定制支持系统框架研究，国家863工程2001-2003年，已验收；u “面向并行工程基于特征的产品信息模型研究，辽宁省自然科学基金 1998-2000年 课题负责人，已验收；u “沈阳市CAD应用与示范，沈阳市重点攻关课题，1998-2000，课题负责人，已验收；u “CAD/CAM集成关键技术研究，沈阳市重点攻关课题，1998-2001， 课题负责人，已验收；u “计算机辅助机械产品设计根底环境，94-96辽宁省重大成果推广工程，课题负责人；u “制造业企业信息化集承平台构成，辽宁省重大攻关工程 2001-2003年；开发的产品

14、有：计算机辅助锅炉设计系统，计算机辅助气动系统设计，计算机辅助阀门设计系统，CIMS环境下企业生产管理系统、销售系统、产品数据管理系统、CAPP系统、供给系统、图形转换系统、车间生产调度系统等。（3） 工程组主要成员序号姓名单位职称学历分工1李奎贤东北大学副教授博士技术研发2郝丽娜东北大学讲师博士技术研发3许之伟东北大学讲师博士技术研发4盛中起东北大学讲师博士技术研发5王 棋东北大学讲师博士技术研发6徐洪学东北大学博士技术研发7谢文君沈阳通大信息技术工程师本科技术研发8赵 征沈阳通大信息技术工程师硕士技术研发9叶毅源沈阳通大信息技术工程师硕士技术研发其中沈阳通大信息技术的谢文君、赵 征、叶毅源

15、，均为留日归国人员，在技术研发、工程管理等专业领域有多年的海外工作经验。二. 工程根本情况1. 工程的总体目标基于XVL 的三维可视化汽车行业大规模定制生产系统到达的目标:（1） 汽车厂商快速响应客户的个性化要求让客户积极地参与到产品设计制造过程中来, 客户可以在网上观察定制的三维汽车模型。基于3D可视模型提出定制自己的个性化要求。客户的个性化需求，在动态变型产品的根底上，用户参与设计，进行快速配置，可得到一个满足顾客个性化需求的具体产品，实现按用户要求快速组织设计和生产。（2） 汽车厂商与零配件供给商之间的高效协作系统将基于三维实体模型与供给商之间紧密协作, 设计人员可以以三维模型从供给商那

16、里多种多样的标准零配件中进行选择，完成产品设计和零配件设计。（3） 与PDM的集成产品设计过程中的数据一般由企业的PDM 系统进行管理,因此,大批量定制生产模式下的设计过程需要与PDM 紧密集成。（4） 实现基于XVL 的三维可视化汽车行业大规模定制生产系统与CAD、CAM、PDM、CAPP、ERP等应用系统的全面集成。基于3维的可视化模型实现设计、生产和管理信息共享，并用三维模型装配工艺指导现场生产。进而有效地解决了汽车大批量生产的低本钱、短交货期与定制生产的高本钱、长生产周期的统一问题。2. 工程主要攻关点（1） 基于XVL 的三维可视化汽车行业大规模生产的定制系统框架结构定制系统主要是完

17、成客户需求的获取与管理、网络化产品结构配置。其中客户需求管理实现对客户需求的收集、分析, 根据客户和市场需求形成对产品完善的定义。在企业内部实现企业内部基于3维设计、生产、管理，构造这样的一个系统结构来完成总的目标。配置原那么结构与技术配置根底构件库技术要求库市场销售设计开发客户需求可生产性判断产品动态模型工程分析本钱分析产品信息模型产前准备及生产XVL模型XVL模型XVL模型XVL模型XVL模型XVL模型XVL模型系统框架结构图（2） 面向大规模定制生产的汽车产品族信息模型的建立包括产品族的三个方面: 结构视图、原理视图和功能视图, 不同的视图适用于企业不同的部门和不同设计阶段,基于产品族的

18、开发被认为是一种支持大规模定制生产的有效方法。在整个产品开发过程中, 采用并行流程围绕产品族进行设计, 针对一个产品族构造一个产品模型, 该产品模型应当是一个可以覆盖产品族中既定型号和规格变化的动态模型。在得到产品定单后, 根据定单的需求在产品模型的根底上进行实例化设计, 就可以快速得到满足客户需求的产品。（3） 基于产品族信息模型的产品配置管理产品族信息模型是企业在快速变型设计阶段进行产品配置的根底。不同客户有不同的配置要求, 用户可以在产品族信息模型的根底上, 利用变量配置、版本配置和有效性配置等配置约束中的一种或几种从不同的角度配置产品, 得到所需要的产品对象的子模型。基于产品族信息模型

19、的产品配置管理, 能够使企业的各个部门根据客户的需求, 在产品的整个生命周期中共享统一的产品配置, 并且对应不同阶段的产品定义, 生成相应的产品配置视图。产品配置信息是生产制造的原始依据, 在生产制造过程中, 设计、制造、物资供给等不同部门可以根据相应的配置视图, 制订产品的设计、生产和物料采购等方案, 以确保在最短的时间内开发和生产出客户需要的产品。（4） 产品族数据管理PDM 技术是成功实现大规模定制生产的关键技术之一. 但面向大规模生产的PDM 技术是建立在企业标准化资源根底上的产品族数据管理, 因此必须能覆盖产品族模型的三视图: 功能模型、原理模型、结构模型. 另外, 产品族的根本模块

20、以标准化的企业资源为根底, 产品族与企业资源之间具有引用关联关系. 面向大规模定制的产品族数据管理除具有产品数据管理应有的功能外, 还有以下特点:l 能反映产品族及其构造单元的功能、原理、结构的映射；l 能进行产品族及其构造单元的事物特性表(包括几何与非几何) 的管理；l 支持基于产品族的产品配置设计；l 能反映资源与产品族的对应关系；（5） 产品族的评价系统产品族的评价系统是对产品族中所有产品进行综合评测的局部,评测内容主要包括构造产品族的灵活性、经济性和技术性。对不能满足设计要求的产品族系列,应当提出修改建议。评价系统主要包括(1) 灵活性评价(2) 经济性评价3 技术性评价3. 工程主要

21、技术难点和创新点（1） 主要技术难点1) 面向大规模定制生产的汽车产品族信息模型的建立及面向产品簇的设计实现基于XVL 的三维可视化汽车行业大规模定制生产的根底是面向产品簇的设计，面向产品簇的设计指设计过程中通过对已有大量顾客需求，结合预测的需求分析，不仅仅考虑一种产品的设计实现，而是结合产品簇中拟采用的定制方法提取变型参数，同时对一簇产品进行的方法，其设计结果形成可变型的产品模型，在快速变型设计阶段进行配置。产品簇模型是实现大规模定制的关键，利用成组技术，可对企业的产品分类，进行特征建模，建立企业产品簇库。大批量定制生产是一种先进的制造哲理,是产品族设计的实现目标,而基于产品平台的产品族设计

22、是实现大批量定制生产的有效途径,二者相辅相成,相互推动。衍生的客户定制个性汽车1、个性汽车2、个性汽车n汽车产品设计平台产品族设计个性需求共性需求定制生产大批量生产市场需求大批量生产大批量定制生产与产品族的关系图汽车系列产品开发平台原型设计变形设计配置设计个性化定制汽车产品新技术汽车市场调查概念设计模型结构化平台细分市场客户群动态模型个性化需求3D可视化汽车模型模块综合配置原那么产品族设计平台汽车行业大规模定制生产的产品族设计过程图2) 零部件的标准化与标准化通过对零部件的标准化和标准化，企业内部的零部件数量和种类数减少，零件分布日趋合理，在定制产品中标准件的比例得到提高，零部件的重用性得到提

23、高，从而提高定制效率、保证定制质量、降低定制本钱。利用成组技术，制定统一的、科学的、完善的零部件编码体系，对零部件信息建模，建立企业零部件库。n 产品的标准化和标准化产品的标准化和标准化是有效支持企业实现客户定制的根底, 是企业制造能否实现批量生产的根底, 其程度的上下极大地影响着企业的市场响应速度、产品的质量和本钱。通过上述过程建立企业产品结构模型, 从而支持客户个性化需求的配置设计。n 参数化标准件库参数化标准件库是支持产品快速开发设计的根底数据。在产品标准化和标准化的根底上, 针对在设计中常用的零部件建立参数化标准件库。3实现基于XVL 的客户的管理客户基于三维参与设计和生产，需要在用户

24、面前呈现三维产品模型，并且具有动态装配功能，在此根底上反响客户意见和要求。（2） 技术创新点1 采用XVL技术作为3D造型底层技术，实现全WEB 3D化大规模定制生产的系统环境目前，利用多边形造型技术的VRML和X3D正面临着同样的问题：复杂的3D数据如，CAD/CAM文件在INTERNET上传输。高质量的图形细节形成了数据量巨大的图形文件，使之在现有的INTERNET网络上很难传输。为了提高传输的速度，对文件的压缩又不得不在图形的精度和细节上做出牺牲。所谓的XVL Extensible Virtual World Description Language 就是将数据尺寸容易变大的3D数据变成

25、最大数百分之一以下的轻量化、从而到达在互联网环境中可以活用。具有以下技术创新点：n 精度与轻量化XVL采用单纯的形状表示圆滑的曲面的Lattice构造为根底。所谓Lattice构造是将由多个多边形构成的多边形图廓由Lattice网格进行定义、通过控制格子、可以令自由曲面发生变形，通过Gregory 进行内插曲面转换得到圆滑曲面的处理方法。IGES、Parasolid等的一般的 CAD 中应用的中间文件及 CATIA、I-DEAS 等的 3D CAD 数据、VRML数据 等，伴随工业产品的高度复杂化、软件系统生成的3D数据到达数百兆的文件大小也是很平常的。将如此巨大的3D数据通过英特网环境，为企

26、业的大规模定制生产效劳几乎是不可能的。我们在对一些企业的实际调查中发现，对3D数据的需求十分普遍，但网络传输流量的制约是阻碍3D数据被跨职能、跨部门、跨企业灵活运用的最大阻力，因此，对3D数据的大幅轻量化是十分必要和迫切的。目前，企业使用的3D 数据造型软件中，即使是CAD 数据，一般的也是变换成 VRML及 STL 等的多边形化的数据形式加以使用。这样进行了从曲面到多边形的转换，为确保精度数据容量就变大了；反过来数据尺寸变小的话,精度也随之受到影响。通常的 CAD 模型是保持 10-5 10-6 mm 这样的精度、但是如果不是以设计和加工为目的的场合，是不需要如果精密的数值 。XVL的 CA

27、D 数据的轻量化的技术主要是为了满足XVL在多软件平台对3D数据的灵活使用，通过降低曲线和曲面的数量及削减必要的控制点，经过内插曲面转换到达大幅的轻量化的目的的同时保持了 10-1 10-3mm 这样的高精度。 n 合理性通过将3D 数据在设计、制造、销售、库存等领域广泛应用，使只依靠文字信息及平面的2D的图形难以传递的复杂三维信息的情况变得极为容易。另外，针对购置产品的顾客在资料和使用手册中通过利用 3D 文档，在提供信息过程中可以将平面无法传递的深层次的及产品的复杂特征更高效地传递。因此，通过对应CAD、CG的主要格式而自行开发的WEB 3D ENCODING技术，把各种数据转换成XVL文

28、件格式。消除领域之间的障碍，利用WEB环境，提供一个能够有效利用各种3D数据的统一环境。n 表现力XVL 不仅在于形状表现，针对形状而组装的工程及产品的动作等的动态表现，也可以作为 XVL 文件的一局部加以定义。据此，利用英特网的双向性就可以提供动画等无法实现的双向效劳的内容。另外、，XVL 不仅限于文件内部定义的动态形式、在Web 世界中也普遍被使用，利用 JavaScript 也可进行柔性的动态定义。以动画的方式，能够简明地显示出组合等工程程序。并通过实时呈现高品质的显示而在网上提供一个富有“Visual & Interactivity的环境。n 结构信息能够进行形状属性、注释及组

29、合结构等CAD所拥有的各种信息的继承和设置，并能够简便地传递产品的结构零部件列表等信息。XVL技术即将成为世界标准：Ù 在W3C/Web3D Consortium讨论作为VRML的继任的X3D规格Ù 2000/7建议把XVL作为X3D的曲面表现的扩充方法Ù 2002/3在VRML浏览器上方案公开XVL结构的样品源文件Ù 2002/8W3C方案对ISO建议X3D规格2基于XVL的产品族数据管理技术面向大规模定制生产需要建立在企业标准化资源根底上的产品族数据管理, 因此必须能覆盖产品族模型的三视图: 功能模型、原理模型、结构模型. 另外, 产品族的根本模块以

30、标准化的企业资源为根底, 产品族与企业资源之间具有引用关联关系. 面向大规模定制的产品族数据管理除具有产品数据管理应有的功能外, 还有以下特点:n 能反映产品族及其构造单元的功能、原理、结构的映射；n 能进行产品族及其构造单元的事物特性表(包括几何与非几何) 的管理；n 支持基于产品族的产品配置设计；n 能反映资源与产品族的对应关系；n 系统准备选用PLM系统进行二次开发实现上述功能；3基于XVL的大规模定制生产的汽车产品族信息模型的建立汽车大规模定制生系统，由用户、供给商及企业内部各个部门，都要对三维模型进行操作，建立适合的模型是关键， 针对一个产品族构造一个产品模型, 该产品模型应当是一个

31、可以覆盖产品族中既定型号和规格变化的动态模型。在得到产品定单后, 根据定单的需求在产品模型的根底上进行实例化设计, 就可以快速得到满足客户需求的产品，本工程拟采用复合特征来建立产品族模型，包括产品族的三个方面: 结构视图、原理视图和功能视图, 不同的视图适用于企业不同的部门和不同设计阶段。4基于XVL的设计过程重组 采用面向生命周期的设计，包括产品功能设计，过程设计及使用设计，其过程促进“设计分析评价再设计的反复过程。其过程重组就是运用计算机技术、信息技术、网络技术分析现在设计过程的优缺点，排除设计任务链、制止任务链，使用任务链上物价值得附加过程、找出多余过程，找出改良，构造一个新的过程，只有

32、这样才能满足快速、高质量的产品设计要求。5基于XVL的汽车产品配置:n 支持企业用户直接在网上建立汽车产品的功能树和结构树n 支持企业用户直接在网上建立汽车产品/ 部件/零件的属性表(变量) ,如汽车产品规格、价格等；n (帮助企业用户直接在网上对本企业的数据进行远程维护；n 帮助一般用户在网上进行按产品功能或按产品结构的产品配置设计；n 支持在效劳器端直接将其它各种数据库的汽车产品结构数据转化到本系统；本工程采用产品配置设计主要有两种: 按产品功能树配置; 按产品结构树配置。n 按功能的产品配置用户在网上选择符合条件的产品模块,然后将该产品结构树显示出来,用户可以浏览该产品结构树,按产品功能

33、树进行产品配置设计。n 按汽车产品结构树的配置 用户在网上直接按结构选择所需要的产品在线浏览每个模块的有关属性,然后选中所需要的产品模块,在客户端和效劳器端之间采用了ASP 和JAVA 技术进行通讯交换信息,完成整个产品配置过程。按产品结构树与功能树配置设计,主要区别在于主界面和系统提供给用户的数据。产品定货与配置进入到产品配置目录树。用户可以浏览每个部件,查看其有关参数和属性。依次将选中部件参加到选用产品零部件列表中。假设部件具有价格属性,那么在选用零部件列表下可以显示总价格。4. 工程完成对本行业、本地区促进作用东北地区作为新中国的“工业摇篮，拥有钢铁、能源、化工、重型机械、汽车、造船、飞

34、机、军工等重大工业工程，奠定了中国工业化的初步根底。国务院指出：“要加速开展重大装备制造、汽车、造船业等，使东北，特别是辽宁成为国家乃至世界装备制造和重要原材料工业基地。 在未来几十年中，我国汽车产业一直都将面对着持续的、巨大的、但却是日益精致的市场需求，而我国汽车产业现状是成车生产线不断上马，在各个车型的消费档次上都有十余种汽车品牌展开剧烈的竞争，国内汽车厂商和国际跨国汽车公司同场竞技，在技术、资金和管理上面临巨大压力的中国企业，如何运用新技术、新方法，可以在较短的时间内迅速提升我国汽车产业的国际竞争优势，是需要迫切解决的问题。在目前市场需求比拟旺盛的时期，由于本地汽车企业新产品设计效率无法

35、满足急速膨胀的市场需求，已经限制的企业经济效益的不断提高。为此企业急需诸如3D设计技术、PDM管理技术等更先进、更高效的设计与企业管理方法来提升企业的综合能力。同时，由于分布式设计、制造、客户参与设计等客观上使3D技术与网络化相结合成为了必然。而本工程所研究的正是目前企业在推广应用先进的数字化设计所面临的、亟待解决的颈瓶问题，因此，本工程的研究成果具有广泛的应用市场。这从本工程组的前期市场调研和已经有近10家大型骨干企业意向开展数字化设计技术应用也左证了本工程研究成果所具有的良好的产业化前景。按照辽宁省的蓝图，沈阳市以华晨汽车集团为龙头重点开展宝马和中华牌轿车、金杯客车及多功能越野车，以此带动

36、丹东、大连、锦州等城市的汽车及零部件工业，建成有国际竞争力、国内重要的汽车工业制造基地。这次我们选择了与金杯汽车股份合作，主要考虑到金杯汽车股份在辽宁地区的行业带头示范作用，通过对金杯汽车股份实施基于XVL的汽车行业的大规模定制生产系统必定给沈阳和辽宁的汽车行业和相关产业，带来丰厚的经济回报和积极的社会效益，填补了国内技术空白。采用基于XVL的汽车行业的大规模定制生产系统对当地的企业来说，可以获得全方位的竞争优势：（1） 基于XVL的汽车行业的大规模定制生产系统将先进的产品开发与改良的市场反响相结合，其柔性的操作可以迅速对快速增长的需求做出反响。采用大规模定制的企业假设充分利用这一优势，使产品

37、率先上市，将会得到很好的销售效益。这是因为，率先上市的产品，市场占有率为100%，而且，比竞争对手上市越早，占据100%市场份额的时间就越长；率先上市的产品，被认为是市场的领先者，这样有利于翻开早期的销售局面，获得超额利润；率先上市的产品，可以制定标准，无论是事实上的，还是法定的标准，从而在用户心中产生先入为主的效果，引导用户购置；率先上市的产品，可以获得有吸引力的分销渠道，同时，迅速交货可以要求迅速付款，从而可降低企业的财务本钱。（2） 基于XVL的汽车行业的大规模定制生产系统能够更好地满足了用户的要求，对用户来说价值更高，所以产品本身就可能具有溢价。按照用户要求而定制的产品可能只有极少的甚

38、至没有竞争对手，所以它在某种程度上处于垄断地位，具有很大的价格优势。其柔性的产品设计和制造使企业可以有效地连续推出产品的改良系列，从而延长产品的生命周期。大规模定制模块化和面向产品族的设计原那么，使企业很容易在原有产品设计的根底上，开发出满足用户特殊要求的各种变形产品。（3） 应用基于XVL的汽车行业的大规模定制生产系统的企业能够迅速地适应市场、技术、标准和潮流等方面的变化，将易于升级的设计能力和不依赖于产量的生产能力结合起来，迅速地生产所需要的产品，所以几乎不会错过任何订单。应用基于XVL的汽车行业的大规模定制生产系统的企业能够较好地研究和开拓市场。通过定制某些产品，可以预知与大规模生产相关

39、的用户偏好，使企业能更快地推出拥有大规模需求的标准产品。（4） 应用基于XVL的汽车行业的大规模定制生产系统能够降低企业的运作本钱。当市场分化到一定的程度，使传统的大规模生产技术不再能有效地预测用户需求时，大规模定制产品的本钱几乎与大规模生产的产品本钱相等，甚至更低。大规模定制通过采用通用化的设计和柔性制造技术，能够有效地降低定制产品的开发和生产本钱。大规模定制的产品都因用户的需求而生产，几乎没有库存，也没有产品老化、过期、变质、报废等现象，产品的迅速上市能够降低企业的营销本钱。5. 相关领域国内外技术、产业现状和开展趋势（1） 汽车零部件通用化设计通用化设计指世界各大汽车公司在新老车型之间、

40、在国内外产品之间积极推行汽车零部件的通用化，使其成为集中生产、降低本钱的有效方法。通用化设计既节省了产品的开发费用，又无需增添新的设备，因此使用通用汽车零部件的趋势正在不断扩大。目前，日本汽车制造商已经使许多汽车零部件可以用许多不同的方式进行组合，并可以在几种型号不同的汽车产品之间进行互换性的使用。这种设计有时也会增加工具和模具的本钱，但却可以快速地生产出新型号的汽车，使其及早占领市场，从而使产品本钱大幅度降低。德国群众公司也在千方百计地减少汽车零部件的种类。其设计的底盘平台是随着组成它们的标准部件的不同而变化的，只要在底盘上装上不同的车身，就可以迅速而又低本钱地制造出一个全新的车型。美国福特

41、公司率先在汽车制造历史上实现了发动机的模块化设计，从而引发了生产线结构的革命，使不同规格的发动机可在一条生产线上加工。（2） 汽车企业专业化分工在产品模块化的同时，汽车制造业正在进行着制造系统专业化的革命。近10余年来，美国汽车制造业的整车制造商由传统的纵向经营、追求“大而全的生产模式逐步转向机构精简、以开发整车工程为主的专业化生产模式。同时，整车厂对汽车零部件所负的责任也随之转向配套厂。将汽车零部件厂从整车厂别离后，整车企业能够进行全球采购，从而使本钱大幅度降低。（3） 汽车零部件的联合开发与联合采购日本丰田汽车公司在2000年3月宣布，该公司已同美国通用汽车公司、德国群众汽车公司就实质上统

42、一汽车和汽车零部件的设计与开发系统，达成了根本协议。丰田公司从2001年就开始与通用和群众公司分别相互接通网络连接，从而加速了汽车零部件的联合开发。与此同时，汽车零部件的联合采购也在加紧进行。美国通用、福特和克莱斯勒三大汽车公司已经宣布，准备联合建立一个网上采购体系，将3家汽车公司的产品供给集中在一个门户网站上进行。新的网上采购体系将对所有的供给商开放，包括世界各地的汽车制造商、配件供给商、经销商以及合伙人等。通过汽车零部件的联合开发与联合采购，可以大幅度地降低本钱。上述情况说明，国外汽车制造业已经从大规模生产向大规模定制生产转变，汽车制造业的生产管理新模式大规模定制已经形成。汽车企业已经从过

43、去的预测型生产向按订单生产的方式转变，在提高质量、迅速满足用户定制化需求的同时，千方百计降低本钱。（4） 我国在大规模定制生产技术方面的研究中国科学院软件研究所2001年度对大规模定制生产相关技术做了系统的研究。该成果可以概括为一套理论与方法、假设干关键技术、产品开发设计系统和应用示范工程：1. 理论方法研究与关键技术完成了产品分析与规划、产品模型构造、产品定制设计、DFMC集成框架和基于因特网的大规模定制生产系统、PDM与ERP信息集成等方面的内容。2. 大规模定制生产系统的实现完成了支持DFMC现代设计技术的信息支撑环境。具体如下：1) 大规模定制生产系统由产品分析与规划分系统、产品建模分

44、系统、产品定制设计分系统、基于因特网的产品定制分系统和PDM数据管理平台所构成，系统结构清晰合理，表达了DFMC对信息环境的需求。2)产品分析与规划分系统对于客户需求调查和分析、用户需求向产品技术需求的转换、产品族分析与规划以及产品族本钱的估算具有较好的支持，能够满足大规模定制生产在产品规划阶段对信息系统的主要需求。3)产品建模分系统充分实现了大规模定制生产在设计资源库零部件构件的根底上，针对产品族在功能原理结构三个层次上构造可定制模型的根本方法，建模功能强大、符合产品建模的工程习惯。4)产品定制设计分系统在产品模型的根底上，为快速实现不同层次的定制设计ATO、MTO和ETO提供了有效的手段。

45、5)基于因特网的产品定制分系统在因特网上进行产品定制和零部件搜索，不但实现了用户异地直接参与产品定制的过程，而且提供了将资源库由本企业扩展到全球范围的手段。（5） JT Open目前，3D可视化是汽车行业的一种普遍的跨功能需求。 PTC以及福特和通用等全球汽车行业的佼佼者都是JT Open创新活动的首批成员之一。成员们都采用JT格式作为虚拟协作和互操作的通用数据格式。群众集团选择了PTC的ProductView软件，作为产品开发过程中创立的3D数据可视化的标准，PTC ProductView的主要任务是在公司众多过程中提供一套统一的3D数据可视化工具。作为一体化产品数据管理根底结构(iPDM)

46、的一局部，ProductView还适用于不能使用CAD工作站的用户。我们这次组织的“应用基于XVL的汽车行业的大规模定制生产系统工程是面向汽车制造业的，面向WEB可视化3D协同环境，面向整体解决方案的应用研究。特别是在3D协同环境、数据轻量化等方面都有了重大的突破。我们组织的工程将有力地推动大规模定制生产方式在汽车制造业、电器制造业、电子消费品业中迅速地应用和推广。6. 工程的根底条件与工程相关的现有技术、设备根底和工作根底工程合作三方沈阳通大信息技术，东北大学机械工程与自动化学院辽宁省CAD/CAM工程技术中心和金杯汽车股份具有很强的互补优势。在基于XVL的汽车行业的大规模定制生产系统工程的

47、研发与应用上，技术是成熟的，根底环境是完善的，具体工作是扎实可靠的。沈阳通大信息技术拥有丰富的日本技术资源，在技术引进和软件开发工程管理上，为该工程提供了良好的技术动力、研发环境、根底设施和工程管理手段。目前，沈阳通大信息技术正在筹建企业联合研发中心，积极引进国外智力，推动工程的高起点、高水平地良性开展。辽宁省CAD/CAM工程技术中心自身主要研究方向为CAD/CAM根底理论及应用、企业信息化、先进制造技术、计算机模拟、智能工程等。在工程技术研发和系统生成上具有丰富的经验和成熟的方法论。为工程提供了研发的技术根底。金杯汽车股份是沈阳市、辽宁省汽车行业的龙头企业，旗下的宝马、中华和海狮三个汽车品

48、牌在各自领域具有很强的市场竞争力。与金杯汽车股份相关联的配套企业众多，对地区经济的影响举足轻重。金杯汽车股份在应用信息技术方面也一直是行业的表率，企业的产品研发中心采用了由IBM实施的CATIA CAD/CAM/PLM系统，为我们实施基于XVL的汽车行业的大规模定制生产系统提供了环境保障和应用基地。7. 现有技术的知识产权情况及自主知识产权的拥有设想本工程在采用日本LATTICE公司的XVL技术的根底上，由东北大学机械工程与自动化学院和沈阳通大信息技术联合开发推广，其中技术研发以东北大学机械工程和自动化学院为主，沈阳通大信息技术参与；应用实施和市场推广以沈阳通大信息技术为主。本工程研发过程中产

49、生的技术资料和成果，由沈阳通大信息技术与东北大学机械工程和自动化学院共同所有，既基于XVL技术的汽车行业大规模定制生产系统开发与应用工程的知识产权除了XVL技术外由沈阳通大信息技术与东北大学机械工程和自动化学院分别拥有50%。三. 工程可行性分析1. 资金筹措方案、投融资方案、预算安排（1） 投资预算工程整体投资400万，其中已经完成投资为40万，新增投资360万。已完成投资分配表序号内容数量金额万元1赴日技术调研费用2102XVL软件103局部开发环境及工具20合计40新增固定资产包括无形资产投资估算表序号内容数量金额万元1效劳器2152PC15143笔记本电脑474投影仪145工程管理工具

50、156CAD系统5257PDM系统2408数据库1109实施环境软件和硬件50合计170流动资金估算表序号内容数量金额万元1办公费用102差旅费用353技术调研304方案设计305软件开发606实施与培训107管理费用15合计190新增资金的筹措工程新增投资额度为360万，其中申请政府资金资助100万；企业自筹210万；金杯汽车股份的华晨金杯提供50万元的系统实施环境。企业自筹的210万资金主要从企业2004年度的企业营业收入和股东增资或新股东的方式进行筹集。资金使用方案新增资金使用方案表内容金额万元2004年2005年固定资产投资906030无形资产投资80800流动资金19090100合计

51、360230130申请政府资助资金使用方案表内容金额万元资金使用用途及说明技术调研20市场开发、客户需求分析等方案设计30系统方案的分析和设计软件开发40系统开发和测试合计90企业自筹资金承当其余费用2. 工程完成后推广的可行性分析进入21世纪，随着社会的开展和人民生活水平的提高，我国国民的消费观念发生了很大变化，消费心理日趋成熟。人们开始讲求时尚、品味，根据参加社会活动的具体场合、时间以及自己的身份、气质、个人爱好和经济承受能力等方面选择适合自己的商品，追求消费的个性化。我国的消费需求也将逐步进入个性化需求时代。同样，汽车消费需求也进入了一个以个性化需求为价值根底的时代。人们消费需求的日益多

52、样化和个性化，促使人们对各种类别、品种、规格和等级的汽车的需求也各不相同，从而致使汽车市场呈现多样化和细化。在我国，用户需求多样化和个性化将成为一个普遍的趋势。现代汽车市场竞争十分剧烈。这表现在汽车市场需求的不确定性大大增加，汽车价格的不断降低。质量和价格已经不能成为汽车企业制胜的法宝。这使传统的基于劳动分工原理根底上的规模经济、质量控制方法及与其相适应的工业时代的商业模式遇到了前所未有的挑战。由此，汽车企业之间的竞争方式也开始从基于规模和本钱的竞争转向基于时间和客户需求的竞争。正是在这样的历史背景下，大规模定制应运而生了。国外一些跨国汽车公司在这方面已经根本完成了转型和过渡过程，我国的汽车企

53、业在这方面实际上已经落后了。虽然，一些汽车企业也尝试做了一些客户配置方面的工作，但距离真正的大规模定制，还显得比拟浅薄和没有接触到实质。我们在这样的一个整体背景下，对沈阳和周遍城市的汽车企业做了根底性的调查，企业规模、管理制度、效益水平、信息化程度的不同，对大规模定制的认识和理解也有比拟明显的差异，但企业的领导者都认为大规模定制生产方式在未来的3-5年内是通用汽车制造企业必须走完的一段路。在对金杯汽车股份的华晨金杯的现场调研中，我们发现企业十分需要一个切实可行的解决方案，华晨金杯实施了CATIA的产品生命周期管理系统，实际上在大规模定制上已经做了很多的具体工作，对跨功能的3D可视化需求更是迫切

54、，对我们提出的“基于XVL的汽车行业的大规模定制生产系统解决方案表示了极大的关注并支持我们推动工程的研发与实施。因此，“基于XVL的汽车行业的大规模定制生产系统就有了一个现实的市场推广的根底。在市场推广上，我们主要采取横向与纵向结合开展的策略。具体就是，在区域上以华晨金杯的模式向整车设计、生产和销售的企业推广整体的解决方案，这是横向推动策略；在应用上从整车的厂家向上游关键零部件制造企业渗透，形成专业解决方案与产品的开展方向相结合，如基于XVL的汽车发动机大规模定制生产系统等，这是纵向渗透策略。据了解，在东北三省的软件企业中，从事WEB3D大规模定制生产系统的开发与应用的企业根本上没有，一方面，

55、由于大规模定制在应用上还属于起步阶段，另一方面，应用中像XVL技术，能够突破网络带宽的限制的适用成熟的造型方法还不多。目前，LATTICE公司在中国的业务还没有展开。因此，我们在这个时间推出“基于XVL的汽车行业的大规模定制生产系统主要是抢占市场先机。同时，也说明了，要有一个广泛的软件合作伙伴联盟才能有效地推动整体市场的形成与开展。据初步的市场分析，在未来的3-5年内“基于XVL的汽车行业的大规模定制生产系统相关的软件和效劳，在东北会形成一个年需求在2000万-1亿的市场。3. 工程实施及预期成果的经济、社会效益分析（1） 经济效益分析产品的生命周期为5年。工程完成后，将形成5个软件产品和相应的技术效劳，其中软件产品每套平均定价在10万元，其中分摊研发本钱每套平均50000元；技术效劳主要以人员平均技术效劳本钱计算，平均技术人员效劳本钱是4000元/人月，对外收取费用为80001万元/人月。工程现金流量估算表单位：万元内容2004年2005年2006年2007年2021年现金流入0