面向汽车企业的PLM知识管理

　　0 引言

　　目前。汽车产品的复杂性与多样性日益增加，单独的设计团队已经不能满足汽车产品的研发。为了避免冗长的产品开发周期、高额的开发成本及质量问题，合作与多学科设计团队已经成为一种趋势。汽车是一种知识密集型产品.其开发环境需要一个计算机集成框架即PLM系统。有效地获取、处理、分发、检索及重复利用产品知识，解决信息孤岛，从而提高工作效率、降低生产成本、提高产品质量，最终赢得市场。

　　1 PLM与知识管理

　　CAX(CAD、CAPP、CAE、CAM等技术)给汽车企业带来了全新的设计手段，极大地提高了工程设计人员的产品设计、工艺编制、质量仿真、数控编程和测试分析等领域的工作效率和质量。同时，大量的电子数据文件又给汽车企业的管理工作带来前所未有的困难。如果将电子文件打印成纸质文档。采用传统的资料管理模式.很快就遇到了电子文档和纸质文档不一致的矛盾;如果直接采用数据库技术.用传统的理念管理电子文档，首当其冲的困难就是版本不一致。因此，PDM技术应运而生。首先主要是解决大量电子数据的存储和管理问题。提供电子仓库的作用，使设计工程师能够快速、容易地获取设计过程中的有效数据;其次出现了第二代PDM产品。新增更改管理、文档管理、工作流管理和项目管理等功能.同时软件的集成能力和开放程度也有较大的提高。

　　尽管PDM技术在汽车工程设计领域卓有成效。但在汽车企业的销售、市场、供应链管理等非工程领域却无能为力。特别是目前汽车制造企业在其它阶段广泛应用ERP、SCM、CRM等信息化技术来简化流程、改善管理体系、提高生产效率。ERP、SCM、CRM技术都是在汽车产品生命周期中每一个具体的阶段起作用，如ERP主要负责生产，SCM对供应的有效管理，CRM在销售和售后环节的重要作用，都是通过产品信息来相互联系的。而PDM不能给ERP/SCM/CRM提供一个共享的信息平台，给汽车企业的生产运营带来很大困难，PLM的概念也由此产生。

　　产品生命周期管理PLM自20世纪末提出以来。便迅速成为汽车企业关注的焦点。PLM结合电子商务技术与协同技术.将产品的开发流程与SCM、CRM、ERP等系统进行集成，将孤岛式流程管理转变为集成化的一体管理，实现从概念设计、产品设计、产品生产、产品维护到管理信息的全面数字化.实现企业知识价值的提升与知识共享管理、产品开发和业务流程的优化，从而全面提升企业生产效率、降低产品生命周期管理的成本，提高企业的市场竞争力。

　　PLM旨在为产品及其相关信息的产生、组织及分发提供一个共享平台。PLM管理的范围超越PDM的工程领域.扩展到市场、生产、销售及售后等全生命周期，同时将与产品各阶段的工作人员也联系起来。其功能包括生命周期中产品信息的产生、管理控制等。由此可以看出。PLM其实就是一个知识管理的过程。PLM的核心部分就是获取产品全生命周期中产生的所有知识并对其进行整理分类、管理控制及重复利用。

　　2 PLM的知识管理模型的内涵

　　2.1 PLM的知识管理模型

　　汽车产品生命周期全过程大概可以分五个阶段：总体规划、详细设计、工艺准备、生产制造及维护支持。每个过程都有其特定的数据信息，如图1所示。知识在当今的信息时代竞争中尤为重要。适当权衡知识.准确理解知识是很有必要的。数据、信息和知识是三个相互交叉的概念.尽管很难给三者划一个明显的界限，它们还是有些细微的区别：数据是无序且不被处理的;信息是经过处理的数据集成，能使决策更加容易;知识则是有序化的信息，能用来解决问题，数据和信息较之知识更易于存储和控制。因此，对有组织的知识进行系统管理很具有挑战性的。研究表明，在企业中仅仅4%的组织化知识被利用，剩下的96%则存在人脑中。被利用的知识尽管数量少，但是容易获取和挖掘，便于领导做出决策。在企业中发挥着重要的作用。知识管理最重要的作用就是挖掘有用知识并使其外化。为企业决策所用。

　　图1 产品生命周期各阶段数据信息

　　知识管理是指对知识的收集、分发和利用过程的管理，产品生命周期的知识管理是指对在产品生命周期各阶段产生的知识进行管理闭。基于PLM的知识管理模型如图2所示。它是一个基于PLM的知识管理模型：即ASK&TELL模型。PLM的各个阶段与PLM的知识库相互作用。PLM的知识库不仅仅是个物理的中心存储库。PLM各阶段的知识可以添加到PLM知识库里。遇到问题时工作人员可以通过检索(ASK)PLM知识库，知识库会给出答案(TELL)。机器产生的知识及员工所用的经验知识都被存储在知识库中，通过整理后被挖掘利用。知识利用者通过知识库中的有序知识进行配置、更改、文档管理等等，支持决策、指导生产。

　　图2 基于PLM的知识管理模型

　　2.2 PLM知识管理系统主要研究问题

　　面向汽车企业的PLM知识管理系统是将课本专业知识及实际经验等显性和隐性知识以计算机应用软件的形式加以概括和表现。此系统选取Microsoft Windows作为操作系统，Visual C++作为开发工具。Visual C++与Microsoft Windows之间的兼容性最好。Visual C++开发系统不仅可以完成各种各样的应用程序的开发。从底层软件直到上层直接面向用户的软件，而且Visual C++强大的调试功能也为大型复杂软件的开发提供了有效的排错手段。知识表示、知识利用和知识获取是知识库系统实现的三个关键技术问题。

　　(1)知识表示：知识采用什么形式表示，使计算机能对之进行处理。并以一种人类能理解的方式将处理结果告知人们。这是知识库系统首先要解决的关键。知识表示必须使人容易理解，即知识表示具有层次化、模块化、网络化。统称为知识的结构化。在面向对象的识库中，知识类型包括事实、规则和过程知识三种：①事实知识表示;②规则知识表示;③过程知识表示。

　　(2)知识获取：知识获取是指从知识源获得知识来建造知识库的工作。知识库中的知识有两个来源，一个是原始知识.由外界直接进入知识库;另一个是中间知识(再生知识)，是由推理机构生成后追加入知识库。

　　(3)事实知识获取：在面向对象知识库，事实知识可以通过人机交互、特性继承和规则推理三种方法获得。人机交互调用在对象类的ask过程中直接从用户那儿获取领域知识作为实例特性值。特性继承是从超类中获取特性值作为实例特性值。规则推理是根据现有条件，调用在对象类中的规则集进行推理。把推理结果作为实例知识的特性值。三种知识获取方法采用在相应的特性值位置上记述“ask”、“inherit”、“deduce”等过程名来实现的，其逻辑算法框图如图3所示。

　　图3 事实知识获取过程的逻辑算法框图

　　(4)规则知识的获取：规则知识来源于专家的时间经验和书本知识。在应用时首先将经验知识整理成断言形式，然后再从断言变成规则。如上文规则集表示知识的前提是要把经验知识整理出断言“进气歧管漏气使发动机启动困难”、“喷油器异常则燃油消耗大”、“输油泵异常则发动机功率不足”。

　　(5)知识利用：知识利用是指利用知识库中的知识进行处理，从而得出结论的过程。推理所设计的问题有：知识库的搜索、目标的控制、模式匹配的方法，推理的策略，以及对不确定性知识的评价等。知识库系统在解决问题时并非只给出结论，还应该能够提供有关如何得出该结论的根据说明，以及与该结论关联的建议等。

　　3 案例运行

　　下面以制动踏板行程知识库为例简单介绍其运行情况。影响制动踏板行程的因素有制动主缸行程、制动助力器刚性、制动助力器和制动主缸的间隙、制动踏板刚性及制动踏板的触地行程等。图4为踏板行程数据录入框。当用户在主缸类型中选择了短型(或普通型)，那么对应程序中会利用分支选择结构选择不同的公式来计算。输入相应的数据后，点击踏板行程知识库系统界面的“制动行程表格”按钮即可输出表格。

　　图4 踏板行程数据录入框

　　4 结论

　　全球化使协作成为汽车企业的一种必然趋势，PLM技术是一种通过知识管理将人、信息和过程联结在一起的企业战略途径。汽车企业的知识管理能力表明了该企业的合作与运营能力，同事也间接地反映其成败。动态地产生、获取、整理及共享知识是PLM知识管理的表现因素，也是其研究的主要问题。本文从知识管理的角度研究PLM，PLM通过知识管理将汽车产品生命周期各阶段的数据、信息和知识整合起来，为汽车企业提供一个知识共享的开放式环境。