文／吳兵 秦明 屈曉娟 賈冰 張雷

基于PLM平臺的風(fēng)電企業(yè)研發(fā)信息化管理模式研究

文／吳兵 秦明 屈曉娟 賈冰 張雷

近幾年，風(fēng)電行業(yè)經(jīng)歷了2011年－2012年連續(xù)兩年的低潮后，在政策利好的推動下，將迎來全面回暖的時機(jī)。數(shù)據(jù)顯示，2013年全國新增風(fēng)電并網(wǎng)容量14490MW，累計并網(wǎng)容量77160MW，同比增長23%，年發(fā)電量達(dá)到134.9TWh，同比增長34%?？焖侔l(fā)展的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，使風(fēng)電繼煤電和水電之后成為我國第三大主力電源。隨著風(fēng)電主力能源地位的確立，以及風(fēng)電行業(yè)的全面回暖，各大風(fēng)電企業(yè)從中受益，迎來快速發(fā)展的良機(jī)。但在利好的環(huán)境下，風(fēng)電行業(yè)也存在著挑戰(zhàn)：

（1） 贏利的壓力——國內(nèi)市場走向飽和的直接后果就是產(chǎn)品不斷降價，這使制造商的贏利空間日趨縮小。

（2） 產(chǎn)品創(chuàng)新的壓力——要實現(xiàn)從“中國制造”到“中國創(chuàng)造”的轉(zhuǎn)變，關(guān)鍵于創(chuàng)新，創(chuàng)新是企業(yè)長久生存的基礎(chǔ)。創(chuàng)新體現(xiàn)在多方面，比如產(chǎn)品設(shè)計創(chuàng)新、工藝創(chuàng)新、管理創(chuàng)新等，要求企業(yè)擁有持續(xù)的創(chuàng)新產(chǎn)品開發(fā)能力。

（3） 顧客需求的壓力——市場已從賣方市場變?yōu)橘I方市場。對各方面性能的要求越來越高，個性化要求越來越多。因此要求必須推出結(jié)構(gòu)越來越精致的產(chǎn)品，增加配置選項，嚴(yán)格確保產(chǎn)品的質(zhì)量，提高售后服務(wù)水平。

（4） 分工細(xì)化和全球化制造的壓力——制造企業(yè)已告別“大而全”的年代，整機(jī)廠紛紛將零部件的工藝和制造包給獨(dú)立的供應(yīng)商，或建立異地制造基地，自己則集中力量進(jìn)行新品的開發(fā)、工藝改進(jìn)以及若干關(guān)鍵零部件的制造等。目前，基本上80%以上的零部件制造都是供應(yīng)商完成的，因此，整機(jī)廠家必須緊密地維系和更多供應(yīng)商之間的合作關(guān)系，確保配件質(zhì)量符合要求并準(zhǔn)時供貨。

以上這些內(nèi)外壓力必然會促使企業(yè)不斷改進(jìn)產(chǎn)品的制造過程，提升技術(shù)含量，帶動行業(yè)制造技術(shù)向集成化、數(shù)字化、敏捷化的方向發(fā)展。

推進(jìn)產(chǎn)品生命周期的數(shù)字化管理

風(fēng)電設(shè)備制造行業(yè)的細(xì)化分工和全球化發(fā)展的特點(diǎn)，使得企業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵很大程度上依賴于其是否能快速地應(yīng)對供應(yīng)鏈需求的變化，并為其所服務(wù)的市場創(chuàng)造價值。作為產(chǎn)業(yè)整個供應(yīng)鏈中的一員，和其他成員共享信息，協(xié)同計劃和處理業(yè)務(wù)流程，以一種全新的商業(yè)運(yùn)作模式一起為最終的客戶提供快速靈活、高效的支持和服務(wù)是基礎(chǔ)零部件企業(yè)發(fā)展的必經(jīng)之路。要實現(xiàn)這一切，建立集成的跨企業(yè)支持協(xié)作系統(tǒng)無疑是至關(guān)重要的一步。

企業(yè)各部門對信息技術(shù)的要求不同，應(yīng)用也經(jīng)歷了不同階段。這就不可避免地形成了企業(yè)內(nèi)部多個不同類型的信息系統(tǒng)并存的現(xiàn)實，即所謂的“信息孤島”。這些系統(tǒng)往往是自成一體，很難與其他系統(tǒng)進(jìn)行信息交換和集成。系統(tǒng)之間缺乏集成最直接的后果就是成倍地增加工作量，往往需要從一個系統(tǒng)打印出圖紙、報表，再手工輸入到另一個系統(tǒng)中。在此過程中又不可避免地產(chǎn)生錯誤，影響了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。更嚴(yán)重的后果是降低了企業(yè)的運(yùn)營效率，使得企業(yè)失去了在紛繁多變的市場上競爭的基礎(chǔ)。

推廣數(shù)字化應(yīng)用是企業(yè)提升核心競爭力的重要手段，數(shù)字化的范疇遠(yuǎn)不限于數(shù)字化設(shè)備。事實證明，先進(jìn)的管理方法和制造技術(shù)無一例外都需要通過數(shù)字化的途徑才能發(fā)揮其最大價值。以并行工程理念為例，如果不能建立產(chǎn)品的三維數(shù)字化模型，要想在設(shè)計階段驗證產(chǎn)品的可制造性和可裝配性就非常困難，這樣就不得不試制更多成本昂貴的物理樣機(jī)。此外，協(xié)同設(shè)計、虛擬產(chǎn)品開發(fā)和網(wǎng)絡(luò)制造等也都以數(shù)字化技術(shù)為基礎(chǔ)。和產(chǎn)品相關(guān)的數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)字化描述后，其優(yōu)點(diǎn)是多方面的：（1）便于信息的管理、一致性維護(hù)、查詢統(tǒng)計和重復(fù)利用；（2）便于產(chǎn)品和制造過程的虛擬分析驗證，有助于優(yōu)化設(shè)計方案和工藝方案；（3）便于信息的網(wǎng)絡(luò)共享和協(xié)同工作。

實現(xiàn)業(yè)務(wù)流程的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范化管理與執(zhí)行

現(xiàn)代風(fēng)電制造企業(yè)往往存在以下問題：產(chǎn)品研發(fā)流程化、規(guī)范化程度相對薄弱，產(chǎn)品研發(fā)依賴于研發(fā)人員的經(jīng)驗、默契、以及對工作的負(fù)責(zé)態(tài)度；項目參與者的工作職責(zé)、前后關(guān)聯(lián)關(guān)系，執(zhí)行內(nèi)容、交付件等尚未清楚定義；歸根結(jié)底：缺少規(guī)范化業(yè)務(wù)流程，或已有的標(biāo)準(zhǔn)流程得不到嚴(yán)格執(zhí)行，將給降低成本、縮短研發(fā)周期、提升質(zhì)量及研發(fā)效率帶來較大的挑戰(zhàn)。

以PLM系統(tǒng)為平臺，重點(diǎn)集中在PLM所涉及的產(chǎn)品開發(fā)和訂單響應(yīng)關(guān)鍵業(yè)務(wù)梳理與優(yōu)化，以風(fēng)能行業(yè)“最佳業(yè)務(wù)實踐”為依據(jù)，并充分結(jié)合企業(yè)的未來發(fā)展，設(shè)計出適合企業(yè)的最佳解決方案。通過業(yè)務(wù)流程分類即：一階流程：業(yè)務(wù)模式（流程總圖），二階流程：項目流程(階段定義），三階流程：細(xì)部流程（設(shè)計，工藝等），四階流程：任務(wù)流程（WBS任務(wù)分解），五六階流程：電子工作流（審批、簽署），以專注于產(chǎn)品開發(fā)業(yè)務(wù)流程的制訂為核心，并將后續(xù)的工藝、采購、制造以及維護(hù)維修環(huán)節(jié)納入產(chǎn)品研發(fā)，實現(xiàn)串行業(yè)務(wù)模式向最大程度的并行業(yè)務(wù)模式轉(zhuǎn)換，構(gòu)架出完整業(yè)務(wù)流程體系。

平臺化產(chǎn)品配置，提升訂單快速響應(yīng)速度

當(dāng)今制造業(yè)面臨的幾個主要挑戰(zhàn)是：“多點(diǎn)協(xié)同設(shè)計及制造”、“客戶需求多樣化”、“訂單交付時間縮短”、“利潤空間從產(chǎn)品轉(zhuǎn)移到服務(wù)”。如何面對這些挑戰(zhàn)以保證企業(yè)獲得持續(xù)增長是每一個風(fēng)電機(jī)組制造企業(yè)需要思考的問題。目前，經(jīng)濟(jì)和競爭壓力促使各公司快速向一種“快速設(shè)計、快速制造” 的商業(yè)模式轉(zhuǎn)換，為配合這種商業(yè)模式，產(chǎn)品開發(fā)策略也發(fā)生了根本的變化，從“以項目為核心”、到“初步形成產(chǎn)品平臺和技術(shù)平臺”，再轉(zhuǎn)為“以平臺為核心的快速開發(fā)”模式，以滿足不同市場需求的產(chǎn)品，實現(xiàn)降低開發(fā)成本、縮短研發(fā)周期、產(chǎn)品快速上市、充分運(yùn)用有限研發(fā)資源創(chuàng)造最大價值的戰(zhàn)略目標(biāo)。

當(dāng)企業(yè)的產(chǎn)品與技術(shù)平臺及系列型譜未完全形成時，面對市場需求就較難做出快速響應(yīng)，如項目需求發(fā)生局部變化,可能帶來研發(fā)周期延長、產(chǎn)品成熟緩慢、設(shè)計重用度降低、成本增加等系列問題，因此企業(yè)非常有必要使產(chǎn)品系列化和平臺化的產(chǎn)品研發(fā)策略更清晰，做好產(chǎn)品與技術(shù)平臺及系列型譜規(guī)劃，以及滿足個性化需求的專用功能模塊的規(guī)劃，加快CBB（公共構(gòu)件模塊Common Building Block）積累和管理工作。由于風(fēng)電機(jī)組行業(yè)批量定制的特點(diǎn)，如果不進(jìn)行模塊重用和共享，并進(jìn)行并行異步開發(fā)，將很可能導(dǎo)致成本增長和開發(fā)周期的延長。為此，建立CBB并對其進(jìn)行規(guī)范化管理和應(yīng)用將極大地提升研發(fā)效率，促進(jìn)研發(fā)創(chuàng)新。

通過以上策略的深入落實，最終將可能徹底改變傳統(tǒng)的串行產(chǎn)品開發(fā)模式，今后通過對平臺化的產(chǎn)品和個性化模塊進(jìn)行快速配置，以及產(chǎn)品零部件重用，就可以快速形成滿足不同市場需求的產(chǎn)品訂單，有效降低開發(fā)和制造成本，保證交貨周期。

圖1 產(chǎn)品系列化平臺化的研發(fā)策略示意圖

圖2 統(tǒng)一數(shù)據(jù)源的平臺建設(shè)策略示意圖

提升信息共享與產(chǎn)品協(xié)同，實現(xiàn)異地協(xié)同設(shè)計制造

在風(fēng)電機(jī)組研制過程中，會產(chǎn)生大量的產(chǎn)品技術(shù)文件，如果沒有統(tǒng)一的產(chǎn)品管理數(shù)據(jù)庫對這些文件進(jìn)行規(guī)范化集中管理，以支持研制過程中各部門業(yè)務(wù)人員對技術(shù)文件的維護(hù)、查詢、分發(fā)共享和重用，那么“快速研發(fā)快速交付”根本無從談起。因此實現(xiàn)設(shè)計規(guī)范化管理，必須首先完善技術(shù)文件的基本管理，實現(xiàn)單一數(shù)據(jù)源，使各地研發(fā)機(jī)構(gòu)和生產(chǎn)單元能夠在統(tǒng)一平臺上協(xié)同工作。

分布式產(chǎn)品數(shù)據(jù)共享：通過建立產(chǎn)品信息共享和重用中的單一數(shù)據(jù)源的規(guī)范化定義和分布存儲的管理機(jī)制與方法，構(gòu)建邏輯與物理的映射機(jī)制及其支持環(huán)境，實現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)的控制和管理，保證型號數(shù)據(jù)的一致性。同時提供全局的更改管理和更改定義，具有異地產(chǎn)品數(shù)據(jù)的檢索、查詢、傳遞和管理的功能。

建立聯(lián)合協(xié)同研制的協(xié)同機(jī)制：包括各成員的角色、任務(wù)、職責(zé)、關(guān)系等、并行工程組織形式、開發(fā)團(tuán)隊組織與管理機(jī)制、協(xié)同研制的各種規(guī)章制度和工作規(guī)范等。

支持創(chuàng)建全球性的團(tuán)隊：利用團(tuán)隊成員需要的工具和服務(wù)，可以與所有用戶的桌面連接，使他們結(jié)合在一起，并且把他們與擴(kuò)展企業(yè)的產(chǎn)品知識連接在一起，確保每次決策都正確，以避免返工，降低成本，并且縮短新產(chǎn)品的上市時間。

產(chǎn)品設(shè)計與工藝一體化

建立基于產(chǎn)品成熟度的設(shè)計工藝一體化協(xié)同管理，提倡設(shè)計與工藝并行工作，減少出錯率，縮短產(chǎn)品研制周期，工藝設(shè)計盡可能在早期介入產(chǎn)品研發(fā)及試制過程，通過PLM系統(tǒng)的實施得到有效的推廣和落實。

滿足企業(yè)所有專業(yè)的工藝設(shè)計要求，圍繞產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，能夠完整描述每個零部件的工藝路線、工藝過程、工序、工藝略圖，完成材料定額和工時定額的計算與統(tǒng)計匯總等；提供EBOM 、MBOM轉(zhuǎn)換及比對工具，設(shè)計部門產(chǎn)生EBOM以后，工藝部門需要從制造裝配的角度，按照制造分工和資源的組織將EBOM重構(gòu)為MBOM。

通過一體化設(shè)計工藝環(huán)境，可以完全支持工藝技術(shù)部各專業(yè)工藝的工程師快速地檢索產(chǎn)品研發(fā)部門日常設(shè)計的數(shù)模、工程圖及裝配要求等技術(shù)文件信息，對于具有關(guān)聯(lián)繼承性的數(shù)據(jù)（如EBOM，數(shù)模等），支持這些數(shù)據(jù)內(nèi)容的直接轉(zhuǎn)換和應(yīng)用； 在統(tǒng)一平臺的更改流程管理下，可以實現(xiàn)從設(shè)計到工藝更改的流程一體化控制，工藝工程師在復(fù)雜的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)中，能夠快速定位到設(shè)計更改影響的產(chǎn)品制造工藝范圍，并做出相應(yīng)策略。

結(jié)語

隨著PLM系統(tǒng)的不斷完善，將實現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)流程的標(biāo)準(zhǔn)化，全流程的可視化，掌握關(guān)鍵審核點(diǎn)，以聚焦于質(zhì)量、成本及交付（Quality,Cost,Delivery）的項目管理及目標(biāo)達(dá)成；產(chǎn)品研發(fā)數(shù)據(jù)將集中統(tǒng)一存儲、實現(xiàn)版本及權(quán)限控制，電子化簽署、打印、歸檔的業(yè)務(wù)流程一體化，這都將有效保障產(chǎn)品研發(fā)數(shù)據(jù)的完整性、有效性和管理規(guī)范性，從而實現(xiàn)產(chǎn)品研發(fā)技術(shù)狀態(tài)的可控、可追溯，整體提高研發(fā)效率，真正地向管理要效益，為企業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展壯大做基礎(chǔ)鋪墊。

（作者單位：國電聯(lián)合動力技術(shù)有限公司）