任天浩 武秀媛 鐘海峰

(中車青島四方機車車輛股份有限公司，山東 青島 266111)

0 引言

隨著我國高鐵網(wǎng)絡(luò)不斷擴大，運營速度不斷提高，需要繼續(xù)研發(fā)技術(shù)更先進(jìn)、制造更精良、客戶體驗更佳、環(huán)境適應(yīng)性更強、安全性能更好的動車產(chǎn)品。高速動車組系統(tǒng)構(gòu)成復(fù)雜，其研發(fā)具有技術(shù)難度大、研發(fā)環(huán)節(jié)多、涉及專業(yè)廣、參與部門多、協(xié)同要求高的特點，每個研發(fā)項目都需要總體、系統(tǒng)、硬件、軟件、結(jié)構(gòu)、仿真、工藝、測試、試驗等多個專業(yè)的協(xié)同，同時還需要市場、采購、制造、質(zhì)量、維修、財務(wù)等職能部門的密切配合和支持，項目管理難度大。隨著國內(nèi)高鐵網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)一步完善以及海外高鐵市場的開拓，國內(nèi)外市場規(guī)模不斷擴大，產(chǎn)品交付壓力越來越大，在滿足技術(shù)指標(biāo)和質(zhì)量安全要求的前提下，如何通過高效協(xié)同進(jìn)一步提高研發(fā)效率、滿足產(chǎn)品交付要求是項目管理面臨的巨大挑戰(zhàn)。本文基于高速動車組研發(fā)項目管理的實踐，探討復(fù)雜產(chǎn)品研發(fā)高效協(xié)同模式，為復(fù)雜產(chǎn)品研發(fā)的項目管理提供有益參考。

1 研發(fā)協(xié)同相關(guān)理論綜述

采用串行研發(fā)模式的企業(yè)主要以職能部門為中心展開產(chǎn)品研發(fā)，各部門承接上一部門的工作，完成后再交接給下一部門。以職能部門為中心的組織形式容易造成“部門墻”，嚴(yán)重妨礙了產(chǎn)品研發(fā)的速度和質(zhì)量，研發(fā)人員在設(shè)計過程中難以充分考慮顧客需求、制造工程、質(zhì)量控制等約束因素，容易造成設(shè)計和制造脫節(jié)，所設(shè)計的產(chǎn)品可制造性、可裝配性差，后期的設(shè)計修改比較多，從而導(dǎo)致設(shè)計反復(fù)次數(shù)多、產(chǎn)品開發(fā)周期長、產(chǎn)品研發(fā)成本高等問題。

為了消除串行工作模式的弊端，美國國家防御分析研究所在20世紀(jì)80年代提出了并行工程的概念[1]：“并行工程是集成地、并行地設(shè)計產(chǎn)品及相關(guān)過程，包括制造過程和支持過程的系統(tǒng)化方法。它要求產(chǎn)品開發(fā)人員從設(shè)計一開始就考慮產(chǎn)品生命周期中從概念設(shè)計到報廢的各種因素，包括質(zhì)量、成本、企業(yè)調(diào)度及用戶需求?！辈⑿泄こ谭椒◤娬{(diào)各部門的協(xié)同工作，要求研發(fā)團(tuán)隊在項目早期就針對各種因素做全面的考慮和統(tǒng)籌安排，從而減少設(shè)計工作的反復(fù)，縮短研發(fā)、生產(chǎn)準(zhǔn)備和制造時間。

美國PRTM公司提出的產(chǎn)品生命周期優(yōu)化法(Product And Cycle Excellence，PACE)[2]和IBM公司基于PACE方法論結(jié)合自身研發(fā)實踐提出的集成產(chǎn)品開發(fā)(Integrated Product Development，IPD)[3]研發(fā)模式都是并行工程理念的應(yīng)用。隨著產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(Product Data Management，PDM)和產(chǎn)品生命周期管理(Product Life-Cycle Management，PLM)軟件的成熟，越來越多的企業(yè)開始應(yīng)用PDM和PLM軟件系統(tǒng)支持并行工程的實施[4-5]。

2 影響研發(fā)協(xié)同的主要原因

長期以來，我國企業(yè)的產(chǎn)品研發(fā)主要以仿制為主，大部分企業(yè)開展自主創(chuàng)新的歷史較短，普遍存在產(chǎn)品研發(fā)項目管理經(jīng)驗不足的問題，大多采用低效的串行研發(fā)模式，在組織開展大型裝備等復(fù)雜產(chǎn)品研發(fā)的過程中遇到的問題比較多。主要問題如下：

(1)研發(fā)團(tuán)隊各專業(yè)之間的設(shè)計工作銜接不緊密，相互之間存在一定程度的脫節(jié)，設(shè)計協(xié)同效率低。

(2)研發(fā)項目團(tuán)隊的成員來自不同部門，本位主義嚴(yán)重，跨部門協(xié)調(diào)困難，項目計劃難以如期執(zhí)行。

(3)產(chǎn)品研發(fā)在項目后期暴露的問題多，需要不斷修改和完善設(shè)計，而修改設(shè)計又引發(fā)一系列新問題，讓研發(fā)人員窮于應(yīng)付。

(4)研發(fā)任務(wù)之間的關(guān)聯(lián)性強，但各專業(yè)相互之間缺乏必要的信息與數(shù)據(jù)共享，研發(fā)過程中的設(shè)計協(xié)同難以真正開展。

并行工程理念雖然先進(jìn)，但企業(yè)在實際的產(chǎn)品研發(fā)過程中往往難以真正落實，嚴(yán)重影響跨專業(yè)跨部門之間的協(xié)同效率，經(jīng)分析其主要原因有：

(1)研發(fā)流程不完善。產(chǎn)品研發(fā)流程沒有真正落實并行工程思想和方法，工藝、制造、采購、維修、質(zhì)量等職能部門沒有提前介入研發(fā)活動，研發(fā)與后續(xù)的工藝、制造、采購、測試、維修等環(huán)節(jié)相脫節(jié)。

(2)產(chǎn)品需求分析不充分。在項目前期的需求分析階段，企業(yè)往往只側(cè)重技術(shù)需求的分析，對質(zhì)量、測試、可制造性、可維修性等方面的需求沒有進(jìn)行全面的分析，在方案設(shè)計階段對這些方面的需求缺乏充分考慮，導(dǎo)致在研發(fā)后期出現(xiàn)的問題比較多，不得不投入研發(fā)資源進(jìn)行設(shè)計修改，重新進(jìn)行試驗與驗證，造成研發(fā)資源的浪費和項目進(jìn)度的延誤。

(3)產(chǎn)品研發(fā)項目管理能力不足。由于大型裝備等復(fù)雜產(chǎn)品研發(fā)涉及多個部門，組織層級復(fù)雜，項目任務(wù)多且相互之間的關(guān)聯(lián)性強，跨部門跨專業(yè)之間的協(xié)調(diào)困難，項目計劃執(zhí)行與監(jiān)控難度大，研發(fā)協(xié)同難以落實。

(4)研發(fā)過程中產(chǎn)品數(shù)據(jù)和信息缺乏共享。各專業(yè)的數(shù)據(jù)與信息分別存放在不同的信息系統(tǒng)，缺乏統(tǒng)一管理，相互之間缺乏有效的共享與交互，各專業(yè)研發(fā)協(xié)同所需的數(shù)據(jù)與信息傳遞方式低效，跨專業(yè)的設(shè)計協(xié)同難以有效開展。

3 研發(fā)協(xié)同效率提升方案研究

要落實并行工程思想，建立并行研發(fā)模式，實現(xiàn)產(chǎn)品研發(fā)過程中各職能、各專業(yè)之間的高效協(xié)同，需要從研發(fā)流程、組織形式、項目管理、產(chǎn)品數(shù)據(jù)、協(xié)同平臺5個方面著手優(yōu)化。

3.1 研發(fā)流程優(yōu)化

能夠支持協(xié)同工作模式的研發(fā)流程是實現(xiàn)研發(fā)協(xié)同的基礎(chǔ)，因此需要對原有的研發(fā)流程進(jìn)行優(yōu)化。研發(fā)流程優(yōu)化的思路是：應(yīng)用并行工程思想和方法論，把低效的串行研發(fā)流程優(yōu)化為高效的并行研發(fā)流程，識別各部門、各專業(yè)之間的協(xié)同節(jié)點、協(xié)同要求和協(xié)同規(guī)則，重新定義產(chǎn)品開發(fā)流程各階段相關(guān)角色的職責(zé)和活動，確定各活動之間的相互關(guān)系、先后次序、輸入、輸出以及信息流向等要求。在產(chǎn)品研發(fā)的全過程，總體設(shè)計、系統(tǒng)設(shè)計、硬件設(shè)計、軟件設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、仿真、測試等專業(yè)都是以并行協(xié)同的方式開展工作，從而可以顯著縮短整個研發(fā)周期。

經(jīng)過優(yōu)化的研發(fā)流程在項目前期就全面識別產(chǎn)品需求，充分識別產(chǎn)品功能、性能、測試、試驗、采購、生產(chǎn)制造、產(chǎn)品維修等方面的需求，在方案設(shè)計階段對這些需求進(jìn)行統(tǒng)籌考量，從設(shè)計上滿足各方面的需求，避免在項目后期再進(jìn)行設(shè)計修改。

3.2 跨職能團(tuán)隊組建

跨職能團(tuán)隊是實現(xiàn)研發(fā)協(xié)同的組織保障?？绮块T、跨專業(yè)的設(shè)計協(xié)同很難自發(fā)形成，因此設(shè)計協(xié)同的實現(xiàn)還需要有組織保障。依靠跨職能團(tuán)隊的項目組織形式，使來自不同部門和不同專業(yè)的項目成員為實現(xiàn)共同的項目目標(biāo)而形成一個緊密協(xié)同的工作團(tuán)隊。

一個完整的產(chǎn)品研發(fā)跨職能團(tuán)隊的成員除了各專業(yè)的研發(fā)人員以外，還包括各職能部門的代表，工藝部、生產(chǎn)部、采購部、質(zhì)量部、維修部、財務(wù)部以及市場部應(yīng)根據(jù)項目任務(wù)要求選派合適的人員加入產(chǎn)品研發(fā)團(tuán)隊。產(chǎn)品研發(fā)團(tuán)隊的項目經(jīng)理應(yīng)對項目成員有一定的績效考核權(quán)利，當(dāng)項目成員無法完成所分配的任務(wù)時，項目經(jīng)理應(yīng)與職能部門主管協(xié)商，進(jìn)行必要的支援或人員調(diào)整。

3.3 項目管理模式改進(jìn)

研發(fā)流程的并行工作模式和協(xié)同要求需要通過具體的項目管理工作在實際的產(chǎn)品研發(fā)項目中落實，特別是要通過集成式項目計劃推動各職能部門之間的協(xié)同。原先各職能部門的工作計劃由于缺乏集中管控，相互之間的協(xié)同效率較低，通過改進(jìn)項目管理模式，采用集成項目計劃對各職能部門計劃進(jìn)行整合，對各任務(wù)之間的協(xié)同關(guān)系進(jìn)行識別、標(biāo)識與跟蹤，能夠顯著提高項目團(tuán)隊整體的協(xié)同效率。

集成項目計劃需要明確項目的里程碑及各階段的工作任務(wù)，確定各項任務(wù)的責(zé)任人、交付件要求以及任務(wù)之間的協(xié)同關(guān)系等信息。集成項目計劃應(yīng)遵循并行產(chǎn)品開發(fā)流程的要求，并根據(jù)項目實際情況進(jìn)行恰當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

復(fù)雜產(chǎn)品研發(fā)的計劃層級多。為了更好地對項目過程進(jìn)行管理，需要建立分級管理機制。在項目計劃編制階段，項目經(jīng)理制定總體項目計劃，各專業(yè)領(lǐng)域負(fù)責(zé)人依據(jù)總體項目計劃制定下級子計劃，同時要考慮各專業(yè)子計劃之間的協(xié)同關(guān)系，識別前置任務(wù)項。在項目計劃執(zhí)行過程中，項目經(jīng)理定期召開項目例會，確認(rèn)總體計劃進(jìn)展情況，對各專業(yè)子計劃的執(zhí)行情況進(jìn)行檢查，對跨專業(yè)的計劃執(zhí)行進(jìn)行協(xié)調(diào)，確?？鐚I(yè)協(xié)同能夠順利進(jìn)行。各專業(yè)領(lǐng)域負(fù)責(zé)人負(fù)責(zé)各級子計劃的執(zhí)行，定期向項目經(jīng)理匯報子計劃的執(zhí)行情況，說明項目進(jìn)展、存在問題和潛在風(fēng)險，當(dāng)計劃執(zhí)行遇到困難需要協(xié)助，特別是出現(xiàn)跨專業(yè)協(xié)同問題時，應(yīng)及時向項目經(jīng)理反饋，尋求支援與幫助。

3.4 協(xié)同數(shù)據(jù)與信息識別

高速動車組研發(fā)項目的每項任務(wù)通常都比較復(fù)雜，任務(wù)之間的關(guān)聯(lián)性強，相互之間的協(xié)同要求高，項目任務(wù)之間能否實現(xiàn)協(xié)同很大程度上依賴于產(chǎn)品數(shù)據(jù)與信息的共享與交互。產(chǎn)品數(shù)據(jù)主要包括需求文檔、技術(shù)規(guī)格書、設(shè)計方案、設(shè)計圖檔、BOM、物料(包括系統(tǒng)、模塊、零部件等)及其技術(shù)文檔、測試數(shù)據(jù)及試驗文檔等。

為了實現(xiàn)跨專業(yè)的研發(fā)協(xié)同，需要詳細(xì)分析和識別各專業(yè)研發(fā)任務(wù)之間的數(shù)據(jù)共享與交互要求，明確各階段需要輸出的產(chǎn)品數(shù)據(jù)，明確各產(chǎn)品數(shù)據(jù)的有效性規(guī)則，并將這些要求體現(xiàn)在研發(fā)流程和項目計劃中。需要重點識別設(shè)計與工藝、設(shè)計與仿真、設(shè)計與采購、設(shè)計與測試、設(shè)計與制造、設(shè)計與維修的協(xié)同數(shù)據(jù)與信息。

3.5 協(xié)同信息平臺搭建

信息系統(tǒng)是實現(xiàn)研發(fā)數(shù)據(jù)與信息共享和交互的重要手段。PLM軟件系統(tǒng)是目前業(yè)界普遍采用的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，能夠?qū)Ξa(chǎn)品從創(chuàng)建、使用直到廢止的全生命周期的相關(guān)數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行管理。PLM軟件系統(tǒng)作為產(chǎn)品數(shù)據(jù)與信息的統(tǒng)一管理平臺，可以把數(shù)據(jù)和信息高效地傳遞給研發(fā)協(xié)同的相關(guān)角色，能夠在研發(fā)過程中實現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)與信息在各專業(yè)項目成員之間的共享與交互。

在研發(fā)過程的各個階段，每個專業(yè)的項目成員按照項目計劃的時間要求在PLM系統(tǒng)中完成產(chǎn)品數(shù)據(jù)和信息的創(chuàng)建工作。根據(jù)協(xié)同工作要求，通過PLM系統(tǒng)創(chuàng)建工作流程和設(shè)定數(shù)據(jù)訪問權(quán)限，項目成員可以在保證信息安全的前提下獲得開展協(xié)同工作所需的數(shù)據(jù)和信息，確保相關(guān)的研發(fā)活動能夠并行開展。

基于PLM信息系統(tǒng)支撐的研發(fā)項目團(tuán)隊協(xié)同工作模式如下：

(1)項目經(jīng)理組織項目組成員制定項目計劃，項目計劃符合產(chǎn)品研發(fā)流程的協(xié)同要求，項目計劃中包含各階段的工作任務(wù)，明確每項任務(wù)的輸入要求和輸出交付件，同時還要明確任務(wù)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，對任務(wù)的前置條件進(jìn)行定義。

(2)項目組成員通過PLM共享平臺接收任務(wù)，按照項目計劃的要求展開產(chǎn)品研發(fā)的各項工作，項目計劃的執(zhí)行進(jìn)展?fàn)顟B(tài)通過PLM共享平臺呈現(xiàn)給項目組相關(guān)成員。

(3)產(chǎn)品研發(fā)過程中，項目任務(wù)的交付件(如需求文檔、方案文檔、設(shè)計圖檔、BOM等)一旦在PLM系統(tǒng)中創(chuàng)建，就可以按照權(quán)限規(guī)則和協(xié)同要求共享給項目組成員。

(4)項目組成員如需了解前置任務(wù)的進(jìn)展情況和輸出文檔的相關(guān)內(nèi)容，以便盡早開展本專業(yè)的研發(fā)活動，可以方便地通過PLM信息系統(tǒng)獲得相關(guān)信息。

4 結(jié)語

針對高速動車組等復(fù)雜產(chǎn)品研發(fā)協(xié)同的問題和難點，本文分析了造成產(chǎn)品研發(fā)協(xié)同困難的主要原因，識別了產(chǎn)品研發(fā)協(xié)同的關(guān)鍵影響因素，提出了研發(fā)協(xié)同效率提升的解決方案，從研發(fā)流程的優(yōu)化、跨職能團(tuán)隊的組建、項目管理模式的改進(jìn)、研發(fā)協(xié)同數(shù)據(jù)與信息的識別、信息共享平臺建設(shè)等方面著手，建立高效的產(chǎn)品研發(fā)協(xié)同工作模式。