抓好產(chǎn)品設(shè)計源頭是ETO企業(yè)信息化工程的關(guān)鍵

馬露菲

（北京機械工業(yè)自動化研究所，北京 100120）

0 引言

對于按照訂單設(shè)計與制造的一類企業(yè)，英文有一個準確的定義：Engineering To Order ，以下簡稱為ETO企業(yè)）。ETO典型的企業(yè)有：船舶、飛機、大型裝備制造等等。這類企業(yè)所具備的普遍特點是：產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜、客戶個性化需求多、生產(chǎn)周期長、訂貨多為單件或小批量，因此，這類企業(yè)的管理對資源安排、能力均衡、質(zhì)量管理、成本及交貨期的控制都有很高的要求。

ETO企業(yè)的業(yè)務(wù)復(fù)雜性和特殊性，使企業(yè)迫切需要先進的管理手段和工具。但也決定了這類企業(yè)的信息化進程充滿著風(fēng)險與挑戰(zhàn)。ETO類型與其他生產(chǎn)類型的最大區(qū)別在于需要為每個訂單產(chǎn)品進行設(shè)計。其中產(chǎn)品的復(fù)雜性和非標定制量的多少決定了設(shè)計周期在整個產(chǎn)品制造周期中的長度。以造船為例。船舶制造過程，要經(jīng)過概念設(shè)計、詳細設(shè)計和生產(chǎn)設(shè)計三個階段。一條船，尤其是首制船的設(shè)計周期要長于它的生產(chǎn)周期。為了盡量縮短交貨時間，ETO企業(yè)大都采用邊設(shè)計、邊生產(chǎn)/采購的“并行工程”的模式，并不等到產(chǎn)品技術(shù)資料全部出完，才開始生產(chǎn)。在這種情況下，設(shè)計變更發(fā)生頻次多于其他制造類型企業(yè)的情形是顯而易見的。

ETO企業(yè)的信息化應(yīng)如何面對上述所說的挑戰(zhàn)？很多人存在一種認識誤區(qū)。認為ETO企業(yè)的信息化重點是產(chǎn)品技術(shù)信息化。即：搞好CAD、CAPP的應(yīng)用，再實現(xiàn)技術(shù)數(shù)據(jù)與ERP為代表的管理系統(tǒng)和以MES為代表的生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)的自動傳遞，ETO企業(yè)的信息化就算大功告成。但是，現(xiàn)實并非那么簡單。在我們接觸過的ETO企業(yè)中，CAD系統(tǒng)已普遍使用，完全實現(xiàn)了系統(tǒng)出圖。一部分企業(yè)還使用了CAPP（計算機輔助工藝編制）和PDM（產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理）系統(tǒng)。總體說來，在技術(shù)信息化的投入上，在制造業(yè)中，ETO企業(yè)是走在前面的。但是，在管理信息化方面，還是以單項或部門級的應(yīng)用系統(tǒng)居多，而全面運行ERP（企業(yè)資源計劃）系統(tǒng)的并不多見。即使有些企業(yè)自認為上了ERP系統(tǒng)，也只是運行了ERP的財務(wù)管理和物流管理，而核心系統(tǒng)---生產(chǎn)管理系統(tǒng)并沒有運行。其中，技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的缺失和不準確是最主要的原因。由于需要對每張訂單產(chǎn)品重新構(gòu)造它的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)（BOM），需要產(chǎn)生大量新的零部件編碼，每新增一個零件編碼，ERP對這個物料的各種屬性數(shù)據(jù)成幾何級數(shù)增長，而這些數(shù)據(jù)在產(chǎn)品交付之后重復(fù)使用概率極小。因此，造成了ERP系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)維護工作量的巨增，使ERP系統(tǒng)的運行難以維系；另一方面，在多數(shù)的離散制造業(yè)中都存在著設(shè)計BOM（E-BOM）和制造BOM（P-BOM）兩種BOM的情況。由設(shè)計人員首先建立的E-BOM，必須加入工藝和生產(chǎn)控制的元素，變成P-BOM，才能為后面的生產(chǎn)計劃制定，物流管理和成本核算使用。兩個BOM之間的轉(zhuǎn)換，并不僅是簡單地將技術(shù)信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)直接傳遞給管理信息系統(tǒng)，而是需要制定規(guī)則、處理方法和操作規(guī)程才能得以實現(xiàn)。對于ETO企業(yè)，本來建立E-BOM的工作量就遠大于其他制造類型的企業(yè)，則E-BOM向P-BOM的轉(zhuǎn)換量之大，就可想而知了。

技術(shù)信息化依然不能滿足管理信息化對技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)質(zhì)量和時效的要求，這幾乎成為了ETO企業(yè)管理信息化進程中最大的難關(guān)。對此，業(yè)界已有許多討論，并催生出一些新的技術(shù)和軟件來解決這項難題。例如：PLM（產(chǎn)品生命周期管理）的概念和軟件的問世。但是，筆者認為僅僅依賴于軟件技術(shù)來解決這項難題是徒勞的，它所需要的是一種綜合治理。根本出路在于改變“重個性，輕標準”的傳統(tǒng)設(shè)計習(xí)慣，推行設(shè)計“四化（系列化、模塊化、標準化、通用化）”，實現(xiàn)設(shè)計與生產(chǎn)的一體化。當(dāng)然，最終的結(jié)果要通過信息技術(shù)手段來實現(xiàn)，但是理念、機制和流程則是確保目標實現(xiàn)的重要因素。以下將分幾點來做詳細闡述。

1 轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的設(shè)計習(xí)慣，認清開展設(shè)計“四化”的重要性

所謂的設(shè)計“四化”是指產(chǎn)品設(shè)計的系列化、模塊化、標準化、通用化。有關(guān)“四化”的定義，因文章篇幅有限，不在此描述。但要特別對標準化、模塊化作出進一步的闡述。產(chǎn)品設(shè)計的標準化的含義是：“對產(chǎn)品的品種、規(guī)格、尺寸、參數(shù)、技術(shù)要求、試驗方法、工藝與工作方法、管理等方面作的統(tǒng)一規(guī)定，是從事設(shè)計、生產(chǎn)、管理以及商品流通的一種共同技術(shù)依據(jù)?！睒藴驶乃娇梢苑从吵鲆粋€企業(yè)、一個行業(yè)甚至一個國家的科技水平、管理水平和經(jīng)濟發(fā)達程度；產(chǎn)品的模塊化設(shè)計概念是指設(shè)計一些標準或通用部件。其作用是無論客戶對產(chǎn)品提出何種需求，企業(yè)可以象搭積木一樣快速構(gòu)建出新的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)（BOM）。產(chǎn)品模塊化設(shè)計也有利于信息化的開展，所以在全球先進的制造企業(yè)中，模塊化設(shè)計方法已普遍采用，但國內(nèi)企業(yè)特別是ETO企業(yè)在這點上，還相差甚遠。

推行設(shè)計的“四化”是一種發(fā)展趨勢。其優(yōu)點在于能夠增加設(shè)計結(jié)果的重用性。提高設(shè)計工作效率，減少設(shè)計成本，保證管理信息系統(tǒng)的運行效率。但在我們對ETO企業(yè)的調(diào)查中，看到的是一些設(shè)計單位過于強調(diào)滿足客戶的定制化的需要，而忽視產(chǎn)品設(shè)計“四化”要求。比如：為每一張訂單產(chǎn)品的零部件都要重新畫圖，產(chǎn)生新編碼，從上到下搭建產(chǎn)品的新結(jié)構(gòu)。在信息系統(tǒng)中維護大量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。使ERP成為即使上線了，也用不了的系統(tǒng)。為此，ETO企業(yè)的設(shè)計部門一定要在客戶定制化和設(shè)計“四化”之間做好平衡。一方面要在產(chǎn)品訂貨時，就要引導(dǎo)客戶采用企業(yè)的標準，其次，要扎扎實實地做好設(shè)計的“四化”工作。例如：建立企業(yè)標準零部件庫和技術(shù)規(guī)范，不斷向設(shè)計人員灌輸系列化、模塊化、標準化和通用化的設(shè)計理念。

2 建立相關(guān)的規(guī)章制度，確保設(shè)計“四化”工作的推行

ETO企業(yè)推行設(shè)計“四化”，除了要轉(zhuǎn)變設(shè)計人員觀念，更離不開制度的保障。不妨舉兩例說明。例一：我曾調(diào)查過某個企業(yè)的設(shè)計部門，發(fā)現(xiàn)他們是按照出圖量來考核設(shè)計人員的績效，因而造成設(shè)計人員為了多出圖，即使可以借用的圖紙，也非要重新設(shè)計的情況。例二：我在一家企業(yè)做調(diào)研時，聽到生產(chǎn)管理人員反應(yīng)最多的問題之一是太多的非標設(shè)計圖紙，使他們的生產(chǎn)組織與計劃安排無所適從，以至于計劃人員不得不對這些圖紙再審核一遍。一個主要原因是設(shè)計部門沒有建立相應(yīng)的標準化管理制度來約束設(shè)計人員的行為。這些都證明了：建立有利于推行設(shè)計“四化”的相關(guān)制度的必要性。至于制度的具體內(nèi)容，每個企業(yè)則要根據(jù)自身情況而定。

3 通過技術(shù)信息化與管理信息化的“兩化融合”，促進設(shè)計與生產(chǎn)的一體化

設(shè)計與生產(chǎn)一體化的概念被廣泛提起在造船業(yè)，它也是現(xiàn)代造船模式中重要內(nèi)容之一。這種理念的基本含義是強調(diào)設(shè)計與生產(chǎn)的緊密結(jié)合，設(shè)計要考慮生產(chǎn)可行性，設(shè)計結(jié)果能便于生產(chǎn)的應(yīng)用。反過來講，生產(chǎn)也要服從設(shè)計，忠實執(zhí)行設(shè)計的要求。其實，這種設(shè)計與生產(chǎn)一體化的理念也十分適用于除造船以外的其他ETO企業(yè)。

怎樣才能使得設(shè)計與生產(chǎn)真正形成一體化？筆者認為：抓好設(shè)計“四化”是基本。在信息化方面，則要通過技術(shù)信息化與管理信息化的“兩化融合”來促進設(shè)計與生產(chǎn)的一體化的實現(xiàn)。這里所指的“兩化融合”不僅只是做到技術(shù)信息系統(tǒng)與管理信息系統(tǒng)的無縫集成，使CAD/CAPP的數(shù)據(jù)自動傳遞給ERP系統(tǒng)。而是要做到“四項落實，一種結(jié)果”。四項落實是：1）落實在觀念上。如：技術(shù)人員在進行產(chǎn)品設(shè)計時，要充分考慮生產(chǎn)的可行性，避免設(shè)計出的結(jié)果與生產(chǎn)的脫節(jié)；2）落實在制度上。如：為推行“四化”設(shè)計設(shè)置必要職能、崗位和考核制度；3）落實在流程中。如：建立技術(shù)信息系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)向管理信息系統(tǒng)與生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)傳遞和轉(zhuǎn)換的操作流程；4）落實在技術(shù)上。如：實現(xiàn)技術(shù)系統(tǒng)（CAD/CAPP或PDM）與管理系統(tǒng)（ERP）的無縫集成，將基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的人工錄入降至最小。一種結(jié)果是：在ETO企業(yè)中建立起來源唯一，使用一致、高度共享的技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫主要包括物料編碼與屬性描述、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)BOM和工藝路線等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

4 采用先進的信息技術(shù)與工具，提升設(shè)計能力與技術(shù)管理效率

ETO企業(yè)的產(chǎn)品多為復(fù)雜產(chǎn)品。設(shè)計周期在整個產(chǎn)品制造周期中占有一定的比例。如何提升產(chǎn)品設(shè)計能力與效率，在保證設(shè)計質(zhì)量的前提下，壓縮設(shè)計周期、減低設(shè)計成本，既是ETO企業(yè)管理者所追求的目標，也是所面臨著的難題。而采用信息技術(shù)與工具正是解決這些問題的一個有效的途徑。一個有力的證明是：經(jīng)過20多年，計算機輔助設(shè)計(CAD)、計算機輔助制造（CAM）、計算機輔助工藝(CAPP)、計算機輔助工程分析(CAE)等為代表的數(shù)字化工具已在我國制造企業(yè)廣泛應(yīng)用，它改變了傳統(tǒng)的手工繪圖、發(fā)圖方式，實現(xiàn)了數(shù)字化產(chǎn)品模型下進行產(chǎn)品的設(shè)計打樣、分析計算、工藝規(guī)劃和工藝裝備設(shè)計，提升了研發(fā)設(shè)計單元的效率。

然而，盡管各單元的計算機輔助技術(shù)已經(jīng)日益成熟，但都自成體系，彼此之間缺少有效的信息共享和利用，形成所謂的“信息孤島”；并且隨著計算機應(yīng)用的飛速發(fā)展，隨之而來的各種數(shù)據(jù)也急劇膨脹，對企業(yè)的相應(yīng)管理形成巨大壓力：數(shù)據(jù)種類繁多，數(shù)據(jù)重復(fù)冗余，數(shù)據(jù)檢索困難，數(shù)據(jù)的安全性及共享管理等等。 在這一背景下產(chǎn)生一項新的管理思想和技術(shù)PDM（Product Data Management），即以軟件技術(shù)為基礎(chǔ)，以產(chǎn)品為核心，實現(xiàn)對產(chǎn)品相關(guān)的數(shù)據(jù)、過程、資源一體化集成管理的技術(shù)；PDM也是當(dāng)今計算機應(yīng)用領(lǐng)域的重要技術(shù)之一。PDM軟件產(chǎn)品的標準功能，包括文檔管理、工作流和過程管理、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與配置管理、查看和批注、掃描和圖像服務(wù)、設(shè)計檢索和零件庫、項目管理、電子協(xié)作、工具與“集成件”功能；PDM系統(tǒng)可以被看作是起到一個集成框架的作用，各種應(yīng)用系統(tǒng)諸如CAD/CAM/CAE、EDA、OA、CAPP、ERP等將通過各種各樣的方式，如應(yīng)用接口、開發(fā)（封裝）等，直接作為一個個對象而被集成進來，使得分布在企業(yè)各個地方、在各個應(yīng)用中使用（運行）的所有產(chǎn)品數(shù)據(jù)得以高度集成、協(xié)調(diào)、共享，所有產(chǎn)品研發(fā)過程得以高度優(yōu)化或重組。

對于每一個ETO企業(yè)，在搞好單元計算機輔助技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，建立起符合本企業(yè)產(chǎn)品特色的PDM平臺，從而提升設(shè)計能力與技術(shù)管理效率，這也是ETO企業(yè)信息化進程中不可逾越的階段。

5 結(jié)束語

綜上所述，抓好產(chǎn)品設(shè)計源頭，推行設(shè)計的系列化、模塊化、標準化、通用化，提升設(shè)計能力與技術(shù)管理效率，實現(xiàn)設(shè)計與生產(chǎn)的一體化，是確保ETO企業(yè)信息化得以順利發(fā)展的基本保證。