復(fù)雜產(chǎn)品研發(fā)項(xiàng)目高效協(xié)同模式研究

任天浩 武秀媛 鐘海峰

(中車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司，山東 青島 266111)

0 引言

隨著我國(guó)高鐵網(wǎng)絡(luò)不斷擴(kuò)大，運(yùn)營(yíng)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(yàn)更佳、環(huán)境適應(yīng)性更強(qiáng)、安全性能更好的動(dòng)車產(chǎn)品。高速動(dòng)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(diǎn)，每個(gè)研發(fā)項(xiàng)目都需要總體、系統(tǒng)、硬件、軟件、結(jié)構(gòu)、仿真、工藝、測(cè)試、試驗(yàn)等多個(gè)專業(yè)的協(xié)同，同時(shí)還需要市場(chǎng)、采購(gòu)、制造、質(zhì)量、維修、財(cái)務(wù)等職能部門的密切配合和支持，項(xiàng)目管理難度大。隨著國(guó)內(nèi)高鐵網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)一步完善以及海外高鐵市場(chǎng)的開拓，國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，產(chǎn)品交付壓力越來(lái)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(guò)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(xiàng)目管理面臨的巨大挑戰(zhàn)。本文基于高速動(dòng)車組研發(fā)項(xiàng)目管理的實(shí)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(xiàng)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(jì)過(guò)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(jì)和制造脫節(jié)，所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品可制造性、可裝配性差，后期的設(shè)計(jì)修改比較多，從而導(dǎo)致設(shè)計(jì)反復(fù)次數(shù)多、產(chǎn)品開發(fā)周期長(zhǎng)、產(chǎn)品研發(fā)成本高等問(wèn)題。

為了消除串行工作模式的弊端，美國(guó)國(guó)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(jì)產(chǎn)品及相關(guān)過(guò)程，包括制造過(guò)程和支持過(guò)程的系統(tǒng)化方法。它要求產(chǎn)品開發(fā)人員從設(shè)計(jì)一開始就考慮產(chǎn)品生命周期中從概念設(shè)計(jì)到報(bào)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◤?qiáng)調(diào)各部門的協(xié)同工作，要求研發(fā)團(tuán)隊(duì)在項(xiàng)目早期就針對(duì)各種因素做全面的考慮和統(tǒng)籌安排，從而減少設(shè)計(jì)工作的反復(fù)，縮短研發(fā)、生產(chǎn)準(zhǔn)備和制造時(shí)間。

美國(guó)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(shí)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(lái)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(shí)施[4-5]。

2 影響研發(fā)協(xié)同的主要原因

長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)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(xiàng)目管理經(jīng)驗(yàn)不足的問(wèn)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(guò)程中遇到的問(wèn)題比較多。主要問(wèn)題如下：

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

(2)研發(fā)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的成員來(lái)自不同部門，本位主義嚴(yán)重，跨部門協(xié)調(diào)困難，項(xiàng)目計(jì)劃難以如期執(zhí)行。

(3)產(chǎn)品研發(fā)在項(xiàng)目后期暴露的問(wèn)題多，需要不斷修改和完善設(shè)計(jì)，而修改設(shè)計(jì)又引發(fā)一系列新問(wèn)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(qiáng)，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(guò)程中的設(shè)計(jì)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(shí)際的產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程中往往難以真正落實(shí)，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(méi)有真正落實(shí)并行工程思想和方法，工藝、制造、采購(gòu)、維修、質(zhì)量等職能部門沒(méi)有提前介入研發(fā)活動(dòng)，研發(fā)與后續(xù)的工藝、制造、采購(gòu)、測(cè)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(xiàng)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(duì)質(zhì)量、測(cè)試、可制造性、可維修性等方面的需求沒(méi)有進(jìn)行全面的分析，在方案設(shè)計(jì)階段對(duì)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(wèn)題比較多，不得不投入研發(fā)資源進(jìn)行設(shè)計(jì)修改，重新進(jìn)行試驗(yàn)與驗(yàn)證，造成研發(fā)資源的浪費(fèi)和項(xiàng)目進(jìn)度的延誤。

(3)產(chǎn)品研發(fā)項(xiàng)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(gè)部門，組織層級(jí)復(fù)雜，項(xiàng)目任務(wù)多且相互之間的關(guān)聯(lián)性強(qiáng)，跨部門跨專業(yè)之間的協(xié)調(diào)困難，項(xiàng)目計(jì)劃執(zhí)行與監(jiān)控難度大，研發(fā)協(xié)同難以落實(shí)。

(4)研發(fā)過(guò)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(jì)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(shí)并行工程思想，建立并行研發(fā)模式，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品研發(fā)過(guò)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(xiàng)目管理、產(chǎn)品數(shù)據(jù)、協(xié)同平臺(tái)5個(gè)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(shí)現(xiàn)研發(fā)協(xié)同的基礎(chǔ)，因此需要對(duì)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(shí)別各部門、各專業(yè)之間的協(xié)同節(jié)點(diǎn)、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(dòng)，確定各活動(dòng)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(guò)程，總體設(shè)計(jì)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、仿真、測(cè)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(gè)研發(fā)周期。

經(jīng)過(guò)優(yōu)化的研發(fā)流程在項(xiàng)目前期就全面識(shí)別產(chǎn)品需求，充分識(shí)別產(chǎn)品功能、性能、測(cè)試、試驗(yàn)、采購(gòu)、生產(chǎn)制造、產(chǎn)品維修等方面的需求，在方案設(shè)計(jì)階段對(duì)這些需求進(jìn)行統(tǒng)籌考量，從設(shè)計(jì)上滿足各方面的需求，避免在項(xiàng)目后期再進(jìn)行設(shè)計(jì)修改。

3.2 跨職能團(tuán)隊(duì)組建

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

一個(gè)完整的產(chǎn)品研發(fā)跨職能團(tuán)隊(duì)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(gòu)部、質(zhì)量部、維修部、財(cái)務(wù)部以及市場(chǎng)部應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目任務(wù)要求選派合適的人員加入產(chǎn)品研發(fā)團(tuán)隊(duì)。產(chǎn)品研發(fā)團(tuán)隊(duì)的項(xiàng)目經(jīng)理應(yīng)對(duì)項(xiàng)目成員有一定的績(jī)效考核權(quán)利，當(dāng)項(xiàng)目成員無(wú)法完成所分配的任務(wù)時(shí)，項(xiàng)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(xiàng)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(guò)具體的項(xiàng)目管理工作在實(shí)際的產(chǎn)品研發(fā)項(xiàng)目中落實(shí)，特別是要通過(guò)集成式項(xiàng)目計(jì)劃推動(dòng)各職能部門之間的協(xié)同。原先各職能部門的工作計(jì)劃由于缺乏集中管控，相互之間的協(xié)同效率較低，通過(guò)改進(jìn)項(xiàng)目管理模式，采用集成項(xiàng)目計(jì)劃對(duì)各職能部門計(jì)劃進(jìn)行整合，對(duì)各任務(wù)之間的協(xié)同關(guān)系進(jìn)行識(shí)別、標(biāo)識(shí)與跟蹤，能夠顯著提高項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)整體的協(xié)同效率。

集成項(xiàng)目計(jì)劃需要明確項(xiàng)目的里程碑及各階段的工作任務(wù)，確定各項(xiàng)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(xiàng)目計(jì)劃應(yīng)遵循并行產(chǎn)品開發(fā)流程的要求，并根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況進(jìn)行恰當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

復(fù)雜產(chǎn)品研發(fā)的計(jì)劃層級(jí)多。為了更好地對(duì)項(xiàng)目過(guò)程進(jìn)行管理，需要建立分級(jí)管理機(jī)制。在項(xiàng)目計(jì)劃編制階段，項(xiàng)目經(jīng)理制定總體項(xiàng)目計(jì)劃，各專業(yè)領(lǐng)域負(fù)責(zé)人依據(jù)總體項(xiàng)目計(jì)劃制定下級(jí)子計(jì)劃，同時(shí)要考慮各專業(yè)子計(jì)劃之間的協(xié)同關(guān)系，識(shí)別前置任務(wù)項(xiàng)。在項(xiàng)目計(jì)劃執(zhí)行過(guò)程中，項(xiàng)目經(jīng)理定期召開項(xiàng)目例會(huì)，確認(rèn)總體計(jì)劃進(jìn)展情況，對(duì)各專業(yè)子計(jì)劃的執(zhí)行情況進(jìn)行檢查，對(duì)跨專業(yè)的計(jì)劃執(zhí)行進(jìn)行協(xié)調(diào)，確保跨專業(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(jí)子計(jì)劃的執(zhí)行，定期向項(xiàng)目經(jīng)理匯報(bào)子計(jì)劃的執(zhí)行情況，說(shuō)明項(xiàng)目進(jìn)展、存在問(wèn)題和潛在風(fēng)險(xiǎn)，當(dāng)計(jì)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(wèn)題時(shí)，應(yīng)及時(shí)向項(xiàng)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(shí)別

高速動(dòng)車組研發(fā)項(xiàng)目的每項(xiàng)任務(wù)通常都比較復(fù)雜，任務(wù)之間的關(guān)聯(lián)性強(qiáng)，相互之間的協(xié)同要求高，項(xiàng)目任務(wù)之間能否實(shí)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(jì)方案、設(shè)計(jì)圖檔、BOM、物料(包括系統(tǒng)、模塊、零部件等)及其技術(shù)文檔、測(cè)試數(shù)據(jù)及試驗(yàn)文檔等。

為了實(shí)現(xiàn)跨專業(yè)的研發(fā)協(xié)同，需要詳細(xì)分析和識(shí)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(xiàng)目計(jì)劃中。需要重點(diǎn)識(shí)別設(shè)計(jì)與工藝、設(shè)計(jì)與仿真、設(shè)計(jì)與采購(gòu)、設(shè)計(jì)與測(cè)試、設(shè)計(jì)與制造、設(shè)計(jì)與維修的協(xié)同數(shù)據(jù)與信息。

3.5 協(xié)同信息平臺(tái)搭建

信息系統(tǒng)是實(shí)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(tái)，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(guò)程中實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)與信息在各專業(yè)項(xiàng)目成員之間的共享與交互。

在研發(fā)過(guò)程的各個(gè)階段，每個(gè)專業(yè)的項(xiàng)目成員按照項(xiàng)目計(jì)劃的時(shí)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(guò)PLM系統(tǒng)創(chuàng)建工作流程和設(shè)定數(shù)據(jù)訪問(wèn)權(quán)限，項(xiàng)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(dòng)能夠并行開展。

基于PLM信息系統(tǒng)支撐的研發(fā)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)協(xié)同工作模式如下：

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

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

(3)產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程中，項(xiàng)目任務(wù)的交付件(如需求文檔、方案文檔、設(shè)計(jì)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(xiàng)目組成員。

(4)項(xiàng)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(dòng)，可以方便地通過(guò)PLM信息系統(tǒng)獲得相關(guān)信息。

4 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)高速動(dòng)車組等復(fù)雜產(chǎn)品研發(fā)協(xié)同的問(wèn)題和難點(diǎn)，本文分析了造成產(chǎn)品研發(fā)協(xié)同困難的主要原因，識(shí)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(duì)的組建、項(xiàng)目管理模式的改進(jìn)、研發(fā)協(xié)同數(shù)據(jù)與信息的識(shí)別、信息共享平臺(tái)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。