工程機(jī)械產(chǎn)品研發(fā)全過程數(shù)字化平臺研究＊

吳迪睿

（廣西柳工機(jī)械股份有限公司，廣西柳州 545007）

0 引言

企業(yè)信息化建設(shè)是指將業(yè)務(wù)流程與信息系統(tǒng)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，完成圍繞新產(chǎn)品開發(fā)流程和產(chǎn)品全生命周期管理信息化建設(shè)的模式。近年來，開展企業(yè)數(shù)字化研究已成為業(yè)內(nèi)共識，企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型是企業(yè)在探索實(shí)踐-理論研究動(dòng)態(tài)迭代反復(fù)的過程，現(xiàn)有研究主要聚焦企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型價(jià)值［1-2］，也有學(xué)者對具體場景問題進(jìn)行研究分析［3-4］。本文以工程機(jī)械企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型工作作為研究對象，開展企業(yè)研發(fā)數(shù)字化現(xiàn)狀調(diào)研、產(chǎn)品研發(fā)過程問題分析、產(chǎn)品研發(fā)問題解決思路、數(shù)字化平臺規(guī)劃與實(shí)現(xiàn)的研究，形成可實(shí)施的路徑及方法，為工程機(jī)械產(chǎn)品研發(fā)全過程數(shù)字化提供現(xiàn)實(shí)參考，豐富相關(guān)理論。

1 企業(yè)研發(fā)數(shù)字化現(xiàn)狀

高質(zhì)量發(fā)展是全面建設(shè)社會(huì)主義現(xiàn)代化國家的首要任務(wù)，應(yīng)加快發(fā)展數(shù)字經(jīng)濟(jì)，促進(jìn)數(shù)字經(jīng)濟(jì)和實(shí)體經(jīng)濟(jì)深度融合，推動(dòng)企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，以數(shù)字化賦能企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。根據(jù)普華永道發(fā)布的《2018年的全球數(shù)字化運(yùn)營調(diào)研報(bào)告》，全球僅有10%的制造企業(yè)在數(shù)字化轉(zhuǎn)型上取得成功，約2/3 的企業(yè)尚未走上數(shù)字化之路［5］。

工程機(jī)械行業(yè)研發(fā)數(shù)字化過程中，面對激烈的市場競爭環(huán)境，需要不斷推陳出新。產(chǎn)品的快速迭代給產(chǎn)品需求管理、研發(fā)項(xiàng)目費(fèi)用控制、產(chǎn)品成本控制、仿真與試驗(yàn)一體化、設(shè)計(jì)工藝協(xié)同、工程技術(shù)變更、產(chǎn)品售后服務(wù)及特殊訂單管理帶來新的挑戰(zhàn)和困難。

目前，企業(yè)的研發(fā)數(shù)字化體系主要存在以下3個(gè)問題：①各業(yè)務(wù)模塊缺乏互通機(jī)制。多數(shù)企業(yè)雖然已經(jīng)建立起一套完整的信息化體系，但是各個(gè)業(yè)務(wù)模塊之間的工作是割裂的、獨(dú)立的，資源難以共享，數(shù)據(jù)無法互通，在一定程度上影響著整個(gè)體系的運(yùn)行效率。②關(guān)鍵過程在線率不高。無法完成全業(yè)務(wù)過程的數(shù)據(jù)自動(dòng)分析統(tǒng)計(jì)，影響業(yè)務(wù)過程數(shù)據(jù)的實(shí)效性和科學(xué)性。③輔助決策能力不足。企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的主要目的是為決策者提供輔助支撐，合理分配各項(xiàng)資源。但是，多數(shù)企業(yè)缺乏良好的信息化的支持，數(shù)據(jù)質(zhì)量不高、數(shù)據(jù)積累不足，無法對數(shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘與分析，難以實(shí)現(xiàn)以數(shù)據(jù)模型為基礎(chǔ)的業(yè)務(wù)過程預(yù)測與評估。

2 產(chǎn)品研發(fā)過程存在的問題

2.1 研發(fā)費(fèi)用率控制難

對于制造業(yè)企業(yè)而言，新產(chǎn)品開發(fā)流程與預(yù)算控制管理既要滿足國家會(huì)計(jì)準(zhǔn)則的要求，又要達(dá)到新產(chǎn)品開發(fā)項(xiàng)目預(yù)算控制目標(biāo)。在實(shí)際執(zhí)行過程中存在財(cái)務(wù)管理與實(shí)際業(yè)務(wù)沖突、新產(chǎn)品開發(fā)周期不確定、研發(fā)投入與產(chǎn)出無法有效評估等實(shí)際困難，無法保證研發(fā)費(fèi)用的高效、合理使用。

2.2 新產(chǎn)品成本核算難

企業(yè)在新產(chǎn)品開發(fā)過程中，希望對產(chǎn)品未來實(shí)際成本進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)估，從產(chǎn)品開發(fā)初期就開展成本控制工作，將新產(chǎn)品的應(yīng)該成本用于指導(dǎo)工藝、制造、采購的成本，但目前新產(chǎn)品開發(fā)過程的成本核算工作僅憑工程師的經(jīng)驗(yàn)開展，容易隨著時(shí)間及工作的輪換導(dǎo)致積累經(jīng)驗(yàn)丟失，同時(shí)信息傳遞存在壁壘，導(dǎo)致新產(chǎn)品成本核算效率低，無法有效地指導(dǎo)各業(yè)務(wù)部門提前開展成本控制工作。

2.3 產(chǎn)品成本控制難

工程機(jī)械產(chǎn)品矩陣龐大，不同的產(chǎn)品線之間、整機(jī)與零部件之間、主機(jī)與零部件之間的產(chǎn)品成本控制方法各不相同，導(dǎo)致各主機(jī)、零部件成本歸集方法、分?jǐn)傄?guī)則存在差異，導(dǎo)致最終產(chǎn)品的實(shí)際成本與核算結(jié)果存在較大偏離，成本結(jié)果無法有效地反應(yīng)業(yè)務(wù)真實(shí)情況。

2.4 新產(chǎn)品問題閉環(huán)難

新產(chǎn)品開發(fā)周期長，問題產(chǎn)生的源頭多，對引發(fā)問題的根本原因分析不徹底會(huì)導(dǎo)致問題反復(fù)出現(xiàn)。新產(chǎn)品問題閉環(huán)的有效性直接影響新產(chǎn)品開發(fā)質(zhì)量和開發(fā)周期。

2.5 特殊訂單交貨周期長

工程機(jī)械行業(yè)存在大量特殊工況及細(xì)分市場需求，基于此衍生出大量特殊訂單需求，此類特殊訂單往往具有利潤高、具有戰(zhàn)略價(jià)值等特點(diǎn)。但是，需求的隨機(jī)性、臨時(shí)性、不固定性將打破各業(yè)務(wù)部門的原有計(jì)劃，并且跨部門協(xié)同及信息傳遞存在困難會(huì)導(dǎo)致交付周期長，出現(xiàn)訂單丟失及用戶抱怨等情況。

2.6 產(chǎn)品設(shè)計(jì)變更難

為優(yōu)化產(chǎn)品、降低成本、改善質(zhì)量而進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)變更時(shí)，如果對相關(guān)影響因素分析及風(fēng)險(xiǎn)評估不清晰、不充分，則會(huì)導(dǎo)致?lián)p失，甚至出現(xiàn)因設(shè)計(jì)改動(dòng)造成成本大于收益的情況。產(chǎn)品設(shè)計(jì)變更影響面廣，涉及工藝、生產(chǎn)、銷售、采購、后市場服務(wù)乃至供應(yīng)商等環(huán)節(jié)，改動(dòng)對于已有零件存庫處理、在制品的消耗、后市場服務(wù)的備件處理及庫存儲(chǔ)備都有極大的影響。

3 產(chǎn)品研發(fā)問題的解決思路

建立產(chǎn)品研發(fā)全過程數(shù)字化平臺，對新產(chǎn)品開發(fā)過程實(shí)現(xiàn)流程閉環(huán)控制、業(yè)務(wù)在線、數(shù)據(jù)共享、自動(dòng)分析、輔助決策等功能，實(shí)現(xiàn)在線上處理關(guān)鍵業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)上，對研發(fā)業(yè)務(wù)過程進(jìn)行評價(jià)。

3.1 研發(fā)項(xiàng)目預(yù)算在線控制系統(tǒng)

研究開發(fā)產(chǎn)品研發(fā)費(fèi)用管理系統(tǒng)是將公司所有研發(fā)項(xiàng)目納入系統(tǒng)統(tǒng)一管理，研發(fā)費(fèi)用調(diào)整流程統(tǒng)一及實(shí)時(shí)監(jiān)控費(fèi)用支出。通過研發(fā)項(xiàng)目預(yù)算在線控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目進(jìn)展與預(yù)算執(zhí)行情況匹配，研發(fā)費(fèi)用控制及提升資金使用效率。

3.2 建立零部件成本核算模型

針對新產(chǎn)品成本核算難的問題，將成本工程師的核價(jià)模型經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、統(tǒng)一管理。研究提取設(shè)計(jì)三維模型的特征信息，融合設(shè)計(jì)模型三維數(shù)據(jù)查詢、信息提取與零部件核價(jià)模型，利用系統(tǒng)快速評估零部件工藝制造的信息，核算成本構(gòu)成。在設(shè)計(jì)過程中，指導(dǎo)設(shè)計(jì)師進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，輔助指導(dǎo)制造工藝部門進(jìn)行制造加工，為供應(yīng)鏈提供談價(jià)依據(jù)及指導(dǎo)，提升供應(yīng)商價(jià)格談判效率。

3.3 統(tǒng)一產(chǎn)品成本核算方法

針對產(chǎn)品實(shí)際成本與核算結(jié)果存在較大偏離，導(dǎo)致成本結(jié)果無法準(zhǔn)確地反映業(yè)務(wù)真實(shí)情況的問題。統(tǒng)一各產(chǎn)品線主機(jī)廠、零部件公司成本核算思路，各產(chǎn)品線在此基礎(chǔ)上統(tǒng)一成本核算方法，并實(shí)現(xiàn)成本核算系統(tǒng)化管理，實(shí)現(xiàn)新產(chǎn)品目標(biāo)成本、樣機(jī)成本核算、批量產(chǎn)品成本估算、批量產(chǎn)品上市降本跟蹤等業(yè)務(wù)過程標(biāo)準(zhǔn)化、在線化管理。

3.4 建立新產(chǎn)品問題管理機(jī)制

對新產(chǎn)品問題產(chǎn)生的源頭進(jìn)行統(tǒng)一梳理，通過業(yè)務(wù)過程管理制度確保將新產(chǎn)品產(chǎn)生問題統(tǒng)一納入管理系統(tǒng)，同時(shí)對問題進(jìn)行分級、分類，設(shè)置不同問題的處理流程并進(jìn)行控制。建立專家團(tuán)隊(duì)對問題產(chǎn)生的原因分析進(jìn)行評審，同時(shí)總結(jié)問題案例、問題分析方法的經(jīng)驗(yàn)用于開展培訓(xùn)。通過機(jī)制確保問題納入流程管控，確保問題能夠一次性解決，進(jìn)而確保新產(chǎn)品的質(zhì)量。

3.5 建立選裝選配系統(tǒng)

針對行業(yè)特殊工況及細(xì)分市場，在產(chǎn)品規(guī)劃的基礎(chǔ)上建立面向用戶的選裝選配系統(tǒng)，用戶可以在產(chǎn)品規(guī)劃范圍內(nèi)進(jìn)行產(chǎn)品配置在線選配，同時(shí)建立統(tǒng)一的特殊訂單流程，將營銷、產(chǎn)品、設(shè)計(jì)、制造部門串聯(lián)起來，打通流程，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，便于各個(gè)業(yè)務(wù)部門在收到需求后及時(shí)反應(yīng)并進(jìn)行資源調(diào)配，以提升整體特殊訂單的響應(yīng)效率。用戶在線下單后可以實(shí)時(shí)查看訂單設(shè)計(jì)、排產(chǎn)、發(fā)運(yùn)等情況，提升信息透明度及用戶體驗(yàn)感。

3.6 建立設(shè)計(jì)變更流程及成本分析模型

通過對設(shè)計(jì)變更的影響因素進(jìn)行全面分析，建立設(shè)計(jì)變更的影響評估模型。在設(shè)計(jì)變更發(fā)起階段，系統(tǒng)自動(dòng)分析變更零件的庫存、在制品情況，并告知設(shè)計(jì)師變更會(huì)導(dǎo)致庫存報(bào)廢造成的成本損失。建立統(tǒng)一的流程發(fā)布的設(shè)計(jì)變更所造成的工藝變化、零件圖冊變化、產(chǎn)品參數(shù)變化，對受到變更影響的零件進(jìn)行凍結(jié)，確保變更執(zhí)行信息傳遞至所有相關(guān)方，以解決評估不充分導(dǎo)致的變更損失，同時(shí)通過系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)傳遞確保變更執(zhí)行到位［6］。

4 產(chǎn)品研發(fā)全過程數(shù)字化平臺規(guī)劃及實(shí)現(xiàn)

產(chǎn)品研發(fā)過程全數(shù)字化管理平臺如圖1所示，具體流程包括建成產(chǎn)品規(guī)劃平臺、項(xiàng)目過程控制、產(chǎn)品配置管理、設(shè)計(jì)變更控制、產(chǎn)品問題控制、產(chǎn)品銷量分析、研發(fā)支持平臺等研發(fā)數(shù)字化系統(tǒng)，支持產(chǎn)品研發(fā)全過程數(shù)字化管控。

圖1 產(chǎn)品研發(fā)過程全數(shù)字化管理平臺

4.1 平臺系統(tǒng)模塊及其功能

為實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品研發(fā)過程全數(shù)字化管理，平臺規(guī)劃包含以下系統(tǒng)模塊。

4.1.1 產(chǎn)品規(guī)劃平臺

①產(chǎn)品規(guī)劃：根據(jù)公司產(chǎn)品及技術(shù)規(guī)劃對產(chǎn)品規(guī)劃進(jìn)行整體管理。②客戶需求/競品信息：結(jié)合市場端及產(chǎn)品經(jīng)理反饋需求，建立用戶需求及競品信息數(shù)據(jù)庫，并進(jìn)行分類管理，識別有效需求并將其納入新產(chǎn)品開發(fā)計(jì)劃。

4.1.2 項(xiàng)目過程控制

①立項(xiàng)管理及研發(fā)費(fèi)用控制：建立研發(fā)預(yù)算立項(xiàng)評審流程，實(shí)現(xiàn)研發(fā)預(yù)算系統(tǒng)化管理；對預(yù)算追加、變更過程進(jìn)行系統(tǒng)審批控制及管理。②研發(fā)費(fèi)用支出監(jiān)控：實(shí)時(shí)監(jiān)控預(yù)算支出情況，提升預(yù)算使用率，規(guī)范使用過程。③整機(jī)成本核算：實(shí)現(xiàn)整機(jī)成本核算系統(tǒng)化管理，建立評價(jià)機(jī)制，確保產(chǎn)品成本處于合理區(qū)間。④跨職能評審：結(jié)合新產(chǎn)品開發(fā)過程，對采購、財(cái)務(wù)、制造、工藝等業(yè)務(wù)部門流程進(jìn)行跨職能評審過程管理。

4.1.3 產(chǎn)品配置管理

①產(chǎn)品配置管理：對機(jī)型配置進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化管理，涵蓋新增、變更、退市等過程。②產(chǎn)品關(guān)鍵性能參數(shù)：將影響產(chǎn)品的關(guān)鍵性能指標(biāo)納入系統(tǒng)管理。③產(chǎn)品目標(biāo)成本：新產(chǎn)品開發(fā)過程制定目標(biāo)成本及實(shí)際成本回顧機(jī)制，確保目標(biāo)成本達(dá)成。④零部件核價(jià)模型：面向供應(yīng)鏈，將零部件成本核價(jià)模型納入系統(tǒng)管理，統(tǒng)一不同零部件模型的核價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。⑤零部件快速核價(jià)：基于設(shè)計(jì)三維模型與零部件核價(jià)模型，快速評估零部件實(shí)際制造及采購成本，為降低成本提供依據(jù)。

4.1.4 設(shè)計(jì)變更控制

①產(chǎn)品換代管理：對產(chǎn)品配置換代的替換關(guān)系進(jìn)行管理，確保產(chǎn)品換代后通用件在制品得到及時(shí)處理，保證售后數(shù)據(jù)完整。②產(chǎn)品設(shè)計(jì)變更：對產(chǎn)品設(shè)計(jì)變更原因進(jìn)行分析，建立不同類型的管控流程進(jìn)行設(shè)計(jì)變更管控，降低設(shè)計(jì)變更頻率。

4.1.5 產(chǎn)品問題控制

①可靠性管理：建立產(chǎn)品可靠性管理平臺，對產(chǎn)品可靠性數(shù)據(jù)進(jìn)行管理分析，追蹤產(chǎn)品可靠性指標(biāo)。②產(chǎn)品問題管理：監(jiān)控產(chǎn)品試驗(yàn)，以及小批量、大批量上市過程中的產(chǎn)品問題反饋及監(jiān)控閉環(huán)，確保產(chǎn)品開發(fā)質(zhì)量及效率獲得改善。③市場反饋分析：集成DMS（數(shù)據(jù)管理服務(wù)）系統(tǒng)，獲取市場反饋數(shù)據(jù)，為產(chǎn)品開發(fā)提供參考依據(jù)。

4.1.6 產(chǎn)銷協(xié)同管理

①產(chǎn)品選裝選配：面向營銷端建立產(chǎn)品選配系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)用戶在線完成配置選擇及下單操作。②特殊訂單管理：基于國際市場，開發(fā)面向市場端的特殊訂單申請流程，打通市場、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、發(fā)運(yùn)全過程。③銷量分析：基于銷售數(shù)據(jù)對產(chǎn)品配置、銷售區(qū)域、價(jià)格、毛利率進(jìn)行分析，為產(chǎn)品研發(fā)過程提供數(shù)據(jù)支持。

4.1.7 研發(fā)支持平臺

①標(biāo)準(zhǔn)專利管理系統(tǒng)：支持國家法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)專利等研發(fā)技術(shù)成果統(tǒng)一查詢。②通用件管理系統(tǒng)：提高各產(chǎn)品線零部件的通用性，建立統(tǒng)一的管控平臺，提升通用化水平和產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本。③研發(fā)知識管理系統(tǒng)：將研發(fā)過程中涉及的設(shè)計(jì)錯(cuò)誤案例、專業(yè)知識、設(shè)計(jì)規(guī)范、新技術(shù)等產(chǎn)生的知識和經(jīng)驗(yàn)納入系統(tǒng)統(tǒng)一管理。④試驗(yàn)管理平臺：建立試驗(yàn)管理平臺，對試驗(yàn)過程及試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行結(jié)構(gòu)化管理，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)過程全過程管控。⑤材料數(shù)據(jù)庫：將新產(chǎn)品開發(fā)過程中涉及的材料類型、性能、替換性等信息進(jìn)行管理，為設(shè)計(jì)過程選材提供支持。

4.2 產(chǎn)品研發(fā)全過程數(shù)字化平臺的創(chuàng)新之處

4.2.1 技術(shù)創(chuàng)新

通過“互聯(lián)網(wǎng)+云計(jì)算+大數(shù)據(jù)+數(shù)據(jù)孿生”模式，為研發(fā)設(shè)計(jì)部門提供易用、易管、互聯(lián)互通、高效的資源整合型產(chǎn)品研發(fā)全過程數(shù)字化管理平臺。

4.2.2 業(yè)務(wù)創(chuàng)新

利用IT 技術(shù)將產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)過程中的規(guī)劃、配置、成本、變更、研發(fā)費(fèi)用等關(guān)聯(lián)信息進(jìn)行統(tǒng)一整合規(guī)劃，通過平臺資源共享構(gòu)建設(shè)計(jì)、質(zhì)量、管理、營銷、服務(wù)等多部門共享數(shù)據(jù)的數(shù)字化管理平臺。

4.2.3 環(huán)保創(chuàng)新

依托產(chǎn)品研發(fā)全過程數(shù)字化平臺，充分提升資源的有效利用率，有效降低管理成本提高設(shè)計(jì)過程效率及無紙化水平，降低碳排放。

4.2.4 設(shè)計(jì)質(zhì)量管理創(chuàng)新

通過產(chǎn)品研發(fā)全過程數(shù)字平臺，可以有效地監(jiān)控和追溯設(shè)計(jì)過程中的各個(gè)環(huán)節(jié)，從而便于發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品問題、改善產(chǎn)品質(zhì)量；同時(shí)，可基于數(shù)據(jù)對產(chǎn)品問題進(jìn)行分析，形成設(shè)計(jì)案例庫，避免問題反復(fù)出現(xiàn)。

4.2.5 設(shè)計(jì)協(xié)同創(chuàng)新

產(chǎn)品研發(fā)全過程數(shù)字化平臺支持多語言，可以滿足總部與異地、海外研發(fā)部門協(xié)同設(shè)計(jì)、資源共享，提升效率。

5 結(jié)語

本文對工程機(jī)械產(chǎn)品研發(fā)全過程數(shù)字化平臺進(jìn)行研究，剖析目前產(chǎn)品研發(fā)過程中存在的問題，提出問題解決思路，并將解決問題思路及方法納入產(chǎn)品研發(fā)全過程數(shù)字化平臺整體規(guī)劃中，提升企業(yè)的管理水平。