工程机械产品研发全过程数字化平台研究＊

2024-01-10吴迪睿

企业科技与发展 2023年12期

吴迪睿

（广西柳工机械股份有限公司，广西柳州 545007）

0 引言

企业信息化建设是指将业务流程与信息系统进行有机结合，完成围绕新产品开发流程和产品全生命周期管理信息化建设的模式。近年来，开展企业数字化研究已成为业内共识，企业数字化转型是企业在探索实践-理论研究动态迭代反复的过程，现有研究主要聚焦企业数字化转型价值［1-2］，也有学者对具体场景问题进行研究分析［3-4］。本文以工程机械企业数字化转型工作作为研究对象，开展企业研发数字化现状调研、产品研发过程问题分析、产品研发问题解决思路、数字化平台规划与实现的研究，形成可实施的路径及方法，为工程机械产品研发全过程数字化提供现实参考，丰富相关理论。

1 企业研发数字化现状

高质量发展是全面建设社会主义现代化国家的首要任务，应加快发展数字经济，促进数字经济和实体经济深度融合，推动企业数字化转型，以数字化赋能企业高质量发展。根据普华永道发布的《2018年的全球数字化运营调研报告》，全球仅有10%的制造企业在数字化转型上取得成功，约2/3 的企业尚未走上数字化之路［5］。

工程机械行业研发数字化过程中，面对激烈的市场竞争环境，需要不断推陈出新。产品的快速迭代给产品需求管理、研发项目费用控制、产品成本控制、仿真与试验一体化、设计工艺协同、工程技术变更、产品售后服务及特殊订单管理带来新的挑战和困难。

目前，企业的研发数字化体系主要存在以下3个问题：①各业务模块缺乏互通机制。多数企业虽然已经建立起一套完整的信息化体系，但是各个业务模块之间的工作是割裂的、独立的，资源难以共享，数据无法互通，在一定程度上影响着整个体系的运行效率。②关键过程在线率不高。无法完成全业务过程的数据自动分析统计，影响业务过程数据的实效性和科学性。③辅助决策能力不足。企业数字化转型的主要目的是为决策者提供辅助支撑，合理分配各项资源。但是，多数企业缺乏良好的信息化的支持，数据质量不高、数据积累不足，无法对数据进行深度挖掘与分析，难以实现以数据模型为基础的业务过程预测与评估。

2 产品研发过程存在的问题

2.1 研发费用率控制难

对于制造业企业而言，新产品开发流程与预算控制管理既要满足国家会计准则的要求，又要达到新产品开发项目预算控制目标。在实际执行过程中存在财务管理与实际业务冲突、新产品开发周期不确定、研发投入与产出无法有效评估等实际困难，无法保证研发费用的高效、合理使用。

2.2 新产品成本核算难

企业在新产品开发过程中，希望对产品未来实际成本进行准确预估，从产品开发初期就开展成本控制工作，将新产品的应该成本用于指导工艺、制造、采购的成本，但目前新产品开发过程的成本核算工作仅凭工程师的经验开展，容易随着时间及工作的轮换导致积累经验丢失，同时信息传递存在壁垒，导致新产品成本核算效率低，无法有效地指导各业务部门提前开展成本控制工作。

2.3 产品成本控制难

工程机械产品矩阵庞大，不同的产品线之间、整机与零部件之间、主机与零部件之间的产品成本控制方法各不相同，导致各主机、零部件成本归集方法、分摊规则存在差异，导致最终产品的实际成本与核算结果存在较大偏离，成本结果无法有效地反应业务真实情况。

2.4 新产品问题闭环难

新产品开发周期长，问题产生的源头多，对引发问题的根本原因分析不彻底会导致问题反复出现。新产品问题闭环的有效性直接影响新产品开发质量和开发周期。

2.5 特殊订单交货周期长

工程机械行业存在大量特殊工况及细分市场需求，基于此衍生出大量特殊订单需求，此类特殊订单往往具有利润高、具有战略价值等特点。但是，需求的随机性、临时性、不固定性将打破各业务部门的原有计划，并且跨部门协同及信息传递存在困难会导致交付周期长，出现订单丢失及用户抱怨等情况。

2.6 产品设计变更难

为优化产品、降低成本、改善质量而进行产品设计变更时，如果对相关影响因素分析及风险评估不清晰、不充分，则会导致损失，甚至出现因设计改动造成成本大于收益的情况。产品设计变更影响面广，涉及工艺、生产、销售、采购、后市场服务乃至供应商等环节，改动对于已有零件存库处理、在制品的消耗、后市场服务的备件处理及库存储备都有极大的影响。

3 产品研发问题的解决思路

建立产品研发全过程数字化平台，对新产品开发过程实现流程闭环控制、业务在线、数据共享、自动分析、辅助决策等功能，实现在线上处理关键业务的基础上，对研发业务过程进行评价。

3.1 研发项目预算在线控制系统

研究开发产品研发费用管理系统是将公司所有研发项目纳入系统统一管理，研发费用调整流程统一及实时监控费用支出。通过研发项目预算在线控制系统，实现项目进展与预算执行情况匹配，研发费用控制及提升资金使用效率。

3.2 建立零部件成本核算模型

针对新产品成本核算难的问题，将成本工程师的核价模型经验进行标准化、统一管理。研究提取设计三维模型的特征信息，融合设计模型三维数据查询、信息提取与零部件核价模型，利用系统快速评估零部件工艺制造的信息，核算成本构成。在设计过程中，指导设计师进行优化改进，辅助指导制造工艺部门进行制造加工，为供应链提供谈价依据及指导，提升供应商价格谈判效率。

3.3 统一产品成本核算方法

针对产品实际成本与核算结果存在较大偏离，导致成本结果无法准确地反映业务真实情况的问题。统一各产品线主机厂、零部件公司成本核算思路，各产品线在此基础上统一成本核算方法，并实现成本核算系统化管理，实现新产品目标成本、样机成本核算、批量产品成本估算、批量产品上市降本跟踪等业务过程标准化、在线化管理。

3.4 建立新产品问题管理机制

对新产品问题产生的源头进行统一梳理，通过业务过程管理制度确保将新产品产生问题统一纳入管理系统，同时对问题进行分级、分类，设置不同问题的处理流程并进行控制。建立专家团队对问题产生的原因分析进行评审，同时总结问题案例、问题分析方法的经验用于开展培训。通过机制确保问题纳入流程管控，确保问题能够一次性解决，进而确保新产品的质量。

3.5 建立选装选配系统

针对行业特殊工况及细分市场，在产品规划的基础上建立面向用户的选装选配系统，用户可以在产品规划范围内进行产品配置在线选配，同时建立统一的特殊订单流程，将营销、产品、设计、制造部门串联起来，打通流程，实现数据共享，便于各个业务部门在收到需求后及时反应并进行资源调配，以提升整体特殊订单的响应效率。用户在线下单后可以实时查看订单设计、排产、发运等情况，提升信息透明度及用户体验感。

3.6 建立设计变更流程及成本分析模型

通过对设计变更的影响因素进行全面分析，建立设计变更的影响评估模型。在设计变更发起阶段，系统自动分析变更零件的库存、在制品情况，并告知设计师变更会导致库存报废造成的成本损失。建立统一的流程发布的设计变更所造成的工艺变化、零件图册变化、产品参数变化，对受到变更影响的零件进行冻结，确保变更执行信息传递至所有相关方，以解决评估不充分导致的变更损失，同时通过系统间的数据传递确保变更执行到位［6］。

4 产品研发全过程数字化平台规划及实现

产品研发过程全数字化管理平台如图1所示，具体流程包括建成产品规划平台、项目过程控制、产品配置管理、设计变更控制、产品问题控制、产品销量分析、研发支持平台等研发数字化系统，支持产品研发全过程数字化管控。

图1 产品研发过程全数字化管理平台

4.1 平台系统模块及其功能

为实现产品研发过程全数字化管理，平台规划包含以下系统模块。

4.1.1 产品规划平台

①产品规划：根据公司产品及技术规划对产品规划进行整体管理。②客户需求/竞品信息：结合市场端及产品经理反馈需求，建立用户需求及竞品信息数据库，并进行分类管理，识别有效需求并将其纳入新产品开发计划。

4.1.2 项目过程控制

①立项管理及研发费用控制：建立研发预算立项评审流程，实现研发预算系统化管理；对预算追加、变更过程进行系统审批控制及管理。②研发费用支出监控：实时监控预算支出情况，提升预算使用率，规范使用过程。③整机成本核算：实现整机成本核算系统化管理，建立评价机制，确保产品成本处于合理区间。④跨职能评审：结合新产品开发过程，对采购、财务、制造、工艺等业务部门流程进行跨职能评审过程管理。

4.1.3 产品配置管理

①产品配置管理：对机型配置进行标准化管理，涵盖新增、变更、退市等过程。②产品关键性能参数：将影响产品的关键性能指标纳入系统管理。③产品目标成本：新产品开发过程制定目标成本及实际成本回顾机制，确保目标成本达成。④零部件核价模型：面向供应链，将零部件成本核价模型纳入系统管理，统一不同零部件模型的核价标准。⑤零部件快速核价：基于设计三维模型与零部件核价模型，快速评估零部件实际制造及采购成本，为降低成本提供依据。

4.1.4 设计变更控制

①产品换代管理：对产品配置换代的替换关系进行管理，确保产品换代后通用件在制品得到及时处理，保证售后数据完整。②产品设计变更：对产品设计变更原因进行分析，建立不同类型的管控流程进行设计变更管控，降低设计变更频率。

4.1.5 产品问题控制

①可靠性管理：建立产品可靠性管理平台，对产品可靠性数据进行管理分析，追踪产品可靠性指标。②产品问题管理：监控产品试验，以及小批量、大批量上市过程中的产品问题反馈及监控闭环，确保产品开发质量及效率获得改善。③市场反馈分析：集成DMS（数据管理服务）系统，获取市场反馈数据，为产品开发提供参考依据。

4.1.6 产销协同管理

①产品选装选配：面向营销端建立产品选配系统，实现用户在线完成配置选择及下单操作。②特殊订单管理：基于国际市场，开发面向市场端的特殊订单申请流程，打通市场、设计、生产、发运全过程。③销量分析：基于销售数据对产品配置、销售区域、价格、毛利率进行分析，为产品研发过程提供数据支持。

4.1.7 研发支持平台

①标准专利管理系统：支持国家法规、标准专利等研发技术成果统一查询。②通用件管理系统：提高各产品线零部件的通用性，建立统一的管控平台，提升通用化水平和产品质量，降低成本。③研发知识管理系统：将研发过程中涉及的设计错误案例、专业知识、设计规范、新技术等产生的知识和经验纳入系统统一管理。④试验管理平台：建立试验管理平台，对试验过程及试验结果进行结构化管理，实现试验过程全过程管控。⑤材料数据库：将新产品开发过程中涉及的材料类型、性能、替换性等信息进行管理，为设计过程选材提供支持。