工程機械產品研發全過程數字化平臺研究＊

吳迪睿

（廣西柳工機械股份有限公司，廣西柳州 545007）

0 引言

企業信息化建設是指將業務流程與信息系統進行有機結合，完成圍繞新產品開發流程和產品全生命周期管理信息化建設的模式。近年來，開展企業數字化研究已成為業內共識，企業數字化轉型是企業在探索實踐-理論研究動態迭代反復的過程，現有研究主要聚焦企業數字化轉型價值［1-2］，也有學者對具體場景問題進行研究分析［3-4］。本文以工程機械企業數字化轉型工作作為研究對象，開展企業研發數字化現狀調研、產品研發過程問題分析、產品研發問題解決思路、數字化平臺規劃與實現的研究，形成可實施的路徑及方法，為工程機械產品研發全過程數字化提供現實參考，豐富相關理論。

1 企業研發數字化現狀

高質量發展是全面建設社會主義現代化國家的首要任務，應加快發展數字經濟，促進數字經濟和實體經濟深度融合，推動企業數字化轉型，以數字化賦能企業高質量發展。根據普華永道發布的《2018年的全球數字化運營調研報告》，全球僅有10%的制造企業在數字化轉型上取得成功，約2/3 的企業尚未走上數字化之路［5］。

工程機械行業研發數字化過程中，面對激烈的市場競爭環境，需要不斷推陳出新。產品的快速迭代給產品需求管理、研發項目費用控制、產品成本控制、仿真與試驗一體化、設計工藝協同、工程技術變更、產品售后服務及特殊訂單管理帶來新的挑戰和困難。

目前，企業的研發數字化體系主要存在以下3個問題：①各業務模塊缺乏互通機制。多數企業雖然已經建立起一套完整的信息化體系，但是各個業務模塊之間的工作是割裂的、獨立的，資源難以共享，數據無法互通，在一定程度上影響著整個體系的運行效率。②關鍵過程在線率不高。無法完成全業務過程的數據自動分析統計，影響業務過程數據的實效性和科學性。③輔助決策能力不足。企業數字化轉型的主要目的是為決策者提供輔助支撐，合理分配各項資源。但是，多數企業缺乏良好的信息化的支持，數據質量不高、數據積累不足，無法對數據進行深度挖掘與分析，難以實現以數據模型為基礎的業務過程預測與評估。

2 產品研發過程存在的問題

2.1 研發費用率控制難

對于制造業企業而言，新產品開發流程與預算控制管理既要滿足國家會計準則的要求，又要達到新產品開發項目預算控制目標。在實際執行過程中存在財務管理與實際業務沖突、新產品開發周期不確定、研發投入與產出無法有效評估等實際困難，無法保證研發費用的高效、合理使用。

2.2 新產品成本核算難

企業在新產品開發過程中，希望對產品未來實際成本進行準確預估，從產品開發初期就開展成本控制工作，將新產品的應該成本用于指導工藝、制造、采購的成本，但目前新產品開發過程的成本核算工作僅憑工程師的經驗開展，容易隨著時間及工作的輪換導致積累經驗丟失，同時信息傳遞存在壁壘，導致新產品成本核算效率低，無法有效地指導各業務部門提前開展成本控制工作。

2.3 產品成本控制難

工程機械產品矩陣龐大，不同的產品線之間、整機與零部件之間、主機與零部件之間的產品成本控制方法各不相同，導致各主機、零部件成本歸集方法、分攤規則存在差異，導致最終產品的實際成本與核算結果存在較大偏離，成本結果無法有效地反應業務真實情況。

2.4 新產品問題閉環難

新產品開發周期長，問題產生的源頭多，對引發問題的根本原因分析不徹底會導致問題反復出現。新產品問題閉環的有效性直接影響新產品開發質量和開發周期。

2.5 特殊訂單交貨周期長

工程機械行業存在大量特殊工況及細分市場需求，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、具有戰略價值等特點。但是，需求的隨機性、臨時性、不固定性將打破各業務部門的原有計劃，并且跨部門協同及信息傳遞存在困難會導致交付周期長，出現訂單丟失及用戶抱怨等情況。

2.6 產品設計變更難

為優化產品、降低成本、改善質量而進行產品設計變更時，如果對相關影響因素分析及風險評估不清晰、不充分，則會導致損失，甚至出現因設計改動造成成本大于收益的情況。產品設計變更影響面廣，涉及工藝、生產、銷售、采購、后市場服務乃至供應商等環節，改動對于已有零件存庫處理、在制品的消耗、后市場服務的備件處理及庫存儲備都有極大的影響。

3 產品研發問題的解決思路

建立產品研發全過程數字化平臺，對新產品開發過程實現流程閉環控制、業務在線、數據共享、自動分析、輔助決策等功能，實現在線上處理關鍵業務的基礎上，對研發業務過程進行評價。

3.1 研發項目預算在線控制系統

研究開發產品研發費用管理系統是將公司所有研發項目納入系統統一管理，研發費用調整流程統一及實時監控費用支出。通過研發項目預算在線控制系統，實現項目進展與預算執行情況匹配，研發費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

針對新產品成本核算難的問題，將成本工程師的核價模型經驗進行標準化、統一管理。研究提取設計三維模型的特征信息，融合設計模型三維數據查詢、信息提取與零部件核價模型，利用系統快速評估零部件工藝制造的信息，核算成本構成。在設計過程中，指導設計師進行優化改進，輔助指導制造工藝部門進行制造加工，為供應鏈提供談價依據及指導，提升供應商價格談判效率。

3.3 統一產品成本核算方法

針對產品實際成本與核算結果存在較大偏離，導致成本結果無法準確地反映業務真實情況的問題。統一各產品線主機廠、零部件公司成本核算思路，各產品線在此基礎上統一成本核算方法，并實現成本核算系統化管理，實現新產品目標成本、樣機成本核算、批量產品成本估算、批量產品上市降本跟蹤等業務過程標準化、在線化管理。

3.4 建立新產品問題管理機制

對新產品問題產生的源頭進行統一梳理，通過業務過程管理制度確保將新產品產生問題統一納入管理系統，同時對問題進行分級、分類，設置不同問題的處理流程并進行控制。建立專家團隊對問題產生的原因分析進行評審，同時總結問題案例、問題分析方法的經驗用于開展培訓。通過機制確保問題納入流程管控，確保問題能夠一次性解決，進而確保新產品的質量。

3.5 建立選裝選配系統

針對行業特殊工況及細分市場，在產品規劃的基礎上建立面向用戶的選裝選配系統，用戶可以在產品規劃范圍內進行產品配置在線選配，同時建立統一的特殊訂單流程，將營銷、產品、設計、制造部門串聯起來，打通流程，實現數據共享，便于各個業務部門在收到需求后及時反應并進行資源調配，以提升整體特殊訂單的響應效率。用戶在線下單后可以實時查看訂單設計、排產、發運等情況，提升信息透明度及用戶體驗感。

3.6 建立設計變更流程及成本分析模型

通過對設計變更的影響因素進行全面分析，建立設計變更的影響評估模型。在設計變更發起階段，系統自動分析變更零件的庫存、在制品情況，并告知設計師變更會導致庫存報廢造成的成本損失。建立統一的流程發布的設計變更所造成的工藝變化、零件圖冊變化、產品參數變化，對受到變更影響的零件進行凍結，確保變更執行信息傳遞至所有相關方，以解決評估不充分導致的變更損失，同時通過系統間的數據傳遞確保變更執行到位［6］。

4 產品研發全過程數字化平臺規劃及實現

產品研發過程全數字化管理平臺如圖1所示，具體流程包括建成產品規劃平臺、項目過程控制、產品配置管理、設計變更控制、產品問題控制、產品銷量分析、研發支持平臺等研發數字化系統，支持產品研發全過程數字化管控。

圖1 產品研發過程全數字化管理平臺

4.1 平臺系統模塊及其功能

為實現產品研發過程全數字化管理，平臺規劃包含以下系統模塊。

4.1.1 產品規劃平臺

①產品規劃：根據公司產品及技術規劃對產品規劃進行整體管理。②客戶需求/競品信息：結合市場端及產品經理反饋需求，建立用戶需求及競品信息數據庫，并進行分類管理，識別有效需求并將其納入新產品開發計劃。

4.1.2 項目過程控制

①立項管理及研發費用控制：建立研發預算立項評審流程，實現研發預算系統化管理；對預算追加、變更過程進行系統審批控制及管理。②研發費用支出監控：實時監控預算支出情況，提升預算使用率，規范使用過程。③整機成本核算：實現整機成本核算系統化管理，建立評價機制，確保產品成本處于合理區間。④跨職能評審：結合新產品開發過程，對采購、財務、制造、工藝等業務部門流程進行跨職能評審過程管理。

4.1.3 產品配置管理

①產品配置管理：對機型配置進行標準化管理，涵蓋新增、變更、退市等過程。②產品關鍵性能參數：將影響產品的關鍵性能指標納入系統管理。③產品目標成本：新產品開發過程制定目標成本及實際成本回顧機制，確保目標成本達成。④零部件核價模型：面向供應鏈，將零部件成本核價模型納入系統管理，統一不同零部件模型的核價標準。⑤零部件快速核價：基于設計三維模型與零部件核價模型，快速評估零部件實際制造及采購成本，為降低成本提供依據。

4.1.4 設計變更控制

①產品換代管理：對產品配置換代的替換關系進行管理，確保產品換代后通用件在制品得到及時處理，保證售后數據完整。②產品設計變更：對產品設計變更原因進行分析，建立不同類型的管控流程進行設計變更管控，降低設計變更頻率。

4.1.5 產品問題控制

①可靠性管理：建立產品可靠性管理平臺，對產品可靠性數據進行管理分析，追蹤產品可靠性指標。②產品問題管理：監控產品試驗，以及小批量、大批量上市過程中的產品問題反饋及監控閉環，確保產品開發質量及效率獲得改善。③市場反饋分析：集成DMS（數據管理服務）系統，獲取市場反饋數據，為產品開發提供參考依據。

4.1.6 產銷協同管理

①產品選裝選配：面向營銷端建立產品選配系統，實現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，開發面向市場端的特殊訂單申請流程，打通市場、設計、生產、發運全過程。③銷量分析：基于銷售數據對產品配置、銷售區域、價格、毛利率進行分析，為產品研發過程提供數據支持。

4.1.7 研發支持平臺

①標準專利管理系統：支持國家法規、標準專利等研發技術成果統一查詢。②通用件管理系統：提高各產品線零部件的通用性，建立統一的管控平臺，提升通用化水平和產品質量，降低成本。③研發知識管理系統：將研發過程中涉及的設計錯誤案例、專業知識、設計規范、新技術等產生的知識和經驗納入系統統一管理。④試驗管理平臺：建立試驗管理平臺，對試驗過程及試驗結果進行結構化管理，實現試驗過程全過程管控。⑤材料數據庫：將新產品開發過程中涉及的材料類型、性能、替換性等信息進行管理，為設計過程選材提供支持。

4.2 產品研發全過程數字化平臺的創新之處

4.2.1 技術創新

通過“互聯網+云計算+大數據+數據孿生”模式，為研發設計部門提供易用、易管、互聯互通、高效的資源整合型產品研發全過程數字化管理平臺。

4.2.2 業務創新

利用IT 技術將產品研發設計過程中的規劃、配置、成本、變更、研發費用等關聯信息進行統一整合規劃，通過平臺資源共享構建設計、質量、管理、營銷、服務等多部門共享數據的數字化管理平臺。

4.2.3 環保創新

依托產品研發全過程數字化平臺，充分提升資源的有效利用率，有效降低管理成本提高設計過程效率及無紙化水平，降低碳排放。

4.2.4 設計質量管理創新

通過產品研發全過程數字平臺，可以有效地監控和追溯設計過程中的各個環節，從而便于發現產品問題、改善產品質量；同時，可基于數據對產品問題進行分析，形成設計案例庫，避免問題反復出現。

4.2.5 設計協同創新

產品研發全過程數字化平臺支持多語言，可以滿足總部與異地、海外研發部門協同設計、資源共享，提升效率。

5 結語

本文對工程機械產品研發全過程數字化平臺進行研究，剖析目前產品研發過程中存在的問題，提出問題解決思路，并將解決問題思路及方法納入產品研發全過程數字化平臺整體規劃中，提升企業的管理水平。