抓好產品設計源頭是ETO企業信息化工程的關鍵

馬露菲

（北京機械工業自動化研究所，北京 100120）

0 引言

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

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

ETO企業的信息化應如何面對上述所說的挑戰？很多人存在一種認識誤區。認為ETO企業的信息化重點是產品技術信息化。即：搞好CAD、CAPP的應用，再實現技術數據與ERP為代表的管理系統和以MES為代表的生產執行系統的自動傳遞，ETO企業的信息化就算大功告成。但是，現實并非那么簡單。在我們接觸過的ETO企業中，CAD系統已普遍使用，完全實現了系統出圖。一部分企業還使用了CAPP（計算機輔助工藝編制）和PDM（產品數據管理）系統。總體說來，在技術信息化的投入上，在制造業中，ETO企業是走在前面的。但是，在管理信息化方面，還是以單項或部門級的應用系統居多，而全面運行ERP（企業資源計劃）系統的并不多見。即使有些企業自認為上了ERP系統，也只是運行了ERP的財務管理和物流管理，而核心系統---生產管理系統并沒有運行。其中，技術基礎數據的缺失和不準確是最主要的原因。由于需要對每張訂單產品重新構造它的產品結構（BOM），需要產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據成幾何級數增長，而這些數據在產品交付之后重復使用概率極小。因此，造成了ERP系統的基礎數據維護工作量的巨增，使ERP系統的運行難以維系；另一方面，在多數的離散制造業中都存在著設計BOM（E-BOM）和制造BOM（P-BOM）兩種BOM的情況。由設計人員首先建立的E-BOM，必須加入工藝和生產控制的元素，變成P-BOM，才能為后面的生產計劃制定，物流管理和成本核算使用。兩個BOM之間的轉換，并不僅是簡單地將技術信息系統的數據直接傳遞給管理信息系統，而是需要制定規則、處理方法和操作規程才能得以實現。對于ETO企業，本來建立E-BOM的工作量就遠大于其他制造類型的企業，則E-BOM向P-BOM的轉換量之大，就可想而知了。

技術信息化依然不能滿足管理信息化對技術基礎數據質量和時效的要求，這幾乎成為了ETO企業管理信息化進程中最大的難關。對此，業界已有許多討論，并催生出一些新的技術和軟件來解決這項難題。例如：PLM（產品生命周期管理）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”的傳統設計習慣，推行設計“四化（系列化、模塊化、標準化、通用化）”，實現設計與生產的一體化。當然，最終的結果要通過信息技術手段來實現，但是理念、機制和流程則是確保目標實現的重要因素。以下將分幾點來做詳細闡述。

1 轉變傳統的設計習慣，認清開展設計“四化”的重要性

所謂的設計“四化”是指產品設計的系列化、模塊化、標準化、通用化。有關“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。產品設計的標準化的含義是：“對產品的品種、規格、尺寸、參數、技術要求、試驗方法、工藝與工作方法、管理等方面作的統一規定，是從事設計、生產、管理以及商品流通的一種共同技術依據。”標準化的水平可以反映出一個企業、一個行業甚至一個國家的科技水平、管理水平和經濟發達程度；產品的模塊化設計概念是指設計一些標準或通用部件。其作用是無論客戶對產品提出何種需求，企業可以象搭積木一樣快速構建出新的產品結構（BOM）。產品模塊化設計也有利于信息化的開展，所以在全球先進的制造企業中，模塊化設計方法已普遍采用，但國內企業特別是ETO企業在這點上，還相差甚遠。

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

2 建立相關的規章制度，確保設計“四化”工作的推行

ETO企業推行設計“四化”，除了要轉變設計人員觀念，更離不開制度的保障。不妨舉兩例說明。例一：我曾調查過某個企業的設計部門，發現他們是按照出圖量來考核設計人員的績效，因而造成設計人員為了多出圖，即使可以借用的圖紙，也非要重新設計的情況。例二：我在一家企業做調研時，聽到生產管理人員反應最多的問題之一是太多的非標設計圖紙，使他們的生產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。一個主要原因是設計部門沒有建立相應的標準化管理制度來約束設計人員的行為。這些都證明了：建立有利于推行設計“四化”的相關制度的必要性。至于制度的具體內容，每個企業則要根據自身情況而定。

3 通過技術信息化與管理信息化的“兩化融合”，促進設計與生產的一體化

設計與生產一體化的概念被廣泛提起在造船業，它也是現代造船模式中重要內容之一。這種理念的基本含義是強調設計與生產的緊密結合，設計要考慮生產可行性，設計結果能便于生產的應用。反過來講，生產也要服從設計，忠實執行設計的要求。其實，這種設計與生產一體化的理念也十分適用于除造船以外的其他ETO企業。

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

4 采用先進的信息技術與工具，提升設計能力與技術管理效率

ETO企業的產品多為復雜產品。設計周期在整個產品制造周期中占有一定的比例。如何提升產品設計能力與效率，在保證設計質量的前提下，壓縮設計周期、減低設計成本，既是ETO企業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：經過20多年，計算機輔助設計(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)等為代表的數字化工具已在我國制造企業廣泛應用，它改變了傳統的手工繪圖、發圖方式，實現了數字化產品模型下進行產品的設計打樣、分析計算、工藝規劃和工藝裝備設計，提升了研發設計單元的效率。

然而，盡管各單元的計算機輔助技術已經日益成熟，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”；并且隨著計算機應用的飛速發展，隨之而來的各種數據也急劇膨脹，對企業的相應管理形成巨大壓力：數據種類繁多，數據重復冗余，數據檢索困難，數據的安全性及共享管理等等。 在這一背景下產生一項新的管理思想和技術PDM（Product Data Management），即以軟件技術為基礎，以產品為核心，實現對產品相關的數據、過程、資源一體化集成管理的技術；PDM也是當今計算機應用領域的重要技術之一。PDM軟件產品的標準功能，包括文檔管理、工作流和過程管理、產品結構與配置管理、查看和批注、掃描和圖像服務、設計檢索和零件庫、項目管理、電子協作、工具與“集成件”功能；PDM系統可以被看作是起到一個集成框架的作用，各種應用系統諸如CAD/CAM/CAE、EDA、OA、CAPP、ERP等將通過各種各樣的方式，如應用接口、開發（封裝）等，直接作為一個個對象而被集成進來，使得分布在企業各個地方、在各個應用中使用（運行）的所有產品數據得以高度集成、協調、共享，所有產品研發過程得以高度優化或重組。

對于每一個ETO企業，在搞好單元計算機輔助技術應用的基礎上，建立起符合本企業產品特色的PDM平臺，從而提升設計能力與技術管理效率，這也是ETO企業信息化進程中不可逾越的階段。

5 結束語

綜上所述，抓好產品設計源頭，推行設計的系列化、模塊化、標準化、通用化，提升設計能力與技術管理效率，實現設計與生產的一體化，是確保ETO企業信息化得以順利發展的基本保證。