基于PLM平臺的風電企業研發信息化管理模式研究

文／吳兵 秦明 屈曉娟 賈冰 張雷

基于PLM平臺的風電企業研發信息化管理模式研究

文／吳兵 秦明 屈曉娟 賈冰 張雷

近幾年，風電行業經歷了2011年－2012年連續兩年的低潮后，在政策利好的推動下，將迎來全面回暖的時機。數據顯示，2013年全國新增風電并網容量14490MW，累計并網容量77160MW，同比增長23%，年發電量達到134.9TWh，同比增長34%。快速發展的風電產業取得了良好的經濟效益和社會效益，使風電繼煤電和水電之后成為我國第三大主力電源。隨著風電主力能源地位的確立，以及風電行業的全面回暖，各大風電企業從中受益，迎來快速發展的良機。但在利好的環境下，風電行業也存在著挑戰：

（1） 贏利的壓力——國內市場走向飽和的直接后果就是產品不斷降價，這使制造商的贏利空間日趨縮小。

（2） 產品創新的壓力——要實現從“中國制造”到“中國創造”的轉變，關鍵于創新，創新是企業長久生存的基礎。創新體現在多方面，比如產品設計創新、工藝創新、管理創新等，要求企業擁有持續的創新產品開發能力。

（3） 顧客需求的壓力——市場已從賣方市場變為買方市場。對各方面性能的要求越來越高，個性化要求越來越多。因此要求必須推出結構越來越精致的產品，增加配置選項，嚴格確保產品的質量，提高售后服務水平。

（4） 分工細化和全球化制造的壓力——制造企業已告別“大而全”的年代，整機廠紛紛將零部件的工藝和制造包給獨立的供應商，或建立異地制造基地，自己則集中力量進行新品的開發、工藝改進以及若干關鍵零部件的制造等。目前，基本上80%以上的零部件制造都是供應商完成的，因此，整機廠家必須緊密地維系和更多供應商之間的合作關系，確保配件質量符合要求并準時供貨。

以上這些內外壓力必然會促使企業不斷改進產品的制造過程，提升技術含量，帶動行業制造技術向集成化、數字化、敏捷化的方向發展。

推進產品生命周期的數字化管理

風電設備制造行業的細化分工和全球化發展的特點，使得企業發展的關鍵很大程度上依賴于其是否能快速地應對供應鏈需求的變化，并為其所服務的市場創造價值。作為產業整個供應鏈中的一員，和其他成員共享信息，協同計劃和處理業務流程，以一種全新的商業運作模式一起為最終的客戶提供快速靈活、高效的支持和服務是基礎零部件企業發展的必經之路。要實現這一切，建立集成的跨企業支持協作系統無疑是至關重要的一步。

企業各部門對信息技術的要求不同，應用也經歷了不同階段。這就不可避免地形成了企業內部多個不同類型的信息系統并存的現實，即所謂的“信息孤島”。這些系統往往是自成一體，很難與其他系統進行信息交換和集成。系統之間缺乏集成最直接的后果就是成倍地增加工作量，往往需要從一個系統打印出圖紙、報表，再手工輸入到另一個系統中。在此過程中又不可避免地產生錯誤，影響了數據的準確性。更嚴重的后果是降低了企業的運營效率，使得企業失去了在紛繁多變的市場上競爭的基礎。

推廣數字化應用是企業提升核心競爭力的重要手段，數字化的范疇遠不限于數字化設備。事實證明，先進的管理方法和制造技術無一例外都需要通過數字化的途徑才能發揮其最大價值。以并行工程理念為例，如果不能建立產品的三維數字化模型，要想在設計階段驗證產品的可制造性和可裝配性就非常困難，這樣就不得不試制更多成本昂貴的物理樣機。此外，協同設計、虛擬產品開發和網絡制造等也都以數字化技術為基礎。和產品相關的數據經過數字化描述后，其優點是多方面的：（1）便于信息的管理、一致性維護、查詢統計和重復利用；（2）便于產品和制造過程的虛擬分析驗證，有助于優化設計方案和工藝方案；（3）便于信息的網絡共享和協同工作。

實現業務流程的標準規范化管理與執行

現代風電制造企業往往存在以下問題：產品研發流程化、規范化程度相對薄弱，產品研發依賴于研發人員的經驗、默契、以及對工作的負責態度；項目參與者的工作職責、前后關聯關系，執行內容、交付件等尚未清楚定義；歸根結底：缺少規范化業務流程，或已有的標準流程得不到嚴格執行，將給降低成本、縮短研發周期、提升質量及研發效率帶來較大的挑戰。

以PLM系統為平臺，重點集中在PLM所涉及的產品開發和訂單響應關鍵業務梳理與優化，以風能行業“最佳業務實踐”為依據，并充分結合企業的未來發展，設計出適合企業的最佳解決方案。通過業務流程分類即：一階流程：業務模式（流程總圖），二階流程：項目流程(階段定義），三階流程：細部流程（設計，工藝等），四階流程：任務流程（WBS任務分解），五六階流程：電子工作流（審批、簽署），以專注于產品開發業務流程的制訂為核心，并將后續的工藝、采購、制造以及維護維修環節納入產品研發，實現串行業務模式向最大程度的并行業務模式轉換，構架出完整業務流程體系。

平臺化產品配置，提升訂單快速響應速度

當今制造業面臨的幾個主要挑戰是：“多點協同設計及制造”、“客戶需求多樣化”、“訂單交付時間縮短”、“利潤空間從產品轉移到服務”。如何面對這些挑戰以保證企業獲得持續增長是每一個風電機組制造企業需要思考的問題。目前，經濟和競爭壓力促使各公司快速向一種“快速設計、快速制造” 的商業模式轉換，為配合這種商業模式，產品開發策略也發生了根本的變化，從“以項目為核心”、到“初步形成產品平臺和技術平臺”，再轉為“以平臺為核心的快速開發”模式，以滿足不同市場需求的產品，實現降低開發成本、縮短研發周期、產品快速上市、充分運用有限研發資源創造最大價值的戰略目標。

當企業的產品與技術平臺及系列型譜未完全形成時，面對市場需求就較難做出快速響應，如項目需求發生局部變化,可能帶來研發周期延長、產品成熟緩慢、設計重用度降低、成本增加等系列問題，因此企業非常有必要使產品系列化和平臺化的產品研發策略更清晰，做好產品與技術平臺及系列型譜規劃，以及滿足個性化需求的專用功能模塊的規劃，加快CBB（公共構件模塊Common Building Block）積累和管理工作。由于風電機組行業批量定制的特點，如果不進行模塊重用和共享，并進行并行異步開發，將很可能導致成本增長和開發周期的延長。為此，建立CBB并對其進行規范化管理和應用將極大地提升研發效率，促進研發創新。

通過以上策略的深入落實，最終將可能徹底改變傳統的串行產品開發模式，今后通過對平臺化的產品和個性化模塊進行快速配置，以及產品零部件重用，就可以快速形成滿足不同市場需求的產品訂單，有效降低開發和制造成本，保證交貨周期。

圖1 產品系列化平臺化的研發策略示意圖

圖2 統一數據源的平臺建設策略示意圖

提升信息共享與產品協同，實現異地協同設計制造

在風電機組研制過程中，會產生大量的產品技術文件，如果沒有統一的產品管理數據庫對這些文件進行規范化集中管理，以支持研制過程中各部門業務人員對技術文件的維護、查詢、分發共享和重用，那么“快速研發快速交付”根本無從談起。因此實現設計規范化管理，必須首先完善技術文件的基本管理，實現單一數據源，使各地研發機構和生產單元能夠在統一平臺上協同工作。

分布式產品數據共享：通過建立產品信息共享和重用中的單一數據源的規范化定義和分布存儲的管理機制與方法，構建邏輯與物理的映射機制及其支持環境，實現產品數據的控制和管理，保證型號數據的一致性。同時提供全局的更改管理和更改定義，具有異地產品數據的檢索、查詢、傳遞和管理的功能。

建立聯合協同研制的協同機制：包括各成員的角色、任務、職責、關系等、并行工程組織形式、開發團隊組織與管理機制、協同研制的各種規章制度和工作規范等。

支持創建全球性的團隊：利用團隊成員需要的工具和服務，可以與所有用戶的桌面連接，使他們結合在一起，并且把他們與擴展企業的產品知識連接在一起，確保每次決策都正確，以避免返工，降低成本，并且縮短新產品的上市時間。

產品設計與工藝一體化

建立基于產品成熟度的設計工藝一體化協同管理，提倡設計與工藝并行工作，減少出錯率，縮短產品研制周期，工藝設計盡可能在早期介入產品研發及試制過程，通過PLM系統的實施得到有效的推廣和落實。

滿足企業所有專業的工藝設計要求，圍繞產品結構，能夠完整描述每個零部件的工藝路線、工藝過程、工序、工藝略圖，完成材料定額和工時定額的計算與統計匯總等；提供EBOM 、MBOM轉換及比對工具，設計部門產生EBOM以后，工藝部門需要從制造裝配的角度，按照制造分工和資源的組織將EBOM重構為MBOM。

通過一體化設計工藝環境，可以完全支持工藝技術部各專業工藝的工程師快速地檢索產品研發部門日常設計的數模、工程圖及裝配要求等技術文件信息，對于具有關聯繼承性的數據（如EBOM，數模等），支持這些數據內容的直接轉換和應用； 在統一平臺的更改流程管理下，可以實現從設計到工藝更改的流程一體化控制，工藝工程師在復雜的產品結構數據中，能夠快速定位到設計更改影響的產品制造工藝范圍，并做出相應策略。

結語

隨著PLM系統的不斷完善，將實現產品開發流程的標準化，全流程的可視化，掌握關鍵審核點，以聚焦于質量、成本及交付（Quality,Cost,Delivery）的項目管理及目標達成；產品研發數據將集中統一存儲、實現版本及權限控制，電子化簽署、打印、歸檔的業務流程一體化，這都將有效保障產品研發數據的完整性、有效性和管理規范性，從而實現產品研發技術狀態的可控、可追溯，整體提高研發效率，真正地向管理要效益，為企業的進一步發展壯大做基礎鋪墊。

（作者單位：國電聯合動力技術有限公司）