基于產品試制項目集管理的煤機開發研究

周 旭,張禮才,張福祥

(中國煤炭科工集團太原研究院有限公司,太原 030032)

傳統的煤機產品開發方式著力點集中在研發設計、生產制造、工業性試驗,忽視了關鍵元部件試驗,造成產品故障傳遞到裝配調試階段,甚至工業性試驗階段。而且多個項目同時開發面臨進度不一致、相互制約、質量問題交織混疊、矛盾沖突加劇的問題,嚴重制約了煤機新產品的定型和商品化進程[1]。隨著信息革命和人工智能技術的發展,傳統的裝備制造業轉型升級、開發新產品的壓力與日俱增。2020年3月八部委聯合印發《關于加快煤礦智能化發展的指導意見》,明確提出煤礦智能化是煤炭工業高質量發展的核心技術支撐,煤機智能化作為戰略性新興產業和高技術高附加值產業,成為煤機市場競爭的焦點,傳統的產品開發方式已經不適應現在產品試制開發的要求,急需新的管理手段破解目前的煤機產品開發管理困境。本文結合公司實際,從產品試制、項目集管理角度出發,提出通過項目協調、中間試驗、全流程可靠性監控與評估等方法,解決傳統產品開發面臨的問題。同時應用PDCA循環,提出了多產品試制管理質量改進流程,為多產品試制質量提升提供了解決方案。

1 項目集管理簡介

項目集(Program)也叫項目群或大項目,是一組相互關聯并需要進行協調管理的大項目。項目集的結構如圖1所示。項目集的特征包括:多項目并行實施、統一戰略目標、統籌分配資源。項目集的構建選擇建立在企業的既定戰略上，各組成項目在整體上與企業的戰略目標保持一致,都為整體目標服務。項目集范圍內要系統化地合理分配資源，由于目標的同一性,多個項目可能同時使用同一資源,或同一資源供若干個不同項目調用。這就需要在單個項目資源合理配置的基礎上,從項目集系統角度出發,在不同項目之間合理調配資源[2]。

圖1 項目集的結構Fig.1 Structure of program management

項目集管理(Program Management, PGM)是為了實現組織的戰略目標和利益,而對一組項目(項目集)進行的統一協調管理。項目集管理是涉及組織、過程與治理的管理框架,是為了對有關項目和活動的相互關系進行管理,通過項目集管理這種形式把有關項目和活動匯集在一起。它始終是從戰略的角度來監督各項工作,以協調和調整項目群內各項目的活動。通過項目集管理,能在各個項目與快速變化的商業環境和不斷完善的戰略之間建立良好的聯系[3]。項目集管理的優點如圖2所示。項目集管理的基本觀念是從全局出發,通過對所有項目的最大化整合,達到項目集價值最大化的目的,提升企業的核心競爭力。項目集管理一般包含兩級層面的管理,即單一項目成分管理和項目集綜合管理。

圖2 項目集管理的優點Fig.2 Advantages of program management

2 傳統的煤機產品開發流程

傳統的煤機產品開發流程包括簽訂合同、項目開發方案設計、項目投產評審、項目詳細設計、生產制造、裝配調試、出廠檢驗、工業性試驗等環節,如圖3所示。

圖3 傳統煤機產品開發流程Fig.3 Traditional coal machine product development process

上述煤機產品開發流程大體上可以分為合同簽訂、生產制造、工業性試驗三個部分。1)合同簽訂階段。主要由市場營銷部門牽頭,與煤炭生產企業溝通,獲取顧客需求,通過需求分析,設計標書,參加煤炭生產企業組織的招標會,獲取中標資格。2)生產制造階段。主要包括項目方案設計、投產評審、詳細設計、加工制造、裝配調試、出廠檢驗等環節。煤機新產品生產制造階段主要任務由產品開發課題組承擔。課題組擬定產品開發方案,向公司科研管理部門提出申請,由公司科研管理部門邀請專家召開項目評審會,決定項目是否符合投產要求。評審通過的項目,課題組開始詳細的結構設計、圖紙繪制,形成產品BOM表和圖樣目錄,提交給公司工藝管理部門制定產品加工工藝和裝配工藝,生產管理部門組織外協件加工制造,外委件采購。產品加工制造完成后,生產管理部門組織車間和班組根據產品裝配作業工藝指導書完成產品裝配。課題組負責制定產品調試大綱和出廠檢驗大綱,并協助生產班組完成產品調試。公司質量管理部門負責完成產品出廠檢驗。3)工業性試驗階段。主要由課題組配合營銷部門、煤炭生產企業完成,試驗時間一般為期三個月左右。這一階段包括產品到礦組裝調試、故障排查和處理以及對煤炭生產企業技術工人的培訓等。

3 煤機產品開發面臨的問題及原因分析

煤機裝備經過多年發展,形成了完整的采掘、運輸、支護裝備產品線。然而傳統的產品開發方式開發周期長、產品可靠性水平不高,從產品加工制造開始直至工業性試驗,會出現許多問題,包括加工制造問題、裝配問題、調試問題、設備性能指標與大綱不符合問題，以及井下試驗遇到的諸多問題,需要研發人員到處救火,忙得焦頭爛額,公司部門之間矛盾沖突加劇，產品成本較高,顧客抱怨較多等[4]。造成上述問題的原因在于,煤機產品傳統的開發方式沒有做好產品開發各個階段之間的銜接。在此可以把產品研究與開發階段的鴻溝比喻為魔川,把開發與商業化之間的鴻溝比喻為死谷,把產品商業化與產業化之間的鴻溝比喻為達爾文海,如圖4所示。

圖4 產品開發階段的鴻溝Fig.4 Gaps in the product development process

產品試制是縮短產品開發周期,跨越產品開發各個階段鴻溝、提升產品可靠性的重要技術手段,同時也是一個完整的產品開發周期的重要組成部分。傳統的產品開發方式對產品試制環節重視不足,忽視了關鍵元部件中間試驗,導致產品設計問題沒有得到及時的發現和糾正,產品成熟度低,將故障隱患傳遞到裝配調試、工業性試驗階段,從而導致產品質量問題頻發,可靠性水平不高,極大增加了項目失敗的風險[5]。

項目集管理的理念在于將組成項目集的各個項目作為相互聯系、相互作用的一個有機整體,強調項目之間的協調與溝通,實行統一管理。造成傳統的煤機開發周期長、質量問題多的一個重要原因在于產品開發周期各個環節之間溝通不暢、矛盾沖突沒有得到及時有效的解決[6]。由于傳統產品開發流程的各階段會分散到公司各個部門完成,部門之間各司其職,條塊分割,缺少溝通和協調,相互之間推諉扯皮,公司無法掌握具體情況并進行整體協調,不能控制產品開發的進度,出現的問題只能事后處理,極大地拖延了產品推向市場的時間,更為嚴重的是,部分問題還帶到產品中,給公司帶來不可挽回的損失。

4 煤機產品開發的管理思維

解決目前煤機產品開發面臨的問題,需要引入中試體系建設的理念和項目集管理的理念,而且必須與煤機行業的發展實際相結合。1)中試體系是在研發過程中做好產品質量、生產、銷售和售后服務的技術和工藝準備,加速實現開發成果商品化。然而,煤機行業發展有其自身的特點,需要引入產品試制理念,通過強化關鍵元部件試驗,建立以產品問題為導向的試制監督評估機制,建立試制評估程序,實施節點控制,監督各個事業部做好產品試制。2)煤機公司面臨多個項目同時展開或相繼實施,大型成套煤機裝備開發,需要各個項目組之間的密切配合。然而煤機公司的事業部之間配合松散,嚴重制約了大型項目的開發周期和完成質量。為此,需要引入項目集管理的理念,將組成項目集的各個項目作為相互聯系、相互作用的一個有機整體,成立項目協調部門,加強項目之間的協調與溝通。

5 煤機多產品試制項目集管理解決方案

解決傳統產品開發方式問題的有效途徑包括加強產品試制和實施項目集管理。

首先,加強產品試制,解決煤機產品關鍵元部件可靠性不高的問題。煤機關鍵元件包括關鍵傳動元件、關鍵電氣控制元件、關鍵執行元件等。強化關鍵元部件中間試驗,建立專門的關鍵元部件試驗區,設計關鍵元部件試驗系統。比如，設計減速器加載試驗平臺,模擬實際工況，對礦用減速器進行加載試驗和型式試驗,發現問題及時優化設計,直至減速器溫升、效率、噪聲與振動性能達到試驗標準要求,方可進入裝配環節。再比如,針對煤礦智能錨護設備,建立鉆架、工作臂等關鍵元部件試驗平臺,完成鉆架、工作臂帶載試驗,實時監測油缸位移、連桿機構空間位姿、液壓系統壓力、流量、馬達轉速、轉矩等參數信息,優化控制程序,直至達到設計要求為止,方可進行整機裝配。試驗未達標的關鍵元部件,禁止裝配到整機上。通過關鍵元部件試驗,發現設計問題及時優化設計,進行再次試驗,直至達到設計要求為止。煤機產品關鍵元部件試制流程如圖5所示。

圖5 煤機產品關鍵元部件試制流程Fig.5 Trial production process of key components of coal machines

其次,強化項目集管理,解決各個子項目之間溝通交流不暢、信息梗阻問題。項目集管理包括項目集效益管理、項目集相關方管理、項目集治理。1)項目集管理團隊以收益為導向,實現項目集收益的最大化。項目集的收益是向預期接受者提供具有實用性、價值和正面變革的行動和行為的結果。項目集效益取決于組成項目各個單元的效益,項目集整體效益大于項目集各個單元的效益之和。2)項目集相關方管理是指對項目集相關方需要、希望和期望的識別,并通過溝通管理來滿足其需要，解決其問題的過程。項目集相關方管理將會贏得更多人的支持,從而能夠確保項目取得成功。3)項目集治理使決策成為可能，執行決策，建立支持項目集的實踐，保持對項目集的監督。

煤炭生產企業是煤機產品開發項目的主要相關方,煤機產品的收益取決于對煤炭生產企業需求的準確識別和滿足程度。為此,煤機產品開發項目集治理應圍繞這一主題展開。提升產品可靠性、縮短產品開發周期是確保煤機產品開發項目成功的關鍵。

煤機產品開發的問題在于項目溝通不暢、沖突加劇、部門相互推諉扯皮、質量問題得不到及時有效的解決,為此設立項目協調部門,協調項目沖突。項目沖突包括不同項目之間的橫向沖突以及項目執行各個階段之間的縱向沖突,如圖6所示。項目之間的沖突包括資源沖突、進度沖突等,合理解決項目之間對人力資源、場地、設備設施占用的問題。根據過程決策程序圖和網絡圖等先進方法,合理安排各個項目的進度,解決資源沖突問題。

針對跨部門的大項目解決項目執行各個階段之間的沖突,解決開發設計、生產制造、裝配調試、工業性試驗各個階段產生的問題,加強溝通交流,落實責任歸屬,解決部門之間推諉扯皮、質量問題擱置的問題。建立設備故障信息統計,質量問題跟蹤評估制度,由項目協調部門定期組織項目分析會,項目對接人根據故障信息跟蹤表單,按照節點落實,確保質量問題能夠得到及時有效的解決。

圖6 項目協調Fig.6 Project coordination

6 結論

本文以煤機產品為研究對象,論述了傳統的產品開發方式的弊端。針對煤機產品質量問題交織混疊,矛盾沖突加劇、開發周期較長、可靠性水平較低的問題,結合公司實際,從產品試制、項目集管理角度出發,提出解決方案如下:1)加強煤機產品試制。在傳統的煤機產品開發流程中,強化關鍵零部件試驗,提升煤機關鍵零部件可靠性。2)引入項目集管理。設立項目協調部門,開展項目之間的橫向協調和項目執行各個階段的縱向協調,提升項目完成質量。