科研生產管理系統建設與應用實踐

李凌云、劉俊慶、牛四東、鄧琦、郭津廷 /北京精密機電控制設備研究所

北京精密機電控制設備研究所作為航天伺服產品設計制造一體化單位，專業多，產品種類豐富，科研生產過程復雜。近年來，研究所的項目任務激增，在研項目相對2006 年增加了5 倍，交付數量相較2006 年翻了近10 倍。多項目并舉，批產和研制任務并重的形勢，使得傳統計劃、物資、外協和庫房管理方式已遠遠無法滿足科研生產管理需求，迫切需要建立一套科學、系統、規范的管理模式。經調研，雖然外部已有可實現科研生產過程管理功能的成熟軟件，但均需作出不同程度的改造才能適應研究所的需求，而且后期維護、升級投入較大，可持續性較差。同時，研究所前端設計和工藝信息化程度并不具備集成成熟科研生產管理系統的條件。為此，確定由科研生產處牽頭組織，依托研究所信息中心的技術力量自主開發一套適應自身管理需求的科研生產管理系統，即“產研通”平臺。

“產研通”平臺是以科研生產過程信息管控、過程質量管理和經營管理3 條線為牽引，按照“頂層策劃，分級實施，靈活拓展”的建設原則，100%自主開發的系統。其中，科研生產任務線以項目任務為源頭，按照科研生產流程聚焦計劃閉環管理；質量管理線聚焦過程質量信息的采集、傳遞以及應用；經營管理線聚焦產品交付和成本信息的采集、傳遞及應用。

一、工作與實踐

“產研通”平臺系統克服前端設計和工藝BOM 缺失的弊端，獨立建立BOM，基于BOM 驅動實現多層級庫房管理，建立計劃編制模型，提高了計劃編制的準確性、完整性和科學性。通過實物提交計劃閉環，形成了一套公開、透明、公平的考核機制，強化了計劃的嚴肅性；通過對過程信息的實時監控，為計劃排產提供預警和決策功能。“產研通”平臺在實現科研生產過程管理的同時具備較強的擴展性，現階段已實現與中國運載火箭技術研究院物資、內部結算、材料核算、MES（僅第二、四事業部）系統的集成，后續將開展與A5、MPM、研究院大數據駕駛艙和裝機系統的集成，進一步整合科研生產過程資源信息，推進由數據驅動逐步向智能分析方向發展，為研究所管理決策提供有力數據支撐，為所級ERP 平臺建設奠定基礎。

通過對“產研通”平臺的建設和應用實踐，完善了研究所科研生產管理體系，推進了基于數字驅動的科研生產管理模式。目前“產研通”平臺已實現正品、預研和產業多領域廣泛應用，BOM 達到200 個，入庫數據達25 萬條，出庫數據達到40 萬條，配套達2 萬次以上，在科研生產管理過程中發揮了重要作用。

1.建設思路

“產研通”平臺以BOM 為核心，以產品結構樹和計劃結構樹為依托，首先引用物資中心數據庫，建設研究所物資資源庫，由工藝人員關聯資源庫中物資節點，建立產品結構樹，并在結構樹相應節點上建立工藝定額和配套表。由項目計調人員引用產品樹上的節點下達科研生產計劃，除研制計劃外，其他計劃均為產品實物入庫后計劃閉環。庫房實現入庫、出庫管理，并根據配套表對物資和零組件產品進行配套出庫，將產品入庫信息和物資信息分別推送至結算平臺和材料核算平臺，包括計劃管理、產品配套、入庫管理、出庫管理、過程監控、物資報銷、數據字典及基礎信息8 個功能模塊，實現BOM、計劃、物資、外協和過程監控管理功能。“產研通”平臺示意圖見圖1。

圖1 “產研通”平臺示意圖

2.實施步驟

（1）基于標準化數據庫建立BOM

產品配套物資種類繁多，各項目分別建立重復工作量大，而且手工錄入容易出現信息錯誤、重復錄入等情況。基礎數據不唯一，引用混亂將導致采購失敗或采購錯誤的物資，影響生產效率。因此，“產研通”平臺在建立BOM 之前先行建立物資基礎庫，供各項目共同引用，正品物資要求通過研究院物資中心集中采購。為保證物資信息準確，物流中心對各項物資均進行了編碼（又稱YY 碼）。為了確保數據源標準、規范，同時充分落實研究院的相關要求，“產研通”平臺物資基礎庫與研究院物資系統集成，同步引用研究院物資基礎庫，獲取物資編碼及相關屬性信息，從而實現物資數據源規范管理，保證了物資基礎數據標準化。

“產研通”平臺建立數據字典，對項目種類、供應商名錄、交付地點等信息按照數據字典的形式進行維護和引用管理，確保數據源標準統一，為后續數據統計、分析奠定基礎。

（2）規范計劃編制，實施考核閉環管理

前期計劃編制要求并不明確，計劃分解顆粒度不一致，計劃不完整的情況時有發生，而且計劃以紅頭文件形式下發，及時性較差。在“產研通”平臺建設過程中，細化了計劃分類，確定各類計劃不同的編制規則，依托BOM 建立了計劃編制模型，保證了計劃編制的規范性、完整性。同時強調實物入庫，庫房確認計劃自動閉環。改變計劃紅頭文件下發的方式，在“產研通”平臺進行審批、受控、下發。

不同類別計劃管理方式如下：

研制計劃可在系統實現編制下發，但與A5 尚未集成，無法關聯實物提交，2021 年轉至A3系統管理；

物資備料計劃依據備料計劃引用材料定額，通過利庫，生成物資申購計劃，審批通過后提交研究院物資中心系統。物資中心出庫，“產研通”平臺掃描入庫，物資出庫信息集成至產研通平臺；

機加計劃承接金屬、非金屬物資信息，實物入庫完成計劃閉環提交（前期金屬、非金屬物資直接配送至現場，未在平臺中管控，2021 年11 月開始全部納入“產研通”平臺管控）；

裝調計劃與庫房配套信息相連，裝配所需的各項物資、產品信息推送責任單位。裝調計劃通過實物入庫或空入空出2 種方式分別滿足單機及元件以下產品物資和系統級產品的入庫方式，并形成投入產出報表和外場交付臺賬；

典壽試計劃。典壽試試驗結束后，將典試產品提交檢測中心庫房，確認后典壽試計劃閉環，同時規范了典試品實物管理；

大型試驗計劃完成同步采集參試產品、試驗時間、試驗地點及試驗結果等信息，形成試驗臺賬，完善大型試驗及飛行任務管理；

外協計劃。責任單位引用供應商名錄，支持上傳外協產品證明文件，為后續對供應商評價和復查提供數據基礎。

在計劃閉環管理的基礎上引入計劃考核，支持按項目、按部門多維度實施計劃考核管理，數據公開透明，保障科研生產順利實施。

（3）基于同一BOM 實現多層級庫房管理

研究所庫房分為中間庫、電訊庫、事業部和檢測中心庫房，所管產品的屬性、庫房面對的對象不同，導致了管理模式不同。

前期僅中間庫、電訊庫和事業部庫房管理相對規范，其他庫房管理相對薄弱。在“產研通”平臺建設時重點論證了基于同一BOM 實現多層級庫房管理，強化中間庫、電訊庫和事業部庫房的管理，同時將檢測中心典試品庫房、事業部庫房也納入平臺管理，針對不同用途增設預研庫房、代儲庫房（建設中）、危化品庫房（建設中）和隔離庫房（建設中）屬性。

“產研通”作為統一的庫房管理平臺針對各個庫房制定了不同的管理模式，保證了庫房分層級管理，即各庫房統一平臺，以計劃為源頭，實現數據分類、傳遞，統一操作界面，通過權限控制，滿足不同管理需求，實現入庫、出庫、預配套、配套、退庫管理，出庫信息可實現MES 承接。其中，中間庫負責第一、二、四、五事業部的機加件、標準件、外購件及單機元件產品管理；電訊庫負責電子元器件產品管理和金屬、非金屬物資臺賬管理，與物資報銷和材料核算系統集成；伺服閥事業部庫房獨立，負責其配套機加件、標準件、外購件等產品的管理；檢測中心庫房用于例試品的存放及管理，實現對典試品入庫、出庫管理功能；預研庫房用于預研領域產品和物資管理；事業部庫房可實現配套生產物資、工裝和設備管理，目前未應用。

（4）基于全周期物資采購及應用管理

傳統物資申購由物資計劃依據備料計劃，借閱紙質材料定額表，人工計算申購數量，并登陸物資中心平臺進行申購，工作量大，效率低，而且容易發生錄入錯誤。“產研通”平臺與物資中心系統集成，內置物資報銷模塊，并衍生材料核算系統，實現從物資編碼應用、物資計劃下發、物資申購、入庫、領用出庫至付款報銷的全流程管理。物資備料計劃引用材料定額，自動計算需求數量，通過利庫確定最終申購數量，經審批后提交物資中心系統。物資中心負責物資出庫，電訊庫掃碼入庫，物資屬性信息及檢測信息同步至所內系統，同時在財務核算系統生成預付物資臺賬，支持物資付款。物資領用后質量信息向MES 系統傳遞，提供產品裝機，同步傳遞至材料核算系統，實現物資報銷。以上功能的無縫銜接使得“產研通”平臺真正實現了基于全周期物資采購及應用管理。

（5）基于科研生產全過程的信息管理

為了實現科研生產過程信息數據的顯性化，加強統計、分析并便于管理人員應用，建立過程監控模塊。對科研生產全過程從任務策劃、計劃下發、入庫、出庫、配套、考核、投入產出、試驗至交付等環節過程信息進行統計，通過不同維度進行展示或查詢，便于數據應用。

（6）統一數據源，靈活擴展應用

充分利用“產研通”平臺的數據源，與內部結算系統集成，推送產品完成信息，支撐內部實時結算，緩解過去人為統計、手工錄入工作量大的局面。實現與部分事業部MES 系統集成功能，輸出計劃和配套信息，實現數據同步傳遞。后續，將開展下沉工控網論證工作，進一步與MES、MPM、A5 等系統融合，陸續開發與研究院大數據駕駛艙和裝機系統等的集成功能。

二、實踐效果

1.完善了科研生產管理體系，實現多領域廣泛應用

研究所發布了科研生產管理系統管理辦法，規范了“產研通”平臺需求和開發管理。發布了產品結構樹信息化管理規定、產品配套資源庫信息化管理規定等8項應用標準，制定了“產研通”平臺操作手冊，編制了在研正品項目科研生產計劃編制指導書。

“產研通”平臺已實現正品、預研和產業多領域廣泛應用，在科研生產管理過程中發揮了重要作用。截至2021 年11 月10 日，共計建立幾百項BOM，產生庫房數據幾十萬條。

2.推進基于數字驅動的管理模式，大幅提高管理效率

在“產研通”平臺的建設中，重新梳理管理流程，推進了基于數字驅動的管理模式。規范了數據標準，基于BOM 驅動實現多層級庫房管理，建立計劃編制模型，實現了從計劃編制、物資采購、機加投產、裝配調試、典壽試、出入庫、產品交付直至物資報銷全過程的數據驅動、閉合管理，極大的提高了管理效率。研究所典型業務系統應用前后對比見表1。

表1 典型業務系統應用前后對比表

3.實現計劃閉環管理，強化了計劃的嚴肅性

基于BOM 的計劃管理，做到了各項計劃均有明確的完成形式和提交物。產品入庫計劃完成，通過計劃實物閉環管理，形成了公開、公平的考核機制，提高了各部門對計劃的重視程度，強化了計劃的嚴肅性，極大的促進了科研生產順利開展。

4.實現過程數據實時監控，提高了生產效率

通過實時監控計劃進展情況，動態掌握各庫房產品和物資的入庫、出庫及庫存狀態，實現了對計劃的預警、監控和決策。通過投入產出信息和預配套功能，可提前了解缺件情況，有利于促進齊套及時性，提高生產效率。

5.實現產品過程信息可追溯，提高了質量復查效率

通過物資和產品的編號管理，保證了產品的質量信息與實物深度捆綁，通過掃描產品條碼或輸入合格證信息即可方便快捷地對產品過程質量信息進行追溯，極大的提高了質量復查效率。

6.實現基礎數據共享，促進了各系統集成

通過對“產研通”平臺計劃、物資、出入庫等源頭數據的共享，解決了MES 系統和研究所結算系統數據來源問題，促進了材料核算系統的建設，避免了系統之間的信息孤島。對產品價格信息共享以及為報價、審價和成本分析提供支持。后續，將陸續開展下沉工控網論證、與研究院駕駛艙和裝機系統集成工作，進一步促進與A5、MPM、智能線和院信息系統的融合。

7.促進技術提升和隊伍培養，為其他系統建設奠定堅實基礎

通過“產研通”平臺多年的開發，研究所信息中心積累了較豐富的開發經驗，為其他系統快速開發奠定了堅實的基礎。其中，計劃閉環管理功能后續廣泛用于研究所戰略績效考核管理和質量閉環管理系統，培養鍛煉了一批開發人員，使其在信息化管理方面能夠發揮更大的作用。

三、后續思路

“產研通”平臺運行實踐中依然存在不少問題，如其依托于“天鴻”系統進行開發，運行效率和數據量限制較大，隨著生產過程中數據量的不斷增加，運行效果也越來越差；另外，該系統更多針對生產和交付過程，對前期訂單獲取、研制過程等信息并沒有相應流程。因此，后續應持續改進以下幾點：一是進行環境開發，建立一套脫離“天鴻”系統的“產研通”管理軟件，提升數據處理能力和運行效率；二是與合同管理系統進行集成，進行訂單管理與分解；三是依據項目研制流程體系管理文件，建立研制開發管理模塊，并納入項目全流程管理中，與訂單管理、生產管理、交付及售后管理共同形成全流程項目管理。

研究所科研生產管理系統的建設與應用實踐，最終目的是建立一套流暢運行的適用于研究所特色的項目全周期管理系統，實現經營、科研、生產的動態信息化管理，提升科研生產的效率和統計準確性，推進由數據驅動逐步向智能分析方向發展，為管理決策提供有力的數據支撐。