抓好产品设计源头是ETO企业信息化工程的关键

马露菲

（北京机械工业自动化研究所，北京 100120）

0 引言

对于按照订单设计与制造的一类企业，英文有一个准确的定义：Engineering To Order ，以下简称为ETO企业）。ETO典型的企业有：船舶、飞机、大型装备制造等等。这类企业所具备的普遍特点是：产品结构复杂、客户个性化需求多、生产周期长、订货多为单件或小批量，因此，这类企业的管理对资源安排、能力均衡、质量管理、成本及交货期的控制都有很高的要求。

ETO企业的业务复杂性和特殊性，使企业迫切需要先进的管理手段和工具。但也决定了这类企业的信息化进程充满着风险与挑战。ETO类型与其他生产类型的最大区别在于需要为每个订单产品进行设计。其中产品的复杂性和非标定制量的多少决定了设计周期在整个产品制造周期中的长度。以造船为例。船舶制造过程，要经过概念设计、详细设计和生产设计三个阶段。一条船，尤其是首制船的设计周期要长于它的生产周期。为了尽量缩短交货时间，ETO企业大都采用边设计、边生产/采购的“并行工程”的模式，并不等到产品技术资料全部出完，才开始生产。在这种情况下，设计变更发生频次多于其他制造类型企业的情形是显而易见的。

ETO企业的信息化应如何面对上述所说的挑战？很多人存在一种认识误区。认为ETO企业的信息化重点是产品技术信息化。即：搞好CAD、CAPP的应用，再实现技术数据与ERP为代表的管理系统和以MES为代表的生产执行系统的自动传递，ETO企业的信息化就算大功告成。但是，现实并非那么简单。在我们接触过的ETO企业中，CAD系统已普遍使用，完全实现了系统出图。一部分企业还使用了CAPP（计算机辅助工艺编制）和PDM（产品数据管理）系统。总体说来，在技术信息化的投入上，在制造业中，ETO企业是走在前面的。但是，在管理信息化方面，还是以单项或部门级的应用系统居多，而全面运行ERP（企业资源计划）系统的并不多见。即使有些企业自认为上了ERP系统，也只是运行了ERP的财务管理和物流管理，而核心系统---生产管理系统并没有运行。其中，技术基础数据的缺失和不准确是最主要的原因。由于需要对每张订单产品重新构造它的产品结构（BOM），需要产生大量新的零部件编码，每新增一个零件编码，ERP对这个物料的各种属性数据成几何级数增长，而这些数据在产品交付之后重复使用概率极小。因此，造成了ERP系统的基础数据维护工作量的巨增，使ERP系统的运行难以维系；另一方面，在多数的离散制造业中都存在着设计BOM（E-BOM）和制造BOM（P-BOM）两种BOM的情况。由设计人员首先建立的E-BOM，必须加入工艺和生产控制的元素，变成P-BOM，才能为后面的生产计划制定，物流管理和成本核算使用。两个BOM之间的转换，并不仅是简单地将技术信息系统的数据直接传递给管理信息系统，而是需要制定规则、处理方法和操作规程才能得以实现。对于ETO企业，本来建立E-BOM的工作量就远大于其他制造类型的企业，则E-BOM向P-BOM的转换量之大，就可想而知了。

技术信息化依然不能满足管理信息化对技术基础数据质量和时效的要求，这几乎成为了ETO企业管理信息化进程中最大的难关。对此，业界已有许多讨论，并催生出一些新的技术和软件来解决这项难题。例如：PLM（产品生命周期管理）的概念和软件的问世。但是，笔者认为仅仅依赖于软件技术来解决这项难题是徒劳的，它所需要的是一种综合治理。根本出路在于改变“重个性，轻标准”的传统设计习惯，推行设计“四化（系列化、模块化、标准化、通用化）”，实现设计与生产的一体化。当然，最终的结果要通过信息技术手段来实现，但是理念、机制和流程则是确保目标实现的重要因素。以下将分几点来做详细阐述。

1 转变传统的设计习惯，认清开展设计“四化”的重要性

所谓的设计“四化”是指产品设计的系列化、模块化、标准化、通用化。有关“四化”的定义，因文章篇幅有限，不在此描述。但要特别对标准化、模块化作出进一步的阐述。产品设计的标准化的含义是：“对产品的品种、规格、尺寸、参数、技术要求、试验方法、工艺与工作方法、管理等方面作的统一规定，是从事设计、生产、管理以及商品流通的一种共同技术依据。”标准化的水平可以反映出一个企业、一个行业甚至一个国家的科技水平、管理水平和经济发达程度；产品的模块化设计概念是指设计一些标准或通用部件。其作用是无论客户对产品提出何种需求，企业可以象搭积木一样快速构建出新的产品结构（BOM）。产品模块化设计也有利于信息化的开展，所以在全球先进的制造企业中，模块化设计方法已普遍采用，但国内企业特别是ETO企业在这点上，还相差甚远。

推行设计的“四化”是一种发展趋势。其优点在于能够增加设计结果的重用性。提高设计工作效率，减少设计成本，保证管理信息系统的运行效率。但在我们对ETO企业的调查中，看到的是一些设计单位过于强调满足客户的定制化的需要，而忽视产品设计“四化”要求。比如：为每一张订单产品的零部件都要重新画图，产生新编码，从上到下搭建产品的新结构。在信息系统中维护大量的基础数据。使ERP成为即使上线了，也用不了的系统。为此，ETO企业的设计部门一定要在客户定制化和设计“四化”之间做好平衡。一方面要在产品订货时，就要引导客户采用企业的标准，其次，要扎扎实实地做好设计的“四化”工作。例如：建立企业标准零部件库和技术规范，不断向设计人员灌输系列化、模块化、标准化和通用化的设计理念。

2 建立相关的规章制度，确保设计“四化”工作的推行

ETO企业推行设计“四化”，除了要转变设计人员观念，更离不开制度的保障。不妨举两例说明。例一：我曾调查过某个企业的设计部门，发现他们是按照出图量来考核设计人员的绩效，因而造成设计人员为了多出图，即使可以借用的图纸，也非要重新设计的情况。例二：我在一家企业做调研时，听到生产管理人员反应最多的问题之一是太多的非标设计图纸，使他们的生产组织与计划安排无所适从，以至于计划人员不得不对这些图纸再审核一遍。一个主要原因是设计部门没有建立相应的标准化管理制度来约束设计人员的行为。这些都证明了：建立有利于推行设计“四化”的相关制度的必要性。至于制度的具体内容，每个企业则要根据自身情况而定。

3 通过技术信息化与管理信息化的“两化融合”，促进设计与生产的一体化

设计与生产一体化的概念被广泛提起在造船业，它也是现代造船模式中重要内容之一。这种理念的基本含义是强调设计与生产的紧密结合，设计要考虑生产可行性，设计结果能便于生产的应用。反过来讲，生产也要服从设计，忠实执行设计的要求。其实，这种设计与生产一体化的理念也十分适用于除造船以外的其他ETO企业。

怎样才能使得设计与生产真正形成一体化？笔者认为：抓好设计“四化”是基本。在信息化方面，则要通过技术信息化与管理信息化的“两化融合”来促进设计与生产的一体化的实现。这里所指的“两化融合”不仅只是做到技术信息系统与管理信息系统的无缝集成，使CAD/CAPP的数据自动传递给ERP系统。而是要做到“四项落实，一种结果”。四项落实是：1）落实在观念上。如：技术人员在进行产品设计时，要充分考虑生产的可行性，避免设计出的结果与生产的脱节；2）落实在制度上。如：为推行“四化”设计设置必要职能、岗位和考核制度；3）落实在流程中。如：建立技术信息系统中的数据向管理信息系统与生产执行系统传递和转换的操作流程；4）落实在技术上。如：实现技术系统（CAD/CAPP或PDM）与管理系统（ERP）的无缝集成，将基础数据的人工录入降至最小。一种结果是：在ETO企业中建立起来源唯一，使用一致、高度共享的技术基础数据库。数据库主要包括物料编码与属性描述、产品结构BOM和工艺路线等基础数据。

4 采用先进的信息技术与工具，提升设计能力与技术管理效率

ETO企业的产品多为复杂产品。设计周期在整个产品制造周期中占有一定的比例。如何提升产品设计能力与效率，在保证设计质量的前提下，压缩设计周期、减低设计成本，既是ETO企业管理者所追求的目标，也是所面临着的难题。而采用信息技术与工具正是解决这些问题的一个有效的途径。一个有力的证明是：经过20多年，计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助工艺(CAPP)、计算机辅助工程分析(CAE)等为代表的数字化工具已在我国制造企业广泛应用，它改变了传统的手工绘图、发图方式，实现了数字化产品模型下进行产品的设计打样、分析计算、工艺规划和工艺装备设计，提升了研发设计单元的效率。

然而，尽管各单元的计算机辅助技术已经日益成熟，但都自成体系，彼此之间缺少有效的信息共享和利用，形成所谓的“信息孤岛”；并且随着计算机应用的飞速发展，随之而来的各种数据也急剧膨胀，对企业的相应管理形成巨大压力：数据种类繁多，数据重复冗余，数据检索困难，数据的安全性及共享管理等等。 在这一背景下产生一项新的管理思想和技术PDM（Product Data Management），即以软件技术为基础，以产品为核心，实现对产品相关的数据、过程、资源一体化集成管理的技术；PDM也是当今计算机应用领域的重要技术之一。PDM软件产品的标准功能，包括文档管理、工作流和过程管理、产品结构与配置管理、查看和批注、扫描和图像服务、设计检索和零件库、项目管理、电子协作、工具与“集成件”功能；PDM系统可以被看作是起到一个集成框架的作用，各种应用系统诸如CAD/CAM/CAE、EDA、OA、CAPP、ERP等将通过各种各样的方式，如应用接口、开发（封装）等，直接作为一个个对象而被集成进来，使得分布在企业各个地方、在各个应用中使用（运行）的所有产品数据得以高度集成、协调、共享，所有产品研发过程得以高度优化或重组。

对于每一个ETO企业，在搞好单元计算机辅助技术应用的基础上，建立起符合本企业产品特色的PDM平台，从而提升设计能力与技术管理效率，这也是ETO企业信息化进程中不可逾越的阶段。

5 结束语

综上所述，抓好产品设计源头，推行设计的系列化、模块化、标准化、通用化，提升设计能力与技术管理效率，实现设计与生产的一体化，是确保ETO企业信息化得以顺利发展的基本保证。