基于PLM平台的风电企业研发信息化管理模式研究

文／吴兵 秦明 屈晓娟 贾冰 张雷

基于PLM平台的风电企业研发信息化管理模式研究

文／吴兵 秦明 屈晓娟 贾冰 张雷

近几年，风电行业经历了2011年－2012年连续两年的低潮后，在政策利好的推动下，将迎来全面回暖的时机。数据显示，2013年全国新增风电并网容量14490MW，累计并网容量77160MW，同比增长23%，年发电量达到134.9TWh，同比增长34%。快速发展的风电产业取得了良好的经济效益和社会效益，使风电继煤电和水电之后成为我国第三大主力电源。随着风电主力能源地位的确立，以及风电行业的全面回暖，各大风电企业从中受益，迎来快速发展的良机。但在利好的环境下，风电行业也存在着挑战：

（1） 赢利的压力——国内市场走向饱和的直接后果就是产品不断降价，这使制造商的赢利空间日趋缩小。

（2） 产品创新的压力——要实现从“中国制造”到“中国创造”的转变，关键于创新，创新是企业长久生存的基础。创新体现在多方面，比如产品设计创新、工艺创新、管理创新等，要求企业拥有持续的创新产品开发能力。

（3） 顾客需求的压力——市场已从卖方市场变为买方市场。对各方面性能的要求越来越高，个性化要求越来越多。因此要求必须推出结构越来越精致的产品，增加配置选项，严格确保产品的质量，提高售后服务水平。

（4） 分工细化和全球化制造的压力——制造企业已告别“大而全”的年代，整机厂纷纷将零部件的工艺和制造包给独立的供应商，或建立异地制造基地，自己则集中力量进行新品的开发、工艺改进以及若干关键零部件的制造等。目前，基本上80%以上的零部件制造都是供应商完成的，因此，整机厂家必须紧密地维系和更多供应商之间的合作关系，确保配件质量符合要求并准时供货。

以上这些内外压力必然会促使企业不断改进产品的制造过程，提升技术含量，带动行业制造技术向集成化、数字化、敏捷化的方向发展。

推进产品生命周期的数字化管理

风电设备制造行业的细化分工和全球化发展的特点，使得企业发展的关键很大程度上依赖于其是否能快速地应对供应链需求的变化，并为其所服务的市场创造价值。作为产业整个供应链中的一员，和其他成员共享信息，协同计划和处理业务流程，以一种全新的商业运作模式一起为最终的客户提供快速灵活、高效的支持和服务是基础零部件企业发展的必经之路。要实现这一切，建立集成的跨企业支持协作系统无疑是至关重要的一步。

企业各部门对信息技术的要求不同，应用也经历了不同阶段。这就不可避免地形成了企业内部多个不同类型的信息系统并存的现实，即所谓的“信息孤岛”。这些系统往往是自成一体，很难与其他系统进行信息交换和集成。系统之间缺乏集成最直接的后果就是成倍地增加工作量，往往需要从一个系统打印出图纸、报表，再手工输入到另一个系统中。在此过程中又不可避免地产生错误，影响了数据的准确性。更严重的后果是降低了企业的运营效率，使得企业失去了在纷繁多变的市场上竞争的基础。

推广数字化应用是企业提升核心竞争力的重要手段，数字化的范畴远不限于数字化设备。事实证明，先进的管理方法和制造技术无一例外都需要通过数字化的途径才能发挥其最大价值。以并行工程理念为例，如果不能建立产品的三维数字化模型，要想在设计阶段验证产品的可制造性和可装配性就非常困难，这样就不得不试制更多成本昂贵的物理样机。此外，协同设计、虚拟产品开发和网络制造等也都以数字化技术为基础。和产品相关的数据经过数字化描述后，其优点是多方面的：（1）便于信息的管理、一致性维护、查询统计和重复利用；（2）便于产品和制造过程的虚拟分析验证，有助于优化设计方案和工艺方案；（3）便于信息的网络共享和协同工作。

实现业务流程的标准规范化管理与执行

现代风电制造企业往往存在以下问题：产品研发流程化、规范化程度相对薄弱，产品研发依赖于研发人员的经验、默契、以及对工作的负责态度；项目参与者的工作职责、前后关联关系，执行内容、交付件等尚未清楚定义；归根结底：缺少规范化业务流程，或已有的标准流程得不到严格执行，将给降低成本、缩短研发周期、提升质量及研发效率带来较大的挑战。

以PLM系统为平台，重点集中在PLM所涉及的产品开发和订单响应关键业务梳理与优化，以风能行业“最佳业务实践”为依据，并充分结合企业的未来发展，设计出适合企业的最佳解决方案。通过业务流程分类即：一阶流程：业务模式（流程总图），二阶流程：项目流程(阶段定义），三阶流程：细部流程（设计，工艺等），四阶流程：任务流程（WBS任务分解），五六阶流程：电子工作流（审批、签署），以专注于产品开发业务流程的制订为核心，并将后续的工艺、采购、制造以及维护维修环节纳入产品研发，实现串行业务模式向最大程度的并行业务模式转换，构架出完整业务流程体系。

平台化产品配置，提升订单快速响应速度

当今制造业面临的几个主要挑战是：“多点协同设计及制造”、“客户需求多样化”、“订单交付时间缩短”、“利润空间从产品转移到服务”。如何面对这些挑战以保证企业获得持续增长是每一个风电机组制造企业需要思考的问题。目前，经济和竞争压力促使各公司快速向一种“快速设计、快速制造” 的商业模式转换，为配合这种商业模式，产品开发策略也发生了根本的变化，从“以项目为核心”、到“初步形成产品平台和技术平台”，再转为“以平台为核心的快速开发”模式，以满足不同市场需求的产品，实现降低开发成本、缩短研发周期、产品快速上市、充分运用有限研发资源创造最大价值的战略目标。

当企业的产品与技术平台及系列型谱未完全形成时，面对市场需求就较难做出快速响应，如项目需求发生局部变化,可能带来研发周期延长、产品成熟缓慢、设计重用度降低、成本增加等系列问题，因此企业非常有必要使产品系列化和平台化的产品研发策略更清晰，做好产品与技术平台及系列型谱规划，以及满足个性化需求的专用功能模块的规划，加快CBB（公共构件模块Common Building Block）积累和管理工作。由于风电机组行业批量定制的特点，如果不进行模块重用和共享，并进行并行异步开发，将很可能导致成本增长和开发周期的延长。为此，建立CBB并对其进行规范化管理和应用将极大地提升研发效率，促进研发创新。

通过以上策略的深入落实，最终将可能彻底改变传统的串行产品开发模式，今后通过对平台化的产品和个性化模块进行快速配置，以及产品零部件重用，就可以快速形成满足不同市场需求的产品订单，有效降低开发和制造成本，保证交货周期。

图1 产品系列化平台化的研发策略示意图

图2 统一数据源的平台建设策略示意图

提升信息共享与产品协同，实现异地协同设计制造

在风电机组研制过程中，会产生大量的产品技术文件，如果没有统一的产品管理数据库对这些文件进行规范化集中管理，以支持研制过程中各部门业务人员对技术文件的维护、查询、分发共享和重用，那么“快速研发快速交付”根本无从谈起。因此实现设计规范化管理，必须首先完善技术文件的基本管理，实现单一数据源，使各地研发机构和生产单元能够在统一平台上协同工作。

分布式产品数据共享：通过建立产品信息共享和重用中的单一数据源的规范化定义和分布存储的管理机制与方法，构建逻辑与物理的映射机制及其支持环境，实现产品数据的控制和管理，保证型号数据的一致性。同时提供全局的更改管理和更改定义，具有异地产品数据的检索、查询、传递和管理的功能。

建立联合协同研制的协同机制：包括各成员的角色、任务、职责、关系等、并行工程组织形式、开发团队组织与管理机制、协同研制的各种规章制度和工作规范等。

支持创建全球性的团队：利用团队成员需要的工具和服务，可以与所有用户的桌面连接，使他们结合在一起，并且把他们与扩展企业的产品知识连接在一起，确保每次决策都正确，以避免返工，降低成本，并且缩短新产品的上市时间。

产品设计与工艺一体化

建立基于产品成熟度的设计工艺一体化协同管理，提倡设计与工艺并行工作，减少出错率，缩短产品研制周期，工艺设计尽可能在早期介入产品研发及试制过程，通过PLM系统的实施得到有效的推广和落实。

满足企业所有专业的工艺设计要求，围绕产品结构，能够完整描述每个零部件的工艺路线、工艺过程、工序、工艺略图，完成材料定额和工时定额的计算与统计汇总等；提供EBOM 、MBOM转换及比对工具，设计部门产生EBOM以后，工艺部门需要从制造装配的角度，按照制造分工和资源的组织将EBOM重构为MBOM。

通过一体化设计工艺环境，可以完全支持工艺技术部各专业工艺的工程师快速地检索产品研发部门日常设计的数模、工程图及装配要求等技术文件信息，对于具有关联继承性的数据（如EBOM，数模等），支持这些数据内容的直接转换和应用； 在统一平台的更改流程管理下，可以实现从设计到工艺更改的流程一体化控制，工艺工程师在复杂的产品结构数据中，能够快速定位到设计更改影响的产品制造工艺范围，并做出相应策略。

结语

随着PLM系统的不断完善，将实现产品开发流程的标准化，全流程的可视化，掌握关键审核点，以聚焦于质量、成本及交付（Quality,Cost,Delivery）的项目管理及目标达成；产品研发数据将集中统一存储、实现版本及权限控制，电子化签署、打印、归档的业务流程一体化，这都将有效保障产品研发数据的完整性、有效性和管理规范性，从而实现产品研发技术状态的可控、可追溯，整体提高研发效率，真正地向管理要效益，为企业的进一步发展壮大做基础铺垫。

（作者单位：国电联合动力技术有限公司）