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基于公开平台的协同设计模式研究

2017/11/30    来源:e-works    作者:申宏杰  崔玉柱      
关键字:技术储备  产品规划  
随着国家政策对实体经济的重视,制造业开始回暖。制造领域的一系列信息化概念在深入解读后,逐渐回落到根本价值所在——质量、价格、适用性、安全可靠。
   0 前言
 
    随着国家政策对实体经济的重视,制造业开始回暖。制造领域的一系列信息化概念在深入解读后,逐渐回落到根本价值所在——质量、价格、适用性、安全可靠。在自动化生产、定制化生产、智能制造等领域进行多种形式的探索后,行业焦点已经从产品生产过程本身向上下游环节扩展开来,上游的设计环节、下游的物流和使用维护环节的重要性重新回到视野之内。其中,产品设计由于其对产品价值的决定性作用,重要性越发凸显。
 
    新时期的工业产品设计主要是创新,已经不是简单的堆砌参数指标,而是涉及到多个专业的多项技术方案的综合应用。对于企业来说,产品设计已经成为核心竞争力的主要组成部分,产品设计结果决定了生产组织、物料供应、销售方式、维修维护甚至回收销毁的方式和成本。但是,产品设计以及技术储备,虽然能够保障企业持续发展,但是投入大、见效慢,往往不同级别的企业,存在不同方面的问题。
 
    按照新产品对设计人员的需求动态组建设计团队,快速解决企业在新品开发或产品升级换代时所面临的各类创新难题,就要求企业必须调整产品设计的组织管理方式,使之既能满足企业千变万化的产品研发需求,又能够降低产品设计和团队维持的成本。
 
    1 不同企业面临的问题
 
    企业规模和行业不同,在产品研发方面存在不同的问题。
 
    大型企业一般会维护完整的研发团队,从技术储备、方案设计、产品设计、试验试制、产品规划等环节都会开展工作,确保产品延续性和系列化。但是存在研发费用高,研发团队建设费用高,研发工作量不足且不均衡,研发模式和思路固化,对新技术和新领域无视等问题。
 
    中小企业没有能力承担完整的研发团队建设,往往只是维护关键技术人员和工艺团队。但是存在技术应用范围狭窄,人员培养费用高,产品设计周期长等问题,人员流动对产品研发甚至核心竞争力的影响非常大,且产品实现过程严重受到具体设计人员能力的限制。
 
    小微企业或者不发达地区的企业,没有自己的研发团队,被动的接受订单,按照订单要求或者外来工艺进行生产或加工,基本上无力实现自己的产品研发和改进。
 
    研发人员的发展必然是金字塔形状的,依托企业发展成为某一领域的专家,既要靠自身努力,还要靠企业平台的高度。而且,作为企业的一员,必然在视野、技术层面等方面收窄,接触相关、相近领域的技术的机会变少,限制了研发人员能力的提升。反过来,研发人员能力及对技术的敏感度,又制约了企业创新的能力和方向。
 
    企业为了维持一支完整的研发团队,不但要支付人力资源的成本,还要持续建设研发体系,例如采购设计软件,采购基础数据库,建立研发管理模式,建立数据管理模式,进行技术研究等。受到企业规模和投入成本的限制,大量企业都不能够建立足够的设计基础设施,甚至是不断推翻重来、在浅层次重复建设,无力持续优化研发体系。
 
    究其原因,传统企业的研发体系是基于企业自身,以既有资源为主要基础进行调配,进度、质量、资源分配等全部按照行政管理的模式进行组织。当人力资源不足时,企业会通过咨询或招募新成员补充研发能力,这就造成企业研发队伍越来越庞大,而单个人员的工作量不饱满,工作强度不均衡。同时,部门墙等问题造成研发管理成本高昂,以及新技术应用要冲破固有模式和人员惯性等阻碍。
 
    2 协同设计模式
 
    无论是系统工程、产品全生命周期管理(PLM)、还是集成产品开发(IPD),其适用范围都是在一个固定的组织内部、或者多个相关联的组织之间进行项目管控,项目中进度、质量、风险、成本等各项因素,往往是通过直接调度、强关系约束(如行政划拨)进行处理。但是在互联网上,所有的设计资源都是平等的,没有隶属关系。落实在一个具体项目上,项目研发团队的组建是弱相关的,是按照项目中涉及到的各个专业组合而成的;随着项目的进展,其团队成员处于流动状态,各设计资源间只是按照工作界面的划分进行协作,而不存在行政领导,对于研发设计资源的占用,也是临时性、阶段性的。这种新形态的产品研发管理模式,与成熟的企业中严格按照分工进行管控调度的管理模式,完全不同。而建立在企业组织架构基础上的项目管理模式、产品研发管理模式,都不能够适用于基于互联网的这种组织形式,虽然可以在操作层面以不同方式参考和借鉴,但总体组织方式是全新的。
 
    这种研发模式,其创新点在于:
 
  • 聚集大量的、专业完整的设计资源,动态组织研发团队;

  • 创建一个企业共用的公开平台,实现研发过程管理规范、设计环境统一;

  • 以合同、信用等约束条件替代行政指令管理方式,实现平级的团队管理;

  • 项目统一的设计环境;

  • 基于设计结果和产品模型的沟通方式。
 
    2.1 动态组织研发团队
 
    打破企业边界墙,将设计人员分散为个体,自行完成能力培养,然后按照实际需要,针对产品研发需求,选取适合的个体组成研发团队,以成熟的研发管理模式进行过程管控,完成产品设计和交付,之后保留设计结果,解散团队,在下一次产品升级或新品开发时再重新组织。企业不再维持固定的研发团队,设计人员脱离固定组织,双方都不再受到地域、时间的限制,只是以企业产品研发需求为牵引,实现设计外包的研发方式。
 
    动态组织研发团队,能够解放沉积于企业内部的设计资源,提高资源利用率,形成良性循环。企业可以通过两个途径随时建立团队,甚至同时建立多只不同的团队:1、从以往的产品研发团队中选取适合的人员,并通过公开招募的方式补充其它专业人员,考核其是否适合企业选取的研发管理模式后,快速地组成团队,并在研发过程中调整,而不涉及到人员聘任、解聘等一系列人力资源工作;2、委托一个较为稳定的合作伙伴,由其按照企业需求形成产品概要设计后,选取其它的适合的设计团队参加。
 
    为保障产品延续性和一致性,企业可以与核心人员或团队签订长期合作协议,并对该团队或人员进行持续跟踪、评估,并可参照其承担的其它企业任务,以决定进一步合作意向。
 
    2.2 企业共用的公开平台
 
    动态团队的运作和日常工作,必然需要有平台作为载体。平台能够实现产品规划和设计过程的管理,实现多个企业和设计人员的对接,实现风险管控,实现产品数据管理,实现设计环境的规范统一,并实现各方的信息展示。平台不是专属于某一个企业所用,而是建立一个环境、并存多种模式。公开的研发平台,是将原本零散存在于各个企业内部的研发管理工具合并起来,SaaS化,企业共用一套丰富、完整的设计资源,选取设计人员,参考发布的最新技术方案,规划自己的产品路线,并从平台上选用适合的供应链和配套方,最大程度地利用了公开的技术方案。
 
    平台以设计为源头,引入物料、配套、试验、生产等资源作为设计约束,扩大了企业的资源调配范围和能力,剥离了一切设计过程中低效、低价值的环节和积累,使企业以最小代价使用了成熟的设计环境,融入到广阔的制造生态圈中,从而专注于打造核心竞争力,并可从平台发现新的商机和业务,促进企业加速产品更新换代,或增加有潜力的产品线。
 
    为协助企业从0到1地规划新产品,平台需内置一系列工具,组织专业人员配合企业发现并量化其真实需求,完成概要设计和产品定义。为协助企业完成新产品设计,平台需提供多种管控功能,实现技术指标分解、费用概算、团队组建、风险分析、进度管控、变更管控、质量管控、交付管控等方面的显性化管理,使企业像在内部管理一样知悉产品设计状态。企业将项目发放给平台,平台承接后组织总体进行任务分解和关联接口,之后组织多个设计方承接任务,各自完成任务并对接口进行验证、调整,记录沟通过程和结果,以及企业的需求变更,在可控的范围内进行指标优化,最终完成产品交付。
 
    平台为多企业共用,其上的设计环境、设计资源、各类信息均为共用。平台以设计人员的认证信息和历史记录作为信用基础,不断扩充设计人员和团队。对于企业和设计人员来说,平台不是一个对接工具,而且企业完成产品设计、设计人员获取利益的环境。
 
    2.3 平级管理模式
 
    传统企业的组织形式必然是分层级管理,即使是项目团队的管理方式,也存在层级汇报和任务分发考核,同时资金、周期、材料、技术指标等研发资源也是分层级进行分配。而在平台中,一个产品设计项目的设计团队间,是平等的协作关系,真正实现了“只有分工不同,没有高低之分”。组织形式的变化,带来了管理方式的变化,资源分配的方式、设计结果的考核方式等,都与传统的研发管理方式有所区别。
 
    在平台上,任务是与研发要求挂钩的,在任务说明中包含了时间、经费额度、功能性能技术指标、设计规范要求、安全保密要求等一系列信息,承接任务时,默认接受了相关的管理要求和交付要求,同样接受了在平台中进行协同、审核交付结果等方面的约定。因此,虽然还存在项目经理、技术负责人等角色,但是这些人在团队中只有负有管理责任,而对其它承接任务的项目中的团队没有管辖权。对于交付的结果,也只有联合其它相关方的审核、检查权,而没有批准等权力。这也导致团队间的约束关系仅仅来源于资金分配和个人信用。而信用额度的累计,在平台中代表了设计者的水平等评估条件,会受到设计者的高度重视。
 
    产品设计全过程在平台中留有记录并可随时调阅,这就使得设计进程等状态、设计结果等交付物,对项目参与的各方来说都是一样透明的。企业需求方依次对研发状态进行评估,并可进行需求变更;项目管理方和总负责人依次进行项目管理,对进度、质量、风险进行评估,并适时调整任务分布和接口关系,组织参与方完成设计工作;各参与方依此对自己的工作进展状况进行了解,并可以直到项目整体进展和资金发放等情况。
 
    资金是以合同付款计划的方式发放给参与人员,而不是经费划拨的方式,这也有利于促使设计人员按时按量的完成工作并提交出优质的交付结果,并具有主动性向客户、管理方进行通报。
 
    2.4 统一的设计环境
 
    由于设计者来自各个地理区域,不可能要求他们的工作习惯和设计思路完全一致,因此建立统一的设计环境和设计规划,是支撑协同研发的重要保障条件。
 
    在设计环境中,要求项目团队采用统一的设计软件版本,并使用统一的标准件库、样本件库、模型库、符合库,遵循统一的建模规范、文档编写规范、项目管理要求、交付物格式/形式规范、信息传递规范等,以保障设计结果的一致性,保证企业拿到符合自己要求的设计结果。
 
    设计人员在统一的设计环境中完成工作,对数据的干净程度和完成度,都会有良好的保障,避免了各团队采用不用设计工具,在联调、总装配时无法装配的风险。同时,企业不再需要关注设计环境的建设,也不需要关注基础信息的维护,只要提出明确的需求即可。
 
    当使用人员逐渐提高使用频次时,平台还可能根据使用记录、反馈信息等一次性对设计环境进行改造,使平台更加适合多领域、多要求、多专业的设计环境需求,提高整体应用效果和应用能力。
 
    2.5 基于模型的沟通工具
 
    设计团队分布在不同的地理区域,无法实现面对面甚至是同处一室的设计沟通环境,只能够通过平台进行工作协同和沟通。而在设计过程中的沟通、交流、协调、审查等工作,大多数情况下需要针对唯一的设计结果如模型、系统图、文档、图表等进行交流。在现有的企业内部,需要沟通各方在会议室中进行讲解和意见反馈,之后将会议结果以纪要的形式留存下来。在平台上,既无法实现这种当面交流形式,也没有必须实现。
 
    平台以网络会议系统的形式提供沟通工具(如图1所示),包括发言记录窗口和模型展示界面两大部分,能够记录参与人员、交谈内容、对模型的操作、上传的其它参照物等信息,即使会议结束,参与会议的人员也能够随时进行查询和复盘。
 
沟通工具示意图
图1.沟通工具示意图
 
    多方参会者进入会议界面,可通过申请轮流取得发言权;所有人可在信息窗口发表自己的信息,包括文字、图片、视频、文档等;取得发言权的用户可以选择产品容器中自己有权限查看的产品数据(包括3D模型、工程图、文档等),需要浏览数据时,选中数据,点击“查看”,可以在浏览窗口中显示,并可以通过语音进行说明,语音和文件操作记录也会发布在信息窗口。对于3D模型,可以在浏览窗口中进行如下操作:平移、缩放、旋转、拆分、剖切、测量尺寸、隐藏指定零部件、添加批注;对于2D图纸或者其他文件,可以在浏览窗口中进行如下操作:平移、缩放、翻页、添加批注。所有参会者都可以在自己的页面中实时查看到发言人的对模型的操作和批注信息。
 
    3 协同设计平台实现方式
 
    基于互联网的产品协同设计平台主体由三部分组成:面向客户的需求定义模块,项目执行过程管理的PMS模块,产品数据管理的PDM模块。如图2所示:
 
协同设计平台模块架构
图2.协同设计平台模块架构
 
    3.1 需求定义模块
 
    需求定义模块主要是对企业需求的收集、整理、明晰、评估,并完成概要设计和总体方案,其主要业务功能是:
 
    (1)、量化、显性化客户需求,重点是要有一套显性化客户需求的表单,牵引客户逐步说清楚所需要的产品到底是什么,对外观、功能、性能指标、使用条件等要能够量化;
 
    (2)、组织专家组审查总体方案及可行性,对于大项目,项目管理人员组织专家组通过远程会审、视频会议或者现场会(重大项目)对项目进行评审;对于小项目,由项目管理人员直接审查;
 
    (3)、提出立项报告,签订合同;
 
    (4)、按照一套模板建立WBS和PST,这个是重中之重,涉及到产品完整性和进度控制,WBS的周期是顺排+周转时间,还是倒排,如何设定里程碑等都需要在模板中体现,以便于项目管理人员快速实现具体项目的WBS,并能够保障所有项目管理在工作分解上的一致性;
 
    (5)、对客户能力、信用等进行评估和记录。
 
    3.2 项目管理模块
 
    项目管理模块主要是对产品设计项目进行工作结构分解,组织形成动态团队,完成产品设计过程管理和变更管理,最终完成产品设计结果交付。其主要业务功能是:
 
    (1)、WBS分解,要有WBS引擎,能够按照实际需求建立条目+甘特图形式的工作结构;
 
    (2)、工作包信息明确,在会员承接任务后,要自动与工作包挂接成为负责人,之后工作包下的活动条目可多层分解设置;
 
    (3)、WBS要与PDM的产品结构树关联,在提交产品经过审查定版后,才能够确认工作包完成;
 
    (4)、在里程碑检查、交付审查中,要有明确的交付文档齐套要求,平台要列出所有文档的清单,由项目负责人按照实际情况裁减。
 
    3.3 产品数据管理模块
 
    产品设计管理模块主要是实现对需求信息、设计结果信息、过程管理信息、过程记录新的记录和存储,以及设计环境基础信息的维护。其主要业务功能是:
 
    (1)、产品设计结果按照不同产品进行管理,实现在线装配,完成版本管理,形成最后产品整机模型和文档集合,交付给客户;
 
    (2)、实现标准件库和通用件库,累积平台的非结构化数据,为平台积累基础数据,增加对会员的粘性;
 
    (3)、逐步制定平台自己的三维造型规范、系统模型规范、产品分析要求规范、数据管理规范等,提高数据质量的同时,为后续数据分析、培训、平台推广等积累素材。
 
    4 存在的风险分析
 
    传统研发模式经过长期的完善,无论是在启动、规划、执行、监控、收尾等过程管理方面,还是在范围、时间、质量、风险、成本、人员、沟通等要素管理方面,都非常成熟,并与企业的组织架构很好的融合在一起。而基于公开平台的协同设计模式,打破了组织范围的限制和层级管理的方式,导致既有的项目管理工具不再适用,增加了团队管控、质量控制等方面的风险,还有待于破而后立,逐步丰富管理工具。
  
    平台提供一套高度抽象的管理模式,再根据不同行业、不同领域、不同专业、不同产品的实际条件,分解细化出不同的流程、阶段、节点、模板、报表、接口、约束等工具,实际上加大了平台的复杂度,降低了易用性,随着平台触及的产品数量增加,模式需要不断进行优化和完善。
 
    产品数据是企业的核心资产,将其研发过程和结果放在公开平台上,企业会担心数据的安全性得不到保障,导致核心资产流失、破坏企业竞争力。而且平台对数据的存储、分类、清理和分析,也侵害了企业对产品数据的所有权和独占性。解决消费市场的个人数据滥用问题,与解决企业市场的数据滥用,是极为类似的情况,且重要性更高,若不解决,企业很难放心启用产品设计外包的研发模式。
 
    在公开平台上进行产品设计,必然受到平台提供的基础数据、供应链资源、加工能力、物流能力等方面的限制。由于产品设计最终会形成BOM等信息,作为企业生产制造的输入信息,因此从某种意义上讲,企业会被平台“绑架”,丧失部分自主权。若要解决这个制约因素,需求平台与足够充足的供应商进行合作,并与其它技术服务平台建立关联关系,形成丰富的制造生态森林,才能够满足绝大多数企业的自有需求。
 
    5 结论
 
    企业制造能力不仅限于生产能力的提升,更多的是产品设计和技术储备的不足导致竞争力低下。而大型企业的研发团队工作量不均衡和技术更替速度加快、中小企业保有研发团队的成本居高不下,是制约其产品研发的主要因素。将分散隶属于不同企业的设计力量汇聚在一个公开平台上,按照企业需要动态组建设计团队,用平级的管理模式和统一的设计环境实现企业的产品设计需求,随着互联网和SaaS模式的成熟,已经成为可能。虽然还存在很多不稳定因素,但是基于公开平台的协同设计模式,是具有可行性的,是快速提升企业、国家产品设计能力的有效途径。随着国家对制造行业支持的力度增加,各类协同设计平台将会蓬勃发展,产品实现的其它阶段的平台也会出现,最终形成生态样式丰富的生态森林,成为产品设计的主要模式。
 
责任编辑:李欢
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