数字化项目制造关键技术研究

【前言】数字化项目制造关键技术研究由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。数字化项目型制造是以信息化为基础、以项目管理思想为核心的项目技术管理、项目供应链、项目生产、项目成本管理和控制问题的综合解决方案，重点支持项目管理与业务的集成、支持多种及其混合的制造模式（如按单设计、按单组装、按单生产、预测生产、预投生产、项目关键...

摘 要：随着城镇化进程加快，国家加大基础设施建设投入，项目型制造业发展势头迅猛，而适应个性化需求、解决客户最终目标为导向的EPC模式（设计、采购、生产、建造、安装、维护和服务一揽子解决方案）已成为一种新型的项目型制造模式；而国内项目制造业的数字化制造水平与发达国家的差距还十分显著，尚未走出传统工业的大量消耗资源老路，而传统ERP管理还无法支撑数字化制造需求。文章分析了项目型制造的全流程的项目生命周期管理的特点，并通过项目型制造的关键技术的分析，提出了项目型制造的关键技术攻关路线图，重点阐述项目技术管理、项目供应链、项目生产、项目成本管理和控制中的关键技术解决方案。从而提升项目型制造业的资源整合能力，提升企业快速响应市场能力。

关键词：项目型制造业；数字化项目制造；大规模定制

一、引言

当前中国项目型制造业发展势头迅猛，主要得益于两大原因。一是中国城镇化进程的加快，目前中国的城镇化率已从2000年的36.2%提高到了47.6%，但是和国际平均65%的水平还有较大差距，和发达国家70%～80%的城镇化率差距更大，所以未来20年加快推进城镇化将成为项目型制造行业的主战场。其次是国家对基础设施建设的投入的加大，2009年在电力、交通、水利等基础设施建设的拉动下建设规模达到了64.7万亿，比上年增长29.8%；而项目型制造业承担了基础设施建设的最重要任务。“十二五”期间，国家仍会在改善民生、基础设施建设、中西部地区开发、战略性新兴产业方面加大投入力度。

适应个性化需求、解决客户最终目标为导向的EPC模式（设计、采购、生产、建造、安装、维护、服务一揽子解决方案）已成为一种新型的项目型制造模式；项目制造是一种面向订单设计的生产制造模式。项目制造以满足客户个性化需求为目标，其产品（如大型专用设备、飞机、船舶和坦克等）是根据客户要求定制的。项目制造具有产品结构复杂，生产周期长，对资源计划、能力平衡、成本控制与交货期控制要求高等特点。

数字化项目型制造是以信息化为基础、以项目管理思想为核心的项目技术管理、项目供应链、项目生产、项目成本管理和控制问题的综合解决方案，重点支持项目管理与业务的集成、支持多种及其混合的制造模式（如按单设计、按单组装、按单生产、预测生产、预投生产、项目关键件计划等），强化基于项目的计划排程和优化，强调项目驱动的采购和物料控制，从而实现项目成本的管理和基于项目的成本控制。而国内项目制造业的数字化制造水平与发达国家的差距还十分显著，尚未走出传统工业的大量消耗资源老路。而传统ERP管理还无法支撑数字化制造需求。因此，以目标管理为导向、以技术管理为核心、以项目管理为基础、以客户管理为主线的数字化项目制造平台已成为支撑新型现代项目型制造业的转型最重要的手段。

二、数字化项目制造平台的全流程管理

数字化项目制造平台围绕整个项目制造的全程规划、执行、监管和控制，主要适合于合同制造和按订单设计的项目型制造企业，同时在航空、国防、船舶和钢构也需要项目制造的全面解决方案。

首先是项目前期的客户需求管理，包括投标、商务和技术报价、项目可行性论证、客户订单管理；其次是技术设计管理，包括产品配置管理和两层工艺路线设计、工程变更管理和生产准备；第三是项目生产制造管理，包括项目网络进度控制、项目生产计划、外协管理、装配或部装的管理、项目成本控制；第四是项目敏捷供应链管理，包括预采购计划、协同生产和供应计划、发运过程跟踪、项目质量追踪追溯；第五是项目的安装和交付，包括现场安装管理、现场调试管理、产品交付和售后维护服务支持。

因此， 数字化项目制造解决方案重点包括技术管

理（物料主文件ITEMDATA、物料清单BOM、工艺路线ROUTING、参数化产品配置管理、工程变更等）、敏捷询单、主生产计划MPS，物料需求计划MRP、能力需求计划CRP、车间作业控制SFC、支持流水线的重复式生产、制造执行系统、产品质量管理（包括质量检验和试验、过程质量控制、质量的追踪和追溯）、能源管理、敏捷询单、样品管理及协同生产。

数字化项目制造特点决定了信息化解决方案还必须具备以下性能：①快速的市场响应能力，解决方案的敏捷性是项目制造企业的主要竞争能力；②安全性，因为项目制造的产品是以装备、国防、航空航天为主的国家重点行业，因此在这方面都有特殊的要求；③可靠性要求高，对于大型复杂项目，数据量大、数据维护困难，与PDM或PLM系统集成是保证数据同步的及时性、一致性，准确性要求高，减少手工干预并减少错误，从而提高工作效率；④灵活性，项目制造企业的产品复杂，涉及的领域多，因此不可能由一个软件或一家软件提供商解决所有的项目制造问题，所以解决方案必须具备较强的灵活性、可配置性、可操作性。

三、数字化项目制造的关键技术

虽然以装备制造业为代表的我国项目制造企业国际竞争能力正在不断提升，但是仍然面临严峻的挑战，主要问题有自主创新能力较弱，对外存在高度的依赖性，核心技术受制于人；粗放式的管理没有根本转变，片面追求发展规模和速度，尚未走出传统工业化大量消耗资源的老路，整体素质有待提高，产业集中度低、基础薄弱，高新技术与传统装备工业改造的结合度低，制造业信息化程度不高。即使实施了ERP管理的项目制造企业尽管在财务管理、人力资源管理、办公自动化方面取得了一定的成果，但仍然存在使用不方便、成功率低等现象，抛开企业对信息化不重视、或者实施规范性差等原因，针对采用通用ERP软件的项目制造的信息化解决方案本身的主要问题是：①关键需求缺乏适合的解决方案，例如由于无法事先预测顾客可能要求的所有产品配置，结果造成大量人力输入一些只能用一次、甚至从来没有客户订购过的产品，造成效率低下和过高的维护与管理成本；②软件功能与项目制造企业生产经营特点不匹配，例如缺乏项目进度监控功能，容易造成订单脱期；由于缺乏动态的成本预测，造成产品报价的盲目性；③缺乏熟悉项目制造企业特点的高级管理咨询顾问，无法理解两层工艺路线；④项目制造信息化全面解决方案的实施没有和项目制造企业战略转型接轨，例如向联盟体协同生产和服务型制造的转型。

因此，数字化项目制造的关键技术的技术路线如图2所示。

（1）基于敏捷询单的项目报价管理：敏捷询单（Agile Order Response，简称AOR）技术是面对客户的询单和招标请求时，应用异构环境工作流技术使制造企业能够快速、准确地捕捉客户需求，并对这些需求提出合理的解决方案，提交相关的技术文档并及时回应客户的请求。主要特点是：快速响应客户的需求；快速排产计算来预测交货期；快速的成本估算和报价；使客户能够了解项目订单的生产进度。

（2）支持大规模定制的技术管理：大规模定制（Mass Customization，简称MC，又称为大批量定制）是一种接近于大批量生产的高速度和低成本、满足客户的个性化要求的生产方式。首先它能够生产大量的不同变体产品，其次满足客户做期望的各种可能的、特定的最终产品，第三由于是大量生产，因此制造成本是低的项目制造产品的工程技术管理模型。

（3）支持工程变更的PLM/PDM集成技术：产品数据管理（Product Data Management，简称PDM）是一个用于追踪和管理零件配置、物料清单还有版本和产品设计历史的系统。它设计版本，分发设计数据到多个生产基地，并且以闭环的方式管理对设计的变更。它提供的基础功能来控制设计循环流程和管理变更。PLM/PDM还必须与ERP集成。

（4）支持参数化的产品配置管理：参数化产品配置是

在模块化设计的基型产品基础上，通过变型设计和模块化组件的选配实现满足客户不同需求的最终产品组合的过程。依据用户指定的规则对产品结构进行匹配，生成最终配置产品的物料清单BOM、物料属性、事物特征表、工艺路线等。它把产品定义的全部数据，包括几何信息、技术说明、工艺文件、合同订单和质量文件等，都与产品结构建立了联系，使用户能够很方便地知道某一项变化所造成的影响。

（5）支持两层工艺路线的工艺路线管理技术：两层工艺路线主要是指大型成套装备横跨各部机和设备专业制造工厂生产协作的第一层工艺路线，和各工厂内部各工步组成的第二层工艺路线。从项目管理的解决方案的角度，第一层工艺路线设计实质就是项目工作结构分解WBS的制定，而第二层工艺路线设计就是项目活动的定义。因此，要支持两层工艺路线关键必须实现多项目进度协同技术。

（6）支持多工厂的生产进度计划：项目型制造业的多工厂的协同生产是最普遍的特点，数字化项目制造必须支持两层主生产排程，上层主生产计划重点解决以总成套为主的跨各专业制造工厂之间的协同多工厂生产计划，第二层主生产计划是各专业厂内部的主生产排程。

（7）支持按订单设计的项目合同管理： 按订单设计（Engineer To Order，简称ETO，又称为按订单定制、专项设计）是一种根据客户订单进行产品设计、采购、制造、装配、发运的生产模式。客户在招标或下订单时提出产品的功能和规格要求参数，企业根据客户需求进行产品和工艺设计，设计结果经双方认可，签订合同后才进行生产、采购、装配、发运、现场调试、交付、后期运行维护支持。按订单设计的项目合同管理重点是按照项目各阶段进度实现价值的资金计划、结算、支付、决算的管理。

（8）基于项目看板的项目定义：项目看板是对整个项目生命周期的实时管控，重点支持项目制造现场的视频监控与隐患分析、资源优化配置和制造信息实时公告。

（9）支持WBS的项目资源计划：项目制造中必须实现设备、工装模具、资金、关键工种技工等项目关键资源计划，而基于工作结构分解WBS驱控创新技术是实现项目资源计划的关键，因此必须突破传统项目管理软件无法实现的企业级多项目物资需求、人力资源、费用预算的资源优化和业务流程协同。

（10）支持软/硬追溯的项目MRP：项目MRP（Project Material Requirement Planning）在项目型制造中，创新的提出以单个项目或订单为需求进行物料需求计划计算的方法，主要用于项目报价中的交货期预测，以及频繁插单的项目生产计划安排。可快速响应市场需求，并可对项目中的产品、零部件和原材料进行追踪。这里的硬追溯指所有的库存的物料都必须和项目号联系在一起，软追溯是指每个物料都是为每个项目通过物料需求计划的计算所分配的。

（11）支持高级计划协同的供应链管理：项目制造的供应链管理的关键是高级计划与排程技术（Advanced Planning and Scheduling，简称APS），并通过高级计划系统（APS）生成准确的生产计划和排程来保证按时完成订单。APS与传统的企业资源计划（ERP）不同，它试图在直接考虑潜在瓶颈的同时，找到跨越整个供应链的可行最优（或近似最优）计划。

（12）支持子项目招标的采购管理：项目型制造的采购管理还包括了分部分项工程的专业分包，因此通过信息化实现子项目招标流程选择合格的供应商是关键。

（13）基于BI的项目监控和绩效分析：项目监控和绩效分析是项目风险管理的最重要的手段，因此采用商业智能BI技术建立项目风险监控的指标和模型，可以及时预警报告给风险责任人。

（14）基于灵动项目成本的成本控制技术：项目制造中除了采用赢得值技术实现项目预算和实际项目成本之间的差异分析获得项目成本控制的重要手段以外，更需要的是以目标成本为核心的项目成本控制，而实时成本控制的重要保证。

（15）支持按项目/任务采集的质量管理：按项目的质量数据采集方法不仅包括项目产品和设备的质量的数据采集，更关键的是从材料源头批次号、炉批号的数据采集开始，它是项目质量的追踪和追溯的基础。

（16）支持按项目控制的物流管理：在项目制造中，有时客户和项目制造商对跟踪和转移物料有特殊要求，因此需要对库存的物料按项目进行分配，指定该物料只能用于某个项目，项目经理可以随时查看该项目所有物料的库存情况。按项目分配库存的物料时每个在库存中的物料（除公共物料和未分配的物料以外）都必须记录该物料对应的项目号，同种物料不同项目中不得挪用，除非做借用或转移到另一项目的处理，在项目结束时，可以将按项目分配的物料做批量转移处理。

通过上述关键技术的攻关，重点解决项目制造快速投标报价方法、项目制造产品的工程技术管理模型、PLM/PDM与ERP集成技术、产品配置的自动生成工具、两层工艺路线的维护与应用模式、项目合同管理体系、项目看板的运用技术、项目资源计划的方法、项目MRP的计算、项目制造的供应链管理、多工厂生产计划排程问题、子项目招标的采购管理、项目监控和绩效分析手段、以目标成本为核心的项目成本控制，按项目的质量数据采集方法、交期控制下的发货管理、基于预防性/预测性维护的设备维护管理等关键需求，从而提升项目制造企业的资源整合能力，提升项目制造企业服务价值和客户满意度，提升企业快速响应市场能力、项目成本控制能力，从而扩大项目制造企业的盈利空间。

四、结语

目前该解决方案已在特威盾门业、河北宏业、华鹏集团、音飞货架、捷森成电机和六维物流设备等企业得到了推广应用，重点解决了以下问题。①客户化设计要求高，生产准备周期长，传统的企业为不同的客户提供相同的产品，而项目型制造企业的产品都是客户定制的，每个客户对产品都有着比较独特的个性化需求。因此，项目型制造产品的可重复性利用性很低，客户化设计工作量大，生产准备周期长，制造过程中不可预测的因素多。因此，项目计划和任务的调整和变化、工艺路线的细化、工程变更、订单拆分、例外情况发生是经常性的。②精细化管理与项目型制造企业生产经营特点不匹配，例如缺乏项目进度监控功能，容易造成订单脱期；由于缺乏动态的成本预测，造成产品报价的盲目性。③项目型制造的产品很多需要在客户现场完成安装，以每个部件组装为小节点，安排各部件、零件、毛坯的投入/产出数量和时间；同时还可能采用预投、库存计划、外协、提前采购等手段保证交付，由此配套成为生产最大的瓶颈。④单项管理无法支持项目型制造企业战略转型接轨，例如向联盟体协同生产和服务型制造的转型。

其中江苏六维物流设备有限公司信息化实施实现了面向客户需求的敏捷报价系统（创新地提出了快速技术响应、基于动态成本的快速报价、交期评估功能）按项目的精细化合同管理、全程项目制造的进度跟踪、支持大规模定制的参数化产品配置、项目派工单、与立体仓库软件的ERP集成，使得企业实现了销售增长83%、利润增长139%、成本压缩60%及订单兑现率提高75%。

参考文献

[1] 李伯鸣. 大型工程建设企业的联盟体资源计划（URP）系统的总体架构. 2010中国建筑业年鉴，2011.3.

[2] 祁国宁，顾新建. 大批量定制―21世纪制造业的主流生产模式. 国际学术动态，2006-06.

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