欢迎参加第十一届产品创新数字化国际峰会 12月3-4日 杭州
0 前言
山东常林机械集团股份有限公司（简称常林集团）位于沂蒙革命老区山东省临沂市，拥有农业机械、工程机械、高精度铸造、高端液压四大核心业务板块，是集生产、研发、销售为一体，多元化发展的国家大型高新技术企业、中国机械工业百强企业，下设常林道依茨法尔、常林农装、常林铸业等九个子公司。现有职工5300人，占地150万平方米，总资产66.7亿元。2014年实现销售收入51亿元，利税2亿元。主导产品有轮式拖拉机、手扶拖拉机、柴油机、压路机、装载机、挖掘机、高精度铸造件、高端液压件等。集团是世界上最大的手扶拖拉机生产制造基地，“沭河”品牌和商标分别为“中国名牌”和“中国驰名商标”。农业机械、工程机械系列产品畅销欧美、亚非拉等60多个国家和地区。高精度铸造是广汽、菲亚特、吉利、神龙、格力、钱江等多个国内外著名厂家的供应商。
近年来，常林集团认真落实国家工业调整振兴规划纲要，依靠科技创新，在运用高新技术改造提升传统产业的同时，不断加强国际科技交流，对接国际科技优势资源，与德国Hofer公司、道依茨公司、特威泰克公司，意大利赛迈道依茨公司等国际行业巨头建立科技合作关系，并在日本、德国等地设立了研发中心，实现了国际前沿技术的引进、消化、吸收和创新。目前，集团获得国家级荣誉22项、省级荣誉46项。先后完成省级以上科研项目141项，获181项国家专利，国家、省、市科技进步奖43项，被评为“中国专利山东明星企业”。拥有国家认定企业技术中心、国家国际科技合作基地、博士后科研工作站、山东省院士工作站、山东省机械工业设计中心等科研平台。2014年11月经全国智能制造发展联盟评议，企业被授予全国离散联盟年度信息技术应用优秀示范企业称号。2014年度集团实施的《基于制造业高效管控格局形成的信息化应用项目》被省政府授予“第三届山东省企业管理创新成果奖”。2015年1月集团的《信息技术助推企业实现集团高效管控应用实施》，获得临沂市人民政府第二届企业管理奖。
1 数字化创新设计应用项目建设成果
基于产品标准化设计及满足用户个性化定制相结合的数字化创新设计项目是基于集团整体数字化解决方案的重要组成部分，是以“两化深度融合”为指导，以信息化推动企业创新和转型升级，实现集团信息化可持续发展的重要抓手；是集团“十二五”信息化系统建设与管理优化的重要环节；是支撑集团战略运营、持续推进集团“精益生产、人力资源、信息化”三元管理有机结合的战略举措。该项目对打破企业传统模式、克服企业自身困难，建立以互联网为平台，以数字化应用为主体，通过建立动态企业战略联盟，实现企业数字化管理模式转变的最佳管理实践，具体包括以下几个方面的应用。
1.1 软件系统
产品数字化设计软件是在原二维CAD应用的基础上，选择了国际知名的SolidWorks和Pro/E、UG等三维设计软件。借助软件相关设计模块功能，从产品设计草图开始，重点进行产品概念化结构设计、关联装配实体。借助装配件创建工具，快速建立装配视图并自动生成复杂几何体装配曲面及剖面视图分解明细，简化仿真过程、消除重复劳动，支持并行工程，大大缩短了产品设计周期并提高了产品设计质量。
1.2 合作单位
在项目早期选型阶段，公司与山东大学、山东建工、山东科技大学、东大软件等单位协作，进行三维CAD/CAE/CAM软件的选型。
在项目实施过程中，选择了PTC公司在中国的重要合作伙伴——山东祺瑞升科技公司作为项目实施合作方。该家公司是专门从事产品生命周期管理解决方案的咨询、规划、实施推广应用和定制开发服务的专业公司，主要从事对国内企业的CAD/CAM/CAE/PLM 软件咨询、实施及培训业务，是美国参数技术公司（PTC）在中国地区的授权代理商及合作伙伴。通过系统、科学的项目咨询、规划、推广应用和定制开发服务，建立一套符合企业自身特点的产品设计、制造数据管理系统。
1.3 项目应用基础
公司始终坚持“以市场为导向、产品开发与质量管理并举；以销售为中心，生产发展与经济效益增长同步”的质量方针，坚决贯彻执行国家“以信息化带动工业化，以工业化促进信息化”的方针，先后成功实施了国家863 CIMS应用示范工程、工程机械数字化设计与虚拟制造工程（CAD\CAPP\PDM\CAM）及相关信息化应用项目，具体表现在以下几个方面。
在2001年3月，公司被国家科技部列入国家863计划CIMS应用示范企业。通过实施CIMS应用示范工程，公司在建立企业信息管理系统、加强信息技术应用，实现CIMS生产模式，强化技术优势、进行科学决策、确保经营目标与战略规划实现等方面发挥了重大作用。
公司实施的工程机械虚拟制造技术项目被国家电子信息系统推广办公室列入2004年全国电子信息推广应用倍增计划。该项目是由公司与山东大学、山东建工、山东科技大学、东大软件等单位协作，在推广应用CAD的基础上深化发展起来的，它以产品的三维数字化定义为制造业信息化的源头，不仅为新产品和工装模具的数控加工提供了几何模型，而且为应用CAE技术创造了条件，使之能应用三维实体模型进行装配干涉检查、机构运动分析和有限元分析。而CAM的应用，优化了生产工艺过程，达到提高生产效率和保证加工质量的目的。通过该项信息技术推广应用，公司在提高产品质量、节约成本、提高生产效率和实现三化水平（标准化、通用化、系列化）等方面取得了显著成效，并为公司创造了良好的经济效益。该项目于2005年通过山东省信息产业办组织的答辩并获得验收通过。
1.4 产品数字化设计管理
在公司产品设计阶段，重点实施推广了国际知名的SolidWorks和Pro/E、UG等三维管理软件，在集团主导产品设计方面实现三维设计，减少设计失误，实现产品三维数模的参数化、系列化，使企业的设计数据成为企业真正的经验积累，并提高其重用度，提升设计效率。通过自顶向下设计的支持功能帮助工程师把握整机设计方案，大大减少装配问题，借助参数化驱动，方便设计参数只在合理的范围内修改，可方便、智能判断多个设计方案，从而实现优中选优，改变产品设计模式、提高设计效率，提高了产品三维实体造型及几何建模的自动化水平，具体表现在以下几个方面：
图/变型产品设计示意图
（1）产品市场调查和预测，根据社会需要，通过市场和用户的调查研究，预测国内外产品的发展动态和进行水平对比，寻求产品开发的方向和目标；根据市场需求或用户订货，提出新产品市场预测报告。技术调查，通过调查、分析、对比，写出调查报告，其内容：国内外产品水平与发展趋势；功能分析；采用新原理、新结构、新技术、新材料、新工艺的论述；经济效果的初步分析；用户要求；对同类产品质量信息的分析和归纳；新产品的性能、安装布局应执行的标准和法规等设想；根据需要提出攻关课题及先行试验大纲。先行试验，根据先行试验大纲进行先行试验，并写出先行试验报告。可行性分析，进行产品设计制造的可行性分析，并写出可行性分析报告，其内容：分析确定产品的总体方案；分析产品的主要技术参数；提出攻关项目并分析其实现的可能性；技术可行性分析；产品经济寿命分析；分析提出产品投产周期和制造周期；企业生产能力的分析；产品成本预估和利润预估。开发决策，对可行性分析报告等文件进行评审，提出评审报告及开发项目建议书；批准开发项目建议书。
（2）建立集团统一的电子产品数据共享知识库，实现对产品所有相关的设计、工艺、工装、制造、质量、计划等数据的存放和管理，并确定和建立团队信息共享策略和应用，提高信息的可用度，实现数据版本的有效控制和真正权限控制范围内的数据共享，使得用户能够方便、快速地查询所需要的最新数据，近而通过产品自项向下的模块化设计，支持产品的快速换型设计，在基型产品标准化及变形产品模块选配有基础上，最大限度地满足客户化定制需求。
图/产品数据仓库示意图
（3）实现电子化的工作流程管理，确保设计、校对、审核、批准、发放等工作都能够基于网络进行，充分发挥网络效应，实现并行操作，减少纸质打印和具体负责人的签批时间，实现数据的快速流转和归档、有效发放；建立异构文档可视化机制，改善信息获取、共享、察看、批注与反馈效率，利用统一工具实现各种文件的在线圈阅和批准，消除目前产品研发过程中的协作障碍。
（4）建立基于产品结构层次化及文件目录结构的共享管理机制，实现产品、零部件、各种文档之间的关联和管理，并充分利用系统的功能，分配、设计产品基线库以及严格的出入库齐套管理机制，确保阶段评审文档的齐套性控制，改善产品技术状态固化水平，实现对各研发阶段和生产批次技术状态的方便追溯。
（5）引入产品多视图管理机制，在产品功能分解结构的基础上，增加按照工艺进行分解的制造结构，进行制造产品结构的设计，确保设计、工艺制造数据有效衔接，减少产品制造过程中的质量问题，降低产品开发和试制成本。
（6）引入先进的产品更改管理和数据发放理念，建立适合集团自身特点的更改提交处理和数据发放管理流程，对设计、工艺等更改进行有效地控制，提高产品可靠性并减少非增值性的重复工作。建立良好的更改通知机制，改变以往“抛砖过墙”的串型工作方式，有效地促进设计、工艺、生产、供应、质量等部门之间的协同工作。
（7）通过基于网络的研发项目管理系统，建立协同信息化管理门户，使得项目管理部门能够进行计划制订、分解和在线下达。项目组成员能够在线地维护各自负责任务的进度状态，提交计划更改申请。然后系统能够自动累计产生汇总进度报告，并提供预警功能。企业领导、项目管理人员等能够对计划执行过程中的所有情况进行实时监控，对对项目过程进行及时、正确的判断和调整，确保计划按期完成。
（8）建立各信息化系统的有效整合及各种应用工具之间的有效集成。通过使用CAE软件对新产品的三维数字模型进行动态仿真及有限元分析，可以在新产品的设计阶段进行运动干涉检查和计算机自动强度校核，大大降低了新产品性能试验和可靠性试验成本。
图/更改通知机制
（9）零部件分类重用管理。零部件分类重用管理是指完善基于成组技术的零部件分类体系、建立标准件库和优选器目录，确保产品质量，降低试制准备、装配、和售后维修等一系列的成本。在零部件分类重用管理方面，本系统重点解决以下几个方面的问题：
- 提供便捷的信息检索和重新利用手段；
- 灵活定义和调整零部件的分类体系；
- 基于设计参数进行检索；
- 检索和查看零部件和元器件的技术资料；
- 与设计流程密切结合，不断充实零部件库。
通过项目的实施，能够规范和建立一套完整的零件整理、分类、录入的机制和业务流程。它能够保证将企业所有的设计/采购零件能够得以很好归类，并被快捷地检索，具体实现过程如图所示。
（10）在项目管理方面，系统对研发项目管理的主要目的是使集团在产品研发过程中从预研到设计交付、客户服务过程中能够有效地对项目计划、资源、交付、风险等诸多方面建立规范的管理方式，确保项目顺利进行，并通过项目的综合管理实现对于同时执行的多个项目建立全面的考察和监控机制，促进项目资源在项目之间的有效分配与平衡，确保优先项目的顺利执行具体实现过程如图所示。
（11）、在产品个性化定制方面。借助浪潮GS销售订单选配及订单管理系统，提供普通消费者可注册成为GS用户，登录系统进行网上订单选配并购买产品，同时可以查询订单的状态。网上订单可以转为GS系统内销售订单流程进行处理。此外，面向公司管理层可适时提供产品、订单、客户等相关业务管控层面的各种报表，建立公开透明、高效安全的网上营销新模式。
图/项目目标制订分解图示
总之，基于产品数字化设计创新应用项目，是基于互联网技术应用及相关通讯技术、自动化设备自动集成技术的综合应用项目，是企业突破单体企业难以依靠自身条件快速适应市场的弊端，建立以互联网平台及动态企业战略联盟为基础的最佳管理实践，对提升集团信息化整体管控水平发挥了重要作用，可使产品开发周期缩短1/5-1/2，平均1/3。制造周期缩短了25%，产品质量明显提高，新产品上市时间提前。通过新产品开发和制造周期的缩短及对市场反应速度的提高，使得企业的市场竞争能力明显增强，提高了企业产品的市场占有率。在提高产品三化（标准化、通用化、系列化）的基础上，增强对市场的快速反应能力，提高了售前技术服务能力和市场占有率，可使关键零件的废品率降低90%，大大降低了新产品性能试验和可靠性试验费用。通过对员工信息系统的培训应用，提高了职工的业务素质，造就了一批掌握先进制造技术的职工队伍。
2 经验和模式总结
基于产品数字化设计创新应用项目，特别是其系统集成的先进性及内部业务流程优化的科学性，必将在本行业起到率先示范作用，对促进整个行业的管理创新与技术起步，实现信息化与工业化的有效融合，促进企业和社会共同进步将发挥重要作用。本项目的成功推广及实施，必将促进企业从梳理内部管控策略、精简业务流程，降低库存水平，减少存货资金占用，缩短交货期，实现车间精细化过程管理、满足用户个性化等方面进行优化改善；有助于创新企业合作模式、拓宽合作领域，建立新型的企业关系，最大限度的实现企业双赢。
本项目是传统制造业企业在产品设计方面由传统方式向现代管理方式转变的重要变革，是在产品设计“甩图板”的过程中是对传统产品设计模式的重要创新，因此需结合企业行业特点及自身业务实际进行规划。目前市场上软件产品很多、软件功能及使用规模不等，给软件选型带来一定风险，建议主管部门及相关行业协会加强引导、多组织相关业务知识培训，进行沟通交流，引导并帮助企业选择自己企业的合适产品。
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