1 以数字化推进产品化工作是航天企业的战略选择

       1.1 研究的背景

       1.1.1 推进数字化工作已纳入国家战略

       党的二十大报告中明确指出，坚持把发展经济的着力点放在实体经济上，推进新型工业化，加快建设制造强国、质量强国、航天强国、交通强国、网络强国和数字中国。加快发展数字经济，促进数字经济和实体经济深度融合，打造具有国际竞争力的数字产业集群。

       1.1.2 产品化工作是集团公司科研生产转型升级的核心

       集团公司在工作会上明确提出“持续实施产品化工程，构建型号与产品双驱动的科研生产模式”，将产品化作为“三高”全面发展的重要抓手。在此背景下，航天单位为构建符合产品特点的批生产管理体系，提出加速推进走向“大批量、规模化、低成本”的科研生产模式。

       1.1.3 装备数字化已成为后续产品交付的基本要求

       伴随数字技术的广泛应用，后续装备交付将形成“数字样机+实物交付”的标准规范，各分系统、重要单机也将建立完整的设计、制造及试验数据包向总体单位进行交付，最终形成“以业务应用为牵引、以可信环境为依托、以工具手段为支撑、以模型数据为核心、以基础条件为保障”的装备数字化建设生态环境。

       1.2 研究的意义

       目前我国正在大力发展航天事业，习近平主席历来高度关注和重视航天事业，并多次发表关于航天建设的重要论述，他始终强调“发展航天事业，建设航天强国，是我们不懈追求的航天梦”。伴随新一轮科技革命和产业变革的加速演进，作为航天企业从自身发展出发，数字化转型工作也已经成为企业创新发展的必然之路。其中在研发设计管理环节，集团公司领导深刻指出“产品化工作是科研生产模式转型升级的重要抓手，是对传统科研生产触动最大、改变最大，也是难度最大的一项工作”，本文将研究以数字化推动产品化工作落地的思路与方法。

2 研发设计过程推进产品化工作面临的主要问题及应对方法

       集团公司产品化工作经过不断发展，已形成了产品型谱建设、产品成熟度提升、产品生产线建设、型号产品选用为主要内涵，相关的型号科研生产管理模式转变为主要外延的工作体系，在提高产品质量稳定性和提升研制生产效率方面发挥了重要作用。公司在传统模式管控下，研发设计管理方面仍然存在以下的管理痛点。

       2.1 存在的问题及原因分析

       2.1.1 文档资料管理

       痛点：设计文档资料以纸质归档为主，电子文档保存在设计人员个人电脑中，人员离职后计算机需进行处理，造成电子文档不完整或存在流失风险。

       原因分析：缺乏对组织知识的统一管理，设计过程形成的电子文档、图纸等在个人计算机内存储，无法统一管控和利用。

       2.1.2 设计过程管理

       痛点：基于航天制造业多品种、小批量的产品特点，使得设计过程迭代速度快，不能有效监控整体设计过程，型号负责人无法第一时间全面了解设计过程的整体进展，造成设计过程各单元设计时间不均衡，影响型号的总体设计进度。

       原因分析：设计任务的分解、执行及反馈没有信息平台进行有效支撑，需通过内部会议或电话沟通进展，协调效率低，无法把控和动态调整单元的设计进度。

       2.1.3 设计输出管理

       痛点：设计人员在完成各零部组件的结构或电路等设计过程后，图纸与明细表信息不能实时同步，需要在ERP系统内重新进行产品的BOM搭建，造成二次工作且无法保障BOM的准确率，降低了工作效率。

       原因分析：未形成以模型驱动的设计过程管理，未实现设计过程的物料信息的自动带入和BOM自动生成。

       2.1.4 零部件复用管理

       痛点：设计过程中形成的文档、图纸、资料等无法有效共享，造成相同或类似设计过程重复进行，物料种类不断增加，采购成本无法有效降低。

       原因分析：未形成系统级的产品化设计理念，电子文档、图纸、电路封装等均保存在设计个人电脑中，缺少完整、统一的产品数据源，无法通过平台来实现共享和分析。

       2.1.5 设计成本管理

       痛点：设计过程中选用的零部件、元器件、材料等缺乏有效的主数据信息，造成设计过程中无法准确满足客户的品控要求，并达到合理的成本控制区间。

       原因分析：零件及物料的选用缺少同步机制，未与ERP系统进行集成并交换相关的主数据信息，如供应商、质量等级、价格、库存等信息。

       2.1.6 设计变更管理

       痛点：伴随产品型谱建设工作的不断深入推进，设计复用及借用情况增多，当初始设计变更版本后，传统“三单”管理手段对型号借复用情况控制难度增加，变更记录追溯不便，无法评估变更影响分析的关联变更事项，易出现漏项，造成更改不及时和举一反三不彻底。

       原因分析：没有统一的平台来实现设计变更过程的管控，当数量较大时传统纸质单据无法进行变更的有效监管。

       2.2 解决思路与应对方法

       需要充分利用信息化和数字化手段，构建统一的基于产品全生命周期的PLM管控平台，推进整个设计过程的产品化工作落地。主要内容包括：

       完整的文档资料管理：实现组织知识的集中管控，同时支撑按型号、按部门和按业务等不同场景的可控知识共享；

       可靠的型号设计进度管理：实现系统级任务的分解和进度管控，同时通过电子审签缩短审批周期；

       准确的BOM实时管理：实现PLM系统与业务软件的高度集成，相关物料信息嵌入至设计软件，设计完成后自动形成BOM清单并回传至ERP系统；

       正向的零部件复用管理：实现零部件详细图纸、模型等在可控范围内直接调用，减少设计人员的重复设计行为，同时提供整体设计所有零部件复用情况的信息统计报表，形成产品化的数据画像；

       动态的主数据的管理：实现主数据在ERP与PLM系统内的同步，为设计者实时提供价格等关键信息，设计完成实时计算出产品的直接材料成本并与目标成本进行比对，方便设计人员进行成本管控；

       全级次的设计变更管理：实现设计变更过程的全域管控，以PLM系统内编码+版本号来确定物料、文档、BOM等数据，通过对归档数据进行版本升级操作完成变更并对借复用型号进行影响分析和通报，同时保留产品的历史版本追溯。

3 以数字化推进产品化工作落地的探索实践

       公司以数字化转型为有利契机，秉持技术模块化、产线柔性化、产品货架化、生产智能化、体系制度化的工作思路，在研发设计环节，充分利用数字化手段，以PLM系统建设和应用为依托，为产品化工作落地见效打下坚实基础。

       3.1 数字化研发设计的建设目标

       面向产品级和仪表级等产品数字化研制场景，构建型号研制全生命周期的数字工程环境和统一权威的模型体系，以模型驱动着力提升数字化研制能力。

       3.2 数字化研发设计的需求分析

       结合公司研发设计环节存在的痛点，在整体解决思路与对策分析的基础上，迫切需要采用数字化、网络化、集成化的技术手段，构建完整的PLM系统，实现项目计划任务、设计到工艺、制造等价值链中研制信息的快速交换、产品数据的协同共享、数据流程的安全可靠，从而降低研发成本、缩短产品生命周期、提升产品竞争力，实现型号研制基础支撑能力的跨越式发展。

       3.3 数字化研发设计的探索与实践

       通过建立统一的PLM平台，在基础管理、物料管理、集成管理等方面推进产品化工作以数字化形式全面落地。

       3.3.1 实现组织知识和计划进度管控

       利用国产化的PLM平台，按照公司档案管理规则，建立档案编码、档案分类、文档模板、文档密级等数据信息，将产品生命周期中的各种不同格式的文档（图形、文本、表格和多媒体等）进行储存、访问、标识和发放，并对文档版本进行控制，实现文档、图纸等组织知识以电子归档为目标的集中管控，保障产品、项目文档的完整性和可追溯性，同时也实现了便捷、快速、有效的文档检索。

       将研发设计任务按照型号产品进行管控，依据产品研发过程，将工作任务逐层进行分解，责任到人，当负责人完成任务后，在线将任务进行提交，形成闭环，同时也支持实现预警、超期等提醒功能，型号负责人通过甘特图可实时查看整体进度及完成情况。

       3.3.2 实现PLM系统与ERP系统的数据互通

       在PLM平台内以电子仓库(零部件库、产品库、半成品库、耗材库、标准件库等)为底层支持，与ERP系统进行物料主数据信息交互，以BOM为其组织核心，把定义最终产品的所有工程数据和文档与对应的零部件联系起来，同时通过树型结构直观地呈现，实现产品结构中各零部件之间的装配层次关系，实现产品数据的组织、管理与控制。

       3.3.3 实现PLM系统与设计软件的高度集成

       PLM平台通过安装插件的方式与各设计软件高度集成，实现设计软件与系统的一键式登陆。解决了文本工具Office、二维结构设计软件AutoCAD、三维结构设计软件CREO及电路设计软件Altium Design与PLM平台数据的交互，实现了元器件信息及封装库、零部件电子结构及图纸在设计人员间的共享及设计BOM的直接生成。形成了单机、部组件和器件级货架产品库，形成13大类、69种模块、133个配置单元，可满足公司90%以上型号直接选用，形成的产品占公司入库数量95%以上。在“设计制造一体化”思路指导下，以BOM为核心的数据组织应用方式为ERP及MES系统提供了及时准确的数据，为公司推进规模化生产、货架式供应，建立供应保障能力不断增强的产品研制生产模式提供了有力的技术支撑。

4 数字化研发设计后续的建设蓝图

       按照装备数字化的管理要求，在现有PLM系统的基础上，提升数字化样机及仿真设计建设能力，通过建立半实物和全虚拟仿真验证能力，在新型号研发过程中形成试验设计分析、体系效能检验和性能边界考核等仿真环境，实现仿真数据与实装数据的相互印证与校核。通过数字孪生等手段建立产品数字样机并逐步替代实物样机验证，大幅缩短产品研制周期并降低试验鉴定成本。全面构建新型数字装备研制能力体系，实现公司产品“数字样机+实物产品”的同期交付。