数据标准化与重用解决方案

产品和部件激增的挑战

背景 Background

早在20世纪90年代，IBM就面临着多重业务挑战；甚至在一年内损失了8亿美元。这一损失的很大一部分归因于IBM的硬件业务，该业务当时疲于应对不受控的复杂性。IBM当时的处境：

  • 提供5000种不同的产品，所有产品都通过彼此失联的信息孤岛管理；
  • 25％的开发预算用于永远不会上市的产品；
  • 新产品从开发到上市的周期平均为70个月；
  • 所有产品和产品线中重复使用的部件不足2%。

这种产品和部件的激增在机构内不胫而走,为IBM造成了显著成本和低效率现象，影响了从工程开发能力到采购、制造、库存管理、质量控制、销售和售后服务等各个方面。

为应对这一系列挑战，IBM在1993年推出一项长达七年的重大硬件业务转型,并取得了相当程度上的成功。然而推动此类激增现象突破底线的主要因素,仍是IBM及国际制造品牌难以撼动的挑战：即全球化。

差异化和定制化的压力

在过去的几十年里，全球化开辟了新的市场，同时也加剧了竞争。这促使制造商开展持续的产品创新和本地化，以此吸引并留住面临更多选择的客户。

斗转星移，随着互联网的兴起及其带来的市场透明度，客户权力日增月涨。如今，物联网或Industry 4.0也在助推这一趋势，支持并激励对“智能与互联”产品的需求，此类产品能够实现单个客户级别的定制水平。

因此，产品复杂性持续上升，产品差异化和定制化的压力越来越大。面对滚雪球般的复杂性以及随之而来的部件、产品和组件的激增，制造商比以往任何时候都处于更加弱势的地位。

IBM发现，这种激增对产品整体生命周期成本和公司绩效产生了重大影响。虽然影响深远，但部件冗复造成的直接成本却高得惊人。

所有行业的产品种类增长：

在对 2013 年报告《通过部件管理降低项目成本》的分析中，美国国防部（DoD）发现，增加一个像螺母或螺栓这样微不足道的新部件，却为武器系统增加了 20000 美元的生命周期成本。他们认定，如果采用普通标准件取代 2.5％的新部件，在一个使用 10000 个部件的典型项目中就可以节省 680 万美元。

新部件的高成本

美国国防部估计，武器系统新部件的平均生命周期成本为 20175 美元。

活动                                        成本                                    总体占比

工程与设计                         9300美元                              46%

测试                                    700美元                                3%

 制造                                    1750美元                              19%

采购                                    3800美元                              9%

库存                                      875美元                              4%

      物流支持                               3750美元                              19%      

在研究之后，国防部启动了一项计划，以促进标准件、工具、原材料和工艺的重复使用。许多私企制造商也采用了同样的举措。它们还推行了模块化、变体导向型设计，以满足竞争差异化和定制化的需求，同时最大限度地重复使用通用平台、部件和组件。这些战略正在为许多制造商带来巨大的变化。但标准化和重复使用的重大障碍仍然存在，许多制造商从未达到其重复使用战略目标。

零部件标准化和重复使用的障碍

多 PDM 和多 CAD 环境

多 PDM/PLM/CAD 环境难以取代，并能够产生的数据孤岛，这便是标准部件的认定与重复使用工作最大的障碍之一。难以取代的原因包括：

成本和连续性问题

与继续使用临时拼凑的老旧工具相比，业界时常认为企业整体推行彻底改造举措将带来更高昂的成本与延误。对于采用并行工程开发和多站点制造等实践的全球制造商来说尤
为如此。

工程师和客户的抵制

工程师往往无意变换其惯用的应用。在外部，不同的客户和合作伙伴经常要求以兼容其自身系统的格式提供文件。

兼并与收购

兼并与收购在制造业中很常见，对每个被收购或合并的机构而言，开展迁移都是一个漫长而艰难的过程，有些情况下，甚至会持续多年无法采用统一的系统。

各环节各自为政

工程与业务系统之间各自为政

另一个主要挑战是工程（CAD/PDM/PLM）和业务（ERP/SRM/SC）系统之间的分派。专业采购人员可能无法（或不知道如何）访问工程系统，以检索有助于验证新部件要求、选择最佳供应商和确保最佳价格的信息。

CAD/CAE

ERP

在决定是重复使用现有部件，设计新部件，还是申请购买市场上提供的现有部件（“制造、重复使用或购买”决策）时，工程师查阅必要的采购信息通常都很费劲。

与各自为政的数据一样，安全性可能也是一个障碍。安全性通常应用于程序或项目层面，可阻
止多个项目之间的访问和重复使用。此外，在项目内和项目之间，即使可以访问更高级别设计
的某些用户，也可能会被阻止访问部分层面的详细信息。

此外，数据质量差可能也是标准化及重复使用的障碍。如果数据不完整或不一致，某些设计人员可能无法确定现有部件是否真正符合他们的要求，导致他们重新设计或申请新部件。即使数据已经标准化而且质量很高，也可能会以能阻止他们成功定位匹配度的方式来组织。例如，有些人喜欢按分类名称（紧固件/螺栓）访问部件，而有的人则喜欢按材料、首选供应商或其它标准搜索。他们可能不会使用不符合其个人搜索习惯及爱好的搜索方式。

部件重复使用的另一个障碍是设计不当或有约束的部件搜索工具。如果用户界面繁琐或反应迟缓，设计人员更有可能只创建新部件，以节省时间，免除麻烦。

优化部件采购管理的障碍

虽然部件标准化及重复使用是限制新程序开发相关成本的关键推动因素，但这也有助于降低采购成本并改善战略采购合作伙伴关系。当然，要做到这一点，相关人员，特别是采购部，必须具有访问指导他们做出决策所需信息的权限。

首席采购官面临的主要挑战包括：

  • 寻找创新绩效和成本节省的方法。
  • 与业务利益相关方合作，打破各自为政业务的格局。
  •  利用分析和人工智能获得最佳体验。
  •  将采购的角色提升为值得信赖的顾问，以创建可持续的价值。
  • 在管理风险的同时推动创新。

实现上述所有目标，可先按类别、供应商及国别等对公司总支出进行详细分析。通过自动化采购及发票支付系统优化了从采购到付款的流程。但在比较所订购部件及材料的价格或确定主要供应商及其参与方总支出时，所用分析仍然是手动的、非常乏味。

果然，自动化的抑制因素与优化标准化及重复使用的工程抑制因素相同。特别是：

  • 数据质量差，例如对部件或其供应商的描述不准确或不完整；
  • 在不同来源中找到同一部件的多份参考资料；
  • 对于需要更有经验的员工介入的标准部件，缺乏专业知识，或
  • 与工程脱节，这些都是采购及采购部需要
    技术人员参与的原因所在。

虽然分析工具可以提供帮助，但这些工具主要基于语义方法，因此受数据质量水平限制。

零部件重复使用的优势

如果企业能够克服这些障碍并能实现他们的重复使用目标，直接成本节省和间接成本节省都会非常显著。IBM 通过其长达七年的转型项目证明了这一点。该公司成功地将部件重复使用率从2％提高到了 59％，并且：

  • 将废弃项目的开销从 25％降低到了 1％；
  • 将平均上市时间从 70 个月缩短到了 18 个月；
  • 将 80 亿美元的损失扭转为 84 亿美元的利润。

这一积极表现的最重要原因之一是：由于更多的部件重复使用，设计人员及工程生产力的大幅
提升。

2015年面临岗位空缺困难的雇主百分比

                             日本                     印度                    德国                     全球                   美国                    中国              

直接成本节省

Aberdeen Group 估计，工程师将耗费其长达 45％的时间搜索。

或重新创建已存在的部件。在工业设备、大件消费品、航空航天与国防以及交通运输等产品包括大量简单部件的行业，可能会损失大量宝贵的工程时间。

以一台典型的汽车发动机为例，简单的紧固件占发动机部件的 40％以上，如果像这样的简单部件可以标准化并可轻松重复使用，就可为更高价值的任务收回大量宝贵的工程时间。

 

45%

搜索和重新创建现有部件所花费的时间

通过更多地重复使用经过全面评审的现有库存部件或设计减少工程设计修改（ECO），也可节省大量的资金和时间。工程设计修改管理是一个复杂、耗时、成本高昂的过程。总的来说，修改管理：

  • 占设计成本的10%至20%；
  • 消耗30%至50%的工程设计产能；
  • 是重组成本的20%至40%。

除了与工程设计及 ECO 相关的成本之外，重复使用还可以降低与其它新部件推出活动相关的成本，包括：

  • 设计合规性验证
  • 创建SKU和更新部件数据的管理时间
  • 选择和购买部件和/或原材料
  • 设备工装摸具
  • 生产劳动力和管理费用
  • 质量控制测试
  • 合规认证
  • 文档
  • 生产、供应和存储过程中的运费和手续费
  • 库存持有成本（包括保险、税收、利息、存储、缩减、损坏等）
  • 处置过期库存

50%

ECO 能够消耗的工程
能力

平均的年度库存持有成本

20%

的库存价值

间接节约

除了上述直接节约因素而外，标准化和重复使用带来的间接收益也能对竞争力产生巨大影响，即便其非常难以量化。这些包括：

  • 用于批量采购标准部件的更大谈判杠杆
  • 更多的设计与工程时间可投入实现创新
  • 更多资金用于技术投资
  • 更少的排产拖延和更快的上市进程
  • 通过更高、更一致的产品质量提升客户满意度

为了帮助公司实现上述竞争优势，EXALEAD 开发了一款独特的解决方案，能有效消除迄今为止一直阻碍有效标准化、重复使用和采购实施的障碍，以协助公司全面制定制造、重复使用或购买决策。

EXALEAD采购与标准化智能

EXALEAD 设计了采购和标准化智能应用，可显示和分类已经隐藏的原有资产，从而以方便、
低成本、非侵入性的方式对经过优化的资产进行重复使用。为了降低成本、提高生产率、促进
协作并加快产品上市进程，该解决方案使用先进的分析和信息检索技术，有助于：

  • 自动化和改进部件分类（OnePart Reduce）
  • 实现更明智的采购决策（3DEXPERIENCE Marketplace PartSupply）
  • 设计人员和工程师增加部件的重复使用（OnePart Reuse）
分类与标准化

成功实现部件重复使用的基础是提供一份关于首选设计和部件的整洁、标准化目录。奠定基础
需要四个基本步骤：

在整个企业范围内收集部件数据

对部件进行分类

指定首选部件和供应商

监控和控制重复使用

收集部件数据：通用联通性

 

在识别重复和开发标准目录的第一步中，首选部件可以访问所有工程系统和项目的所有部件。因为它可用于异构工程环境，所以采购和标准化智能利用索引技术，通过抓取信息系统孤岛来创建基于部件这个主要元素的综合数据集。
这包括来自 ERP 和 SCM 系统的综合数据以及来自工程系统的数据，有助于打破重复使用和智能采购面临的最重要的障碍之一，进而将业务和数据信息集中在同一个位置。

一旦访问 CAD 模型，采购和标准化智能索引就会从规模或技术特性（甚至是几何特性）中提取任何相关信息。它甚至能够计算用于相似性搜索的独特数字签名。

这不需要任何投资以改变当前的基础设施，因为索引抓取技术无需更改制作系统

一旦生态系统数据被编入索引，OnePart Reduce 应用将使用先进的机器学习来组织部件并且大规模识别重复。
首先使用算法并根据 3D 形状相似性、几何特性和语义标准（名称、重量、材料等）汇总部件。
在所有集群中突出显示具有最多重复的集群，或者当价格与该部件相关联时，突出显示具有最
高潜在成本节约优势的集群。

在归为同一集群的部件中，可以很方便地检查重复和近似重复。根据所有互补的相关部件信息
（供应商、价格、技术信息等），可以做出为系列指定主部件的决策。
因此，产品数据管理员和/或采购专业人员可以使用 OnePart Reduce 来识别和标记首选部件
和相关供应商。
最后但同样重要的是，这些决策被推送到 OnePart Reuse 应用，它将指导设计人员根据公司
标准化策略促进重复使用。

为了确保目录保持整洁并防止未来出现重复情况，可以定期运行 OnePart Reduce，以识别
某个已命名分类集群中新创建的部件，从而对可能偏离标准化过程的情况发出告警。

优势

  • 在不影响源系统
    的情况下打破应
    用和项目的壁垒
  • 支持在企业范围
    内识别重复

优势

  • 大规模识别并减少重复
  • 实现目录清理和改善工作的自动化

优势

  • 标记首选部件和供应商，以指导工程工作
  • 为团队自动推送偏好

优势

  • 保持对重复和质量的控制
标准化进程
OnePart Reduce

Identify

Cluster

Select

采购

采购团队无需掌握 CAD 软件，即可从采购和标准化智能应用中大获裨益，该应用可将业务信息（从采购订单部件供应商名称、位置、价格、数量中提取）与工程信息（形状签名、特征识别、技术属性）相关联，有助于实现更明智、更有利的采购决策：

  • 采购可以识别出公司已经分配了预算的类似部件，确定其供应商战略是否已经过优化，不 同地理位置的定价政策是否统一，并采取相关纠正措施（如果适用）（ OnePart Reduce）。
  • 采购可以使用基于机器学习的集群功能，方便快速地在形状或材料或生产地等方面对类似 部件进行分组，以便通过协商获得有利的批量定价（OnePart Reduce）。
  • 还可以搜索来自 600 多家供应商的数千万个已分类部件的比较数据，以评估技术特性、性 能和质量，并快速确保供应商能够交付（3DEXPERIENCE Marketplace PartSupply）。
  • 如果找不到所请求的部件，采购经理可以找到制造服务供应商。因此，他们可以在一个用 户友好型应用中管理所有交易，这些交易可用来简单有效地填写制造部件订单 （Marketplace Make）。

优势

  • 指定更明确的决策
  • 利用批量采购进行价格协商
重复使用

为了在设计时增加标准、首选部件的使用，OnePart Reuse 为工程师提供了出色的搜索体验，使重复使用或调整部件比创建新部件更快速更方便。

OnePart Reuse 提供直观的用户导航、超快速的查询处理以及文本和形状搜索功能的独特组
合。

优势

  • 指定更明确的决策
  • 利用批量采购进行价格协商

制造业一直是，并将继续是一个充满活力的行业。全球化、数字化、消费者和工业物联网以及兼并和收购等力量将继续推动这一澎湃趋势。随之而来的是，它还将面临产品差异化和定制化的持续压力。

但是，我们可以通过多种策略，来控制通常伴随着这种压力的部件和组件的昂贵扩散。其中最简单、最有效的方法之一就是部署EXALEAD 采购和标准化智能。

将信息源（附有语义信息）和三维图形签名这一通用语言相结合，使采购和标准化智能应用能够超越传统分析解决方案的限制，为决策者提供简单的用户体验。

在经历漫长的转型时，无法将这个简单的解决方案提供给 IBM 使用，但这种转型以及 Bird、 Volvo Bus 和 Wittur 等客户的 EXALEAD 部署表明，提高了标准化、首选部件的重复使用率，特 别是简单、大批量的部件，可以显著：

  • 改进程序和站点之间的部件标准化
  • 最大限度地降低各部门的成本
  • 最小化引用数量
  • 减少供应商数量，但加强战略关系
  • 利用过去的订单
  • 降低价格差异

非侵入式 EXALEAD 采购和标准化智能解决方案可以轻松实现这些目标。先进的机器学习技术可以自动执行以前耗时的任务，例如：

  • 识别并减少企业范围内的重复，
  • 丰富目录并使其标准化，并
  •  在几秒钟内找到现有的首选部件。