西門(mén)子發(fā)電機(jī)業(yè)務(wù)部是公司發(fā)電與天然氣事業(yè)部的一部分，致力于向全世界的公共事業(yè)單位提供高可靠性、高性能的旋轉(zhuǎn)發(fā)電設(shè)備。在位于德國(guó)米爾海姆市的設(shè)施中，工程師開(kāi)發(fā)并增強(qiáng)了綜合全面的渦輪發(fā)電機(jī)產(chǎn)品組合，可用于高達(dá)2200MVA的大型發(fā)電應(yīng)用。
憑借100年的悠久歷史、超過(guò)1,300臺(tái)的安裝設(shè)備規(guī)模、以及高達(dá)99%的效率等級(jí)，西門(mén)子發(fā)電機(jī)以毫不妥協(xié)的產(chǎn)品質(zhì)量而廣為人知。在這個(gè)行業(yè)中，質(zhì)保費(fèi)用非常高，而且斷電會(huì)造成每天高達(dá)100萬(wàn)美元的損失，因此西門(mén)子的工程師不能犯任何錯(cuò)誤。為此該公司不斷加大投資力度，吸引行業(yè)內(nèi)最出色的人才，并整合一系列先進(jìn)的工程技術(shù)解決方案，用以支持創(chuàng)新和提高生產(chǎn)力。
當(dāng)今，全球發(fā)電行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)異常激烈。眾多大型跨國(guó)公司都在這個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行了大量投資。像西門(mén)子這樣的原始設(shè)備制造商(OEM)也面臨激烈的競(jìng)爭(zhēng)和全新的挑戰(zhàn)。西門(mén)子生產(chǎn)的發(fā)電機(jī)體積大、制造過(guò)程非常耗時(shí)，并且成本高昂。為了壓縮產(chǎn)品的整體交付周期時(shí)間，公司自然而然地將目標(biāo)鎖定在工程階段。
盡管面對(duì)更緊迫的交付期限，開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)仍會(huì)提供各種客戶(hù)服務(wù)。除了開(kāi)發(fā)高度定制化的全新發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)或技術(shù)以外，米爾海姆的工程師還使用現(xiàn)成的組件來(lái)制造系統(tǒng)，從而最大限度地降低復(fù)雜性。所有組件都需要完美地協(xié)同工作，以達(dá)到或超越各種嚴(yán)苛的性能要求。此外，隨著現(xiàn)場(chǎng)已安裝的西門(mén)子發(fā)電機(jī)逐漸老化，這支工程團(tuán)隊(duì)還需提供越來(lái)越多的維護(hù)、維修和整修服務(wù)。
米爾海姆團(tuán)隊(duì)如何平衡所有這些優(yōu)先級(jí)事項(xiàng)，同時(shí)仍實(shí)現(xiàn)全球發(fā)電行業(yè)所需的高質(zhì)量呢?在過(guò)去幾年中，西門(mén)子發(fā)電機(jī)部門(mén)的管理組努力提高這支高素質(zhì)開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)的生產(chǎn)力。基于上述工作，西門(mén)子的工程經(jīng)理找到了實(shí)現(xiàn)更高生產(chǎn)力的五大要點(diǎn)。
該團(tuán)隊(duì)如何平衡所有這些優(yōu)先級(jí)事項(xiàng)，同時(shí)仍實(shí)現(xiàn)全球發(fā)電行業(yè)所需的高質(zhì)量呢?
1 組建靈活和流動(dòng)性的團(tuán)隊(duì)
西門(mén)子發(fā)電機(jī)部門(mén)的工程師每天都要重點(diǎn)處理多個(gè)相互沖突的優(yōu)先級(jí)事項(xiàng)。為了同時(shí)滿(mǎn)足所有需求，西門(mén)子建立了高度靈活的流動(dòng)性組織結(jié)構(gòu)。眾多“優(yōu)先團(tuán)隊(duì)”專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)處理關(guān)鍵項(xiàng)目，例如在斷電時(shí)為客戶(hù)恢復(fù)電力。不過(guò)，未分配優(yōu)先項(xiàng)目的員工可靈活機(jī)動(dòng)，根據(jù)項(xiàng)目的進(jìn)展和人員需求變化改變其被分派的任務(wù)。機(jī)械工程、電氣工程和其他專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的專(zhuān)家在不同小組進(jìn)行輪崗，根據(jù)需要提供他們的專(zhuān)業(yè)知識(shí)。
為了支持這種高度靈活、不斷變化的工程類(lèi)型，西門(mén)子制定了人員和技術(shù)的總體準(zhǔn)則。首先，大部分員工都應(yīng)具備眾多通用技能，才能在各團(tuán)隊(duì)中發(fā)揮多重作用。對(duì)于很多開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)而言，工程仿真是一項(xiàng)專(zhuān)業(yè)技能;不過(guò)在西門(mén)子發(fā)電機(jī)部門(mén)，約有一半的工程員工經(jīng)常使用仿真軟件。
此外，工程和設(shè)計(jì)工具平臺(tái)應(yīng)便于團(tuán)隊(duì)成員進(jìn)行項(xiàng)目協(xié)作，甚至是跨不同物理學(xué)科的協(xié)作。對(duì)于米爾海姆團(tuán)隊(duì)的眾多仿真項(xiàng)目，該團(tuán)隊(duì)通過(guò)采用定制化仿真基礎(chǔ)技術(shù)的主機(jī)來(lái)管理大部分工程數(shù)據(jù)。在這種一維(1-D)主機(jī)與ANSYS Workbench之間能夠發(fā)送和接收參數(shù)。Workbench可提供一種通用的用戶(hù)友好型數(shù)值分析平臺(tái)，團(tuán)隊(duì)成員可以聚集在這里，構(gòu)建共享模型，并交換設(shè)計(jì)理念。這種共享技術(shù)環(huán)境與管理主數(shù)據(jù)的主機(jī)協(xié)同工作，可確保每個(gè)人都使用相同的語(yǔ)言，并致力于相同的目標(biāo)，即使是團(tuán)隊(duì)成員的去留也不會(huì)對(duì)其有任何影響。
2 創(chuàng)建項(xiàng)目狀態(tài)的統(tǒng)一視圖
當(dāng)工程機(jī)構(gòu)需要平衡多個(gè)優(yōu)先級(jí)項(xiàng)目，并且成員需要在團(tuán)隊(duì)之間調(diào)動(dòng)時(shí)，管理人員必須全面了解每個(gè)項(xiàng)目的狀態(tài)。發(fā)電機(jī)的工程團(tuán)隊(duì)使用一款名為Concerto的軟件產(chǎn)品，可隨時(shí)查看和監(jiān)控正在進(jìn)行中的眾多項(xiàng)目。項(xiàng)目經(jīng)理會(huì)定期在Concerto中報(bào)告團(tuán)隊(duì)進(jìn)展，其中包括重要的詳細(xì)信息，例如已完成的進(jìn)度節(jié)點(diǎn)、延誤的期限，以及設(shè)計(jì)過(guò)程中所創(chuàng)建“緩沖”時(shí)間的可用性或消耗等。
工程高層管理人員至少每周采取一次糾正措施，例如，某個(gè)團(tuán)隊(duì)進(jìn)度落后或者另一個(gè)團(tuán)隊(duì)進(jìn)度提前，則會(huì)重新分配專(zhuān)家。在進(jìn)行決策的過(guò)程中，管理人員會(huì)從戰(zhàn)略角度權(quán)衡每個(gè)項(xiàng)目對(duì)于公司的重要性，確保不讓重要客戶(hù)感到失望，并讓技術(shù)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目不失水準(zhǔn)。
監(jiān)控項(xiàng)目進(jìn)度的軟件工具有很多，但關(guān)鍵在于其具備能夠?qū)崿F(xiàn)完整可視性的系統(tǒng)。基于技術(shù)的系統(tǒng)化方案不僅可確保所有決策都在事實(shí)基礎(chǔ)上進(jìn)行，而且還能全面掌握整個(gè)工程工作量。這些決策明顯優(yōu)于那些權(quán)宜之計(jì)或是敲開(kāi)經(jīng)理辦公室的門(mén)尋求幫助時(shí)做出的決策。在過(guò)去三年里，西門(mén)子發(fā)電機(jī)部通過(guò)實(shí)施正式的項(xiàng)目跟蹤系統(tǒng)，保持著遠(yuǎn)高于90%的工程項(xiàng)目準(zhǔn)時(shí)交付率，同時(shí)將所完成項(xiàng)目的數(shù)量翻了一翻。
3 僅根據(jù)需要深入探索
在發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)的最初階段，對(duì)完整產(chǎn)品進(jìn)行充分的3-D多物理場(chǎng)瞬態(tài)仿真不僅沒(méi)有必要，而且還會(huì)消耗過(guò)多資源。盡管西門(mén)子的最終系統(tǒng)異常復(fù)雜，但工程團(tuán)隊(duì)最開(kāi)始采用的卻是西門(mén)子利用定制軟件代碼開(kāi)發(fā)的內(nèi)部1-D設(shè)計(jì)環(huán)境。這使得工程師能夠?qū)Υ蟛糠之a(chǎn)品的幾何結(jié)構(gòu)進(jìn)行快速預(yù)先優(yōu)化，而后再繼續(xù)進(jìn)行更復(fù)雜和嚴(yán)苛的2-D和3-D建模。
隨著項(xiàng)目推進(jìn)到設(shè)計(jì)階段直至完工，西門(mén)子的工程師為了確保最終產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性都會(huì)進(jìn)行越來(lái)越深入的研究。只有當(dāng)精確度可增大效果和價(jià)值時(shí)才會(huì)進(jìn)行提高。西門(mén)子電機(jī)部沒(méi)有依賴(lài)單一的工具和簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，而是創(chuàng)建了廣泛的工具套件，包括可充分利用有限工程資源定制的1-D環(huán)境等;不過(guò)，他們?cè)谛枰獣r(shí)仍可以獲得更高保真度的結(jié)果。
4 戰(zhàn)略性地應(yīng)用物理測(cè)試
與西門(mén)子發(fā)電機(jī)部工程團(tuán)隊(duì)限制使用全面的3-D仿真一樣，團(tuán)隊(duì)成員僅在具有戰(zhàn)略意義時(shí)才部署成本高且耗時(shí)長(zhǎng)的物理原型構(gòu)建和測(cè)試。西門(mén)子構(gòu)建了無(wú)與倫比的大型發(fā)電機(jī)測(cè)試臺(tái)，可在向客戶(hù)交付系統(tǒng)前對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)證。當(dāng)公司投入開(kāi)發(fā)這種世界級(jí)的資源時(shí)，就有可能頻繁使用它，或許會(huì)在質(zhì)量檢查時(shí)過(guò)度依賴(lài)該資源。為了最小化測(cè)試和物理原型構(gòu)建的成本，西門(mén)子采用仿真技術(shù)不僅能盡早地證明機(jī)器的性能，而且還可以驗(yàn)證和糾正預(yù)測(cè)性的工程方法。
多年來(lái)，工程仿真經(jīng)驗(yàn)證在預(yù)測(cè)系統(tǒng)性能方面具有高度的精確性，無(wú)需進(jìn)行多輪物理測(cè)試。當(dāng)有需要時(shí)，仿真讓西門(mén)子工程師根據(jù)在虛擬設(shè)計(jì)空間中確定的具體問(wèn)題區(qū)域(例如高機(jī)械應(yīng)力或高溫度區(qū)域等)，有針對(duì)性地進(jìn)行物理測(cè)試。
當(dāng)把完成的發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)放在測(cè)試臺(tái)上測(cè)試時(shí)，工程師確切地知道哪些區(qū)域需要研究，以及如何研究——這是進(jìn)行早期規(guī)劃和戰(zhàn)略構(gòu)想的結(jié)果。如果在測(cè)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，可借助有針對(duì)性的后續(xù)仿真以低成本快速解決這些問(wèn)題。西門(mén)子發(fā)電機(jī)部在閉環(huán)周期內(nèi)將仿真和物理測(cè)試配合使用，僅在能增加客戶(hù)價(jià)值時(shí)才使用測(cè)試臺(tái)。
5 追求卓越
當(dāng)工程團(tuán)隊(duì)需要加緊工作并承受持續(xù)的壓力時(shí)，就很容易回到“我們一直是這么做”的想法上。然而，這與通過(guò)長(zhǎng)期創(chuàng)新和持續(xù)改進(jìn)增加競(jìng)爭(zhēng)力的初衷是相違背的。開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)需要查看和重新檢查最基礎(chǔ)的流程，才能不斷地縮短設(shè)計(jì)周期并降低成本。當(dāng)管理人員聚焦在多年來(lái)被廣泛采用的日常工作流程時(shí)，結(jié)果往往非常驚人。
例如，西門(mén)子電機(jī)部的工程師曾經(jīng)根據(jù)內(nèi)部客戶(hù)標(biāo)準(zhǔn)為每個(gè)項(xiàng)目手動(dòng)輸入多頁(yè)的電氣數(shù)據(jù)表單，這樣做非常耗時(shí)。西門(mén)子團(tuán)隊(duì)認(rèn)識(shí)到造成低效率的重要原因后，將不同客戶(hù)要求進(jìn)行整合，實(shí)現(xiàn)表格標(biāo)準(zhǔn)化。有了在線(xiàn)版本，工程師只需點(diǎn)擊幾次鼠標(biāo)就可非常輕松地填充每個(gè)項(xiàng)目的表格。現(xiàn)在，電氣規(guī)范的制定只需幾秒鐘，而非數(shù)天時(shí)間。由于老方法導(dǎo)致的低效率會(huì)影響每個(gè)下游每個(gè)流程，因此單單這項(xiàng)改善就顯著縮短了發(fā)電機(jī)業(yè)務(wù)部的交付期。
還有一個(gè)例子，當(dāng)創(chuàng)建3-D設(shè)計(jì)時(shí)，工程師會(huì)傳輸初始數(shù)據(jù)以進(jìn)行數(shù)值分析。由于物理設(shè)計(jì)和數(shù)值建模并行開(kāi)展，因而設(shè)計(jì)經(jīng)常發(fā)生變化，與數(shù)值模型不相匹配，這會(huì)增加設(shè)計(jì)不確定性和降低模型的價(jià)值。為了確保一致性，所涉及的工程師每周需要會(huì)面兩次以驗(yàn)證模型的有效性，即便是他們?cè)谑澜绮煌牡攸c(diǎn)工作也如此。此外，工程師還在后續(xù)采取的行動(dòng)上達(dá)成一致，專(zhuān)注于質(zhì)量和進(jìn)度安排。很多情況下，這樣可節(jié)省數(shù)周的返工時(shí)間，同時(shí)提高設(shè)計(jì)的質(zhì)量，且不增加任何成本。
每個(gè)工程團(tuán)隊(duì)都可能具有制度化的流程，并且這些流程已有多年未進(jìn)行審查和優(yōu)化。管理人員通過(guò)客觀(guān)審視他們的工程部門(mén)，就可能找到并消除這些隱藏的低效率因素。改變過(guò)時(shí)的日常工作方法可顯著提高工程生產(chǎn)力，通常僅需很少或不需要任何資金投入。
