在刚结束的2022“两会”期间，ESG（可持续发展）、绿色、低碳、研发、创新等关键词再次成为热点。去年“两会”上，“碳达峰”、“碳中和”被首次写入政府工作报告，以“双碳”目标为核心的ESG战略进入到了所有国民经济领域，其中也包括作为国民经济支柱的工程机械制造行业。PTC工程机械行业资深技术专家朱海波强调，不要看工程机械的数量远低于汽车的数量，但工程机械行业的碳排放水平与汽车行业不相上下，甚至更高。
在去年公布的首份“中国百强科技企业ESG指数”，近半数科技企业处于二星级以下水平，其中仅6家电气及机械制造企业上榜，整体处于中下水平。对于工程机械企业的研发负责人来说，“双碳”目标意味着什么？产品研发部门应该如何转型应对这一挑战？从而使产品获得差异化竞争优势，帮助企业提前走出新一轮的下行周期？朱海波以国际工程机械龙头小松为例指出，ESG产品研发体系变革是工程机械行业研发的重大趋势。
极限ESG：月球挖掘机
ESG对于中国工程机械企业来说，不仅意味着产品从燃油向电动的全面更新换代，更意味着对整个产品研发体系的全面创新和发展——将ESG战略与产品研发创新体系融合起来，为工程机械企业的长期战略发展服务，塑造未来产品、服务和解决方案的核心竞争力。
2021年底，国际工程机械龙头小松宣布，其提出的“月球建筑设备数字孪生技术开发提案”已入选日本的外太空自动化施工项目，小松“挖掘机登月计划”通过无人驾驶、数字孪生、远程操作等实施月球工程虽然还处于概念阶段，但也对全球工程机械行业提出了未来工程环境极限挑战。
朱海波强调，无人驾驶、数字孪生、远程操作以及在月球使用的太阳能和电力等新能源都是ESG科技战略的产物，小松月球挖掘机虽然仅仅是一个产品，但却是小松ESG战略下产品创新体系的高度集成——小松在2019年4月提出了结合ESG战略的“DANTOSTU Value—Forward共同推进可持续发展”计划，该计划通过对产品、服务和流程的数字化转型，产生解决ESG问题的正向循环，实现未来的安全、高生产力、智能和清洁的施工环境。
小松“DANTOSTU Value”计划包括：高度集成了ICT能力和电动能源等高质量、高附加值产品，这些产品可自动化甚至自主运行、基于电力、可远程遥控；实现可视化的下一代产品运维，应用物联网和AI技术的预测性维护、基于产品序列号的生命周期支持和下一代远程控制管理系统；承诺安全与生产力的智慧施工，通过优化平台与解决方案实现自主决策装备机械、根据施工计划自动组织无人施工的日常运行等。
向龙头企业学什么
作为国际工程机械的龙头，小松的产品研发和创新体系，值得中国的工程机械、烟机、煤机、纺机、农机、机床等制造企业学习。对于小松来说，并没有为ESG划出独立的资源或独立的产品线，而将ESG融入到了小松自2001年开始的Dantotsu绝对优势研发工程大战略中，而小松月球挖掘机也是小松Dantotsu大战略发展的成果之一。在小松可见的成就背后，是一整套面向企业未来战略发展的研发工程体系。
（小松公司面向未来的ESG战略）
对于任何企业来说，研发既是技术创新战略，也是企业管理战略。特别是以工程机械为代表的工业企业来说，产品技术创新与研发节奏要与市场需求相结合。工程机械企业都是重资产模式，无法像微软或IBM等轻资产模式那样保持充裕的现金流，甚至可以维持庞大的企业基础研究院。工程机械产品具有多品种、小批量、按单生产、结构复杂等特点，同时工程机械行业又具有重资产、周期性、产品研发时间长等特点，因此工程机械的研发是一个需要综合考虑企业资源、市场需求、产品特点、技术创新、盈利水平等的创新工程。
小松在2001年左右提出Dantotsu绝对优势战略，一个大的背景是当年小松出现了公司有史以来首次运营亏损：1970年代到2000年左右，小松公司呈现国际化和多元化，早期的海外市场带动了对工程机械的规模化需求；2000年左右，海外市场进入停滞期，同时小松为追求多元化发展而进入了非工程机械领域，大规模投资加剧了小松的资本和资源消耗，导致出现了高投入、低利润甚至亏损的状态；2000年左右出现亏损后，小松选择战略重组，放弃多元化而聚焦重点战略领域，同时在产品研发上也推出了Dantotsu绝对优势战略，即放弃平均主义而对部分产品性能或配置有所牺牲，再将所有资源投入到打造让竞争对手几年时间都无法赶上的突出优势；2001年至今，随着小松推进Dantotsu绝对优势战略，小松公司的海外市场不降反升，而且取得了比之前更大的海外市场份额，目前小松的海外市场营收占公司整体超过80%。
中国工程机械行业经历了2009年到2014年的国内大规模投资扩张，在2015年左右进入了降本增效的阶段，当时与小松公司存在14年到15年的差距，经过了2018年到2019年的国家政策调整而大力发展电动设备后，2022年的中国工程机械行业与小松公司的差距缩短到了5年左右。朱海波强调，小松公司的绝对优势在于建立了完整的产品研发体系，以及智慧施工端向研发端不断反馈数据，形成了从产品研发到生产交付再到施工应用的完整链条。而中国工程机械企业的研发水平目前仍处于盲目采购软件而忽视业务的真正需求、重视单项技术而忽视搭建完整技术体系、跟进热点创新而缺乏完整研发蓝图的阶段，需要向国际龙头企业学习围绕产品正向设计，从产品需求、系统工程、设计协同和仿真到现场应用等的完整闭环迭代研发体系。
作为全球工业软件领域的顶级技术供应商，PTC也是小松Dantotsu绝对优势战略背后的主要技术提供商，特别是围绕小松智能产品管理体系提供了端到端的数字主线平台，从设计数据、工艺数据到服务数据，完整支撑小松从产品开发到生产制造和交付再到销售、运营与服务的全生命周期。可以说，小松整体研发体系是基于PTC技术和产品构建，再通过PTC工业物联网平台连入现场施工，通过数字孪生应用将工况数据反馈给研发等环节。
具体来看，在智能产品设计与管理方面，PTC的Creo CAD平台和Windchill PLM平台等支持小松的智能产品软硬件设计，实现了产品软硬件设计的平台化与模块化，特别是支持电动产品的快速设计，打造软硬件的协同设计环境，并基于工况构建数字孪生驱动下的设计仿真迭代体系；在有了设计数据后，PTC平台通过端到端的BOM管理，支持销售的快速选配，即模块化产品配置，快速满足客户的定制化需求；而有了订单数据后，即可以通过货架式配件管理，构建订单的生产制造计划，进而支持敏捷和精益生产制造。
三大ESG研发方案
从小松实践可以得出，企业研发体系构建不是一蹴而就的，需要依托企业发展现状，按照“重基础-突效益-强体系”发展思路进行构建。
借鉴CMM成熟度模型，企业数字化成熟度分为以下5个层级：Level 1——初始级（Ad Hoc），即数字化举措仅为响应单点业务挑战，与企业战略匹配性低，且不注重用户体验；Level 2——机遇级（Opportunistic），即已认识到数字化战略应融入业务战略，但仍欠缺一体化的数字化体系规划，数据、流程仍存在断点；Level 3——重复级（Repeatable），即企业制定了数字化的蓝图及推广路线，导入方法论循序构建内部运营的数字化体系，但并未实现产品及服务的创新；Level 4——管理级（Managed），即数字化蓝图与业务战略紧密关联，数字化技术赋能企业进行产品及服务体验的变革；Level 5——优化级（Optimized），即企业具有颠覆性特征，数字化技术持续驱动企业商业模式创新，并能够影响市场，带动生态环境的重塑。
其中，Level 1和Level 2属于“重基础”阶段，Level 3属于“突效益”阶段，Level 4和Level 5属于“强体系”阶段。重基础核心是信息化补短板，企业对产品研发、工艺、服务、项目等基础能力进行规划和实施。突效益核心是数字化赋能，企业依托PLM/ERP/MES等基础平台，通过数字主线技术实现人财物的联系，打造高效的研发能力，进而提升企业盈利能力。强体系核心是打造柔性可持续扩展研发体系，不断融合新技术、新手段，构建新场景、新能力，支撑企业持续的研发创新转型。
纵观国内整个工程机械行业，多数企业仍处于Level 2，行业龙头已经推进Level 3能力建设，但小松已经达到了Level 4，并向Level 5迈进。当前，中国工程机械行业进入ESG转型新阶段，大部分企业已经或正在接近完成信息化基础平台搭建，进入数字化赋能实现企业降本增效阶段，借鉴小松的智能产品研发实践，朱海波向中国的工程机械企业推荐三大PTC解决方案，以满足“十四五”期间面向ESG的工程机械产品研发创新变革。
首先是基于人工智能的创新设计。工程机械的产品研发经历五大阶段：3D建模、MBD应用、实时仿真设计、创成式设计、AR协同。目前大多数工程机械企业已经应用了前两种设计方案，而创成式设计即由人工智能辅助的创新设计，则是面向ESG绿色低碳的新型研发设计方案。
创成式设计即把人工智能融入CAD软件中，由CAD系统自动完成设计，创成式设计的结果还支持3D打印，降低耗材的同时让零部件更轻、更节能、更环保。PTC Creo 8.0以上版本支持人工智能辅助设计，底层是一套由PTC多年积累的知识库，再加上通过PTC ThingWorx数字孪生返回的施工现场数据，由“知识+数据”驱动人工智能为企业研发团队提供创新设计思路。同时ThingWorx数字孪生提供的数据驱动用于仿真载荷谱，从而让仿真实验更接近实际工况。简单理解，PTC面向人工智能的创新设计方案就是“创成式设计+数字孪生”。
第二是基于产品数字主线的模块化产品配置管理方案，帮助企业打造面向降本增效的研发创新体系：实现由面向订单研发向面向平台化模块化研发模式的转变，打造面向平台化模块化设计组织体系和标准体系；由产品研发逆向设计向面向需求、仿真、试验的正向设计模式转变，缩短产品研发周期，提升产品性能；由电子文档、结果管理、线下管理向结构化文档、过程管理、线上管理模式转变；由订单全新设计向订单货架选配、快速制造交付模式转变。
PTC Windchill PLM支撑产品平台化模块化研发，实现产品BOM、模块、流程等一体化管理， 并借助ThingWorx数字主线技术打通产品全生命周期过程中BOM、模块、流程及人员角色，实现订单的高配置、高重用、端到端在线，进而提高订单交付效率和质量，将研发团队的精力从完成订单研发转向真正的产品创新和技术创新，整体升级了工程机械企业的研发平台和研发效率，建立了更绿色、更低碳、更高效能的研发体系。
第三是端到端的敏捷软件研发体系方案。随着工程机械产品的电动化以及集成了越来越多的ICT技术，面向敏捷的软件研发、软硬一体化集成、软件的云化部署和远程运维、软件研发与数字孪生结合等成为工程机械智能产品设计的重要方向。一方面在瀑布式研发基础上，面向敏捷研发对需求、开发、代码、测试等数据重组，并打造敏捷流程体系，支撑敏捷软件研发；另一方面将软件研发与数字主线和数字孪生结合，通过数字主线实现软件研发、灌装、运维端到端管理，通过数字孪生将使用软件过程中的数据返回研发端，从而对软件进行持续的迭代和优化。
PTC Windchill PLM平台从整体上支撑实现敏捷软件研发体系，已经融合到Windchill平台的Integrity软件应用生命周期解决方案极大提升了软件研发和软硬一体化集成的生产力和效率，而基于PTC ThingWorx的产品数字主线平台和数字孪生则可以将软件生命周期的各个阶段连接起来形成数据链的全贯通，从而对软件持续迭代优化。
整体来说：“十四五”期间，中国工程机械行业整体进入了降本增效、向研发创新要效益的阶段，整体需要在研发方面补课，需要向国际龙头企业学习建立完整的研发体系，再将ESG战略融入到研发体系中，打造面向长期可持续发展的具有极强竞争力的智能产品体系，最终在国际市场与国内市场“双循环”中建立全新的中国工程机械品牌形象。而烟机、煤机、纺机、农机、机床等重型装备企业都可以从工程机械的ESG产品研发实践中分享研发创新红利，从而整体推进中国重型装备的高质量发展。
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