精益研發(fā)核心問題揭示了企業(yè)研發(fā)陷入困境。

如今，制造業(yè)領(lǐng)域的產(chǎn)品研發(fā)模式已經(jīng)呈現(xiàn)出高度集成、協(xié)同和全程化的發(fā)展趨勢(shì)，產(chǎn)品越來越復(fù)雜，技術(shù)含量越來越高，數(shù)據(jù)越來越大。軟件正在部分替代原有硬件執(zhí)行更復(fù)雜的功能，越來越多的企業(yè)部門和合作單位參與到整個(gè)研發(fā)過程中。隨著產(chǎn)品的研發(fā)工藝越來越復(fù)雜，研發(fā)工藝涉及的一系列核心問題也逐漸暴露出來。大多數(shù)企業(yè)在產(chǎn)品研發(fā)的過程中面臨的核心問題主要有三個(gè)方面。

第一是產(chǎn)品的研發(fā)周期太長(zhǎng)，研發(fā)效率低。

主要如下：

1.產(chǎn)品開發(fā)過程不能在產(chǎn)品開發(fā)項(xiàng)目的專業(yè)組之間完全同步；項(xiàng)目的流程繁瑣，產(chǎn)品數(shù)據(jù)和信息沒有在項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)內(nèi)部的專業(yè)群體間有效傳遞；錯(cuò)誤的工程設(shè)計(jì)方法和不必要的設(shè)計(jì)步驟；研發(fā)過程中的工程變更和各種形式的返工等。

2.目前，產(chǎn)品的仿真已經(jīng)從過去的單學(xué)科、單參數(shù)、無協(xié)作的仿真發(fā)展到多學(xué)科、多參數(shù)、多領(lǐng)域耦合、高性能計(jì)算的協(xié)同仿真。一方面需要在越來越多類型的仿真分析中實(shí)現(xiàn)協(xié)同，另一方面需要實(shí)現(xiàn)越來越多的人協(xié)同進(jìn)行不同的仿真任務(wù)，這使得企業(yè)無法實(shí)現(xiàn)部門、人員、仿真工具、仿真模型、仿真數(shù)據(jù)等的協(xié)同。

第二是研發(fā)階段產(chǎn)品缺乏各方面性能驗(yàn)證，質(zhì)量難以保證。

中國(guó)是世界上最大的制造業(yè)國(guó)家。然而，“中國(guó)制造”產(chǎn)品的質(zhì)量信譽(yù)一度遭受重大打擊，產(chǎn)品質(zhì)量問題事件頻發(fā)。一方面，由于對(duì)產(chǎn)品在研發(fā)階段的設(shè)計(jì)可靠性、耐久性、維修性缺乏相應(yīng)的性能分析和驗(yàn)證，產(chǎn)品的整體功能和性能指標(biāo)無法得到有效保障；另一方面，在詳細(xì)的設(shè)計(jì)階段，產(chǎn)品的總設(shè)計(jì)工程師很難動(dòng)態(tài)掌握各子系統(tǒng)、部件的設(shè)計(jì)對(duì)整體功能和性能指標(biāo)的滿意度和影響程度，導(dǎo)致產(chǎn)品的整體質(zhì)量無法得到保障。

第三，產(chǎn)品缺乏自主創(chuàng)新，不具備核心競(jìng)爭(zhēng)力。

目前，中國(guó)仍處于國(guó)際產(chǎn)業(yè)鏈的下游。據(jù)統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)制造業(yè)企業(yè)中，擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的企業(yè)僅占企業(yè)總數(shù)的萬分之三，99%的企業(yè)沒有申請(qǐng)專利，從而形成了中國(guó)制造業(yè)“有制造無創(chuàng)造，有產(chǎn)權(quán)無知識(shí)，靠模仿為生”的現(xiàn)象。更大的問題是，因?yàn)榇蟛糠制髽I(yè)靠模仿為生，他們知道自己的產(chǎn)品，卻不知道為什么。企業(yè)研發(fā)的產(chǎn)品造成的，核心的性能比較低。

以上問題主要是由于大多數(shù)企業(yè)沒有建立完整健全的產(chǎn)品研發(fā)體系，研發(fā)流程不清晰，缺乏規(guī)范的產(chǎn)品規(guī)劃體系和強(qiáng)有力的實(shí)施方案。各種設(shè)計(jì)和模擬工具隨便用，與流程和數(shù)據(jù)不融合，不流暢；質(zhì)量管理沒有融入研發(fā)工作，質(zhì)量和研發(fā)兩張皮；傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)沒有沉淀、積累和傳承或者很好的融入到研發(fā)的過程中。知識(shí)和研發(fā)是兩張皮...

這直接導(dǎo)致自主研發(fā)能力弱，產(chǎn)品創(chuàng)新意識(shí)不強(qiáng)，研發(fā)周期無競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，研發(fā)成本較國(guó)外先進(jìn)國(guó)家高，嚴(yán)重制約了企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和自主創(chuàng)新能力。

企業(yè)的目標(biāo)是利潤(rùn)最大化，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。企業(yè)需要的是精益。

解決企業(yè)問題精益研發(fā)來的正是時(shí)候。

“精益研發(fā)”是解決企業(yè)在研發(fā)過程中核心問題的關(guān)鍵。它是一項(xiàng)基于建模的信息系統(tǒng)工程。以系統(tǒng)集成、過程管理、數(shù)據(jù)管理、知識(shí)驅(qū)動(dòng)等信息技術(shù)為手段，綜合應(yīng)用知識(shí)工程、協(xié)同仿真、創(chuàng)新設(shè)計(jì)、質(zhì)量設(shè)計(jì)和多學(xué)科優(yōu)化等先進(jìn)技術(shù)。，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品從概念設(shè)計(jì)到試產(chǎn)的高效協(xié)同，有效幫助企業(yè)提升產(chǎn)品自主創(chuàng)新能力。實(shí)現(xiàn)機(jī)制是通過建模增加系統(tǒng)的分解維度，將知識(shí)和標(biāo)準(zhǔn)嵌入到研發(fā)和管理流程中，實(shí)現(xiàn)知識(shí)驅(qū)動(dòng)的精益研發(fā)流程。精益研發(fā)技術(shù)是系統(tǒng)工程、設(shè)計(jì)方法論和項(xiàng)目管理的分析、提煉和集成應(yīng)用，是精益研發(fā)系統(tǒng)工程模型的基本內(nèi)容。精益研發(fā)技術(shù)要點(diǎn)：

標(biāo)準(zhǔn)化流程——?jiǎng)傂院腿嵝韵嘟Y(jié)合；

知識(shí)引導(dǎo)——適度推送；

系統(tǒng)維度——基于建模的系統(tǒng)工程，適合分解和綜合；

開放系統(tǒng)——有利于應(yīng)用集成。

精益研發(fā)的實(shí)現(xiàn)需要人、流程、技術(shù)的配合。那么，如何實(shí)現(xiàn)研發(fā)過程中參與要素的高度協(xié)同，消除產(chǎn)品研發(fā)過程中不必要的環(huán)節(jié)，提高產(chǎn)品的技術(shù)含量和附加值，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的精益，進(jìn)而提升企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，實(shí)現(xiàn)從“制造”到“智造”的轉(zhuǎn)變？

踐行精益法則，引領(lǐng)中國(guó)未來智造。

第一，精益研發(fā)需要建立完整健全的產(chǎn)品研發(fā)流程。

要實(shí)現(xiàn)精益研發(fā)，確定高效的產(chǎn)品研發(fā)流程是關(guān)鍵。如何打造高效流暢的研發(fā)流程？雖然不同的企業(yè)對(duì)研發(fā)的價(jià)值有不同的理解，但是研發(fā)的過程和實(shí)現(xiàn)它的工具是有一些區(qū)別的。但要實(shí)現(xiàn)精益研發(fā)，一般流程可以借鑒。

在產(chǎn)品研發(fā)的初始階段，為了避免設(shè)計(jì)中部分流程生產(chǎn)未能滿足客戶需求而造成的浪費(fèi)(即流程研發(fā)中不增值的流程和操作)，需要在產(chǎn)品研發(fā)之前進(jìn)行深入的市場(chǎng)調(diào)研，針對(duì)客戶需求形成完整的產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)需求，建立基于用戶的產(chǎn)品能力評(píng)估模型，并在此基礎(chǔ)上，將工作流程細(xì)分為更細(xì)微的步驟。

在研發(fā)過程中，結(jié)合協(xié)同仿真、創(chuàng)新設(shè)計(jì)、質(zhì)量設(shè)計(jì)三項(xiàng)研發(fā)技術(shù)，以協(xié)同仿真為基礎(chǔ)，推進(jìn)基于知識(shí)的仿真分析，從多個(gè)領(lǐng)域開展產(chǎn)品的數(shù)字化仿真分析，發(fā)揮CAE技術(shù)優(yōu)勢(shì)，進(jìn)行全維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、分析和優(yōu)化，將產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計(jì)貫穿于產(chǎn)品設(shè)計(jì)的全過程；在此基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)有的工程經(jīng)驗(yàn)和業(yè)內(nèi)快速的設(shè)計(jì)方法，通過PDM對(duì)研發(fā)過程中的各類數(shù)據(jù)進(jìn)行有效管理，實(shí)現(xiàn)研發(fā)信息的有效集成和共享。高效協(xié)作用于減少(或消除)開發(fā)過程中的無效環(huán)節(jié)，協(xié)同仿真以“立刻做正確的事”為目標(biāo)，從客戶的角度安排和評(píng)估最終產(chǎn)品，知識(shí)積累用于推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新。

其次，要實(shí)現(xiàn)精益研發(fā)，需要將研發(fā)的流程“翻三倍”。

“三位一體”研發(fā)流程，即研發(fā)流程標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、系列化。每個(gè)企業(yè)的現(xiàn)狀不一樣，產(chǎn)品開發(fā)的方式也不一樣。如何重視研發(fā)流程，讓管理流程“落地”，規(guī)范流程，固化和規(guī)范研發(fā)流程是一種方式。以仿真分析流程的建立和標(biāo)準(zhǔn)化為例，說明流程的建立和標(biāo)準(zhǔn)化。

(1)建立模擬分析流程。

在企業(yè)現(xiàn)有的研發(fā)框架下，建立產(chǎn)品研發(fā)過程中的仿真分析流程，同時(shí)建立幾個(gè)子流程。過程定義的內(nèi)容包括模擬分析的內(nèi)容、輸入/輸出、文件格式、各部門的職責(zé)等。在產(chǎn)品開發(fā)的每個(gè)階段。在此流程的指導(dǎo)下，仿真分析與產(chǎn)品開發(fā)緊密結(jié)合，從而提高相關(guān)部門之間的協(xié)作效率，實(shí)現(xiàn)研發(fā)中的高效協(xié)同。

(2)規(guī)范仿真分析，建立仿真分析數(shù)據(jù)庫(kù)。

總結(jié)仿真分析經(jīng)驗(yàn)，建立仿真分析規(guī)范，包括建模規(guī)范、分析評(píng)估規(guī)范、數(shù)據(jù)處理規(guī)范等。，讓沒有分析經(jīng)驗(yàn)的員工也能按照仿真分析規(guī)范進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的仿真分析。建立仿真分析數(shù)據(jù)庫(kù)，包含設(shè)計(jì)、測(cè)試、分析、性能、裝配、部件特性、材料特性等所有與性能開發(fā)相關(guān)的數(shù)據(jù)。，在仿真分析過程中固化以往的經(jīng)驗(yàn)，不斷積累現(xiàn)有產(chǎn)品的仿真分析數(shù)據(jù)和試驗(yàn)數(shù)據(jù)，為新產(chǎn)品的研發(fā)提供結(jié)構(gòu)和性能設(shè)計(jì)的范圍限制，這也是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)積累和知識(shí)沉淀的關(guān)鍵。

(3)仿真分析過程的標(biāo)準(zhǔn)化

規(guī)范仿真分析的流程，使仿真分析從概念設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)到量產(chǎn)的內(nèi)容和流程能夠形成一系列標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范模型建立、仿真分析流程、評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)處理等步驟；模擬報(bào)告被模板化以標(biāo)準(zhǔn)化報(bào)告的格式和內(nèi)容。通過仿真分析的標(biāo)準(zhǔn)化，不斷積累研發(fā)數(shù)據(jù)并進(jìn)行分類，方便了數(shù)據(jù)查找，提高了設(shè)計(jì)人員的工作效率，縮短了整個(gè)產(chǎn)品的研發(fā)周期。

規(guī)范流程后，如何保證流程的順利實(shí)施？雖然有各種流程作為基礎(chǔ)，但是運(yùn)行這些系統(tǒng)和流程的是人，所以對(duì)流程運(yùn)行的有效監(jiān)督和控制也是企業(yè)實(shí)現(xiàn)精益研發(fā)必須考慮的因素。

最后，精益研發(fā)的實(shí)現(xiàn)需要有效的技術(shù)和工具的支持。

精益研發(fā)的實(shí)現(xiàn)還是需要兩個(gè)保障。一個(gè)是產(chǎn)品研發(fā)應(yīng)用的技術(shù)，一個(gè)是研發(fā)過程中使用的工具。在引入新技術(shù)方面，精益的原則不是積極倡導(dǎo)新技術(shù)，而是使用可靠的、經(jīng)過充分測(cè)試的技術(shù)。在研發(fā)工具方面，一定要選擇合適的研發(fā)管理工具。沒有有效的工具支撐，產(chǎn)品研發(fā)將處于不可持續(xù)、不完整的狀態(tài)。工具和技術(shù)的意義在于支持流程和加強(qiáng)人的工作。以虛擬幾何原型技術(shù)和管理工具在汽車產(chǎn)品研發(fā)中的應(yīng)用為例，說明了在精益研發(fā)中選擇有效技術(shù)和工具的重要性。

引入有效的產(chǎn)品研發(fā)技術(shù)

虛擬樣機(jī)技術(shù)可以使企業(yè)實(shí)現(xiàn)新產(chǎn)品設(shè)計(jì)的全三維數(shù)字化。企業(yè)可以根據(jù)研發(fā)產(chǎn)品的特點(diǎn)，定制3D 設(shè)計(jì)工具的個(gè)性化模塊，滿足實(shí)際的研發(fā)需求。例如，目前大部分企業(yè)采用“三維加二維”的產(chǎn)品設(shè)計(jì)模式(即利用三維軟件進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)，然后轉(zhuǎn)換成符合歸檔和指導(dǎo)車間生產(chǎn)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的二維圖紙)，這可能導(dǎo)致裝配設(shè)計(jì)困難復(fù)雜、產(chǎn)品修改和系列化設(shè)計(jì)困難、二維CAD圖紙與三維沒有關(guān)聯(lián)等一些問題。為解決上述問題，采用自頂向下結(jié)合三維虛擬建模的方法。在此基礎(chǔ)上，應(yīng)用PDM系統(tǒng)和內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的全三維數(shù)字化、系統(tǒng)化和模塊化。

在產(chǎn)品設(shè)計(jì)分頁(yè)過程中，將具體產(chǎn)品結(jié)合自頂向下的設(shè)計(jì)方式，應(yīng)用模塊化的設(shè)計(jì)解決方案，將設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的所有數(shù)據(jù)檢入PDM系統(tǒng)，設(shè)計(jì)結(jié)果直接由3D軟件出圖，可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程的高效協(xié)同，即保證產(chǎn)品圖紙的真實(shí)性、準(zhǔn)確性、充分關(guān)聯(lián)性以及圖紙與3D模型的一致性，具有良好的模塊化。每個(gè)子組件都是自成體系的，從一個(gè)型號(hào)中拉出某個(gè)組件放到另一個(gè)型號(hào)上非常方便，可以快速借用其他產(chǎn)品，同時(shí)可以大大縮短新產(chǎn)品的開發(fā)周期。

面向企業(yè)的全3D數(shù)字解決方案

應(yīng)用有效的研發(fā)管理工具

在引入有效理念和技術(shù)的基礎(chǔ)上，精益研發(fā)還需要有效的研發(fā)管理工具來支撐。以汽車等復(fù)雜產(chǎn)品的研發(fā)為例，可以考慮將產(chǎn)品的研發(fā)項(xiàng)目管理平臺(tái)、流水線產(chǎn)品開發(fā)流程(基于模板的特定車型開發(fā)流程)、電子簽收平臺(tái)、基于平臺(tái)的通用管理平臺(tái)整合到一個(gè)系統(tǒng)中，固化整車的研發(fā)流程，以流程驅(qū)動(dòng)的跨領(lǐng)域知識(shí)管理的方式，管理產(chǎn)品設(shè)計(jì)的包括規(guī)則、流程、重要設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)、可交付成果在內(nèi)的諸多內(nèi)容。

在此基礎(chǔ)上，以“信息包”和“知識(shí)庫(kù)”的形式，將專家為產(chǎn)品設(shè)計(jì)總結(jié)的相關(guān)法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)打包，通過任務(wù)直接傳遞給設(shè)計(jì)工程師。即構(gòu)建基于互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的設(shè)計(jì)導(dǎo)航系統(tǒng)，以研發(fā)流程為基礎(chǔ)，形成研發(fā)中各階段、關(guān)鍵點(diǎn)及相應(yīng)產(chǎn)出的固化，建立標(biāo)準(zhǔn)化的項(xiàng)目策劃操作模板，推動(dòng)研發(fā)流程和項(xiàng)目管理的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化。產(chǎn)品的研發(fā)被分解成由若干個(gè)小任務(wù)組成的任務(wù)流，每個(gè)研發(fā)部門被視為不同的工位。任務(wù)流從一個(gè)工位轉(zhuǎn)移到下一個(gè)工位，形成研發(fā)流水線，既能提高設(shè)計(jì)效率，又能保證產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量。這樣就在企業(yè)內(nèi)部形成了統(tǒng)一的產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)、標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)和經(jīng)驗(yàn)知識(shí)庫(kù)，使產(chǎn)品設(shè)計(jì)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)得到有效的留存、共享、利用和傳承。

某公司設(shè)計(jì)導(dǎo)航系統(tǒng)框圖

此外，為了更好地幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)研發(fā)能力和產(chǎn)品質(zhì)量的跨越式提升，構(gòu)建立體的研發(fā)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)體系，PERA GLOBAL自主搭建了精益研發(fā)平臺(tái)。精益研發(fā)平臺(tái)是將精益研發(fā)技術(shù)融入到產(chǎn)品實(shí)際的研發(fā)流程中而構(gòu)建的系統(tǒng)平臺(tái)。其主要框架主要由“集成設(shè)計(jì)與仿真(WS)、知識(shí)工程與創(chuàng)新(KM)、質(zhì)量設(shè)計(jì)與管理(QA)和系統(tǒng)工程與過程協(xié)同(SE)”四個(gè)系統(tǒng)組成，包括協(xié)同仿真平臺(tái)PERA。仿真平臺(tái)以精益為目標(biāo)，基于精益研發(fā)總線，通過協(xié)同仿真、技術(shù)創(chuàng)新、質(zhì)量管理三個(gè)核心技術(shù)實(shí)現(xiàn)企業(yè)數(shù)字樣機(jī)的研發(fā)。它具有可視化、過程化、協(xié)作化和知識(shí)化的特點(diǎn)。

通過分析精益研發(fā)產(chǎn)生的背景以及如何在企業(yè)中實(shí)現(xiàn)精益研發(fā),可以看出精益研發(fā)將有效支撐中國(guó)制造業(yè)數(shù)字化，徹底梳理研發(fā)流程，規(guī)范研發(fā)；支持產(chǎn)品模型開發(fā)的頂層科學(xué)規(guī)劃和設(shè)計(jì)，提高執(zhí)行層的工作效率；支持產(chǎn)品綜合設(shè)計(jì)和仿真工具的數(shù)據(jù)集成和平滑；支持將企業(yè)知識(shí)融入研發(fā)活動(dòng)；支持企業(yè)質(zhì)量管理融入研發(fā)流程，避免企業(yè)知識(shí)/質(zhì)量管理和研發(fā)兩張皮的現(xiàn)象。

要在研發(fā)過程管理和知識(shí)工程的基礎(chǔ)上，將精益研發(fā)付諸實(shí)踐，發(fā)揮其巨大作用，核心在于如何根據(jù)自身特點(diǎn)，構(gòu)建適合自身發(fā)展的精益研發(fā)體系，即建立一套完整的開發(fā)過程，進(jìn)而建立一套度量過程手段，不斷完善過程，不斷優(yōu)化，持之以恒。在這個(gè)過程中，人、流程、技術(shù)的有機(jī)結(jié)合非常重要。結(jié)合整個(gè)企業(yè)的研發(fā)情況，制定標(biāo)準(zhǔn)化的研發(fā)流程，使用最有效的技術(shù)和工具，同時(shí)強(qiáng)調(diào)團(tuán)隊(duì)培養(yǎng)。注：這三個(gè)方面必須有機(jī)地結(jié)合成一個(gè)協(xié)調(diào)發(fā)展的體系。