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，產(chǎn)品越來越復雜，技術含量越來越高，數(shù)據(jù)越來越大。軟件正在部分替代原有硬件執(zhí)行更復雜的功能，越來越多的企業(yè)部門和合作單位參與到整個研發(fā)過程中。隨著產(chǎn)品的研發(fā)工藝越來越復雜，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方面。

第一是產(chǎn)品的研發(fā)周期太長，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)項目的專業(yè)組之間完全同步；項目的流程繁瑣，產(chǎn)品數(shù)據(jù)和信息沒有在項目團隊內(nèi)部的專業(yè)群體間有效傳遞；錯誤的工程設計方法和不必要的設計步驟；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)從過去的單學科、單參數(shù)、無協(xié)作的仿真發(fā)展到多學科、多參數(shù)、多領域耦合、高性能計算的協(xié)同仿真。一方面需要在越來越多類型的仿真分析中實現(xiàn)協(xié)同，另一方面需要實現(xiàn)越來越多的人協(xié)同進行不同的仿真任務，這使得企業(yè)無法實現(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證，質(zhì)量難以保證。

中國是世界上最大的制造業(yè)國家。然而，“中國制造”產(chǎn)品的質(zhì)量信譽一度遭受重大打擊，產(chǎn)品質(zhì)量問題事件頻發(fā)。一方面，由于對產(chǎn)品在研發(fā)階段的設計可靠性、耐久性、維修性缺乏相應的性能分析和驗證，產(chǎn)品的整體功能和性能指標無法得到有效保障；另一方面，在詳細的設計階段，產(chǎn)品的總設計工程師很難動態(tài)掌握各子系統(tǒng)、部件的設計對整體功能和性能指標的滿意度和影響程度，導致產(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，不具備核心競爭力。

目前，中國仍處于國際產(chǎn)業(yè)鏈的下游。據(jù)統(tǒng)計，國內(nèi)制造業(yè)企業(yè)中，擁有自主知識產(chǎn)權的企業(yè)僅占企業(yè)總數(shù)的萬分之三，99%的企業(yè)沒有申請專利，從而形成了中國制造業(yè)“有制造無創(chuàng)造，有產(chǎn)權無知識，靠模仿為生”的現(xiàn)象。更大的問題是，因為大部分企業(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)劃體系和強有力的實施方案。各種設計和模擬工具隨便用，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)的設計經(jīng)驗和知識沒有沉淀、積累和傳承或者很好的融入到研發(fā)的過程中。知識和研發(fā)是兩張皮...

這直接導致自主研發(fā)能力弱，產(chǎn)品創(chuàng)新意識不強，研發(fā)周期無競爭優(yōu)勢，研發(fā)成本較國外先進國家高，嚴重制約了企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和自主創(chuàng)新能力。

企業(yè)的目標是利潤最大化，實現(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鍵。它是一項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、知識驅(qū)動等信息技術為手段，綜合應用知識工程、協(xié)同仿真、創(chuàng)新設計、質(zhì)量設計和多學科優(yōu)化等先進技術。，實現(xiàn)產(chǎn)品從概念設計到試產(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。實現(xiàn)機制是通過建模增加系統(tǒng)的分解維度，將知識和標準嵌入到研發(fā)和管理流程中，實現(xiàn)知識驅(qū)動的精益研發(fā)流程。精益研發(fā)技術是系統(tǒng)工程、設計方法論和項目管理的分析、提煉和集成應用，是精益研發(fā)系統(tǒng)工程模型的基本內(nèi)容。精益研發(fā)技術要點：

標準化流程——剛性和柔性相結合；

知識引導——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)——有利于應用集成。

精益研發(fā)的實現(xiàn)需要人、流程、技術的配合。那么，如何實現(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)品的技術含量和附加值，實現(xiàn)產(chǎn)品的精益，進而提升企業(yè)的核心競爭力，實現(xiàn)從“制造”到“智造”的轉變？

踐行精益法則，引領中國未來智造。

第一，精益研發(fā)需要建立完整健全的產(chǎn)品研發(fā)流程。

要實現(xiàn)精益研發(fā)，確定高效的產(chǎn)品研發(fā)流程是關鍵。如何打造高效流暢的研發(fā)流程？雖然不同的企業(yè)對研發(fā)的價值有不同的理解，但是研發(fā)的過程和實現(xiàn)它的工具是有一些區(qū)別的。但要實現(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，為了避免設計中部分流程生產(chǎn)未能滿足客戶需求而造成的浪費(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)之前進行深入的市場調(diào)研，針對客戶需求形成完整的產(chǎn)品技術指標需求，建立基于用戶的產(chǎn)品能力評估模型，并在此基礎上，將工作流程細分為更細微的步驟。

在研發(fā)過程中，結合協(xié)同仿真、創(chuàng)新設計、質(zhì)量設計三項研發(fā)技術，以協(xié)同仿真為基礎，推進基于知識的仿真分析，從多個領域開展產(chǎn)品的數(shù)字化仿真分析，發(fā)揮CAE技術優(yōu)勢，進行全維結構設計、分析和優(yōu)化，將產(chǎn)品優(yōu)化設計貫穿于產(chǎn)品設計的全過程；在此基礎上，結合現(xiàn)有的工程經(jīng)驗和業(yè)內(nèi)快速的設計方法，通過PDM對研發(fā)過程中的各類數(shù)據(jù)進行有效管理，實現(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，從客戶的角度安排和評估最終產(chǎn)品，知識積累用于推動技術創(chuàng)新。

其次，要實現(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)流程標準化、規(guī)范化、系列化。每個企業(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準化為例，說明流程的建立和標準化。

(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，同時建立幾個子流程。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、各部門的職責等。在產(chǎn)品開發(fā)的每個階段。在此流程的指導下，仿真分析與產(chǎn)品開發(fā)緊密結合，從而提高相關部門之間的協(xié)作效率，實現(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。

總結仿真分析經(jīng)驗，建立仿真分析規(guī)范，包括建模規(guī)范、分析評估規(guī)范、數(shù)據(jù)處理規(guī)范等。，讓沒有分析經(jīng)驗的員工也能按照仿真分析規(guī)范進行標準化的仿真分析。建立仿真分析數(shù)據(jù)庫，包含設計、測試、分析、性能、裝配、部件特性、材料特性等所有與性能開發(fā)相關的數(shù)據(jù)。，在仿真分析過程中固化以往的經(jīng)驗，不斷積累現(xiàn)有產(chǎn)品的仿真分析數(shù)據(jù)和試驗數(shù)據(jù)，為新產(chǎn)品的研發(fā)提供結構和性能設計的范圍限制，這也是實現(xiàn)數(shù)據(jù)積累和知識沉淀的關鍵。

(3)仿真分析過程的標準化

規(guī)范仿真分析的流程，使仿真分析從概念設計、詳細設計到量產(chǎn)的內(nèi)容和流程能夠形成一系列標準，規(guī)范模型建立、仿真分析流程、評估標準、數(shù)據(jù)處理等步驟；模擬報告被模板化以標準化報告的格式和內(nèi)容。通過仿真分析的標準化，不斷積累研發(fā)數(shù)據(jù)并進行分類，方便了數(shù)據(jù)查找，提高了設計人員的工作效率，縮短了整個產(chǎn)品的研發(fā)周期。

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

最后，精益研發(fā)的實現(xiàn)需要有效的技術和工具的支持。

精益研發(fā)的實現(xiàn)還是需要兩個保障。一個是產(chǎn)品研發(fā)應用的技術，一個是研發(fā)過程中使用的工具。在引入新技術方面，精益的原則不是積極倡導新技術，而是使用可靠的、經(jīng)過充分測試的技術。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)。工具和技術的意義在于支持流程和加強人的工作。以虛擬幾何原型技術和管理工具在汽車產(chǎn)品研發(fā)中的應用為例，說明了在精益研發(fā)中選擇有效技術和工具的重要性。

引入有效的產(chǎn)品研發(fā)技術

虛擬樣機技術可以使企業(yè)實現(xiàn)新產(chǎn)品設計的全三維數(shù)字化。企業(yè)可以根據(jù)研發(fā)產(chǎn)品的特點，定制3D 設計工具的個性化模塊，滿足實際的研發(fā)需求。例如，目前大部分企業(yè)采用“三維加二維”的產(chǎn)品設計模式(即利用三維軟件進行產(chǎn)品設計，然后轉換成符合歸檔和指導車間生產(chǎn)國家標準的二維圖紙)，這可能導致裝配設計困難復雜、產(chǎn)品修改和系列化設計困難、二維CAD圖紙與三維沒有關聯(lián)等一些問題。為解決上述問題，采用自頂向下結合三維虛擬建模的方法。在此基礎上，應用PDM系統(tǒng)和內(nèi)部網(wǎng)絡平臺，實現(xiàn)產(chǎn)品設計的全三維數(shù)字化、系統(tǒng)化和模塊化。

在產(chǎn)品設計分頁過程中，將具體產(chǎn)品結合自頂向下的設計方式，應用模塊化的設計解決方案，將設計環(huán)節(jié)的所有數(shù)據(jù)檢入PDM系統(tǒng)，設計結果直接由3D軟件出圖，可以實現(xiàn)產(chǎn)品設計過程的高效協(xié)同，即保證產(chǎn)品圖紙的真實性、準確性、充分關聯(lián)性以及圖紙與3D模型的一致性，具有良好的模塊化。每個子組件都是自成體系的，從一個型號中拉出某個組件放到另一個型號上非常方便，可以快速借用其他產(chǎn)品，同時可以大大縮短新產(chǎn)品的開發(fā)周期。

面向企業(yè)的全3D數(shù)字解決方案

應用有效的研發(fā)管理工具

在引入有效理念和技術的基礎上，精益研發(fā)還需要有效的研發(fā)管理工具來支撐。以汽車等復雜產(chǎn)品的研發(fā)為例，可以考慮將產(chǎn)品的研發(fā)項目管理平臺、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、基于平臺的通用管理平臺整合到一個系統(tǒng)中，固化整車的研發(fā)流程，以流程驅(qū)動的跨領域知識管理的方式，管理產(chǎn)品設計的包括規(guī)則、流程、重要設計數(shù)據(jù)庫、可交付成果在內(nèi)的諸多內(nèi)容。

在此基礎上，以“信息包”和“知識庫”的形式，將專家為產(chǎn)品設計總結的相關法規(guī)、標準和設計經(jīng)驗打包，通過任務直接傳遞給設計工程師。即構建基于互聯(lián)網(wǎng)架構的設計導航系統(tǒng)，以研發(fā)流程為基礎，形成研發(fā)中各階段、關鍵點及相應產(chǎn)出的固化，建立標準化的項目策劃操作模板，推動研發(fā)流程和項目管理的標準化、規(guī)范化。產(chǎn)品的研發(fā)被分解成由若干個小任務組成的任務流，每個研發(fā)部門被視為不同的工位。任務流從一個工位轉移到下一個工位，形成研發(fā)流水線，既能提高設計效率，又能保證產(chǎn)品的設計質(zhì)量。這樣就在企業(yè)內(nèi)部形成了統(tǒng)一的產(chǎn)品設計數(shù)據(jù)庫、標準數(shù)據(jù)庫和經(jīng)驗知識庫，使產(chǎn)品設計知識和經(jīng)驗得到有效的留存、共享、利用和傳承。

某公司設計導航系統(tǒng)框圖

此外，為了更好地幫助企業(yè)實現(xiàn)研發(fā)能力和產(chǎn)品質(zhì)量的跨越式提升，構建立體的研發(fā)技術網(wǎng)絡體系，PERA GLOBAL自主搭建了精益研發(fā)平臺。精益研發(fā)平臺是將精益研發(fā)技術融入到產(chǎn)品實際的研發(fā)流程中而構建的系統(tǒng)平臺。其主要框架主要由“集成設計與仿真(WS)、知識工程與創(chuàng)新(KM)、質(zhì)量設計與管理(QA)和系統(tǒng)工程與過程協(xié)同(SE)”四個系統(tǒng)組成，包括協(xié)同仿真平臺PERA。仿真平臺以精益為目標，基于精益研發(fā)總線，通過協(xié)同仿真、技術創(chuàng)新、質(zhì)量管理三個核心技術實現(xiàn)企業(yè)數(shù)字樣機的研發(fā)。它具有可視化、過程化、協(xié)作化和知識化的特點。

通過分析精益研發(fā)產(chǎn)生的背景以及如何在企業(yè)中實現(xiàn)精益研發(fā),可以看出精益研發(fā)將有效支撐中國制造業(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)的頂層科學規(guī)劃和設計，提高執(zhí)行層的工作效率；支持產(chǎn)品綜合設計和仿真工具的數(shù)據(jù)集成和平滑；支持將企業(yè)知識融入研發(fā)活動；支持企業(yè)質(zhì)量管理融入研發(fā)流程，避免企業(yè)知識/質(zhì)量管理和研發(fā)兩張皮的現(xiàn)象。

要在研發(fā)過程管理和知識工程的基礎上，將精益研發(fā)付諸實踐，發(fā)揮其巨大作用，核心在于如何根據(jù)自身特點，構建適合自身發(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。在這個過程中，人、流程、技術的有機結合非常重要。結合整個企業(yè)的研發(fā)情況，制定標準化的研發(fā)流程，使用最有效的技術和工具，同時強調(diào)團隊培養(yǎng)。注：這三個方面必須有機地結合成一個協(xié)調(diào)發(fā)展的體系。