在過(guò)去的15年里，如何提高產(chǎn)品研發(fā)速度、縮短上市時(shí)間曾經(jīng)是企業(yè)關(guān)注的核心戰(zhàn)略焦點(diǎn)。在復(fù)雜產(chǎn)品的研發(fā)中，如何滿足客戶(hù)最關(guān)注產(chǎn)品的功能和性能指標(biāo)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。

從事復(fù)雜產(chǎn)品研發(fā)的企業(yè)，一直希望能有一個(gè)集成化的制造業(yè)信息化系統(tǒng)，能夠把物理世界與數(shù)字世界充分關(guān)聯(lián)起來(lái)，實(shí)現(xiàn)二者之間的精確映射，為研發(fā)人員提供一種企業(yè)級(jí)的產(chǎn)品數(shù)字化樣機(jī)開(kāi)發(fā)環(huán)境。實(shí)現(xiàn)了頂層牽引、系統(tǒng)表達(dá)的質(zhì)量設(shè)計(jì)思路，讓一個(gè)復(fù)雜產(chǎn)品的研發(fā)質(zhì)量（所有技術(shù)指標(biāo)），可以系統(tǒng)、清晰、穩(wěn)定、動(dòng)態(tài)、完整地掌握在研發(fā)人員的手里，讓產(chǎn)品的質(zhì)量與可靠性有了系統(tǒng)的保障，讓產(chǎn)品創(chuàng)新有了質(zhì)的飛躍和效率的提升。同時(shí)，還能夠有效地控制和節(jié)約研發(fā)成本。這個(gè)“集成化的制造業(yè)信息化系統(tǒng)”的答案，就是精益研發(fā)。

◆制造業(yè)信息化的發(fā)展路徑

歷經(jīng)30年的發(fā)展，中國(guó)制造業(yè)信息化的應(yīng)用，已經(jīng)完成了一般意義上的推廣普及。從應(yīng)用的范圍上說(shuō)，甩圖板、二維轉(zhuǎn)三維、CAD/CAE/CAM集成、PDM和ERP實(shí)施、OA和電子商務(wù)等都已經(jīng)基本完成。

通常，我們把由CAX/PDM/DMU組成的、支持整個(gè)研發(fā)過(guò)程的軟件平臺(tái)叫做基礎(chǔ)研發(fā)平臺(tái)。基礎(chǔ)研發(fā)平臺(tái)的主要作用在于：在某個(gè)特點(diǎn)的專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域，有效地提高研發(fā)效率和降低錯(cuò)誤率。解決了產(chǎn)品的快速上市（Time To Market）問(wèn)題。

制造業(yè)信息化的發(fā)展路徑，可以有很多種詮釋的角度。如圖1所示，我們僅僅從產(chǎn)品快速上市（TTM）、產(chǎn)品正確上市（RTM）、產(chǎn)品增值上市（VTM）這三個(gè)角度來(lái)衡量，就可以大概看出制造業(yè)信息化的一個(gè)路線圖。

在過(guò)去的15年里，如何提高產(chǎn)品研發(fā)速度、縮短上市時(shí)間曾經(jīng)是企業(yè)關(guān)注的核心戰(zhàn)略焦點(diǎn)。因此，企業(yè)最喜歡講的商業(yè)戰(zhàn)略和行動(dòng)口號(hào)是，讓“產(chǎn)品更快上市”，以試圖做到“領(lǐng)先一步，領(lǐng)先一路”。

◆PLM顯現(xiàn)的瓶頸

進(jìn)入21世紀(jì)，企業(yè)開(kāi)始重視建立PLM體系，以便讓企業(yè)有能力快速整合或改變產(chǎn)品特征，或快速把來(lái)自供應(yīng)商的產(chǎn)品特征優(yōu)勢(shì)結(jié)合到自己的產(chǎn)品中來(lái)。如此，不僅做到產(chǎn)品快速上市，而且還可以讓正確的產(chǎn)品快速上市。

但是，最近年，以PLM為核心的研發(fā)平臺(tái)已經(jīng)顯現(xiàn)出了一定的不足。從實(shí)現(xiàn)原理上講，PLM所依靠的是產(chǎn)品信息的集成、研發(fā)系統(tǒng)的柔性和敏捷性，但是在促進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新、支持協(xié)同仿真和實(shí)現(xiàn)質(zhì)量管理方面還做得很不夠。因此，在實(shí)現(xiàn)“產(chǎn)品增值上市”方面就遇到了瓶頸。

在促進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新方面，PLM實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品知識(shí)的集成，但是沒(méi)有實(shí)現(xiàn)Know-how知識(shí)和創(chuàng)意知識(shí)的集成，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新方法學(xué)的集成。因此在支持創(chuàng)新方面還有很多需要彌補(bǔ)的地方。

在支持協(xié)同仿真方面，PLM可以實(shí)現(xiàn)一般CAE軟件的集成，但是無(wú)法建立高端的、支持多學(xué)科優(yōu)化的協(xié)同仿真環(huán)境，無(wú)法建立面向復(fù)雜產(chǎn)品研發(fā)的數(shù)字化樣機(jī)仿真。因此在仿真水平的提高方面難以再上一個(gè)臺(tái)階。

在實(shí)現(xiàn)質(zhì)量管理方面，PLM更是遇到了一個(gè)難以逾越的“門(mén)檻”。從“大質(zhì)量”的概念來(lái)看，質(zhì)量并不是僅僅意味著產(chǎn)品質(zhì)量，而是指產(chǎn)品質(zhì)量、項(xiàng)目質(zhì)量、經(jīng)營(yíng)質(zhì)量等一系列質(zhì)量的總和。PLM與質(zhì)量管理之間，看似處處有聯(lián)系，但是又一直沒(méi)有一個(gè)具體的軟件組成部分來(lái)直接實(shí)現(xiàn)、管理和控制這種“大質(zhì)量”。

綜上所述，如果能夠在PLM的基礎(chǔ)上，添加了技術(shù)創(chuàng)新、協(xié)同仿真和質(zhì)量管理這三方面的內(nèi)容，那么，在實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品增值上市、提高產(chǎn)品技術(shù)附加值方面將會(huì)顯得游刃有余。

◆企業(yè)對(duì)精益研發(fā)的實(shí)際需求

在復(fù)雜產(chǎn)品的研發(fā)中，如何滿足客戶(hù)最關(guān)注產(chǎn)品的功能和性能指標(biāo)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。目前，作為信息化結(jié)果的一個(gè)副作用，企業(yè)形成了很多的信息孤島。在精益研發(fā)技術(shù)產(chǎn)生之前，產(chǎn)品的功能和性能指標(biāo)等各種質(zhì)量數(shù)據(jù)是分散在各個(gè)文檔或系統(tǒng)（信息孤島）之中的，在設(shè)計(jì)任務(wù)下達(dá)以后，產(chǎn)品的總設(shè)計(jì)師很難動(dòng)態(tài)掌握各分系統(tǒng)及零部件的設(shè)計(jì)對(duì)整體功能和性能指標(biāo)的滿足及影響程度。以航天領(lǐng)域的復(fù)雜產(chǎn)品系統(tǒng)為例，各個(gè)分系統(tǒng)、零部件在設(shè)計(jì)、工藝、生產(chǎn)及裝配過(guò)程中，各個(gè)零部件的質(zhì)量數(shù)據(jù)對(duì)其最終產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)的影響往往是不知道的，因此，最終產(chǎn)品的功能和性能指標(biāo)等質(zhì)量指標(biāo)是不可預(yù)知的。目前沒(méi)有軟件能夠系統(tǒng)的解決這個(gè)問(wèn)題。現(xiàn)有的CAX/PDM系統(tǒng)也不提供質(zhì)量數(shù)據(jù)整合功能。

從事復(fù)雜產(chǎn)品研發(fā)的企業(yè)，一直希望能有一個(gè)集成化的制造業(yè)信息化系統(tǒng)，能夠把物理世界與數(shù)字世界充分關(guān)聯(lián)起來(lái)，實(shí)現(xiàn)二者之間的精確映射，為研發(fā)人員提供一種企業(yè)級(jí)的產(chǎn)品數(shù)字化樣機(jī)開(kāi)發(fā)環(huán)境。實(shí)現(xiàn)了頂層牽引、系統(tǒng)表達(dá)的質(zhì)量設(shè)計(jì)思路，讓一個(gè)復(fù)雜產(chǎn)品的研發(fā)質(zhì)量（所有技術(shù)指標(biāo)），可以系統(tǒng)、清晰、穩(wěn)定、動(dòng)態(tài)、完整地掌握在研發(fā)人員的手里，讓產(chǎn)品的質(zhì)量與可靠性有了系統(tǒng)的保障，讓產(chǎn)品創(chuàng)新有了質(zhì)的飛躍和效率的提升。同時(shí)，還能夠有效地控制和節(jié)約研發(fā)成本。這個(gè)“集成化的制造業(yè)信息化系統(tǒng)”的答案，就是精益研發(fā)。

◆精益研發(fā)平臺(tái)的基本構(gòu)成與特點(diǎn)

精益研發(fā)平臺(tái)既是精益研發(fā)體系的組成部分，又是完整體系的信息化載體。需要說(shuō)明的是，精益研發(fā)平臺(tái)并非一套軟件，而是一系列信息化系統(tǒng)構(gòu)成的信息化平臺(tái)。根據(jù)企業(yè)的精益研發(fā)目標(biāo)，利用面向服務(wù)的柔性集成框架（SOA），將企業(yè)所有與研發(fā)相關(guān)的專(zhuān)業(yè)系統(tǒng)協(xié)同整合，形成為精益研發(fā)服務(wù)的集成化平臺(tái)。這些系統(tǒng)除精益研發(fā)體系咨詢(xún)和建設(shè)方所提供的系統(tǒng)外，還包括第三方系統(tǒng)、企業(yè)已有系統(tǒng)和未來(lái)引入的系統(tǒng)。因此，我們也經(jīng)常將精益研發(fā)平臺(tái)稱(chēng)為精益研發(fā)集成平臺(tái)。

圖2基于SOA集成精益研發(fā)平臺(tái)框架

1 平臺(tái)功能架構(gòu)

平臺(tái)由綜合設(shè)計(jì)系統(tǒng)、系統(tǒng)工程、知識(shí)工程系統(tǒng)、面向過(guò)程控制的質(zhì)量管理系統(tǒng)以及基礎(chǔ)支撐等部分組成，其中基礎(chǔ)支撐部分為平臺(tái)的應(yīng)用提供門(mén)戶(hù)、系統(tǒng)集成接口、用戶(hù)及權(quán)限管理等基礎(chǔ)的功能支撐。

圖3平臺(tái)功能架構(gòu)圖

研發(fā)門(mén)戶(hù)是整個(gè)平臺(tái)的展現(xiàn)層，是所有用戶(hù)進(jìn)入平臺(tái)的統(tǒng)一入口。它把各應(yīng)用系統(tǒng)資源、數(shù)據(jù)資源、信息資源統(tǒng)一集成到一個(gè)平臺(tái)界面上，是精益研發(fā)平臺(tái)各子系統(tǒng)的統(tǒng)一入口，可根據(jù)每個(gè)用戶(hù)使用特點(diǎn)和角色的不同，形成個(gè)性化的應(yīng)用界面，并通過(guò)對(duì)事件和消息的處理傳輸把用戶(hù)有機(jī)地聯(lián)系在一起。平臺(tái)門(mén)戶(hù)提供強(qiáng)大的系統(tǒng)集成、接口開(kāi)放及個(gè)性化定制等功能，滿足多系統(tǒng)的門(mén)戶(hù)信息整合、統(tǒng)一身份認(rèn)證、單點(diǎn)登陸、看板集成、個(gè)性化配置等。通過(guò)開(kāi)發(fā)定制可以為用戶(hù)提供豐富的看板，對(duì)多種關(guān)鍵過(guò)程和類(lèi)別信息，以圖形化的方式進(jìn)行呈現(xiàn)，并可根據(jù)用戶(hù)權(quán)限及個(gè)人的關(guān)注角度進(jìn)行配置。平臺(tái)提供WBS看板、項(xiàng)目看板、流程看板、評(píng)審看板、性能看板、指標(biāo)看板、生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量看板、質(zhì)量管理儀表盤(pán)、知識(shí)看板、數(shù)字樣機(jī)看板、仿真看板等多種類(lèi)型的看板，在統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)下，還可以集成來(lái)自其他系統(tǒng)的看板進(jìn)行集中管理。

系統(tǒng)工程系統(tǒng)是平臺(tái)的大腦，是平臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)的源頭和保障。它提供精益研發(fā)過(guò)程策劃、質(zhì)量策劃以及WBS分解，通過(guò)知識(shí)管理系統(tǒng)支持實(shí)現(xiàn)WBS工作包與知識(shí)關(guān)聯(lián)，形成整個(gè)精益研發(fā)過(guò)程管理與控制的基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)基于精益研發(fā)過(guò)程管理的知識(shí)工程、綜合設(shè)計(jì)、質(zhì)量管理以及研發(fā)資源管理。

知識(shí)工程系統(tǒng)是平臺(tái)的靈魂，是精益研發(fā)得以體現(xiàn)的重要組成部分，是精益研發(fā)平臺(tái)能力建設(shè)系統(tǒng)。通過(guò)建立復(fù)雜產(chǎn)品研發(fā)的知識(shí)體系，并將知識(shí)與研發(fā)任務(wù)直接關(guān)聯(lián)，真正實(shí)現(xiàn)知識(shí)的積累與重，形成與產(chǎn)品精益研發(fā)全生命周期工作緊密結(jié)合的知識(shí)工程系統(tǒng)。

綜合設(shè)計(jì)系統(tǒng)是產(chǎn)品研發(fā)的主要執(zhí)行系統(tǒng)，是平臺(tái)的核心，是體現(xiàn)平臺(tái)建設(shè)真正價(jià)值的組成部分。它以工具軟件封裝集成技術(shù)、多學(xué)科綜合優(yōu)化技術(shù)、研發(fā)流程及數(shù)據(jù)管理技術(shù)、并行協(xié)同技術(shù)為支撐，根據(jù)工程實(shí)際應(yīng)用定制集設(shè)計(jì)、仿真、優(yōu)化等為一體的專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)協(xié)同設(shè)計(jì)與仿真，同時(shí)通過(guò)關(guān)聯(lián)知識(shí)工程系統(tǒng)和質(zhì)量管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)研發(fā)活動(dòng)中的實(shí)時(shí)知識(shí)應(yīng)用、知識(shí)積累與質(zhì)量控制。

質(zhì)量管理系統(tǒng)是平臺(tái)的血液，是保障平臺(tái)建設(shè)成效的關(guān)鍵組成部分。它面向研發(fā)全過(guò)程，以過(guò)程質(zhì)量和產(chǎn)品質(zhì)量為核心，建立數(shù)字化、可視化的質(zhì)量管控與預(yù)防支持體系。系統(tǒng)將質(zhì)量控制貫穿于整個(gè)研發(fā)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)對(duì)關(guān)鍵階段和關(guān)鍵活動(dòng)的質(zhì)量控制。

研發(fā)資源管理是精益研發(fā)平臺(tái)的基礎(chǔ)支撐，主要包括研發(fā)知識(shí)庫(kù)、研發(fā)數(shù)據(jù)管理以及研發(fā)工具庫(kù)，實(shí)現(xiàn)分布式、異構(gòu)的研發(fā)資源管理。

2平臺(tái)業(yè)務(wù)邏輯

根據(jù)平臺(tái)的五層工作模型，結(jié)合企業(yè)的研發(fā)模式，形成以下業(yè)務(wù)邏輯：

圖4精益研發(fā)平臺(tái)業(yè)務(wù)邏輯

主要業(yè)務(wù)過(guò)程如下：

通過(guò)系統(tǒng)工程對(duì)企業(yè)研制的頂層WBS進(jìn)行維護(hù)和策劃，定義研制的階段劃分、標(biāo)準(zhǔn)WBS分解及工作包定義，形成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的頂層WBS控制體系；

根據(jù)研制任務(wù)要求，針對(duì)具體型號(hào)進(jìn)行質(zhì)量策劃，依據(jù)頂層的WBS工作包以及該型號(hào)的實(shí)際質(zhì)量控制要求，將質(zhì)量控制過(guò)程分解到一系列工作包中；

通過(guò)各專(zhuān)業(yè)綜合設(shè)計(jì)環(huán)境，把研制任務(wù)、數(shù)據(jù)、知識(shí)等有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程的高效支持；

對(duì)工作包所包含的研制任務(wù)進(jìn)行進(jìn)一步分解，通過(guò)具體的工作流程實(shí)現(xiàn)任務(wù)的協(xié)同和流轉(zhuǎn)。工作流程中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)（工作流任務(wù)）可以調(diào)用不同的系統(tǒng)，也可以與相關(guān)的設(shè)計(jì)分析工具集成，從而實(shí)現(xiàn)工具使用及數(shù)據(jù)管理的無(wú)縫結(jié)合；

知識(shí)工程作為整個(gè)平臺(tái)的重要支撐，實(shí)現(xiàn)從WBS分解、工作包實(shí)例化、任務(wù)執(zhí)行、設(shè)計(jì)分析等多層次的知識(shí)管理和知識(shí)應(yīng)用，形成與實(shí)際研發(fā)工作緊密結(jié)合的研制知識(shí)體系；

過(guò)程質(zhì)量控制貫穿整個(gè)研發(fā)流程，實(shí)現(xiàn)對(duì)關(guān)鍵階段和關(guān)鍵活動(dòng)評(píng)審控制。質(zhì)量部門(mén)通過(guò)數(shù)據(jù)接口監(jiān)控和跟蹤設(shè)計(jì)活動(dòng)文檔的質(zhì)量狀態(tài)。對(duì)研發(fā)過(guò)程發(fā)現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行閉合和歸零。

3 平臺(tái)客戶(hù)價(jià)值

提升產(chǎn)品差異性

利用價(jià)值分析和競(jìng)爭(zhēng)力比較，使企業(yè)明確產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)差異點(diǎn)；

精益研發(fā)，利用創(chuàng)新平臺(tái)對(duì)瓶頸技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新和突破，提高產(chǎn)品差異性；

對(duì)關(guān)鍵設(shè)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)估，使產(chǎn)品在關(guān)鍵性能指標(biāo)上明顯優(yōu)于競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。

增加產(chǎn)品技術(shù)附加值

充分利用已有的專(zhuān)利技術(shù)，豐富產(chǎn)品技術(shù)體系；

通過(guò)研發(fā)過(guò)程的經(jīng)驗(yàn)積累和利用，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的不斷完善和提升；

通過(guò)不斷的系統(tǒng)優(yōu)化和改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量、性能、可靠性以及經(jīng)濟(jì)性的綜合提高。

提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量

通過(guò)價(jià)值工程和價(jià)值分析，確定關(guān)鍵需求、關(guān)鍵技術(shù)路徑和關(guān)鍵質(zhì)量特性，集中優(yōu)勢(shì)資源重點(diǎn)對(duì)關(guān)鍵部分進(jìn)行質(zhì)量保證；

通過(guò)可靠性預(yù)計(jì)、分配和失效模式分析，實(shí)現(xiàn)可靠性指標(biāo)的計(jì)算和保證。

提升企業(yè)研發(fā)能力

利用統(tǒng)一集成的研發(fā)環(huán)境，打通整個(gè)研發(fā)過(guò)程的數(shù)據(jù)流和業(yè)務(wù)流；

進(jìn)行產(chǎn)品精益研發(fā)流程、數(shù)據(jù)和知識(shí)的系統(tǒng)管理，大幅提升企業(yè)的研發(fā)技術(shù)能力；

通過(guò)優(yōu)化研發(fā)流程和技術(shù)協(xié)同，節(jié)省大量研制成本。

縮短產(chǎn)品研發(fā)周期

通過(guò)明晰各級(jí)設(shè)計(jì)目標(biāo)，明確工作任務(wù)，減少返工和工作浪費(fèi)；

通過(guò)研發(fā)總線技術(shù)，隨時(shí)分析和監(jiān)控產(chǎn)品研發(fā)各項(xiàng)指標(biāo)，減少研發(fā)迭代次數(shù)；

通過(guò)協(xié)同研發(fā)和并行研發(fā)，提高團(tuán)隊(duì)合作效率，減少等待和返工；

利用企業(yè)最佳實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和最佳流程，顯著縮短研發(fā)周期。

促進(jìn)研發(fā)知識(shí)積累

通過(guò)研發(fā)各環(huán)節(jié)的知識(shí)萃取和積累，形成企業(yè)智力資源中心；

支持知識(shí)的學(xué)習(xí)和重用，快速產(chǎn)生價(jià)值；

基于知識(shí)的積累和創(chuàng)新，加快自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的形成。

◆結(jié)束語(yǔ)

精益研發(fā)的“前世”是基礎(chǔ)研發(fā)平臺(tái)；精益研發(fā)的“今生”將是以綜合提高產(chǎn)品研發(fā)效率和產(chǎn)品技術(shù)附加值為目的的制造業(yè)信息化體系平臺(tái)。