中國工業(yè)產(chǎn)品研發(fā)和信息化現(xiàn)狀與問題,與外國先進企業(yè)研發(fā)體系與信息化現(xiàn)狀有多大的差距？

談到工業(yè)品研發(fā)企業(yè)，我們通常指的是高端、復(fù)雜工業(yè)品的設(shè)計單位。這些企業(yè)的信息化目前是什么狀態(tài)？有哪些問題？大家的困惑是什么？

中國工業(yè)產(chǎn)品研發(fā)和信息化現(xiàn)狀與問題是什么、與外國先進企業(yè)研發(fā)體系與信息化現(xiàn)狀有多大的差距？

◆從工業(yè)品研發(fā)企業(yè)信息化說開去

談到工業(yè)品研發(fā)企業(yè)，我們通常指的是高端、復(fù)雜工業(yè)品的設(shè)計單位。這些企業(yè)的信息化目前是什么狀態(tài)？有哪些問題？大家的困惑是什么？我們一起來梳理一下。

首先咱們來看看中國工業(yè)產(chǎn)品研發(fā)和信息化現(xiàn)狀與問題。

我們現(xiàn)在的第一個問題就是：逆向工程而非正向設(shè)計，基于系統(tǒng)工程的正向設(shè)計體系不完整。

我國國防科技工業(yè)科技發(fā)展要由跟蹤仿制向自主創(chuàng)新轉(zhuǎn)變。目前，我國工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計還多以模仿為主，也就是所謂的逆向設(shè)計過程，整個設(shè)計過程從測繪、復(fù)原的物理設(shè)計開始，沒有經(jīng)歷產(chǎn)品正向設(shè)計中的需求工程、產(chǎn)品功能定義與分解、產(chǎn)品系統(tǒng)設(shè)計等真正決定產(chǎn)品功能和性能的重要階段，如下圖所示。跟蹤研仿只能讓我國停留在二流產(chǎn)品和技術(shù)的狀態(tài)，唯有自主創(chuàng)新才能超越對手，研發(fā)出一流產(chǎn)品。自主創(chuàng)新的關(guān)鍵就是要建立基于系統(tǒng)工程的正向設(shè)計體系。

圖1.正向設(shè)計過程與逆向設(shè)計過程

第二個問題是：數(shù)字化研發(fā)流程未完整梳理，型號開發(fā)缺乏科學(xué)的頂層策劃。

我國工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計能力的落后主要表現(xiàn)在工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計過程沒有規(guī)范化，產(chǎn)品設(shè)計過程延用舊的簡單產(chǎn)品的設(shè)計模式，設(shè)計過程依靠工作分派和個人設(shè)計能力，沒有按照產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進行分解，形成產(chǎn)品分解結(jié)構(gòu)（WBS），進而形成規(guī)范的產(chǎn)品數(shù)字化研發(fā)流程。在型號開發(fā)之初，通過對標準產(chǎn)品分解結(jié)構(gòu)進行剪裁和補充、完善、修改，完成型號設(shè)計的頂層策劃工作，使整個產(chǎn)品研發(fā)過程有據(jù)可依，強化設(shè)計過程的條理性和可預(yù)測性、可跟蹤性。

第三個問題是：企業(yè)仿真體系沒有完整建立，仿真技術(shù)沒有發(fā)揮應(yīng)有的價值。

隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，計算機輔助設(shè)計（CAD）、計算機輔助分析（CAE）等技術(shù)已經(jīng)基本成熟，不少的產(chǎn)品設(shè)計企業(yè)已經(jīng)根據(jù)設(shè)計人員提出的需求進行了部分環(huán)節(jié)的輔助設(shè)計、分析軟件的建設(shè)工作，但與建立整個產(chǎn)品設(shè)計過程所需的輔助設(shè)計、輔助分析的體系還有不少距離。從產(chǎn)品分解結(jié)構(gòu)角度看，已經(jīng)建立的輔助設(shè)計、分析軟件還處于散點狀態(tài)，可能設(shè)計有、分析沒有；模塊有、系統(tǒng)沒有；此專業(yè)有、彼專業(yè)沒有，整個產(chǎn)品設(shè)計的輔助設(shè)計分析的仿真體系沒有建立，仿真技術(shù)不能發(fā)揮其應(yīng)有的作用。

第四個問題是：知識與資源缺乏共享，沒有融入到研發(fā)活動中，知識與研發(fā)兩張皮。

從中國工業(yè)設(shè)計協(xié)會對“工業(yè)設(shè)計”的定義可以看出，知識是產(chǎn)品設(shè)計過程的重要要素。當前絕大多數(shù)產(chǎn)品設(shè)計企業(yè)所采用的設(shè)計模式，產(chǎn)品設(shè)計主要靠個人能力和努力，知識依附于個人，知識的傳承與共享沒有途徑和平臺。一方面，使得知識無法在產(chǎn)品設(shè)計過程中有效應(yīng)用；另一方面，也不利于設(shè)計人才的培養(yǎng)。對于其它設(shè)計資源（如軟件工具等）與知識相似，由于缺少相應(yīng)的平臺，同樣限制了設(shè)計資源的有效利用和效用的發(fā)揮。雖然中國也有不少企業(yè)展開知識管理的工作，但是很多企業(yè)，知識沒有融入研發(fā)過程，沒有對研發(fā)活動起到支撐作用，形成知識與研發(fā)兩張皮現(xiàn)象。

第五個問題是：質(zhì)量是少數(shù)人的事情，沒有融入到研發(fā)體系中，質(zhì)量與研發(fā)兩張皮。

“產(chǎn)品的品質(zhì)是生產(chǎn)出來的、設(shè)計出來，不是靠檢驗出來的”，產(chǎn)品質(zhì)量必須能夠深入到產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計過程，一個產(chǎn)品質(zhì)量的好壞，其實開發(fā)、設(shè)計時已經(jīng)決定了它的質(zhì)量，這就是所謂的“質(zhì)量管理重在預(yù)防”。就當前絕大多數(shù)企業(yè)來講，雖然建立了相應(yīng)的質(zhì)量管理體系，但沒有相應(yīng)的手段、方法和平臺，將質(zhì)量深入到產(chǎn)品設(shè)計過程中，沒有融入到企業(yè)的研發(fā)體系中，形成了質(zhì)量與研發(fā)兩張皮現(xiàn)象，產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量無法進行徹底解決。

好了，梳理完了國內(nèi)的現(xiàn)狀和問題，我們再來看一看國外先進企業(yè)研發(fā)體系與信息化現(xiàn)狀。

為有效支撐產(chǎn)品設(shè)計過程，國外投入大量精力對產(chǎn)品設(shè)計模式進行研究，這方面以美國國防部提出的系統(tǒng)工程理論最為典型。2008年8月國防部發(fā)布了《體系工程指南》（Systems Engineering Guide for Systems of Systems），2010年12月發(fā)布了《體系工程指南：概要》（Systems Engineering Guide for Systems of Systems：Essentials），并設(shè)計開發(fā)了基于能力的需求生成系統(tǒng)，即“聯(lián)合能力集成與發(fā)展系統(tǒng)”（Joint Capability Integration and Development System，JCIDS）。

在體系工程指南中，提出了如下表所示的八個技術(shù)過程，形成了如下圖所示的產(chǎn)品設(shè)計研發(fā)過程的V模型，并進一步闡述了系統(tǒng)分解后，各部件設(shè)計過程V模型與系統(tǒng)V模型的關(guān)系。

表 1指南中提出八個技術(shù)過程

圖2.系統(tǒng)工程V模型

隨著輔助設(shè)計、輔助分析系統(tǒng)在產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用，近年IBM提出的基于模型的系統(tǒng)工程理論（簡稱：MBSE），將系統(tǒng)工程中的V模型進行了擴展，形成如下圖所示的V模型。

圖3.MBSE中的V模型

當前國外先進企業(yè)已經(jīng)通過企業(yè)間合作開展涵蓋產(chǎn)品整個設(shè)計過程的虛擬設(shè)計與仿真平臺建設(shè)（實驗性），如以歐洲空客公司為主組織的VIVACE項目。

VIVANCE是由空中客車公司統(tǒng)籌，歐洲委員會共同資助的信息化項目，是歐洲航空工業(yè)協(xié)會（AECMA）2020年航空遠景框架內(nèi)容的一部分。項目開始于2004年1月，項目包含飛行器、發(fā)動機、以及用于整合前兩個部分的協(xié)同式工作環(huán)境三個子項目，最終目標是提供一個基于系統(tǒng)工程和分布式并行工程方法的虛擬產(chǎn)品設(shè)計和驗證平臺。

虛擬飛機（由AIRBUS領(lǐng)導(dǎo)）

該子項目主要圍繞構(gòu)成飛機的主要部件展開，共有六個綜合技術(shù)工作包：系統(tǒng)仿真、組件、全球飛機、飛行物理模擬、復(fù)雜子系統(tǒng)、保障性工程。用于在整個研發(fā)周期覆蓋飛機的整個生產(chǎn)過程（設(shè)計、建模、接口設(shè)計、測試）。

虛擬發(fā)動機（由ROLLS-ROYCE PLC領(lǐng)導(dǎo)）

該子項目包含五個綜合技術(shù)工作包：多噴氣式發(fā)動機企業(yè)場景、虛擬企業(yè)狀態(tài)下的發(fā)動機全生命周期建模、發(fā)動機整機研發(fā)、歐洲循環(huán)項目、制造供應(yīng)鏈工作流仿真。當前已經(jīng)研制出飛機推進系統(tǒng)的多種發(fā)動機模塊，多學(xué)科優(yōu)化的關(guān)鍵區(qū)域以及知識管理和協(xié)同計劃。

高級功能（由CRC-F領(lǐng)導(dǎo)）

該子項目主要是系統(tǒng)集成關(guān)鍵工作，包括開發(fā)通用工具、方法以及準則。該子項目主要是整合前面兩個分項目通用部分內(nèi)容，共包含6個技術(shù)工作包：基于知識的工程設(shè)計、多學(xué)科設(shè)計以及優(yōu)化、面向決策目標的設(shè)計、工程數(shù)據(jù)管理、大型企業(yè)分布式信息系統(tǒng)架構(gòu)、異構(gòu)企業(yè)協(xié)作中心。

目前該項目已經(jīng)取得的成果包括：“設(shè)計仿真解決方案”、“虛擬測試解決方案”、“設(shè)計優(yōu)化的解決方案”、“業(yè)務(wù)與供應(yīng)鏈模型解決方案”、“知識管理解決方案”、“決策支持解決方案”、“企業(yè)間協(xié)作和虛擬企業(yè)解決方案”等。

◆洞察之道--精益研發(fā)2.0

前面介紹了我國工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計、企業(yè)信息化現(xiàn)狀和國外相關(guān)情況，接下來聊一聊我們該向何處去？

中國企業(yè)的未來，應(yīng)當逐步建立基于系統(tǒng)工程設(shè)計理念的正向設(shè)計體系，解決流程、知識和質(zhì)量的關(guān)聯(lián)問題，采納仿真體系建設(shè)方法，建立堅實的產(chǎn)品性能保障體系，最后還應(yīng)該建立相對應(yīng)的軟件支撐平臺作為整個體系的支撐平臺。

精益研發(fā)體系是安世亞太為了有效解決當前企業(yè)面臨的問題，并達成以上目標而設(shè)計的一套先進的研發(fā)體系。自從精益研發(fā)1.0于2005年被提出以來，經(jīng)過10年的發(fā)展，在企業(yè)中不斷實踐、驗證、成熟和提升，于2015年升級為精益研發(fā)2.0。

那么什么是精益研發(fā)2.0呢？精益研發(fā)2.0體系是基于系統(tǒng)工程的理論，針對復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計企業(yè)的需求而提出的一套復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計業(yè)務(wù)管理體系，并根據(jù)現(xiàn)代系統(tǒng)工程相關(guān)理論的發(fā)展，精益體系理論也在不斷發(fā)展。

精益研發(fā)體系以系統(tǒng)工程學(xué)倡導(dǎo)的霍爾三維管理框架作為精益研發(fā)平臺建設(shè)的理論基礎(chǔ)，形成產(chǎn)品研發(fā)三維管理平臺。三個維度分別描述如下：

第一，時間維：描述產(chǎn)品或系統(tǒng)研發(fā)的進程，隨著研發(fā)階段的轉(zhuǎn)換和系統(tǒng)成熟度推進，完成產(chǎn)品的研發(fā)。在系統(tǒng)工程中往往分為以下幾個階段：概念探索、概念研究和技術(shù)開發(fā)、初步設(shè)計和技術(shù)完善、詳細設(shè)計與制造、系統(tǒng)組裝和集成試驗。

第二，邏輯維：描述產(chǎn)品開發(fā)的思考邏輯、開發(fā)方法和實施步驟，包含需求開發(fā)、功能分解、系統(tǒng)設(shè)計、物理設(shè)計、產(chǎn)品試制、部件驗證、系統(tǒng)集成、系統(tǒng)驗證、系統(tǒng)確認九個步驟，這九個過程構(gòu)成一個“V”模型。前四個步驟（需求開發(fā)、功能分解、系統(tǒng)設(shè)計、物理設(shè)計）稱為“系統(tǒng)設(shè)計”，后四個步驟（部件驗證、系統(tǒng)集成、系統(tǒng)驗證、系統(tǒng)確認）稱為“產(chǎn)品實現(xiàn)”。在產(chǎn)品研發(fā)進程（時間維）的前三個階段（概念探索、概念研究和技術(shù)開發(fā)、初步設(shè)計和技術(shù)完善）的每個階段會走完一個完整“V”字，然后轉(zhuǎn)入下一個階段；而產(chǎn)品研發(fā)進程（時間維）的后兩個階段（詳細設(shè)計與制造、系統(tǒng)組裝和集成試驗）共同走完一個完整的“V”字。

第三，知識維：在產(chǎn)品研發(fā)流程的各個階段和各個步驟，都會有以往知識的使用和新知識的產(chǎn)生。這構(gòu)成了第三個維度：知識維，主要管理企業(yè)在產(chǎn)品研發(fā)中的研究和積累，在企業(yè)稱為“能力建設(shè)”。

圖4.精益研發(fā)三維管理框架

◆重要的事情說三遍：流程、流程、流程

在精益研發(fā)體系中，有個核心框架就是基于系統(tǒng)工程的三維框架，這個框架為復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計過程中的全過程、全方位的，多專業(yè)并行協(xié)同的數(shù)字化研發(fā)流程梳理提供了方法論。

從流程的目的和作用看，系統(tǒng)工程流程可劃分為兩類流程，如下圖所示，它構(gòu)成了精益研發(fā)的管理和技術(shù)基礎(chǔ)。

圖5.研發(fā)流程管理理論體系

一類是管理流程，包含技術(shù)規(guī)劃、需求管理、接口管理、技術(shù)風(fēng)險管理、技術(shù)狀態(tài)管理、技術(shù)數(shù)據(jù)管理、技術(shù)評估、決策分析，也稱為基于WBS的技術(shù)管理流程。

另一類是技術(shù)開發(fā)流程，包含涉眾需求、需求開發(fā)、功能分解、系統(tǒng)設(shè)計、物理設(shè)計、產(chǎn)品試制、部件驗證、系統(tǒng)集成、系統(tǒng)驗證、系統(tǒng)確認、系統(tǒng)交付11個流程，如前所述，這11流程構(gòu)成了邏輯維的“V”字過程?；赪BS的技術(shù)管理流程和基于“V”模型的技術(shù)開發(fā)流程共同構(gòu)成了精益研發(fā)的流程梳理的理論體系。

基于以上的系統(tǒng)工程流程分析，形成數(shù)字化研發(fā)流程模型，并由此形成了精益研發(fā)的骨架----五層精益流程模型：

第一層，價值鏈層（V-Chain），由產(chǎn)品研發(fā)的各個階段形成頂層流程。

第二層，研發(fā)流程層（WBS），主流程的實現(xiàn)依靠具體的研發(fā)任務(wù)，即經(jīng)過逐層分解形成的WBS工作包，工作包為型號研發(fā)任務(wù)策劃與執(zhí)行的基本單元。

第三層，工作流層（Workflow），每個工作包具體執(zhí)行時由一系列的工作來完成，即工作流（Workflow），工作流體現(xiàn)工作人員間的協(xié)同。

第四層，工具流層（SimFlow），對工作流中的各項任務(wù)由一系列軟件的使用過程（工具流）來完成，過程體現(xiàn)軟件間的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)。

第五層，技術(shù)流層（Steps），單個軟件的使用由多個步驟(Steps)完成，步驟體現(xiàn)軟件的使用能力。

圖6.五層工作流程模型

以上五層又可以分為兩大層：管理層和技術(shù)層。由價值鏈層和研發(fā)流程層構(gòu)成了管理層，對應(yīng)系統(tǒng)工程的技術(shù)管理流程，主要針對研發(fā)狀態(tài)和結(jié)果，它是相對穩(wěn)定的流程，產(chǎn)品類型決定了流程的形態(tài)，不隨著組織的變化而變化。工作流、工具流、技術(shù)流三層共同構(gòu)成了技術(shù)實現(xiàn)層，對應(yīng)系統(tǒng)工程的技術(shù)開發(fā)流程，主要針對研發(fā)活動的具體執(zhí)行過程，它屬于柔性和創(chuàng)新性流程，隨著組織、人員和工具的變化而變化。

這兩大層的關(guān)系可以應(yīng)用一句體育術(shù)語概括，那就是：管理層，規(guī)定動作不走樣；技術(shù)層，自選動作有創(chuàng)新。

◆精益的基石--工作包

在精益研發(fā)體系下，工作對象為工作包，工作包是精益研發(fā)的基石。這種基石作用，體現(xiàn)在以下三個方面的對常規(guī)工作包進行了進化。

一是增加伴隨知識要素，將完成本工作包所需要的知識伴隨到工作包中；二是增加質(zhì)量要素，包括指標管理和過程管理，對本工作包所肩負的指標責(zé)任和過程責(zé)任（該做的事情和該輸出的成果）信息附加到工作包中；三是增加了工具集成要素，指出完成本工作包要求或推薦的設(shè)計與仿真工具，對工作包進行數(shù)字化和仿真化改造。由此形成了精益研發(fā)的靈魂：精益工作包。

圖7.精益研發(fā)工作包

基于精益工作包的思想，我們可以推導(dǎo)精益研發(fā)體系工作邏輯，形成精益研發(fā)的業(yè)務(wù)藍圖：人體模型。

圖8.精益研發(fā)體系工作藍圖（人體模型）

本模型由型號策劃、綜合設(shè)計、知識工程和質(zhì)量管理四部分構(gòu)成，就像是人體一樣，所以形象的稱之為人體模型。

人體模型的業(yè)務(wù)過程如下：

通過對研制的頂層WBS基礎(chǔ)工作包進行維護和策劃，定義研制的階段劃分、標準WBS分解及工作包定義，形成一個標準的頂層WBS控制體系（人體模型中的大腦）；

根據(jù)研制任務(wù)要求，針對具體型號進行質(zhì)量策劃，依據(jù)頂層的WBS工作包以及該型號的實際質(zhì)量控制要求，形成型號質(zhì)量保障大綱（型號WBS實例化）；

根據(jù)型號的WBS工作包按專業(yè)類別形成各專業(yè)部的控制計劃，按照研制階段及工作包的控制順序發(fā)起專業(yè)工作包，并通過各專業(yè)系統(tǒng)進行執(zhí)行（人體模型中的軀干）；

各專業(yè)系統(tǒng)對工作包進一步分解，通過具體的工作流程實現(xiàn)專業(yè)分析任務(wù)的協(xié)同和流轉(zhuǎn)。流程任務(wù)與相關(guān)的設(shè)計分析工具集成，實現(xiàn)工具使用及數(shù)據(jù)管理的無縫結(jié)合。

在各專業(yè)系統(tǒng)中通過輕量化的客戶端環(huán)境，把設(shè)計任務(wù)、數(shù)據(jù)、知識等與設(shè)計師現(xiàn)有設(shè)計終端有機結(jié)合，實現(xiàn)對協(xié)同設(shè)計過程的高效支持。

知識工程作為整個平臺的重要支撐，實現(xiàn)從頂層WBS策劃、工作包執(zhí)行、任務(wù)執(zhí)行、設(shè)計分析等多層次的知識管理和知識應(yīng)用，形成與實際研發(fā)工作緊密結(jié)合的研發(fā)知識工程體系（人體模型中的左膀）。

過程質(zhì)量控制貫穿整個研發(fā)流程，實現(xiàn)對關(guān)鍵階段和關(guān)鍵活動評審控制。質(zhì)量部門通過數(shù)據(jù)接口監(jiān)控和跟蹤設(shè)計活動文檔的質(zhì)量狀態(tài)，對研發(fā)過程發(fā)現(xiàn)的質(zhì)量問題進行閉合和歸零（人體模型中的右臂）。

設(shè)計指標作為研發(fā)過程的關(guān)鍵控制對象，從總體的技戰(zhàn)術(shù)指標定義、分解，并落實到各工作包和設(shè)計任務(wù)，對實際目標值進行自動匯總和狀態(tài)監(jiān)控預(yù)警。

精益研發(fā)體系的工作邏輯如下：

根據(jù)上述的業(yè)務(wù)邏輯，平臺針對研發(fā)工作中的五類角色提供相應(yīng)的支持，并將各類業(yè)務(wù)連成一個有機整體，形成對研發(fā)工作的支持：

研發(fā)管理人員：提供研發(fā)流程庫（WBS庫），供型號及質(zhì)量策劃參考，通過WBS的實例化與型號策劃過程，形成型號研發(fā)的WBS及控制計劃。提供平臺到項目管理系統(tǒng)（PM）的接口，將科研計劃管理相關(guān)的信息傳遞給PM系統(tǒng)。

設(shè)計主任與設(shè)計師：為管理者提供工作任務(wù)分解、執(zhí)行與監(jiān)控的環(huán)境，為設(shè)計師提供模板、數(shù)據(jù)、工具、方法、經(jīng)驗、規(guī)范等研發(fā)相關(guān)的知識與手段的支持，并將其與具體研發(fā)任務(wù)關(guān)聯(lián)起來，以方便、快捷的方式推送給設(shè)計師，輔助其研發(fā)活動的進行。

資深技術(shù)專家：提供各類知識的創(chuàng)建、封裝與管理的環(huán)境，使研發(fā)的經(jīng)驗、方法、手段等知識能夠沉淀下來，并與研發(fā)流程相關(guān)聯(lián)，形成專業(yè)知識庫。

質(zhì)量管理人員：梳理質(zhì)量策劃庫，并與相應(yīng)的WBS進行關(guān)聯(lián)，方便型號策劃。并在型號設(shè)計執(zhí)行過程中，對質(zhì)量進行監(jiān)控與歸零。

總師系統(tǒng)人員：提供型號研發(fā)任務(wù)的狀態(tài)、指標、質(zhì)量、數(shù)據(jù)等信息的監(jiān)控環(huán)境，使其快捷、全面地了解研發(fā)活動相關(guān)的信息。

◆理想很豐滿--V模型

精益研發(fā)業(yè)務(wù)模型基于產(chǎn)品技術(shù)開發(fā)流程，應(yīng)用系統(tǒng)工程理論對產(chǎn)品設(shè)計過程進行分解和展開，根據(jù)系統(tǒng)工程理論，整個產(chǎn)品研發(fā)過程通過V型流程來完成。產(chǎn)品設(shè)計過程流程如下圖所示。

圖10.基于V模型的正向設(shè)計和逆向工程

理想的產(chǎn)品設(shè)計過程的起點是從涉眾需求開始，經(jīng)過需求開發(fā)、功能分解、系統(tǒng)設(shè)計、物理設(shè)計、產(chǎn)品試制、部件驗證、系統(tǒng)集成、系統(tǒng)驗證和系統(tǒng)確認等階段，滿足涉眾需求，完成產(chǎn)品的驗收。這個過程成為正向設(shè)計過程。

但通常來說，企業(yè)的發(fā)展歷程中，都會經(jīng)歷一個逆向設(shè)計過程。也就是說，產(chǎn)品的設(shè)計起始點不是從涉眾需求開始，而是從V模型的中間某個點開始。物理設(shè)計作為起點是中國企業(yè)常見的起點，本階段仿照已經(jīng)存在的產(chǎn)品，完成圖紙的設(shè)計，進入試制和驗證各階段，完成產(chǎn)品的交付或推向市場。清醒的企業(yè)會有意識地研究物理設(shè)計之前的各個過程，以圖追溯和理解仿制的產(chǎn)品本源，但這樣的過程只能追溯部分本源。以上的過程我們稱之為逆向工程過程。

評判一家企業(yè)的設(shè)計能力的依據(jù)可以從產(chǎn)品設(shè)計的起點來做判斷，從V模型的哪個階段入手設(shè)計產(chǎn)品，基本可以斷定該企業(yè)的設(shè)計能力就是這個起點所對應(yīng)的能級。這樣，可以把企業(yè)設(shè)計能級（成熟度）分為為五級：仿制級、逆向級、系統(tǒng)級、正向級和自由級。

為了保證V的左半邊的四個開發(fā)和設(shè)計過程結(jié)果正確性，完整的設(shè)計過程需要特別引入了四個小V循環(huán)，通過產(chǎn)品計算機模型的方法對產(chǎn)品設(shè)計的階段性成果進行檢查，分別是需求確認、功能分析、系統(tǒng)仿真和工程仿真，以期通過計算、分析、模擬或仿真的手段對這些設(shè)計進行確認和優(yōu)化。下圖所示，產(chǎn)品研發(fā)的完整仿真類型由4個大類和10個小類構(gòu)成。

圖11.產(chǎn)品研發(fā)的完整過程

通過上圖可以看出，V模型左側(cè)是產(chǎn)品開發(fā)與設(shè)計過程，中間是基于產(chǎn)品分析與仿真過程，右側(cè)是基于實物半實物的試驗與驗證過程，這三個過程共同構(gòu)成了產(chǎn)品研發(fā)過程中的三個維度。它們構(gòu)成了產(chǎn)品研發(fā)過程中五個循環(huán)，為精益研發(fā)體系和平臺中的綜合設(shè)計系統(tǒng)奠定了理論基礎(chǔ)，指明了發(fā)展方向；通過上圖對產(chǎn)品設(shè)計過程的總結(jié)與抽象，和功能分解所引出的復(fù)雜系統(tǒng)分解后的研發(fā)過程層次嵌套關(guān)系，為精益研發(fā)體系和平臺在進行復(fù)雜系統(tǒng)研發(fā)的集團化企業(yè)中的應(yīng)用指明了方向、奠定了理論基礎(chǔ)。

上述系統(tǒng)工程“V”模型是對一般產(chǎn)品研發(fā)過程的抽象，它基本適用于所有產(chǎn)品的研發(fā)過程。但從產(chǎn)品研發(fā)企業(yè)角度看，它僅從技術(shù)表達了產(chǎn)品研發(fā)體系，還需要從管理和資源兩個角度對企業(yè)相關(guān)業(yè)務(wù)進行表達，形成包括產(chǎn)品研發(fā)相關(guān)的流程、項目、需求、質(zhì)量等管理要素，以及軟件、硬件、數(shù)據(jù)、技術(shù)等資源要素，一般產(chǎn)品研發(fā)體系模型如下圖所示：

圖12.復(fù)雜產(chǎn)品研發(fā)體系模型

對于大型復(fù)雜產(chǎn)品的研發(fā)體系，研發(fā)過程通常都是有多個“V”模型構(gòu)成的。這可以從兩方面進行理解：

1）復(fù)雜系統(tǒng)研發(fā)過程通過“V”模型中功能分解可以將復(fù)雜產(chǎn)品劃分為各個子系統(tǒng)、依此類推直至最基本系統(tǒng)組成部件的研發(fā)。系統(tǒng)、子系統(tǒng)、部件等不同層次的研發(fā)過程都可以應(yīng)用上圖中的“V”模型來表達，這樣就構(gòu)成了復(fù)雜系統(tǒng)研發(fā)過程的多層嵌套“V”模型。

2）對于承擔(dān)復(fù)雜系統(tǒng)研發(fā)任務(wù)的集團化企業(yè)，都是由多家研發(fā)型企業(yè)構(gòu)成的。這些企業(yè)的研發(fā)體系都會是一個包含了管理和資源的V模型。對于集團的研發(fā)體系來說，就是由多個V構(gòu)成的復(fù)雜體系。

多個“V”模型之間，首先需要通過業(yè)務(wù)協(xié)同體系，主要包括數(shù)據(jù)協(xié)同和信息協(xié)同；其次需要建立資源共享體系，當代研發(fā)資源共享最先進的體系是研發(fā)云。如下圖所示。

圖13.集團化企業(yè)的研發(fā)體系構(gòu)成

因此，對于集團化研發(fā)體系和復(fù)雜產(chǎn)品研發(fā)體系，除上述三層外，還要包括集團/行業(yè)協(xié)同層和共享層。抽象模型如下圖所示。

圖14.復(fù)雜產(chǎn)品研發(fā)體系業(yè)務(wù)模型

以上模型稱為精益研發(fā)業(yè)務(wù)的理想模型。在該模型中，根據(jù)具體的工作內(nèi)容和目的，將模型劃分為五層，它涵蓋任何一家研發(fā)型企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計要素。越是復(fù)雜產(chǎn)品的研發(fā)，企業(yè)成熟度越高，本模型越符合其業(yè)務(wù)實際。對于簡單產(chǎn)品的研發(fā)企業(yè)，其業(yè)務(wù)現(xiàn)狀是這個模型的子集。對于研發(fā)成熟度不高的研發(fā)企業(yè)，其業(yè)務(wù)現(xiàn)狀是這個模型的較低成熟度所對應(yīng)狀態(tài)。

精益研發(fā)業(yè)務(wù)理想模型是研發(fā)型企業(yè)發(fā)展的對標模型，可以指導(dǎo)我們進行業(yè)務(wù)模式規(guī)劃、能力規(guī)劃、資源規(guī)劃以及信息化規(guī)劃。與此對標，本企業(yè)所欠缺的或不完善的部分，就是我們未來應(yīng)該建設(shè)的部分。根據(jù)企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃，可以設(shè)計未來建設(shè)和完善的計劃和步驟，這樣將形成企業(yè)的長遠信息化規(guī)劃。

◆洞察企業(yè)研發(fā)信息化

精益研發(fā)理想模型的提出，有助于解決中國企業(yè)普遍存在的一道難題：CIO或信息中心難于從業(yè)務(wù)出發(fā)洞察和規(guī)劃企業(yè)信息化，導(dǎo)致信息化和業(yè)務(wù)兩張皮，甚至上升到國家信息化戰(zhàn)略高度來解決“信息化與工業(yè)化的融合”。

通過與精益研發(fā)理想模型對標，獲得企業(yè)研發(fā)體系的發(fā)展規(guī)劃，進而獲得企業(yè)信息化的發(fā)展規(guī)劃，并通過研發(fā)體系進化的節(jié)奏設(shè)計，推導(dǎo)出信息化的建設(shè)節(jié)奏。具體做法如下：

圖15.基于業(yè)務(wù)藍圖設(shè)計信息化藍圖

1.企業(yè)的各個部門分析本部門的職責(zé)和業(yè)務(wù)內(nèi)容，與理想模型對比，找到本部門在理想模型中的定位；

2.各部門就所負職責(zé)和內(nèi)容，對所擁有的信息化系統(tǒng)進行分析，評價信息化系統(tǒng)對本部門當前業(yè)務(wù)的支撐力度；

3.與理想模型的對比，形成部門的能力發(fā)展規(guī)劃，特別是要提出信息化的支撐要求，包括信息化系統(tǒng)的能力、數(shù)量和建設(shè)步驟等；這些信息填寫在上圖右邊的表格中；

4.將各部門的分析結(jié)果匯總，形成本企業(yè)的信息化規(guī)劃，包括各信息系統(tǒng)的能力、數(shù)量和建設(shè)步驟；

5.根據(jù)精益研發(fā)的業(yè)務(wù)框架，提出這些系統(tǒng)的集成要求，形成全企業(yè)支撐精益研發(fā)體系的信息化平臺建設(shè)規(guī)劃。

圖16.根據(jù)精益研發(fā)理想模型全企業(yè)共同進行信息化規(guī)劃

◆精益研發(fā)平臺初長成

精益研發(fā)平臺是信息化藍圖的形成的自然結(jié)果。開發(fā)層的系統(tǒng)（黃色區(qū)域）共同形成精益研發(fā)平臺的綜合設(shè)計環(huán)境；管理層的系統(tǒng)構(gòu)成研發(fā)管理平臺；資源層的系統(tǒng)構(gòu)成資源共享和數(shù)據(jù)中心；協(xié)同層的系統(tǒng)構(gòu)成研發(fā)駕駛艙；支撐層形成研發(fā)云平臺。

圖17.根據(jù)精益研發(fā)理想模型全企業(yè)共同進行信息化規(guī)劃

如前文所述，對于中國企業(yè)，知識工程和質(zhì)量管理體系尤為重要，因此將知識工程系統(tǒng)從資源層中移到綜合設(shè)計系統(tǒng)左邊（左膀）質(zhì)量管理系統(tǒng)從管理層中移到綜合設(shè)計系統(tǒng)的右邊（右臂），就形成了精益研發(fā)平臺的應(yīng)用架構(gòu)。

圖18.根據(jù)業(yè)務(wù)屬性對理想模型的業(yè)務(wù)進行歸來類

在理想模型中，根據(jù)開發(fā)業(yè)務(wù)的相似性和關(guān)聯(lián)性對模型中所涉及系統(tǒng)進行業(yè)務(wù)歸類，以此為依據(jù)，相應(yīng)地對精益研發(fā)平臺的綜合設(shè)計環(huán)境的子系統(tǒng)進行歸類為：需求工程、系統(tǒng)開發(fā)、機電開發(fā)、軟件開發(fā)、協(xié)同仿真和綜合試驗，形成最終的精益研發(fā)平臺的應(yīng)用架構(gòu)。

圖19.精益研發(fā)集成平臺最終框架

需要說明的是，精益研發(fā)平臺并非由一個軟件形成，而是根據(jù)企業(yè)的精益研發(fā)的目標、模式和體系，利用柔性SOA集成框架，將企業(yè)所有與研發(fā)有關(guān)專業(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。這些系統(tǒng)包括企業(yè)已有的系統(tǒng)、第三方工具和系統(tǒng)、以及精益研發(fā)體系咨詢和建設(shè)方所提供的信息化系統(tǒng)。

同時，作為精益研發(fā)體系的支撐平臺，科技資源的整合和集成，以及精益研發(fā)平臺的運維體系建設(shè)也是此平臺的重要建設(shè)工作。

◆精益研發(fā)體系的構(gòu)成

精益研發(fā)體系屬于典型社會技術(shù)學(xué)范疇，遵守社會技術(shù)學(xué)的技術(shù)、管理和經(jīng)濟規(guī)律。社會技術(shù)學(xué)模型由四部分構(gòu)成：人、技術(shù)、流程、戰(zhàn)略。在一個社會技術(shù)體系中，最不容易出問題的是技術(shù)，最容易出問題的是人與流程。而且此體系發(fā)展的路徑也通常是由技術(shù)開始，當技術(shù)達到一定的程度，需要進行社會化應(yīng)用的時候，就必須建立和完善人才體系和流程體系，進而形成戰(zhàn)略體系，最終構(gòu)成完整和穩(wěn)定的社會技術(shù)體系。

基于社會技術(shù)學(xué)模型形成精益研發(fā)體系的頂層哲學(xué)模型。精益研發(fā)體系除了包括從技術(shù)維度方面的研發(fā)管理、設(shè)計仿真、知識工程、質(zhì)量管理之外，從社會技術(shù)學(xué)維度還需要包括戰(zhàn)略、人才、組織、流程、標準、規(guī)范、工具軟件、基礎(chǔ)IT以及設(shè)計方法等；信息化平臺則是精益研發(fā)體系的載體，這些維度將在平臺中運行。

圖20.精益研發(fā)體系的構(gòu)成

因此，精益研發(fā)體系可歸結(jié)為“1-3-1”結(jié)構(gòu)模型，這個模型中的五個基本要素的內(nèi)涵為：

–戰(zhàn)略：精益研發(fā)驅(qū)動企業(yè)精品戰(zhàn)略；

–組織：支撐精益研發(fā)體系運行人才與組織；

–流程：精益研發(fā)體系運行的標準與規(guī)范；

–技術(shù)：精益研發(fā)體系建設(shè)采用的工具與方法；

–平臺：支撐精益研發(fā)體系的信息化平臺。

因此，精益研發(fā)體系的建設(shè)，不僅僅是對研發(fā)方法、工具和技術(shù)的選購，也不僅僅是精益研發(fā)信息化平臺的建設(shè)，更是對企業(yè)戰(zhàn)略的選擇，對組織的優(yōu)化變革、對流程、標準和規(guī)范體系的建設(shè)。

通過精益研發(fā)體系，我們還可以從整體到局部，規(guī)劃和建設(shè)多個有獨特價值的專項體系，這些體系包括：研發(fā)流程體系、需求工程體系、系統(tǒng)開發(fā)體系、GJB5000A體系、快速設(shè)計體系、協(xié)同仿真體系、綜合試驗體系、知識工程體系、質(zhì)量管理體系、資源共享體系、數(shù)據(jù)協(xié)同體系、過程數(shù)據(jù)管理體系等。

圖21.精益研發(fā)專項體系的劃分

◆行動才有價值-精益研發(fā)特點與價值

精益研發(fā)體系的特點

經(jīng)過前面的介紹，我們?nèi)娴牧私饬司嫜邪l(fā)的內(nèi)容。下面我們可以對這套體系作一個總結(jié)，看看她有什么樣的特點。從全局來看，精益研發(fā)最大的特點有兩個：

1)過程管理：過程能力是核心，項目管理是起點，產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理是終點，精益研發(fā)則包含研發(fā)和設(shè)計全過程的深層管理，同時集成項目管理和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等體系。

2)精益化：研發(fā)流程中緊密融入知識、質(zhì)量要求和設(shè)計工具，改善了研發(fā)模式，提升研發(fā)的質(zhì)量、效率和創(chuàng)新性。

從精益研發(fā)的各個組成部分來看，每個部分又有自己鮮明的特點，下面做一個總結(jié)。

n研發(fā)管理的兩個特點

1)剛?cè)嵯酀簞傂粤鞒讨饕脕韺Σ块T和專業(yè)間的剛性流程進行固化與管控，柔性流程主要提高人與人之間的協(xié)同效率。

2)型號策劃：研發(fā)流程的實例化過程中，引入知識庫和質(zhì)量策略庫，以保證型號策劃的科學(xué)性。

n 綜合設(shè)計的兩個特點

1)正向設(shè)計：從需求出發(fā)，經(jīng)過需求工程、系統(tǒng)設(shè)計、物理設(shè)計，利用仿真技術(shù)進行設(shè)計驗證，最終通過一系列物理驗證達到用戶需求。改變過去從物理設(shè)計入手的逆向設(shè)計模式，實現(xiàn)真正的產(chǎn)品和技術(shù)創(chuàng)新。

2)規(guī)范與智能：專業(yè)工具與知識集成，根據(jù)業(yè)務(wù)要求，在通用設(shè)計與仿真工具上建立大量專業(yè)化的模板，根據(jù)業(yè)務(wù)邏輯，打通工具之間的接口，將成熟的工具流固化，將知識與經(jīng)驗融入到設(shè)計與仿真工具中，既保證了使用工具的規(guī)范性，又提升了智能性。

n 知識工程的兩個特點

1)知識融入過程，基于研發(fā)過程進行知識積累，將知識伴隨在研發(fā)活動上，實現(xiàn)知識的主動推送和重用。

2)知識融入設(shè)計，與數(shù)字化工作環(huán)境融合，形成模板，可點擊即用。

n 質(zhì)量管理的兩個特點

1)質(zhì)量文件改進：基于實際研發(fā)流程修訂質(zhì)量文件，將質(zhì)量控制與真實的研發(fā)過程統(tǒng)一起來，解決質(zhì)量與研發(fā)過程兩張皮問題。

2)基于WBS梳理設(shè)計人員檢核項，形成自檢、互檢、審批和評審，設(shè)計體系中的人員可以自我提高設(shè)計質(zhì)量。

n 咨詢實施的兩個特點

1)企業(yè)的研發(fā)模式需要進化和變革，精益研發(fā)提出了變革的藍圖，咨詢實施的過程就是引導(dǎo)企業(yè)進行精益研發(fā)管理變革的過程。

2)在平臺建設(shè)過程中，采用一套成熟和完備的方法論。企業(yè)可以根據(jù)方法論長期保持平臺鮮活和自我進化。

精益研發(fā)預(yù)期應(yīng)用效果

企業(yè)為了謀求更長遠的發(fā)展，必須行動起來。只有行動起來，所有的理論才有價值，我們通過實施精益研發(fā)平臺，可以取得以下效果：

一、建立正向設(shè)計體系，促進自主創(chuàng)新能力

在基于系統(tǒng)工程的精益研發(fā)體系中，設(shè)計體系主張從客戶需求開始，經(jīng)過需求開發(fā)、功能分解、系統(tǒng)設(shè)計、物理設(shè)計、利用仿真手段對設(shè)計進行一系列虛擬驗證，利用實驗手段對設(shè)計進行一系列物理驗證，最終使得產(chǎn)品滿足客戶需求，達到可交付狀態(tài)。這一正向過程保證產(chǎn)品開發(fā)的源頭是客戶需求，而非仿制的對象產(chǎn)品。從根本上保證所設(shè)計產(chǎn)品的創(chuàng)新性，并且在這個過程中，利用先進的創(chuàng)新方法、設(shè)計和仿真技術(shù)提升產(chǎn)品的性能。實現(xiàn)“從跟蹤研仿向自主創(chuàng)新的轉(zhuǎn)變”。

二、規(guī)范企業(yè)研發(fā)流程，提升研發(fā)管理能力

精益研發(fā)平臺建設(shè)不僅僅是對原有業(yè)務(wù)手段的信息化實現(xiàn)。通過業(yè)務(wù)梳理，不僅是對企業(yè)業(yè)務(wù)流程電子化的過程，更是一種業(yè)務(wù)流程優(yōu)化的過程，通過信息化手段可以規(guī)范業(yè)務(wù)流程，明確各自職責(zé)，做到各業(yè)務(wù)部門人員之間的信息共享與緊密配合；利用已經(jīng)梳理的研發(fā)流程進行型號策劃，可以明顯提升型號策劃的速度和科學(xué)性，實現(xiàn)對各層次研發(fā)管理人員與研發(fā)執(zhí)行人員從產(chǎn)品頂層實現(xiàn)策劃、研發(fā)任務(wù)分解到研發(fā)任務(wù)執(zhí)行的支持能力，實現(xiàn)對研發(fā)過程與結(jié)果數(shù)據(jù)的合理、規(guī)范化管理與應(yīng)用。

三、建設(shè)設(shè)計仿真環(huán)境，提升研發(fā)效率

通過精益研發(fā)體系建設(shè)，可以系統(tǒng)化地對設(shè)計仿真流程、標準、規(guī)范、工具、模板、組織和平臺進行建設(shè)，結(jié)束過去零散使用的狀況，開展對仿真設(shè)計各類軟件工具和方法的治理和整合，提升工具，特別是仿真工具的使用效果。注重對數(shù)字化和仿真化人員的尊重和培養(yǎng)，形成現(xiàn)代企業(yè)設(shè)計仿真人才健康成長的環(huán)境。進行仿真標準和規(guī)范建設(shè)，確保在正確的時候使用正確的仿真技術(shù)，并且把仿真做正確。對設(shè)計流程進行數(shù)字化和仿真化改造，實現(xiàn)仿真驅(qū)動研發(fā)戰(zhàn)略。

四、增強企業(yè)知識積累，提升研發(fā)能力

通過精益研發(fā)平臺建設(shè)，可以實現(xiàn)對企業(yè)研發(fā)知識的系統(tǒng)梳理與科學(xué)規(guī)范化管理，不斷豐富企業(yè)知識積累，避免因人員變動造成的知識丟失與損失，形成企業(yè)寶貴的知識財富，為知識的有效傳承與使用奠定基礎(chǔ)，加快人員之間的知識交流與相互學(xué)習(xí)，形成知識共享氛圍，縮短新人知識學(xué)習(xí)時間，快速提升團隊研發(fā)能力，支持基于研發(fā)知識的創(chuàng)新設(shè)計。同時通過系統(tǒng)建設(shè)，變過去的“人找知識”為將來的基于研發(fā)流程與任務(wù)的“知識找人”，減少數(shù)據(jù)與知識檢索時間，進而提升研發(fā)效率、縮短研發(fā)周期、降低研發(fā)成本。

五、加強研發(fā)過程管理，降低質(zhì)量成本

在規(guī)范研發(fā)流程的同時，加強研發(fā)過程控制，將質(zhì)量要素融入關(guān)鍵工作包，解決質(zhì)量與研發(fā)過程兩張皮問題，實現(xiàn)對多層級研發(fā)流程與研發(fā)過程的質(zhì)量管控能力。通過信息化支撐，改變客戶方質(zhì)量管理流于形式的問題，實現(xiàn)基于研發(fā)流程的并行質(zhì)量策劃、過程質(zhì)量檢查、問題跟蹤與歸零處理等能力，使質(zhì)量管理融入業(yè)務(wù)和落到實處。避免因產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量問題造成的資源損耗，降低質(zhì)量成本。

六、統(tǒng)一研發(fā)工作環(huán)境，提升管控能力

通過精益研發(fā)平臺建設(shè)，實現(xiàn)對現(xiàn)有研發(fā)工具、系統(tǒng)與資源的有效集成，打通各系統(tǒng)之間的信息孤島，形成統(tǒng)一研發(fā)工作環(huán)境；同時提供多種數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析與報表功能，實現(xiàn)對研發(fā)過程、知識管理與應(yīng)用情況、質(zhì)量執(zhí)行與問題歸零處理情況等進行實施監(jiān)控，為企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)提供決策支持能力。