——訪北京航空航天大學(xué) 機(jī)械與自動化學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師劉繼紅

數(shù)字軍工記者 敬石開

序言：精益研發(fā)作為一種全新的設(shè)計理念日趨成熟。為使讀者能夠進(jìn)一步了解精益研發(fā)概念、內(nèi)涵和特點(diǎn)，記者有幸采訪了設(shè)計理論方法學(xué)專家劉繼紅教授。劉教授站在多年從事設(shè)計理論與方法學(xué)研究的視角，對精益研發(fā)的企業(yè)需求、國內(nèi)外設(shè)計模式的發(fā)展與演變、精益研發(fā)概念內(nèi)涵等方面，進(jìn)行了精辟的闡述。

記者：作為長期從事設(shè)計理論與設(shè)計方法學(xué)研究的專家，您認(rèn)為與國外信息化發(fā)展相比，國內(nèi)制造業(yè)信息化領(lǐng)域在設(shè)計理論和設(shè)計方法學(xué)應(yīng)用上存在哪些缺失？

這要先介紹一點(diǎn)設(shè)計理論與方法論的發(fā)展簡史。從上世紀(jì)60年代以來，設(shè)計理論與設(shè)計方法論的研究得到廣泛的重視，也提出了多種學(xué)說，比如以德國柏林工業(yè)大學(xué)Pahl和Beitz等人提出的系統(tǒng)設(shè)計方法論、日本東京大學(xué)吉川弘之提出的一般設(shè)計學(xué)、美國麻省理工學(xué)院Suh提出的設(shè)計原理等等。有些學(xué)說，比如系統(tǒng)設(shè)計方法論已經(jīng)成為德國工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)之一。上世紀(jì)80年代初期和末期，分別在歐洲和美國發(fā)起關(guān)于設(shè)計理論與方法論的國際學(xué)術(shù)會議ICED（International Conference on Engineering Design）和DTM（International Conference on Design Theory and Methodology）。除了上面提到的代表性理論學(xué)說以外，還產(chǎn)生了許多現(xiàn)代設(shè)計方法，如創(chuàng)新問題解決TRIZ、產(chǎn)品族設(shè)計、穩(wěn)健設(shè)計、多學(xué)科設(shè)計優(yōu)化、基于仿真的設(shè)計、DFX等等。

國外設(shè)計理論與方法論的應(yīng)用情況綜述已經(jīng)見諸一些論文和報告中。這里以日本的一篇報告為例，簡單介紹日本制造業(yè)企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)中的設(shè)計方法和工具的應(yīng)用情況。為什么單以日本為例，這主要還是考慮后面談?wù)摰摹熬嫜邪l(fā)”與日本產(chǎn)品開發(fā)生產(chǎn)有密切關(guān)系。日本機(jī)械學(xué)會論文集（相當(dāng)于中國的機(jī)械工程學(xué)報）2006年1月刊發(fā)日本大阪大學(xué)藤田喜久雄教授等人以2002年針對118家日本制造業(yè)企業(yè)的221份問卷調(diào)查為基礎(chǔ)的調(diào)查分析報告，并且與英國、新西蘭等國的分析報告進(jìn)行了對比分析（圖）。一般而言，各國應(yīng)用狀況不盡相同，這跟企業(yè)文化或者產(chǎn)品開發(fā)理念等有關(guān)。比如，日本企業(yè)除了傳統(tǒng)產(chǎn)品開發(fā)方法（專利查詢、文獻(xiàn)檢索、智暴法等）以外，主要注重市場與質(zhì)量問題（如TQC、VA、FMEA、Benchmark、Taguchi方法、QFD等等），而英國企業(yè)則更多應(yīng)用FMEA、設(shè)計樣機(jī)、快速原型、DFX等方法和工具。

國外先進(jìn)研發(fā)方法與工具的應(yīng)用

國內(nèi)許多企業(yè)經(jīng)過自1995年以來國家科技部相繼推行的“CAD應(yīng)用工程”、“CIMS應(yīng)用工程”、“制造業(yè)信息化工程”等，產(chǎn)品研發(fā)信息化應(yīng)用的廣度和深度不斷擴(kuò)展。但是，存在這樣的一些問題：（1）國內(nèi)企業(yè)在產(chǎn)品研發(fā)方法創(chuàng)新方面乏善可陳。國外很多新的產(chǎn)品開發(fā)方法是企業(yè)提出后來得到提煉的，例如日本的QFD、田口方法甚至精益生產(chǎn)等、美國的多學(xué)科設(shè)計優(yōu)化、基于仿真的設(shè)計、DFX等等，而在這一方面，中國的努力還十分不足。（2）國內(nèi)企業(yè)對新的產(chǎn)品開發(fā)方法的認(rèn)知程度不夠全面和系統(tǒng)。一方面，企業(yè)的重點(diǎn)在生產(chǎn)而不在產(chǎn)品研發(fā)，因為研發(fā)的直接效益不明顯；另一方面，產(chǎn)學(xué)研的密切協(xié)作不夠，學(xué)生在學(xué)校所接受的設(shè)計方法教育不能與實(shí)踐相結(jié)合，無法學(xué)以致用，企業(yè)了解和接受新的設(shè)計方法大多不是主動的而是被動的。（3）國內(nèi)關(guān)于新的設(shè)計方法的咨詢部門以及相應(yīng)軟件工具開發(fā)能力欠缺。

記者：分別對比國內(nèi)外信息化發(fā)展水平、以及設(shè)計理論和設(shè)計方法學(xué)的應(yīng)用水平，“精益研發(fā)”理念的提出，對我們的現(xiàn)狀具有哪些意義？它在哪些方面體現(xiàn)了設(shè)計理論和設(shè)計方法學(xué)？對國內(nèi)信息化的發(fā)展具有怎樣的作用？

產(chǎn)品開發(fā)新的理念的提出和被接受，都是需要有相應(yīng)的環(huán)境和土壤的。美國為什么能提出“大規(guī)模生產(chǎn)方式”而日本為什么又能提出“精益生產(chǎn)方式”？實(shí)際上，這是由不同的國情和不同的時代所催生的。中國制造業(yè)目前面臨的局面是必須實(shí)現(xiàn)“中國制造”向“中國創(chuàng)造”轉(zhuǎn)變，融入國際競爭市場。這要求中國制造業(yè)企業(yè)比以往更注重產(chǎn)品研發(fā)。“精益研發(fā)”理念的提出，應(yīng)該正好順應(yīng)了中國制造業(yè)企業(yè)發(fā)展的需求。它將引導(dǎo)企業(yè)管理人員和技術(shù)人員更加投入地開展產(chǎn)品開發(fā)活動，真正地意識到產(chǎn)品研發(fā)是企業(yè)核心競爭能力主要體現(xiàn)。它也將進(jìn)一步推進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)方法的創(chuàng)新和普及應(yīng)用。

事實(shí)上，國家的研究與科技計劃長久以來一直支持產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)方法的研究與應(yīng)用，例如國家科技部的863計劃啟動以來在設(shè)計自動化和設(shè)計方法方面一直對產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)方法予以支持。當(dāng)然，相對CAX技術(shù)而言，推動新的設(shè)計方法的力度還有待未來提高。從信息化的角度看，在支持產(chǎn)品詳細(xì)設(shè)計的CAX技術(shù)得到廣泛應(yīng)用之后，如何將信息化手段應(yīng)用到產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)的前端，如市場分析、概念設(shè)計等，便必然成為關(guān)注的問題，而這也應(yīng)該正是“精益研發(fā)”的目標(biāo)之一。因此，“精益研發(fā)”理念的提出將推動新的產(chǎn)品設(shè)計研發(fā)方法通過信息化手段得以工具化，并在制造業(yè)企業(yè)中得到應(yīng)用。

記者：從設(shè)計理論和設(shè)計方法學(xué)研究的角度，您如何理解精益研發(fā)的理論基礎(chǔ)和核心內(nèi)涵？

設(shè)計理論與設(shè)計方法論主要是闡明（或者從理論推導(dǎo)或者從實(shí)踐中提煉）設(shè)計過程是什么以及指導(dǎo)如何實(shí)現(xiàn)正確的設(shè)計。精益研發(fā)的理論基礎(chǔ)就是設(shè)計過程理論。只有明確設(shè)計過程是怎樣的一個過程，包括哪些階段或環(huán)節(jié)，設(shè)計過程中信息的種類以及傳遞或處理的方式是什么，才能確定應(yīng)該采用哪些設(shè)計方法、設(shè)計技術(shù)支持哪些相應(yīng)的設(shè)計階段、環(huán)節(jié)（步驟）。例如，在確定產(chǎn)品要求時，必須考慮采用QFD等工具或方法將市場（用戶）要求準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)述為工程（技術(shù)）特征，才能進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)可能的沖突問題，從而為進(jìn)一步采用創(chuàng)新設(shè)計方法提出需要解決的問題。同樣，對于一個基本完成的設(shè)計或者已有設(shè)計，可以采用DFX方法對其進(jìn)行分析評價，找出可改進(jìn)的地方，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)計與后續(xù)環(huán)節(jié)的集成。

精益研發(fā)的核心內(nèi)涵應(yīng)該是以產(chǎn)品質(zhì)量為主線，采用現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)方法和工具，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品相關(guān)研發(fā)活動的持續(xù)改善。實(shí)際上，這與“精益”兩個字的本意是相對應(yīng)的。被稱為“管理經(jīng)典”著作之一的《改變世界的機(jī)器（The Machine That Changed The World）》的中文譯者們在翻譯美國人對日本豐田生產(chǎn)方式的稱呼“Lean Production”時著實(shí)費(fèi)了一番功夫，最終采用現(xiàn)在已經(jīng)廣為認(rèn)同的“精益生產(chǎn)”。所謂“精益”實(shí)際上是“精益求精”之意，拆字解文便是，“精”代表完美、周密、高品質(zhì)，而“益”代表利益與增加。所以，“精益研發(fā)”強(qiáng)調(diào)如何在產(chǎn)品研發(fā)中不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量。

記者：安世亞太的精益研發(fā)平臺PERA包含了創(chuàng)新、仿真和質(zhì)量三個子平臺，每個子平臺又含有若干工具，根據(jù)您對PERA平臺的了解，您認(rèn)為這些平臺和工具是否完全體現(xiàn)了精益研發(fā)的思想？如果沒有，您認(rèn)為還應(yīng)該包括哪些平臺或者工具？

2008年6月初安世亞太公司舉辦了一次研討會，邀請我參加，我首次了解了安世亞太推出的精益研發(fā)平臺的內(nèi)容?？偟恼f來，我認(rèn)為PERA還是比較準(zhǔn)確地體現(xiàn)了精益研發(fā)思想的，正如前面我對精益研發(fā)的內(nèi)涵的理解。首先，PERA是對三個子平臺的整合（雖然我不太贊成平臺套子平臺的說法），除了安世亞太原來當(dāng)家產(chǎn)品協(xié)同仿真平臺以外，還增加了創(chuàng)新平臺和質(zhì)量設(shè)計平臺。這些平臺基本能夠支持產(chǎn)品研發(fā)的早期階段。其次，PERA所包含的許多工具是設(shè)計方法的具體體現(xiàn)，而這些工具與圖1中的大多數(shù)設(shè)計方法是對應(yīng)的。再者，PERA突出了“質(zhì)量第一”的思想，質(zhì)量設(shè)計平臺自不待言，創(chuàng)新設(shè)計平臺和協(xié)同仿真平臺都是為該思想服務(wù)的。

PERA肯定將根據(jù)企業(yè)的需求不斷增加新的工具。實(shí)際上，對于企業(yè)而言，除了產(chǎn)品質(zhì)量不斷改善外，能夠提供滿足用戶（市場）多樣性需求的產(chǎn)品也是重要的。因此，類似產(chǎn)品族設(shè)計支持工具等可能也需要納入精益研發(fā)平臺范疇。

記者：根據(jù)您對企業(yè)的了解，您認(rèn)為PERA是否真正切中了企業(yè)在研發(fā)方面的需求？

我認(rèn)為PERA還是比較切實(shí)地順應(yīng)企業(yè)研發(fā)需求的。

首先，還是質(zhì)量需求。質(zhì)量是制造業(yè)企業(yè)，特別是軍工企業(yè)的首要產(chǎn)品目標(biāo)。正如航天科技集團(tuán)提出的“質(zhì)量就是生命”的口號，產(chǎn)品質(zhì)量意味著企業(yè)的品牌和聲譽(yù)，也意味著企業(yè)競爭力。日本產(chǎn)品之所以稱譽(yù)世界，就是產(chǎn)品質(zhì)量過硬。而日本產(chǎn)品質(zhì)量之所以過硬，就得益于日本人信奉“精益求精”理念。中國企業(yè)要想更好地融入國際市場，必須擺脫“低價低檔”的形象，提高產(chǎn)品質(zhì)量，從而提高產(chǎn)品附加值，必須借助“精益研發(fā)”。

其次，效益需求。通過“精益研發(fā)”實(shí)施，對產(chǎn)品研發(fā)環(huán)節(jié)進(jìn)行梳理和改善，加強(qiáng)協(xié)作，提高創(chuàng)新效率、設(shè)計效率、分析效率和優(yōu)化效率，確保設(shè)計成功率。

記者：能否談?wù)勀鷮嫜邪l(fā)理念、精益研發(fā)平臺發(fā)展的建議？

首先，精益研發(fā)理念應(yīng)該納入精益生產(chǎn)理念范疇。事實(shí)上，美國人在總結(jié)歸納日本豐田精益生產(chǎn)方式時，并不是只關(guān)注工廠的“精益生產(chǎn)”。雖然，對于大多數(shù)知道“精益生產(chǎn)”的人來說，準(zhǔn)時制（Just In Time）、看板等的確是生產(chǎn)車間或生產(chǎn)工廠的概念。但是，美國人明白無誤地認(rèn)為，日本豐田精益生產(chǎn)方法的五大要素就是精益設(shè)計、供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)（精益協(xié)作）、用戶關(guān)系、訂單發(fā)貨管理和精益工廠。因此，不能刻意強(qiáng)調(diào)“精益研發(fā)”與“精益生產(chǎn)”的不同，必須將其作為“精益生產(chǎn)方式”的不可或缺的組成部分。其次，精益研發(fā)理念必須根據(jù)中國制造業(yè)企業(yè)發(fā)展的實(shí)際情況予以闡釋，進(jìn)一步深化內(nèi)涵。

關(guān)于精益研發(fā)平臺的發(fā)展。首先要明確精益研發(fā)平臺涉及的流程、方法和工具的串連主線，進(jìn)一步篩選和完善工具，目前，能感覺到PERA平臺集成了很多與研發(fā)工具，但似乎沒有體現(xiàn)出與設(shè)計理論的緊密關(guān)系。我認(rèn)為，設(shè)計過程的理解將有助于平臺的完善。通過設(shè)計過程中信息的種類和轉(zhuǎn)換處理來確定哪些工具方法更為合適和有針對性。另外，一些工具還需具體化，例如DFX代表一類分析工具，PERA平臺能夠提供DFA、DFM還是DFE？這一點(diǎn)需要予以明確。