——訪北京航空航天大學(xué) 機(jī)械與自動(dòng)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(jì)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(jì)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(jì)理論與方法學(xué)研究的視角，對(duì)精益研發(fā)的企業(yè)需求、國(guó)內(nèi)外設(shè)計(jì)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(zhǎng)期從事設(shè)計(jì)理論與設(shè)計(jì)方法學(xué)研究的專家，您認(rèn)為與國(guó)外信息化發(fā)展相比，國(guó)內(nèi)制造業(yè)信息化領(lǐng)域在設(shè)計(jì)理論和設(shè)計(jì)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(jì)理論與方法論的發(fā)展簡(jiǎn)史。從上世紀(jì)60年代以來(lái)，設(shè)計(jì)理論與設(shè)計(jì)方法論的研究得到廣泛的重視，也提出了多種學(xué)說(shuō)，比如以德國(guó)柏林工業(yè)大學(xué)Pahl和Beitz等人提出的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法論、日本東京大學(xué)吉川弘之提出的一般設(shè)計(jì)學(xué)、美國(guó)麻省理工學(xué)院Suh提出的設(shè)計(jì)原理等等。有些學(xué)說(shuō)，比如系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法論已經(jīng)成為德國(guó)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(guó)發(fā)起關(guān)于設(shè)計(jì)理論與方法論的國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)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(shuō)以外，還產(chǎn)生了許多現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，如創(chuàng)新問題解決TRIZ、產(chǎn)品族設(shè)計(jì)、穩(wěn)健設(shè)計(jì)、多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化、基于仿真的設(shè)計(jì)、DFX等等。

國(guó)外設(shè)計(jì)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(bào)告中。這里以日本的一篇報(bào)告為例，簡(jiǎn)單介紹日本制造業(yè)企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)中的設(shè)計(jì)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(huì)論文集（相當(dāng)于中國(guó)的機(jī)械工程學(xué)報(bào)）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(duì)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(bào)告，并且與英國(guó)、新西蘭等國(guó)的分析報(bào)告進(jìn)行了對(duì)比分析（圖）。一般而言，各國(guó)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(chǎng)與質(zhì)量問題（如TQC、VA、FMEA、Benchmark、Taguchi方法、QFD等等），而英國(guó)企業(yè)則更多應(yīng)用FMEA、設(shè)計(jì)樣機(jī)、快速原型、DFX等方法和工具。

國(guó)外先進(jìn)研發(fā)方法與工具的應(yīng)用

國(guó)內(nèi)許多企業(yè)經(jīng)過(guò)自1995年以來(lái)國(guó)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(guó)內(nèi)企業(yè)在產(chǎn)品研發(fā)方法創(chuàng)新方面乏善可陳。國(guó)外很多新的產(chǎn)品開發(fā)方法是企業(yè)提出后來(lái)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(guó)的多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化、基于仿真的設(shè)計(jì)、DFX等等，而在這一方面，中國(guó)的努力還十分不足。（2）國(guó)內(nèi)企業(yè)對(duì)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?yàn)檠邪l(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(jì)方法教育不能與實(shí)踐相結(jié)合，無(wú)法學(xué)以致用，企業(yè)了解和接受新的設(shè)計(jì)方法大多不是主動(dòng)的而是被動(dòng)的。（3）國(guó)內(nèi)關(guān)于新的設(shè)計(jì)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(duì)比國(guó)內(nèi)外信息化發(fā)展水平、以及設(shè)計(jì)理論和設(shè)計(jì)方法學(xué)的應(yīng)用水平，“精益研發(fā)”理念的提出，對(duì)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(jì)理論和設(shè)計(jì)方法學(xué)？對(duì)國(guó)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(guó)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(guó)情和不同的時(shí)代所催生的。中國(guó)制造業(yè)目前面臨的局面是必須實(shí)現(xiàn)“中國(guó)制造”向“中國(guó)創(chuàng)造”轉(zhuǎn)變，融入國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)。這要求中國(guó)制造業(yè)企業(yè)比以往更注重產(chǎn)品研發(fā)?！熬嫜邪l(fā)”理念的提出，應(yīng)該正好順應(yīng)了中國(guó)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(dòng)，真正地意識(shí)到產(chǎn)品研發(fā)是企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)能力主要體現(xiàn)。它也將進(jìn)一步推進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)方法的創(chuàng)新和普及應(yīng)用。

事實(shí)上，國(guó)家的研究與科技計(jì)劃長(zhǎng)久以來(lái)一直支持產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)方法的研究與應(yīng)用，例如國(guó)家科技部的863計(jì)劃啟動(dòng)以來(lái)在設(shè)計(jì)自動(dòng)化和設(shè)計(jì)方法方面一直對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)方法予以支持。當(dāng)然，相對(duì)CAX技術(shù)而言，推動(dòng)新的設(shè)計(jì)方法的力度還有待未來(lái)提高。從信息化的角度看，在支持產(chǎn)品詳細(xì)設(shè)計(jì)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(jì)開發(fā)的前端，如市場(chǎng)分析、概念設(shè)計(jì)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(dòng)新的產(chǎn)品設(shè)計(jì)研發(fā)方法通過(guò)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(jì)理論和設(shè)計(jì)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(jì)理論與設(shè)計(jì)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(jì)過(guò)程是什么以及指導(dǎo)如何實(shí)現(xiàn)正確的設(shè)計(jì)。精益研發(fā)的理論基礎(chǔ)就是設(shè)計(jì)過(guò)程理論。只有明確設(shè)計(jì)過(guò)程是怎樣的一個(gè)過(guò)程，包括哪些階段或環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)過(guò)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(jì)方法、設(shè)計(jì)技術(shù)支持哪些相應(yīng)的設(shè)計(jì)階段、環(huán)節(jié)（步驟）。例如，在確定產(chǎn)品要求時(shí)，必須考慮采用QFD等工具或方法將市場(chǎng)（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(jì)方法提出需要解決的問題。同樣，對(duì)于一個(gè)基本完成的設(shè)計(jì)或者已有設(shè)計(jì)，可以采用DFX方法對(duì)其進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，找出可改進(jìn)的地方，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)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(jì)開發(fā)方法和工具，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品相關(guān)研發(fā)活動(dòng)的持續(xù)改善。實(shí)際上，這與“精益”兩個(gè)字的本意是相對(duì)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?cè)诜g美國(guó)人對(duì)日本豐田生產(chǎn)方式的稱呼“Lean Production”時(shí)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(tái)PERA包含了創(chuàng)新、仿真和質(zhì)量三個(gè)子平臺(tái)，每個(gè)子平臺(tái)又含有若干工具，根據(jù)您對(duì)PERA平臺(tái)的了解，您認(rèn)為這些平臺(tái)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(tái)或者工具？

2008年6月初安世亞太公司舉辦了一次研討會(huì)，邀請(qǐng)我參加，我首次了解了安世亞太推出的精益研發(fā)平臺(tái)的內(nèi)容。總的說(shuō)來(lái)，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(duì)精益研發(fā)的內(nèi)涵的理解。首先，PERA是對(duì)三個(gè)子平臺(tái)的整合（雖然我不太贊成平臺(tái)套子平臺(tái)的說(shuō)法），除了安世亞太原來(lái)當(dāng)家產(chǎn)品協(xié)同仿真平臺(tái)以外，還增加了創(chuàng)新平臺(tái)和質(zhì)量設(shè)計(jì)平臺(tái)。這些平臺(tái)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(jì)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(jì)方法是對(duì)應(yīng)的。再者，PERA突出了“質(zhì)量第一”的思想，質(zhì)量設(shè)計(jì)平臺(tái)自不待言，創(chuàng)新設(shè)計(jì)平臺(tái)和協(xié)同仿真平臺(tái)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(duì)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(chǎng)）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(jì)支持工具等可能也需要納入精益研發(fā)平臺(tái)范疇。

記者：根據(jù)您對(duì)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(hào)，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(jìng)爭(zhēng)力。日本產(chǎn)品之所以稱譽(yù)世界，就是產(chǎn)品質(zhì)量過(guò)硬。而日本產(chǎn)品質(zhì)量之所以過(guò)硬，就得益于日本人信奉“精益求精”理念。中國(guó)企業(yè)要想更好地融入國(guó)際市場(chǎng)，必須擺脫“低價(jià)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(guò)“精益研發(fā)”實(shí)施，對(duì)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(jì)效率、分析效率和優(yōu)化效率，確保設(shè)計(jì)成功率。

記者：能否談?wù)勀鷮?duì)精益研發(fā)理念、精益研發(fā)平臺(tái)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(guó)人在總結(jié)歸納日本豐田精益生產(chǎn)方式時(shí)，并不是只關(guān)注工廠的“精益生產(chǎn)”。雖然，對(duì)于大多數(shù)知道“精益生產(chǎn)”的人來(lái)說(shuō)，準(zhǔn)時(shí)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(guó)人明白無(wú)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(jì)、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(guó)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(tái)的發(fā)展。首先要明確精益研發(fā)平臺(tái)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(tái)集成了很多與研發(fā)工具，但似乎沒有體現(xiàn)出與設(shè)計(jì)理論的緊密關(guān)系。我認(rèn)為，設(shè)計(jì)過(guò)程的理解將有助于平臺(tái)的完善。通過(guò)設(shè)計(jì)過(guò)程中信息的種類和轉(zhuǎn)換處理來(lái)確定哪些工具方法更為合適和有針對(duì)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(tái)能夠提供DFA、DFM還是DFE？這一點(diǎn)需要予以明確。