——訪北京航空航天大學 機械與自動化學院教授、博士生導師劉繼紅

數字軍工記者 敬石開

序言：精益研發(fā)作為一種全新的設計理念日趨成熟。為使讀者能夠進一步了解精益研發(fā)概念、內涵和特點，記者有幸采訪了設計理論方法學專家劉繼紅教授。劉教授站在多年從事設計理論與方法學研究的視角，對精益研發(fā)的企業(yè)需求、國內外設計模式的發(fā)展與演變、精益研發(fā)概念內涵等方面，進行了精辟的闡述。

記者：作為長期從事設計理論與設計方法學研究的專家，您認為與國外信息化發(fā)展相比，國內制造業(yè)信息化領域在設計理論和設計方法學應用上存在哪些缺失？

這要先介紹一點設計理論與方法論的發(fā)展簡史。從上世紀60年代以來，設計理論與設計方法論的研究得到廣泛的重視，也提出了多種學說，比如以德國柏林工業(yè)大學Pahl和Beitz等人提出的系統(tǒng)設計方法論、日本東京大學吉川弘之提出的一般設計學、美國麻省理工學院Suh提出的設計原理等等。有些學說，比如系統(tǒng)設計方法論已經成為德國工業(yè)標準之一。上世紀80年代初期和末期，分別在歐洲和美國發(fā)起關于設計理論與方法論的國際學術會議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說以外，還產生了許多現代設計方法，如創(chuàng)新問題解決TRIZ、產品族設計、穩(wěn)健設計、多學科設計優(yōu)化、基于仿真的設計、DFX等等。

國外設計理論與方法論的應用情況綜述已經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)產品開發(fā)中的設計方法和工具的應用情況。為什么單以日本為例，這主要還是考慮后面談論的“精益研發(fā)”與日本產品開發(fā)生產有密切關系。日本機械學會論文集（相當于中國的機械工程學報）2006年1月刊發(fā)日本大阪大學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份問卷調查為基礎的調查分析報告，并且與英國、新西蘭等國的分析報告進行了對比分析（圖）。一般而言，各國應用狀況不盡相同，這跟企業(yè)文化或者產品開發(fā)理念等有關。比如，日本企業(yè)除了傳統(tǒng)產品開發(fā)方法（專利查詢、文獻檢索、智暴法等）以外，主要注重市場與質量問題（如TQC、VA、FMEA、Benchmark、Taguchi方法、QFD等等），而英國企業(yè)則更多應用FMEA、設計樣機、快速原型、DFX等方法和工具。

國外先進研發(fā)方法與工具的應用

國內許多企業(yè)經過自1995年以來國家科技部相繼推行的“CAD應用工程”、“CIMS應用工程”、“制造業(yè)信息化工程”等，產品研發(fā)信息化應用的廣度和深度不斷擴展。但是，存在這樣的一些問題：（1）國內企業(yè)在產品研發(fā)方法創(chuàng)新方面乏善可陳。國外很多新的產品開發(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等、美國的多學科設計優(yōu)化、基于仿真的設計、DFX等等，而在這一方面，中國的努力還十分不足。（2）國內企業(yè)對新的產品開發(fā)方法的認知程度不夠全面和系統(tǒng)。一方面，企業(yè)的重點在生產而不在產品研發(fā)，因為研發(fā)的直接效益不明顯；另一方面，產學研的密切協(xié)作不夠，學生在學校所接受的設計方法教育不能與實踐相結合，無法學以致用，企業(yè)了解和接受新的設計方法大多不是主動的而是被動的。（3）國內關于新的設計方法的咨詢部門以及相應軟件工具開發(fā)能力欠缺。

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

產品開發(fā)新的理念的提出和被接受，都是需要有相應的環(huán)境和土壤的。美國為什么能提出“大規(guī)模生產方式”而日本為什么又能提出“精益生產方式”？實際上，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現“中國制造”向“中國創(chuàng)造”轉變，融入國際競爭市場。這要求中國制造業(yè)企業(yè)比以往更注重產品研發(fā)?！熬嫜邪l(fā)”理念的提出，應該正好順應了中國制造業(yè)企業(yè)發(fā)展的需求。它將引導企業(yè)管理人員和技術人員更加投入地開展產品開發(fā)活動，真正地意識到產品研發(fā)是企業(yè)核心競爭能力主要體現。它也將進一步推進產品設計開發(fā)方法的創(chuàng)新和普及應用。

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

記者：從設計理論和設計方法學研究的角度，您如何理解精益研發(fā)的理論基礎和核心內涵？

設計理論與設計方法論主要是闡明（或者從理論推導或者從實踐中提煉）設計過程是什么以及指導如何實現正確的設計。精益研發(fā)的理論基礎就是設計過程理論。只有明確設計過程是怎樣的一個過程，包括哪些階段或環(huán)節(jié)，設計過程中信息的種類以及傳遞或處理的方式是什么，才能確定應該采用哪些設計方法、設計技術支持哪些相應的設計階段、環(huán)節(jié)（步驟）。例如，在確定產品要求時，必須考慮采用QFD等工具或方法將市場（用戶）要求準確地轉述為工程（技術）特征，才能進一步發(fā)現可能的沖突問題，從而為進一步采用創(chuàng)新設計方法提出需要解決的問題。同樣，對于一個基本完成的設計或者已有設計，可以采用DFX方法對其進行分析評價，找出可改進的地方，從而實現設計與后續(xù)環(huán)節(jié)的集成。

精益研發(fā)的核心內涵應該是以產品質量為主線，采用現代產品設計開發(fā)方法和工具，實現產品相關研發(fā)活動的持續(xù)改善。實際上，這與“精益”兩個字的本意是相對應的。被稱為“管理經典”著作之一的《改變世界的機器（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方式的稱呼“Lean Production”時著實費了一番功夫，最終采用現在已經廣為認同的“精益生產”。所謂“精益”實際上是“精益求精”之意，拆字解文便是，“精”代表完美、周密、高品質，而“益”代表利益與增加。所以，“精益研發(fā)”強調如何在產品研發(fā)中不斷提高產品質量。

記者：安世亞太的精益研發(fā)平臺PERA包含了創(chuàng)新、仿真和質量三個子平臺，每個子平臺又含有若干工具，根據您對PERA平臺的了解，您認為這些平臺和工具是否完全體現了精益研發(fā)的思想？如果沒有，您認為還應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)平臺的內容?？偟恼f來，我認為PERA還是比較準確地體現了精益研發(fā)思想的，正如前面我對精益研發(fā)的內涵的理解。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家產品協(xié)同仿真平臺以外，還增加了創(chuàng)新平臺和質量設計平臺。這些平臺基本能夠支持產品研發(fā)的早期階段。其次，PERA所包含的許多工具是設計方法的具體體現，而這些工具與圖1中的大多數設計方法是對應的。再者，PERA突出了“質量第一”的思想，質量設計平臺自不待言，創(chuàng)新設計平臺和協(xié)同仿真平臺都是為該思想服務的。

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

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

我認為PERA還是比較切實地順應企業(yè)研發(fā)需求的。

首先，還是質量需求。質量是制造業(yè)企業(yè)，特別是軍工企業(yè)的首要產品目標。正如航天科技集團提出的“質量就是生命”的口號，產品質量意味著企業(yè)的品牌和聲譽，也意味著企業(yè)競爭力。日本產品之所以稱譽世界，就是產品質量過硬。而日本產品質量之所以過硬，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，提高產品質量，從而提高產品附加值，必須借助“精益研發(fā)”。

其次，效益需求。通過“精益研發(fā)”實施，對產品研發(fā)環(huán)節(jié)進行梳理和改善，加強協(xié)作，提高創(chuàng)新效率、設計效率、分析效率和優(yōu)化效率，確保設計成功率。

記者：能否談談您對精益研發(fā)理念、精益研發(fā)平臺發(fā)展的建議？

首先，精益研發(fā)理念應該納入精益生產理念范疇。事實上，美國人在總結歸納日本豐田精益生產方式時，并不是只關注工廠的“精益生產”。雖然，對于大多數知道“精益生產”的人來說，準時制（Just In Time）、看板等的確是生產車間或生產工廠的概念。但是，美國人明白無誤地認為，日本豐田精益生產方法的五大要素就是精益設計、供應鏈協(xié)調（精益協(xié)作）、用戶關系、訂單發(fā)貨管理和精益工廠。因此，不能刻意強調“精益研發(fā)”與“精益生產”的不同，必須將其作為“精益生產方式”的不可或缺的組成部分。其次，精益研發(fā)理念必須根據中國制造業(yè)企業(yè)發(fā)展的實際情況予以闡釋，進一步深化內涵。

關于精益研發(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，但似乎沒有體現出與設計理論的緊密關系。我認為，設計過程的理解將有助于平臺的完善。通過設計過程中信息的種類和轉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？這一點需要予以明確。