激烈的競爭、企業(yè)需求的不斷提升和技術(shù)的不斷進步，讓產(chǎn)品變得越來越復雜。而離散式軟件平臺的搭配與組合，已經(jīng)不能滿足企業(yè)的實際需求。企業(yè)越來越需要一個高度整合的研發(fā)體系，通過這一研發(fā)體系，企業(yè)可以有效管理研發(fā)的各種要素，并將質(zhì)量要求貫穿到產(chǎn)品研發(fā)的每一個環(huán)節(jié)，使得產(chǎn)品具有創(chuàng)新性、高性能、高品質(zhì)和高附加值。精益研發(fā)體系正是因此而產(chǎn)生！

所以，精益研發(fā)是源自企業(yè)的實際需求，原本就根植在企業(yè)研發(fā)實踐之中，它是基于企業(yè)應用需求同時又順應制造業(yè)發(fā)展趨勢，將引領著未來信息化的發(fā)展方向。精益研發(fā)體系建設的核心是實現(xiàn)企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)“精益化”、“精品化”，其實質(zhì)就是企業(yè)在不顯著增加成本的前提下，提高產(chǎn)品的品質(zhì)和技術(shù)含量，從而提升產(chǎn)品附加值，增強競爭力，并使企業(yè)建立技術(shù)優(yōu)勢，幫助企業(yè)從“制造”走向“創(chuàng)造”。

企業(yè)面臨的挑戰(zhàn)及信息化現(xiàn)狀

1、企業(yè)面臨的挑戰(zhàn)

經(jīng)過對當前中國企業(yè)，特別是大型軍工制造企業(yè)的現(xiàn)狀觀察，安世亞太認為有四項挑戰(zhàn)已經(jīng)成為企業(yè)以及行業(yè)管理單位的燃眉之急。這四項挑戰(zhàn)分別是：企業(yè)的轉(zhuǎn)型升級、復雜產(chǎn)品的研發(fā)管理、歷史遺留的技術(shù)人才斷層，以及即將到來的“十二五”信息化的深化建設。

針對企業(yè)面臨的上述諸多挑戰(zhàn)，如何解決？靠什么解決？雖然各個企業(yè)都提出了很多解決的辦法：引入與培養(yǎng)有經(jīng)驗的人才、采納先進的設計方法學、細分和優(yōu)化研發(fā)流程、使用各種先進的研發(fā)工具、精細管理研發(fā)數(shù)據(jù)、積累和重用研發(fā)知識等。手段和要素多固然是好事，但也會讓產(chǎn)品的研發(fā)變得更加錯綜復雜。企業(yè)越來越需要一個高整合度的研發(fā)體系，可以把研發(fā)中的各種要素管理起來，以實現(xiàn)研發(fā)過程的快速高效，并使所研發(fā)產(chǎn)品具有創(chuàng)新性、高質(zhì)量和高附加值。

2、企業(yè)信息化現(xiàn)狀

建立企業(yè)高整合度的研發(fā)體系，了解當前的信息化現(xiàn)狀是重要的一步。當前，大部分企業(yè)的信息化建設完成了4C1P建設，這些建設對企業(yè)能力和效率的提升起到了不可估量的作用，成績值得肯定。但總體來看，信息化現(xiàn)狀還表現(xiàn)出如下不足：產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理不完備、精品戰(zhàn)略支持不足、集成、協(xié)同與并行能力不夠、知識管理與能力建設不足。

正是基于對企業(yè)上述諸多挑戰(zhàn)的分析，并結(jié)合企業(yè)研發(fā)信息化的現(xiàn)狀，安世亞太提出了如圖1所示的企業(yè)產(chǎn)品精益研發(fā)戰(zhàn)略：基于由三個維度和八項要素的精益研發(fā)體系，突破企業(yè)現(xiàn)有研發(fā)框架，建立精益研發(fā)平臺，實現(xiàn)產(chǎn)品研發(fā)的全程化、并行化和綜合化管理，為企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)的精品戰(zhàn)略（高水平、高質(zhì)量、高效率、低成本）提供技術(shù)和研發(fā)平臺保障。同時，通過平臺實施知識工程，從根源上解決企業(yè)人才與經(jīng)驗斷層問題。

圖1 精益研發(fā)解決方案

相信企業(yè)在“十二五”信息化深化建設中，通過對精益研發(fā)戰(zhàn)略的實施，以高端研發(fā)平臺為抓手，既傳承過去，又創(chuàng)新未來，最終能夠迎接企業(yè)面臨的挑戰(zhàn)，實現(xiàn)產(chǎn)品的升級換代以及企業(yè)的飛躍發(fā)展。

精益研發(fā)框架與技術(shù)

精益研發(fā)不是僅僅停留在理念階段，而是一個從理論、方法學、關(guān)鍵技術(shù)到精益研發(fā)平臺的完整體系。不僅從三個維度關(guān)注企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)，而且提供企業(yè)研發(fā)所必需的“4×4法則”以及八項要素。這些維度、法則和要素之間具有緊密的聯(lián)系，如圖2所示。

圖2 基于三個維度、八項要素的精益研發(fā)體系

1、精益研發(fā)的三個維度

復雜產(chǎn)品研發(fā)是一項系統(tǒng)工程。精益研發(fā)借鑒系統(tǒng)工程學，根據(jù)產(chǎn)品研發(fā)的流程與活動特征，通過三個維度構(gòu)成精益研發(fā)框架。這三個維度分別是產(chǎn)品維、邏輯維和知識維，其中，產(chǎn)品維劃分為產(chǎn)品研發(fā)的四個階段，邏輯維劃分為相互聯(lián)系的四個設計域，而知識維則是完成工作所需的專業(yè)知識以及企業(yè)智力資產(chǎn)的積累和重用，如圖3所示。

圖3 精益研發(fā)的三個維度

（1）產(chǎn)品維：產(chǎn)品的全生命周期研發(fā)過程，包括產(chǎn)品研發(fā)的方案論證、初步設計、詳細設計和產(chǎn)品定型，是企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)的主流程。
（2）邏輯維：產(chǎn)品研發(fā)每個階段的思考方法和實施步驟，是企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)的輔流程。根據(jù)這些思考方法和實施步驟的特點，邏輯維可以分為四個域，即客戶需求的“用戶域”、滿足客戶需求的“功能域”、滿足功能的“物理域”以及物理實現(xiàn)的“過程域”。
（3）知識維：是完成產(chǎn)品研發(fā)全生命周期及相關(guān)活動所需的知識和技術(shù)，以及研發(fā)過程所產(chǎn)生的新知識的存儲和重用。知識分為兩類：一類是研究知識，包括歷史沉淀（企業(yè)研發(fā)歷史經(jīng)驗的梳理和積累）、基礎研究（研發(fā)產(chǎn)品所需的基礎性研究成果）、預先研究（研發(fā)產(chǎn)品前期進行預研成果）和應用研究（研發(fā)產(chǎn)品過程中攻克關(guān)鍵技術(shù)的成果）；另一類是產(chǎn)品數(shù)據(jù)，包括功能、性能、質(zhì)量、指標等特性類數(shù)據(jù)，以及生成這些數(shù)據(jù)的過程與工具。知識是企業(yè)持續(xù)發(fā)展的力量，是產(chǎn)品升級換代的基礎。知識工程是能力建設的手段，是企業(yè)人才戰(zhàn)略的支撐。知識要用流程貫穿起來，流程的每項活動要用知識來支撐。

精益研發(fā)的上述三個維度不是彼此孤立，而是三維一體的。產(chǎn)品的研發(fā)不是沿著產(chǎn)品維單向前進，而是走“之”字路線：在產(chǎn)品研發(fā)主流程的每個階段，先按照邏輯維行走，走完邏輯維的所有域才進入下一個階段。如此下去最終完成產(chǎn)品的研發(fā)，走向產(chǎn)品升級換代。而且全流程中需要原有知識的支撐，并在研發(fā)中形成新知識的積累。

2、精益研發(fā)的“4×4法則”

在精益研發(fā)的三個維度中，邏輯維和產(chǎn)品維構(gòu)成了一個矩陣。矩陣的每個方格是研發(fā)流程的一個大的任務節(jié)點。在進行精益研發(fā)體系建立的時候，需要研究每個方格的細節(jié)。對每個方格需要研究清楚以下內(nèi)容：來自上游方格的輸入、向下游方格的輸出、方格中指標、流程、工具、數(shù)據(jù)以及方格中重用或新產(chǎn)生的知識。通過對所有方格的梳理就可以形成產(chǎn)品開發(fā)的完整流程。我們把這種研究方法稱為“4×4法則”，它是梳理、優(yōu)化和創(chuàng)新研發(fā)流程的有效方法，在流程梳理的同時，同時形成了一套優(yōu)秀和規(guī)范的質(zhì)量文件。

“4×4法則”是研究方法的形象化名稱，具有廣泛的包容性。它的意義在于提供了一套標準的原理與方法，不必拘泥于數(shù)字“4”和產(chǎn)品維各階段的名稱，以及邏輯維各域的名稱。這套方法可以適用于任何行業(yè)，但不同行業(yè)具有不同特征。不同行業(yè)，產(chǎn)品維的階段個數(shù)和邏輯維的域個數(shù)以及他們的名稱也許都不相同。以飛機研發(fā)為例，“4×4法則”中的產(chǎn)品維可以細分為7個階段：戰(zhàn)技論證、方案設計、初步設計、詳細設計、設計定型、生產(chǎn)定型、使用維護（前兩個階段實際上是方案論證的細分，后三個階段是定型階段的細分）；邏輯維則根據(jù)飛機研發(fā)輔流程的特點劃分為定義域（具體需求）、概念域（解決方案）、仿真域（綜合仿真）、物理域（試制試驗）四個域。其他行業(yè)譬如航天、船舶、電子等行業(yè)也會具有其各自的特征。

3、精益研發(fā)的八項要素

精益研發(fā)的三個維度和“4×4法則”為企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)提供了精益研發(fā)的框架及方法上的保障。通過“研究體系”打好基礎，提升企業(yè)能力建設，形成企業(yè)核心競爭力。通過“開發(fā)體系”服務與精益產(chǎn)品，從而實現(xiàn)企業(yè)的精品戰(zhàn)略（高水平、高質(zhì)量、高效率、低成本）。精益研發(fā)還擁有八項要素：指標管理、流程管理、數(shù)據(jù)管理、創(chuàng)新方法、質(zhì)量設計、仿真優(yōu)化、物理試驗、知識管理，以支撐企業(yè)的精益研發(fā)理念落地。如圖4所示。

圖4 精益研發(fā)的八項要素

（1）指標管理：建立研發(fā)神經(jīng)系統(tǒng)，抓住研發(fā)本質(zhì)，牽引研發(fā)進程，全程、實時、動態(tài)監(jiān)控產(chǎn)品研發(fā)過程中的指標狀態(tài)。通過指標管理，實現(xiàn)前期牽引，按照指標指引確立總體方案；中期約束，在指標的約束下開展研發(fā)活動；后期檢驗，檢驗產(chǎn)品是否成功和成熟，以實現(xiàn)實時“質(zhì)量歸零”，降低研發(fā)風險。
（2）流程管理：規(guī)范和優(yōu)化產(chǎn)品研發(fā)流程和研發(fā)活動。通過流程管理，梳理企業(yè)研發(fā)流程、優(yōu)化研發(fā)資源配置，實現(xiàn)研發(fā)任務的協(xié)同及狀態(tài)的實時監(jiān)控。
（3）數(shù)據(jù)管理：對產(chǎn)品研發(fā)全生命周期的過程數(shù)據(jù)和特性類數(shù)據(jù)進行綜合管理，保障產(chǎn)品數(shù)據(jù)的完整性和可追溯性，從產(chǎn)品、項目、流程、指標等多個層面實現(xiàn)產(chǎn)品研發(fā)的數(shù)據(jù)可控。
（4）仿真優(yōu)化：通過對產(chǎn)品性能的定量評價及多學科綜合優(yōu)化，對產(chǎn)品性能進行低成本、高效率和多維度的評估和改善。
（5）質(zhì)量設計：通過統(tǒng)計分析技術(shù)和方法，改善產(chǎn)品質(zhì)量基因，在產(chǎn)品的研發(fā)階段就消除影響產(chǎn)品質(zhì)量的因素，做到產(chǎn)品設計防患未然。
（6）創(chuàng)新方法：借助現(xiàn)代創(chuàng)新方法和技術(shù)，突破技術(shù)瓶頸，實現(xiàn)產(chǎn)品或技術(shù)在其生命周期上的不斷進化發(fā)展。
（7）物理試驗：通過物理試驗，確認研發(fā)成果，做到產(chǎn)品研發(fā)心中有數(shù)。
（8）知識管理：通過知識工程，積累和重用研發(fā)知識，這是企業(yè)產(chǎn)品可持續(xù)發(fā)展的基礎，也是持續(xù)提升企業(yè)研發(fā)能力的重要保障，同時也是企業(yè)核心競爭力的載體，而且可以從根本上解決企業(yè)人才和經(jīng)驗斷層問題。

精益研發(fā)的上述八項要素，不僅可以作為企業(yè)產(chǎn)品的“精益引擎”，而且可以對研發(fā)過程進行協(xié)同管理，為實現(xiàn)企業(yè)的精品戰(zhàn)略保駕護航：通過精益引擎提升產(chǎn)品技術(shù)附加值，實現(xiàn)精益化；通過協(xié)同管理進行復雜產(chǎn)品研發(fā)的綜合管理，實現(xiàn)綜合化、全程化和并行化的產(chǎn)品研發(fā)。

在精益研發(fā)的八項要素中，其中有四項要素這里稱為新4C，那就是具有綜合優(yōu)化能力的CAE、計算機輔助創(chuàng)新CAI、計算機輔助質(zhì)量CAQ和計算機輔助試驗CAT。新4C是對企業(yè)現(xiàn)役4C（CAD /CAE/CAPP/CAM）的提升和發(fā)展，其中：CAQ技術(shù)可以幫助我們把質(zhì)量要求落實在每項活動中，改善產(chǎn)品基因；CAI技術(shù)幫助我們突破產(chǎn)品技術(shù)瓶頸，提升產(chǎn)品附加值。

精益研發(fā)平臺建設

1、企業(yè)現(xiàn)有系統(tǒng)及定位

研發(fā)平臺的升級換代，需要研究企業(yè)當前研發(fā)平臺的特點（特別是在企業(yè)相對普及的PDM系統(tǒng)），以便繼承和發(fā)展。我們知道，PDM管理的對象僅僅是產(chǎn)品，并不包含技術(shù)的管理。就產(chǎn)品管理而言，PDM平臺具有以下三個特點：首先是所管理的階段主要是以詳細設計階段為主，其他階段依次為輔；第二是所管理的數(shù)據(jù)主要以圖紙、材料、工藝這樣的外形和加工類的基礎數(shù)據(jù)為主，較少涉及特性類數(shù)據(jù)；第三個方面則是結(jié)論性靜態(tài)數(shù)據(jù)和文檔為主，較少涉及動態(tài)過程數(shù)據(jù)。

產(chǎn)品研發(fā)是一個綜合而復雜的過程，企業(yè)不僅需要管理產(chǎn)品的圖紙、工藝和材料信息以及結(jié)論性文檔，還要管理產(chǎn)品研發(fā)全生命周期過程中的產(chǎn)品功能、性能、質(zhì)量、指標這些特性類數(shù)據(jù)，更需要管理生成這些數(shù)據(jù)的過程和方法。企業(yè)需要一個高度整合的研發(fā)平臺，可以把研發(fā)中的各種要素集成化管理起來，包括這些更深層數(shù)據(jù)及其開發(fā)過程。

為了達到這個目標，通過改良現(xiàn)有平臺已經(jīng)不能滿足需要，必須突破PDM技術(shù)框架，建立一個可以融合企業(yè)中所有研發(fā)系統(tǒng)和工具的頂層架構(gòu)，形成一個可以全面管理產(chǎn)品生命周期中所有研發(fā)要素的綜合平臺，既可以管理圖紙、工藝和材料信息，也可以管理功能、性能、質(zhì)量、指標這些特性類數(shù)據(jù)及其生成過程，并能集成CAE、CAQ、CAI、CAT等高端工具，使研發(fā)體系可以快速高效地應用這些工具，提高產(chǎn)品的先進性和技術(shù)附加值，并讓質(zhì)量要求落實到產(chǎn)品研發(fā)的每一個環(huán)節(jié)。

2、PERA精益研發(fā)平臺框架

綜合利用精益研發(fā)三維框架和八項技術(shù)要素，安世亞太研制了精益研發(fā)平臺PERA，用以支持企業(yè)研發(fā)平臺的升級換代。PERA平臺功能框架如圖5所示。

圖5 PERA平臺框架

在企業(yè)綜合研發(fā)平臺建設中，PERA提供構(gòu)建企業(yè)研發(fā)平臺的柔性和開放性頂層集成框架，可以融合企業(yè)現(xiàn)有各種研發(fā)系統(tǒng)和工具，綜合考慮產(chǎn)品全生命周期中的所有研發(fā)要素，集成PDM和企業(yè)所使用的所有的CAX工具，從而傳承企業(yè)信息化和數(shù)字化建設的所有資金投入和應用成果。同時，企業(yè)PDM和CAX的成功應用為PERA實施奠定了良好基礎。

3、企業(yè)精益研發(fā)平臺建設

基于PERA集成框架及其技術(shù)要素，根據(jù)企業(yè)實際的研發(fā)業(yè)務需要，可以建立面向企業(yè)的精益研發(fā)平臺及專業(yè)化研發(fā)應用環(huán)境。

（1） 基于PERA構(gòu)建企業(yè)產(chǎn)品精益研發(fā)環(huán)境
如圖6所示是基于PERA框架及關(guān)鍵技術(shù)，結(jié)合飛機研發(fā)的特點及業(yè)務需要，構(gòu)建飛機研發(fā)的技術(shù)執(zhí)行管理與各專業(yè)應用環(huán)境，如總體設計環(huán)境、強度設計環(huán)境等，同時，通過基礎資源的建設以支撐各專業(yè)的具體研發(fā)活動。

圖6 基于PERA構(gòu)建企業(yè)精益產(chǎn)品開發(fā)平臺

（2） 基于PERA構(gòu)建企業(yè)綜合研發(fā)管理體系
如圖7所示是根據(jù)企業(yè)技術(shù)研究和產(chǎn)品開發(fā)全生命周期的決策、管控、執(zhí)行和支撐等系統(tǒng)的實際業(yè)務需要，基于PERA構(gòu)建的企業(yè)級綜合研發(fā)管理體系，既重視產(chǎn)品研發(fā)，又重視能力建設。

圖7 基于PERA構(gòu)建企業(yè)綜合研發(fā)管理體系

（3） 基于PERA構(gòu)建集團化協(xié)同研發(fā)環(huán)境
對于像飛機這樣復雜的產(chǎn)品，在產(chǎn)品研發(fā)的全生命周期過程中，產(chǎn)品研發(fā)需要設計單位和用戶單位、制造單位、成品單位、試飛單位等多家單位并行協(xié)同進行。為了解決復雜產(chǎn)品的多家企業(yè)異地協(xié)同需要，可以利用PERA構(gòu)建集團化協(xié)同研發(fā)生態(tài)系統(tǒng)，如圖8所示。同時，由跨地域的企業(yè)研發(fā)聯(lián)盟構(gòu)成主設計單位（虛擬企業(yè)）成為世界趨勢，PERA主設計平臺采用跨域協(xié)同的分布式模式架構(gòu)，便于在虛擬企業(yè)或研發(fā)聯(lián)盟中部署。

圖8 基于PERA構(gòu)建集團化協(xié)同研發(fā)生態(tài)系統(tǒng)

精益研發(fā)環(huán)境在企業(yè)中部署之后，從宏觀上講，應用分為三個層次（如圖9所示）：領導指揮層，型號總指揮和總工程師可以通過精益研發(fā)總線來監(jiān)控和指揮研發(fā)進程；專業(yè)技術(shù)管理層，主任及主任設計師通過數(shù)據(jù)管理、流程管理和知識管理進行研發(fā)管理，以推進研發(fā)過程；技術(shù)執(zhí)行層，設計師進行任務執(zhí)行，通過平臺提供的新4C工具可以提升研發(fā)能力，提高設計效率，保證設計質(zhì)量。

圖9 企業(yè)級精益研發(fā)環(huán)境

4、精益研發(fā)的實踐與應用

PERA精益研發(fā)平臺源自實踐、回歸實踐。經(jīng)過多年發(fā)展，PERA已經(jīng)在航空、航天、兵器、船舶、鐵道等諸多行業(yè)形成完整的解決方案，并在多家企業(yè)得到了實踐和應用。圖10展示了PERA眾多成功應用中的典型案例。

圖10 PERA典型應用案例

在這些案例中，PERA提供了產(chǎn)品研發(fā)的原始框架和基礎平臺，以用戶為主體，在平臺上逐步建立流程、數(shù)據(jù)、知識、模板，進行各類基礎支持庫和工具的擴充，逐步強化平臺能力。根據(jù)應用的需求，PERA這樣的綜合研發(fā)平臺可以向兩個方向發(fā)展：一個方向是發(fā)展成行業(yè)化管理平臺，譬如航空、航天、船舶、電子、兵器、車輛等的行業(yè)化平臺；另外一個方向是發(fā)展成專業(yè)化平臺，譬如仿真、創(chuàng)新、質(zhì)量、試驗、優(yōu)化、知識等專業(yè)化平臺。

PERA精益研發(fā)平臺在多家企業(yè)的成功實施，并在這些企業(yè)逐步得到廣泛應用的同時，為企業(yè)的“精品戰(zhàn)略”發(fā)揮著巨大的作用，PERA逐漸被企業(yè)所接受、被市場所認可。

總結(jié)

通過對企業(yè)諸多挑戰(zhàn)的分析，同時為了滿足企業(yè)當前迫切的需求，我們提出企業(yè)產(chǎn)品精益研發(fā)戰(zhàn)略及精益研發(fā)解決方案：基于三個維度、八項要素，建立精益研發(fā)體系。在此體系之上，突破現(xiàn)有研發(fā)平臺框架，建立精益研發(fā)平臺，實現(xiàn)復雜產(chǎn)品的綜合研發(fā)管理，同時支持企業(yè)實施精品戰(zhàn)略，通過精益研發(fā)平臺實施知識工程，解決人才與經(jīng)驗的斷層問題。 “十二五”信息化深化建設以高端研發(fā)平臺為重點，既能傳承過去，又能創(chuàng)新未來。

精益研發(fā)是歷史的必然，是企業(yè)的需要。企業(yè)在大力推進信息化建設的進程中，圍繞產(chǎn)品研發(fā)的業(yè)務需求，基于柔性平臺框架，將信息技術(shù)、先進制造技術(shù)與現(xiàn)代管理技術(shù)相結(jié)合，將精益研發(fā)綜合應用于企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)全生命周期的各個環(huán)節(jié)，增強企業(yè)綜合素質(zhì)和核心競爭力。因此，精益研發(fā)適合作為國家和企業(yè)“十二五”信息化深化建設的方向。