上海交通大學 明新國教授
今天我的議題主要包含產(chǎn)品開發(fā)的兩個方面，一是精益化，一是模塊化。
關于產(chǎn)品的研發(fā)設計，我們上海交通大學研究團隊有一個初步的設想，我們最終目標是提升產(chǎn)品研發(fā)設計的核心競爭力，我們在底層有一系列的研發(fā)技術，通過這些研發(fā)技術，我們形成一個產(chǎn)品研發(fā)的系統(tǒng)，最終達到企業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新能力的提升，從研發(fā)技術到流程到能力的提升。如何做到這一點，我們提出了一個總體的架構，研發(fā)技術通過融合和集成形成一系列研發(fā)知識、流程、規(guī)范和方法，通過軟件化形成管理和設計工具系統(tǒng)或平臺。研發(fā)系統(tǒng)則是研究機構與軟件公司和相對應公司聯(lián)合開發(fā)的，是理論與方法付諸于實施的關鍵步驟。這些系統(tǒng)和平臺就構成了產(chǎn)品研發(fā)設計信息化系統(tǒng)的基本要件。進而研發(fā)設計信息系統(tǒng)可以全面支撐產(chǎn)品研發(fā)生命周期中的各個研發(fā)過程，最后形成產(chǎn)品創(chuàng)新。整個過程最終提高了企業(yè)的整體研發(fā)能力。
圖1 提升企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)設計的核心能力與核心競爭力
研發(fā)設計創(chuàng)新體系包含四個子系統(tǒng)，集成產(chǎn)品開發(fā)團隊（Integrated product team，IPT）；產(chǎn)品研發(fā)設計與管理流程；文化、藝術、情感、認知、理論、方法、技術、系統(tǒng)與平臺；產(chǎn)品型譜、項目、創(chuàng)新、知識的管理。如圖2所示，這個四個系統(tǒng)相互關聯(lián)、相互作用使得整個系統(tǒng)得以不斷提升和發(fā)展。流程是研發(fā)活動的體現(xiàn)，在體系中處于最基礎的地位。如果沒有規(guī)范的流程，任何其它三個方面都無法發(fā)揮其效力。理論、方法、技術、系統(tǒng)、平臺則是為實施研發(fā)任務提供的工具，是研發(fā)體系的實現(xiàn)人的活動的手段。研發(fā)體系中的管理是研發(fā)體系正確運轉的保障。集成產(chǎn)品開發(fā)團隊是研發(fā)體系中最重要的因素，處于核心地位。
圖2 產(chǎn)品設計能力體系
最近，在我們上海交通大學成立了設計科學研究院或者設計科學研究平臺，或者研究中心，同時我們又跟文科的一些專業(yè)進行對接，因為我們發(fā)現(xiàn)，文化、藝術、情感和認知，這些因素對產(chǎn)品研發(fā)也越來越重要。
在上世紀末隨著世界經(jīng)濟格局的變化以及信息技術的發(fā)展，促使企業(yè)對產(chǎn)品管理發(fā)生了重大的變化。根據(jù)目前各家研究機構研究和公司調研，可得企業(yè)在未來研發(fā)設計發(fā)展的階段和層次共分為五階段。最底層是規(guī)范化，最高層是最優(yōu)化。處于下層的階段都是上一階段發(fā)展必須的基礎，只有本階段取得了成功后才可能進入下一個更高的層次。
圖3 研發(fā)模式進階圖
根據(jù)最近七八年我們在國內外和一些不同類型的企業(yè)進行合作，我們發(fā)現(xiàn)很多跨國企業(yè)，包括GE公司和波音公司的研發(fā)能力已經(jīng)在很高的層次了，但是我們國內的很多企業(yè)的研發(fā)能力比較參差不齊，很多零件的研發(fā)標準化和規(guī)范化，管理的標準化和規(guī)范化還沒做。有的企業(yè)做的比較好，聯(lián)想、海爾、華為十多年以前已經(jīng)重視研發(fā)能力的構建了，還有企業(yè)做模塊化和協(xié)同化，還有企業(yè)做精益化。今天主要和大家分享一下模塊化和精益化。
模塊化產(chǎn)品開發(fā)道理比較簡單，前端是客戶個性化定制，但是每個產(chǎn)品都按照個性化定制設計生產(chǎn)的話，最終你要賠本，因為生產(chǎn)成本太高，所以在后端也采用大批量生產(chǎn)模式，降低生產(chǎn)成本，如何做就提出了模塊化產(chǎn)品開發(fā)。模塊化產(chǎn)品開發(fā)在學術界有很長的歷史，美國從95年就已經(jīng)提出這樣的思路和方法。模塊化是指解決一個復雜問題時自頂向下逐層把研發(fā)活動或產(chǎn)品劃分成若干模塊的過程。每個模塊完成一個特定的子功能，所有的模塊按某種方法組裝起來，成為一個整體，完成整個系統(tǒng)所要求的功能或目標。它是協(xié)同化的基礎，沒有模塊就很難做到產(chǎn)品研發(fā)的協(xié)同或協(xié)作。基于模塊化技術的產(chǎn)品平臺、產(chǎn)品族的概念產(chǎn)生于大量產(chǎn)品定制出現(xiàn)后，目的是解決小批量、多品種定制生產(chǎn)問題。產(chǎn)品平臺、產(chǎn)品族已經(jīng)在航空、汽車、信息等行業(yè)，還有其它工具、娛樂行業(yè)得到了成功的應用，它縮短這些行業(yè)產(chǎn)品的上市周期，降低了它們的成本，提升它們的經(jīng)濟效益。
當前，企業(yè)面臨了多種產(chǎn)品開發(fā)的挑戰(zhàn)：按客戶開發(fā)產(chǎn)品、處于被動地位；產(chǎn)品研發(fā)周期相對較長；設計、制造等重用能力差；開發(fā)流程及其執(zhí)行不夠不完善；沒有系統(tǒng)的構型管理；信息交流存在問題等等。這些問題不是由工程技術人員造成的，每個企業(yè)都有一流的設計師和工程師，但是我們還是采用了傳統(tǒng)的產(chǎn)品開發(fā)模式，所以這些挑戰(zhàn)很大程度上是由傳統(tǒng)的產(chǎn)品開發(fā)模式造成的。
我們采用的方案是基于單件的開發(fā)轉變?yōu)榛谄脚_的開發(fā)，還有是從集成化產(chǎn)品的開發(fā)轉變?yōu)槟K化產(chǎn)品的開發(fā)，并且建立完善的產(chǎn)品構型管理體系。實際上總體的一個思路就是基于平臺的模塊化產(chǎn)品族的開發(fā)。
圖4 基于平臺的模塊化產(chǎn)品族開發(fā)
我們前幾年綜合了過國內外研究成果國內企業(yè)的實踐經(jīng)驗，我們開發(fā)了這樣一個模塊化產(chǎn)品開發(fā)的具體業(yè)務內容，首先是開發(fā)模式，包括商務模式，內部運營模式，供應商協(xié)作模式；平臺開發(fā)包含選項開發(fā)、產(chǎn)品模塊化和平臺的構建；產(chǎn)品開發(fā)包括型號的開發(fā)和變型的開發(fā)；構型管理包含產(chǎn)品全生命周期的數(shù)據(jù)管理，其他構型管理等等。
圖5 模塊化產(chǎn)品開發(fā)：業(yè)務內容
關于模塊化產(chǎn)品的架構，即是型號產(chǎn)品的模塊化組織形式。它涵蓋有哪些構型項構成?構型項之間的關系如何？構型項由那些模塊組成？模塊之間的關系如何？等四個層面的問題。
這里我們有一張比較形象化的描述圖，這個是曾經(jīng)跟我們合作的一個企業(yè)，比如說我們有電解鋁多功能機組，這是一個屬性，下面對應有一系列的屬性，然后有一系列的選項，這個形成了針對客戶選項的產(chǎn)品構型的快速配置，我看過很多企業(yè)，很多企業(yè)沒有做這項工作，客戶提什么要求就照著做，這樣就會引起后面的采購、生產(chǎn)、過程、物流工作量非常龐大。
圖6 某電解鋁企業(yè)模塊化產(chǎn)品總體架構
如何來做模塊化項目實施路徑呢？首先從產(chǎn)品研發(fā)設計現(xiàn)狀調研開始，包括產(chǎn)品研發(fā)設計瓶頸分析，到產(chǎn)品構型管理問題，產(chǎn)品組織形式問題，需求表達問題，然后是構型的管理等等，最后很重要的一點是產(chǎn)品研發(fā)設計組織架構與績效評價機制的設計。這是我們建立的一個實施程序，包括從模塊化戰(zhàn)略的開發(fā)、方案的開發(fā)、方案的設計、展開和價值的實現(xiàn)。
圖7 模塊化項目實施路徑
模塊化產(chǎn)品開發(fā)里面應用最好的是航空企業(yè)，大型民用飛機是最復雜的產(chǎn)品，它的模塊化應用也是最好的，波音公司為什么能做飛機總裝流水線，這和波音公司的模塊化是分不開的。這是整個波音公司的一個轉變，從模塊化產(chǎn)品開發(fā)到整個信息系統(tǒng)前端研發(fā)設計和產(chǎn)品單一數(shù)據(jù)源信息系統(tǒng)的總體集成，并和精益生產(chǎn)集成起來。
圖8 波音公司的DCAC/MRM項目
另外一個議題介紹一下精益產(chǎn)品開發(fā)，美國人總結出精益的五項原則：第一、確定價值：價值是由客戶根據(jù)具體的產(chǎn)品和服務形式來定義；第二、識別價值流：制定所有端對端連接的、將輸入轉化為輸出，以確認和消除浪費的必要的行為、過程和功能；第三、使價值流連續(xù)：消除掉浪費以后，使剩余的價值創(chuàng)造步驟“流動”起來；第四、讓客戶“拉動”價值：顧客的“拉動”讓所有的途徑都回到最低一級的供應商那，實現(xiàn)了JIT生產(chǎn)；第五、追求完美：追求連續(xù)的提高過程，到達完美。
在這個五項原則之上，把精益生產(chǎn)里面的共性東西抽取出來，應用到產(chǎn)品研發(fā)設計里面，這是美國麻省理工在精益生產(chǎn)方面做的一些研究方向。去年我到美國開會，也順便拜訪了美國麻省理工學院做這方面研究的教授，他們在精益方面做了二三十年，最近他們的隊伍在縮小，但是精益產(chǎn)品開發(fā)還在做。
圖9 美國麻省理工學院-精益產(chǎn)品開發(fā)
另外在精益產(chǎn)品開發(fā)方面，福特汽車前車身總監(jiān)寫過一篇論文，后來轉變?yōu)橐槐緯@本書在國內也有賣。前兩年交大團隊針對精益產(chǎn)品開發(fā)做了一些探討，做了一些分析。通過研究我們構建了一個總體的架構，并逐步建立評估體系和實施路線圖，逐步把精益產(chǎn)品開發(fā)的戰(zhàn)略形成企業(yè)的文化戰(zhàn)略。大家知道，福特是1913年發(fā)明大批量流水線生產(chǎn)方式，奠定了二十世紀主要的生產(chǎn)方式，二十一世紀的生產(chǎn)方式則是精益生產(chǎn)，或者叫精益管理方式，或者叫精益企業(yè)模式。如果一個企業(yè)不采用精益企業(yè)模式，在二十一世紀肯定是沒辦法生存的。
同時我們也對產(chǎn)品開發(fā)的價值流、保證如何開發(fā)正確的產(chǎn)品、把產(chǎn)品開發(fā)正確等問題做了一些分析。通過這些分析我們提出了一些改進的要素，包括結構化、流程化、集成化、自動化。
圖10 精益產(chǎn)品開發(fā)的改進要素
在這里跟大家分享一些例子，比如說美國的F16戰(zhàn)斗機，他們最早采用精益產(chǎn)品開發(fā)的方法，包括他的設計驅動、設計的創(chuàng)新和一些精益的實踐。精益的實踐里面包括對準開戶、原型開發(fā)、可升級的結構等等。包括美國所有的其他的戰(zhàn)斗機，都用上了這一理念。
圖11 F-16戰(zhàn)機：獲取正確的需求
另一個案例是豐田的精益產(chǎn)品開發(fā)流程，這個案例是來自于之前曾經(jīng)參加過一個研討會，一個在豐田工作三十多年的日本人分享了他的市場調查、研究開發(fā)、商品企劃等。國外的產(chǎn)品開發(fā)里面是產(chǎn)品型譜的管理，根據(jù)市場調查和以及未來企業(yè)資源的投資以及現(xiàn)有產(chǎn)品資源的現(xiàn)狀，做一個綜合的分析，以評估這個產(chǎn)品要不要進入新產(chǎn)品開發(fā)階段。調研了一些企業(yè)以后，特別是一些合資企業(yè)，我們發(fā)現(xiàn)很多企業(yè)，通過對一百個新產(chǎn)品型譜分析，真正進入新產(chǎn)品開發(fā)的只有十到二十個，約占10%到20%，但是一旦進入新產(chǎn)品開發(fā)階段，就一定要保證成功，這樣就把新產(chǎn)品開發(fā)風險降到最低。
圖12 豐田精益產(chǎn)品開發(fā)流程
其次，是豐田的產(chǎn)品開發(fā)過程、生產(chǎn)準備過程、外部調配、參與計劃試生產(chǎn)和生產(chǎn)準備，這四個方面幾乎是同步的，或者稍微滯后一點。在這種情況下，豐田開發(fā)一個新的汽車產(chǎn)品在前幾年大概只需要24個月，現(xiàn)在可能更短。但是國際上其他的企業(yè)要將近36個月，為什么這么長呢？因為他們前面的環(huán)節(jié)都相對滯后，所以延遲了12個月，這是精益產(chǎn)品開發(fā)價值的體現(xiàn)。從這個例子我們可以看出，真正做得好的企業(yè)，它們實施精益生產(chǎn)的時候，是把思路、理論和方法都綜合運用到具體的實踐中，形成自己一整套的精益產(chǎn)品開發(fā)體系。
根據(jù)上海交通大學明新國教授在2013第九屆中國制造業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新數(shù)字化國際峰會的發(fā)言整理而成，已經(jīng)本人確認！
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