上海交通大學(xué) 明新國教授

    今天我的議題主要包含產(chǎn)品開發(fā)的兩個(gè)方面，一是精益化，一是模塊化。

    關(guān)于產(chǎn)品的研發(fā)設(shè)計(jì)，我們上海交通大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)有一個(gè)初步的設(shè)想，我們最終目標(biāo)是提升產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)的核心競爭力，我們在底層有一系列的研發(fā)技術(shù)，通過這些研發(fā)技術(shù)，我們形成一個(gè)產(chǎn)品研發(fā)的系統(tǒng)，最終達(dá)到企業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新能力的提升，從研發(fā)技術(shù)到流程到能力的提升。如何做到這一點(diǎn)，我們提出了一個(gè)總體的架構(gòu)，研發(fā)技術(shù)通過融合和集成形成一系列研發(fā)知識(shí)、流程、規(guī)范和方法，通過軟件化形成管理和設(shè)計(jì)工具系統(tǒng)或平臺(tái)。研發(fā)系統(tǒng)則是研究機(jī)構(gòu)與軟件公司和相對應(yīng)公司聯(lián)合開發(fā)的，是理論與方法付諸于實(shí)施的關(guān)鍵步驟。這些系統(tǒng)和平臺(tái)就構(gòu)成了產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)信息化系統(tǒng)的基本要件。進(jìn)而研發(fā)設(shè)計(jì)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(gè)研發(fā)過程，最后形成產(chǎn)品創(chuàng)新。整個(gè)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(shè)計(jì)的核心能力與核心競爭力

    研發(fā)設(shè)計(jì)創(chuàng)新體系包含四個(gè)子系統(tǒng)，集成產(chǎn)品開發(fā)團(tuán)隊(duì)（Integrated product team，IPT）；產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)與管理流程；文化、藝術(shù)、情感、認(rèn)知、理論、方法、技術(shù)、系統(tǒng)與平臺(tái)；產(chǎn)品型譜、項(xiàng)目、創(chuàng)新、知識(shí)的管理。如圖2所示，這個(gè)四個(gè)系統(tǒng)相互關(guān)聯(lián)、相互作用使得整個(gè)系統(tǒng)得以不斷提升和發(fā)展。流程是研發(fā)活動(dòng)的體現(xiàn)，在體系中處于最基礎(chǔ)的地位。如果沒有規(guī)范的流程，任何其它三個(gè)方面都無法發(fā)揮其效力。理論、方法、技術(shù)、系統(tǒng)、平臺(tái)則是為實(shí)施研發(fā)任務(wù)提供的工具，是研發(fā)體系的實(shí)現(xiàn)人的活動(dòng)的手段。研發(fā)體系中的管理是研發(fā)體系正確運(yùn)轉(zhuǎn)的保障。集成產(chǎn)品開發(fā)團(tuán)隊(duì)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(shè)計(jì)能力體系

    最近，在我們上海交通大學(xué)成立了設(shè)計(jì)科學(xué)研究院或者設(shè)計(jì)科學(xué)研究平臺(tái)，或者研究中心，同時(shí)我們又跟文科的一些專業(yè)進(jìn)行對接，因?yàn)槲覀儼l(fā)現(xiàn)，文化、藝術(shù)、情感和認(rèn)知，這些因素對產(chǎn)品研發(fā)也越來越重要。

    在上世紀(jì)末隨著世界經(jīng)濟(jì)格局的變化以及信息技術(shù)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(jī)構(gòu)研究和公司調(diào)研，可得企業(yè)在未來研發(fā)設(shè)計(jì)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(chǔ)，只有本階段取得了成功后才可能進(jìn)入下一個(gè)更高的層次。

圖3 研發(fā)模式進(jìn)階圖

    根據(jù)最近七八年我們在國內(nèi)外和一些不同類型的企業(yè)進(jìn)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(nèi)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(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化，管理的標(biāo)準(zhǔn)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(gòu)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(gè)性化定制，但是每個(gè)產(chǎn)品都按照個(gè)性化定制設(shè)計(jì)生產(chǎn)的話，最終你要賠本，因?yàn)樯�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(xué)術(shù)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(gè)復(fù)雜問題時(shí)自頂向下逐層把研發(fā)活動(dòng)或產(chǎn)品劃分成若干模塊的過程。每個(gè)模塊完成一個(gè)特定的子功能，所有的模塊按某種方法組裝起來，成為一個(gè)整體，完成整個(gè)系統(tǒng)所要求的功能或目標(biāo)。它是協(xié)同化的基礎(chǔ)，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(shù)的產(chǎn)品平臺(tái)、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(tái)、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(yīng)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(jì)效益。

    當(dāng)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(dòng)地位；產(chǎn)品研發(fā)周期相對較長；設(shè)計(jì)、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(gòu)型管理；信息交流存在問題等等。這些問題不是由工程技術(shù)人員造成的，每個(gè)企業(yè)都有一流的設(shè)計(jì)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(zhuǎn)變?yōu)榛�于平臺(tái)的開發(fā)，還有是從集成化產(chǎn)品的開發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)槟�塊化產(chǎn)品的開發(fā)，并且建立完善的產(chǎn)品構(gòu)型管理體系。實(shí)際上總體的一個(gè)思路就是基于平臺(tái)的模塊化產(chǎn)品族的開發(fā)。

圖4 基于平臺(tái)的模塊化產(chǎn)品族開發(fā)

    我們前幾年綜合了過國內(nèi)外研究成果國內(nèi)企業(yè)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，我們開發(fā)了這樣一個(gè)模塊化產(chǎn)品開發(fā)的具體業(yè)務(wù)內(nèi)容，首先是開發(fā)模式，包括商務(wù)模式，內(nèi)部運(yùn)營模式，供應(yīng)商協(xié)作模式；平臺(tái)開發(fā)包含選項(xiàng)開發(fā)、產(chǎn)品模塊化和平臺(tái)的構(gòu)建；產(chǎn)品開發(fā)包括型號(hào)的開發(fā)和變型的開發(fā)；構(gòu)型管理包含產(chǎn)品全生命周期的數(shù)據(jù)管理，其他構(gòu)型管理等等。

圖5 模塊化產(chǎn)品開發(fā)：業(yè)務(wù)內(nèi)容

    關(guān)于模塊化產(chǎn)品的架構(gòu)，即是型號(hào)產(chǎn)品的模塊化組織形式。它涵蓋有哪些構(gòu)型項(xiàng)構(gòu)成?構(gòu)型項(xiàng)之間的關(guān)系如何？構(gòu)型項(xiàng)由那些模塊組成？模塊之間的關(guān)系如何？等四個(gè)層面的問題。

    這里我們有一張比較形象化的描述圖，這個(gè)是曾經(jīng)跟我們合作的一個(gè)企業(yè)，比如說我們有電解鋁多功能機(jī)組，這是一個(gè)屬性，下面對應(yīng)有一系列的屬性，然后有一系列的選項(xiàng)，這個(gè)形成了針對客戶選項(xiàng)的產(chǎn)品構(gòu)型的快速配置，我看過很多企業(yè)，很多企業(yè)沒有做這項(xiàng)工作，客戶提什么要求就照著做，這樣就會(huì)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(gòu)

    如何來做模塊化項(xiàng)目實(shí)施路徑呢？首先從產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀調(diào)研開始，包括產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)瓶頸分析，到產(chǎn)品構(gòu)型管理問題，產(chǎn)品組織形式問題，需求表達(dá)問題，然后是構(gòu)型的管理等等，最后很重要的一點(diǎn)是產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)組織架構(gòu)與績效評(píng)價(jià)機(jī)制的設(shè)計(jì)。這是我們建立的一個(gè)實(shí)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(shè)計(jì)、展開和價(jià)值的實(shí)現(xiàn)。

圖7 模塊化項(xiàng)目實(shí)施路徑

    模塊化產(chǎn)品開發(fā)里面應(yīng)用最好的是航空企業(yè)，大型民用飛機(jī)是最復(fù)雜的產(chǎn)品，它的模塊化應(yīng)用也是最好的，波音公司為什么能做飛機(jī)總裝流水線，這和波音公司的模塊化是分不開的。這是整個(gè)波音公司的一個(gè)轉(zhuǎn)變，從模塊化產(chǎn)品開發(fā)到整個(gè)信息系統(tǒng)前端研發(fā)設(shè)計(jì)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(xiàng)目

    另外一個(gè)議題介紹一下精益產(chǎn)品開發(fā)，美國人總結(jié)出精益的五項(xiàng)原則：第一、確定價(jià)值：價(jià)值是由客戶根據(jù)具體的產(chǎn)品和服務(wù)形式來定義；第二、識(shí)別價(jià)值流：制定所有端對端連接的、將輸入轉(zhuǎn)化為輸出，以確認(rèn)和消除浪費(fèi)的必要的行為、過程和功能；第三、使價(jià)值流連續(xù)：消除掉浪費(fèi)以后，使剩余的價(jià)值創(chuàng)造步驟“流動(dòng)”起來；第四、讓客戶“拉動(dòng)”價(jià)值：顧客的“拉動(dòng)”讓所有的途徑都回到最低一級(jí)的供應(yīng)商那，實(shí)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(dá)完美。

    在這個(gè)五項(xiàng)原則之上，把精益生產(chǎn)里面的共性東西抽取出來，應(yīng)用到產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)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(huì)，也順便拜訪了美國麻省理工學(xué)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(duì)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(xué)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(zhuǎn)變?yōu)橐槐緯�，這本書在國內(nèi)也有賣。前兩年交大團(tuán)隊(duì)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(gòu)建了一個(gè)總體的架構(gòu)，并逐步建立評(píng)估體系和實(shí)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(jì)主要的生產(chǎn)方式，二十一世紀(jì)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(gè)企業(yè)不采用精益企業(yè)模式，在二十一世紀(jì)肯定是沒辦法生存的。

    同時(shí)我們也對產(chǎn)品開發(fā)的價(jià)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(jìn)的要素，包括結(jié)構(gòu)化、流程化、集成化、自動(dòng)化。

圖10 精益產(chǎn)品開發(fā)的改進(jìn)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(jī)，他們最早采用精益產(chǎn)品開發(fā)的方法，包括他的設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)、設(shè)計(jì)的創(chuàng)新和一些精益的實(shí)踐。精益的實(shí)踐里面包括對準(zhǔn)開戶、原型開發(fā)、可升級(jí)的結(jié)構(gòu)等等。包括美國所有的其他的戰(zhàn)斗機(jī)，都用上了這一理念。

圖11 F-16戰(zhàn)機(jī)：獲取正確的需求

    另一個(gè)案例是豐田的精益產(chǎn)品開發(fā)流程，這個(gè)案例是來自于之前曾經(jīng)參加過一個(gè)研討會(huì)，一個(gè)在豐田工作三十多年的日本人分享了他的市場調(diào)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(diào)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(gè)綜合的分析，以評(píng)估這個(gè)產(chǎn)品要不要進(jìn)入新產(chǎn)品開發(fā)階段。調(diào)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(gè)新產(chǎn)品型譜分析，真正進(jìn)入新產(chǎn)品開發(fā)的只有十到二十個(gè)，約占10%到20%，但是一旦進(jìn)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(fēng)險(xiǎn)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(zhǔn)備過程、外部調(diào)配、參與計(jì)劃試生產(chǎn)和生產(chǎn)準(zhǔn)備，這四個(gè)方面幾乎是同步的，或者稍微滯后一點(diǎn)。在這種情況下，豐田開發(fā)一個(gè)新的汽車產(chǎn)品在前幾年大概只需要24個(gè)月，現(xiàn)在可能更短。但是國際上其他的企業(yè)要將近36個(gè)月，為什么這么長呢？因?yàn)樗麄兦懊娴沫h(huán)節(jié)都相對滯后，所以延遲了12個(gè)月，這是精益產(chǎn)品開發(fā)價(jià)值的體現(xiàn)。從這個(gè)例子我們可以看出，真正做得好的企業(yè)，它們實(shí)施精益生產(chǎn)的時(shí)候，是把思路、理論和方法都綜合運(yùn)用到具體的實(shí)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(xué)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(huì)的發(fā)言整理而成，已經(jīng)本人確認(rèn)！

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本文標(biāo)題：產(chǎn)品開發(fā)的精益化和模塊化

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