上海交通大学 明新国教授
今天我的议题主要包含产品开发的两个方面,一是精益化,一是模块化。
关于产品的研发设计,我们上海交通大学研究团队有一个初步的设想,我们最终目标是提升产品研发设计的核心竞争力,我们在底层有一系列的研发技术,通过这些研发技术,我们形成一个产品研发的系统,最终达到企业产品创新能力的提升,从研发技术到流程到能力的提升。如何做到这一点,我们提出了一个总体的架构,研发技术通过融合和集成形成一系列研发知识、流程、规范和方法,通过软件化形成管理和设计工具系统或平台。研发系统则是研究机构与软件公司和相对应公司联合开发的,是理论与方法付诸于实施的关键步骤。这些系统和平台就构成了产品研发设计信息化系统的基本要件。进而研发设计信息系统可以全面支撑产品研发生命周期中的各个研发过程,最后形成产品创新。整个过程最终提高了企业的整体研发能力。
图1 提升企业产品研发设计的核心能力与核心竞争力
研发设计创新体系包含四个子系统,集成产品开发团队(Integrated product team,IPT);产品研发设计与管理流程;文化、艺术、情感、认知、理论、方法、技术、系统与平台;产品型谱、项目、创新、知识的管理。如图2所示,这个四个系统相互关联、相互作用使得整个系统得以不断提升和发展。流程是研发活动的体现,在体系中处于最基础的地位。如果没有规范的流程,任何其它三个方面都无法发挥其效力。理论、方法、技术、系统、平台则是为实施研发任务提供的工具,是研发体系的实现人的活动的手段。研发体系中的管理是研发体系正确运转的保障。集成产品开发团队是研发体系中最重要的因素,处于核心地位。
图2 产品设计能力体系
最近,在我们上海交通大学成立了设计科学研究院或者设计科学研究平台,或者研究中心,同时我们又跟文科的一些专业进行对接,因为我们发现,文化、艺术、情感和认知,这些因素对产品研发也越来越重要。
在上世纪末随着世界经济格局的变化以及信息技术的发展,促使企业对产品管理发生了重大的变化。根据目前各家研究机构研究和公司调研,可得企业在未来研发设计发展的阶段和层次共分为五阶段。最底层是规范化,最高层是最优化。处于下层的阶段都是上一阶段发展必须的基础,只有本阶段取得了成功后才可能进入下一个更高的层次。
图3 研发模式进阶图
根据最近七八年我们在国内外和一些不同类型的企业进行合作,我们发现很多跨国企业,包括GE公司和波音公司的研发能力已经在很高的层次了,但是我们国内的很多企业的研发能力比较参差不齐,很多零件的研发标准化和规范化,管理的标准化和规范化还没做。有的企业做的比较好,联想、海尔、华为十多年以前已经重视研发能力的构建了,还有企业做模块化和协同化,还有企业做精益化。今天主要和大家分享一下模块化和精益化。
模块化产品开发道理比较简单,前端是客户个性化定制,但是每个产品都按照个性化定制设计生产的话,最终你要赔本,因为生产成本太高,所以在后端也采用大批量生产模式,降低生产成本,如何做就提出了模块化产品开发。模块化产品开发在学术界有很长的历史,美国从95年就已经提出这样的思路和方法。模块化是指解决一个复杂问题时自顶向下逐层把研发活动或产品划分成若干模块的过程。每个模块完成一个特定的子功能,所有的模块按某种方法组装起来,成为一个整体,完成整个系统所要求的功能或目标。它是协同化的基础,没有模块就很难做到产品研发的协同或协作。基于模块化技术的产品平台、产品族的概念产生于大量产品定制出现后,目的是解决小批量、多品种定制生产问题。产品平台、产品族已经在航空、汽车、信息等行业,还有其它工具、娱乐行业得到了成功的应用,它缩短这些行业产品的上市周期,降低了它们的成本,提升它们的经济效益。
当前,企业面临了多种产品开发的挑战:按客户开发产品、处于被动地位;产品研发周期相对较长;设计、制造等重用能力差;开发流程及其执行不够不完善;没有系统的构型管理;信息交流存在问题等等。这些问题不是由工程技术人员造成的,每个企业都有一流的设计师和工程师,但是我们还是采用了传统的产品开发模式,所以这些挑战很大程度上是由传统的产品开发模式造成的。
我们采用的方案是基于单件的开发转变为基于平台的开发,还有是从集成化产品的开发转变为模块化产品的开发,并且建立完善的产品构型管理体系。实际上总体的一个思路就是基于平台的模块化产品族的开发。
图4 基于平台的模块化产品族开发
我们前几年综合了过国内外研究成果国内企业的实践经验,我们开发了这样一个模块化产品开发的具体业务内容,首先是开发模式,包括商务模式,内部运营模式,供应商协作模式;平台开发包含选项开发、产品模块化和平台的构建;产品开发包括型号的开发和变型的开发;构型管理包含产品全生命周期的数据管理,其他构型管理等等。
图5 模块化产品开发:业务内容
关于模块化产品的架构,即是型号产品的模块化组织形式。它涵盖有哪些构型项构成?构型项之间的关系如何?构型项由那些模块组成?模块之间的关系如何?等四个层面的问题。
这里我们有一张比较形象化的描述图,这个是曾经跟我们合作的一个企业,比如说我们有电解铝多功能机组,这是一个属性,下面对应有一系列的属性,然后有一系列的选项,这个形成了针对客户选项的产品构型的快速配置,我看过很多企业,很多企业没有做这项工作,客户提什么要求就照着做,这样就会引起后面的采购、生产、过程、物流工作量非常庞大。
图6 某电解铝企业模块化产品总体架构
如何来做模块化项目实施路径呢?首先从产品研发设计现状调研开始,包括产品研发设计瓶颈分析,到产品构型管理问题,产品组织形式问题,需求表达问题,然后是构型的管理等等,最后很重要的一点是产品研发设计组织架构与绩效评价机制的设计。这是我们建立的一个实施程序,包括从模块化战略的开发、方案的开发、方案的设计、展开和价值的实现。
图7 模块化项目实施路径
模块化产品开发里面应用最好的是航空企业,大型民用飞机是最复杂的产品,它的模块化应用也是最好的,波音公司为什么能做飞机总装流水线,这和波音公司的模块化是分不开的。这是整个波音公司的一个转变,从模块化产品开发到整个信息系统前端研发设计和产品单一数据源信息系统的总体集成,并和精益生产集成起来。
图8 波音公司的DCAC/MRM项目
另外一个议题介绍一下精益产品开发,美国人总结出精益的五项原则:第一、确定价值:价值是由客户根据具体的产品和服务形式来定义;第二、识别价值流:制定所有端对端连接的、将输入转化为输出,以确认和消除浪费的必要的行为、过程和功能;第三、使价值流连续:消除掉浪费以后,使剩余的价值创造步骤“流动”起来;第四、让客户“拉动”价值:顾客的“拉动”让所有的途径都回到最低一级的供应商那,实现了JIT生产;第五、追求完美:追求连续的提高过程,到达完美。
在这个五项原则之上,把精益生产里面的共性东西抽取出来,应用到产品研发设计里面,这是美国麻省理工在精益生产方面做的一些研究方向。去年我到美国开会,也顺便拜访了美国麻省理工学院做这方面研究的教授,他们在精益方面做了二三十年,最近他们的队伍在缩小,但是精益产品开发还在做。
图9 美国麻省理工学院-精益产品开发
另外在精益产品开发方面,福特汽车前车身总监写过一篇论文,后来转变为一本书,这本书在国内也有卖。前两年交大团队针对精益产品开发做了一些探讨,做了一些分析。通过研究我们构建了一个总体的架构,并逐步建立评估体系和实施路线图,逐步把精益产品开发的战略形成企业的文化战略。大家知道,福特是1913年发明大批量流水线生产方式,奠定了二十世纪主要的生产方式,二十一世纪的生产方式则是精益生产,或者叫精益管理方式,或者叫精益企业模式。如果一个企业不采用精益企业模式,在二十一世纪肯定是没办法生存的。
同时我们也对产品开发的价值流、保证如何开发正确的产品、把产品开发正确等问题做了一些分析。通过这些分析我们提出了一些改进的要素,包括结构化、流程化、集成化、自动化。
图10 精益产品开发的改进要素
在这里跟大家分享一些例子,比如说美国的F16战斗机,他们最早采用精益产品开发的方法,包括他的设计驱动、设计的创新和一些精益的实践。精益的实践里面包括对准开户、原型开发、可升级的结构等等。包括美国所有的其他的战斗机,都用上了这一理念。
图11 F-16战机:获取正确的需求
另一个案例是丰田的精益产品开发流程,这个案例是来自于之前曾经参加过一个研讨会,一个在丰田工作三十多年的日本人分享了他的市场调查、研究开发、商品企划等。国外的产品开发里面是产品型谱的管理,根据市场调查和以及未来企业资源的投资以及现有产品资源的现状,做一个综合的分析,以评估这个产品要不要进入新产品开发阶段。调研了一些企业以后,特别是一些合资企业,我们发现很多企业,通过对一百个新产品型谱分析,真正进入新产品开发的只有十到二十个,约占10%到20%,但是一旦进入新产品开发阶段,就一定要保证成功,这样就把新产品开发风险降到最低。
图12 丰田精益产品开发流程
其次,是丰田的产品开发过程、生产准备过程、外部调配、参与计划试生产和生产准备,这四个方面几乎是同步的,或者稍微滞后一点。在这种情况下,丰田开发一个新的汽车产品在前几年大概只需要24个月,现在可能更短。但是国际上其他的企业要将近36个月,为什么这么长呢?因为他们前面的环节都相对滞后,所以延迟了12个月,这是精益产品开发价值的体现。从这个例子我们可以看出,真正做得好的企业,它们实施精益生产的时候,是把思路、理论和方法都综合运用到具体的实践中,形成自己一整套的精益产品开发体系。
根据上海交通大学明新国教授在2013第九届中国制造业产品创新数字化国际峰会的发言整理而成,已经本人确认!
核心关注:拓步ERP系统平台是覆盖了众多的业务领域、行业应用,蕴涵了丰富的ERP管理思想,集成了ERP软件业务管理理念,功能涉及供应链、成本、制造、CRM、HR等众多业务领域的管理,全面涵盖了企业关注ERP管理系统的核心领域,是众多中小企业信息化建设首选的ERP管理软件信赖品牌。
转载请注明出处:拓步ERP资讯网http://www.toberp.com/
本文标题:产品开发的精益化和模块化