中国制造业需要转型 精益研发时代来临

肖伟亚

中国制造业需要转型 精益研发时代来临
3 I4 ~- v: A# [9 w# L8 W  b3 G作者：吴鹏 来源：赛迪网
     一．什么是精益研发
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- ^8 O( |( l1 [: {7 x  Z　　精益研发是一种以精益为目标的研发方法，它集成了技术创新、协同仿真以及立体质量设计三大核心技术，实现产品质量跨越式的提升。

  J, P% H$ l9 G- k! j, Q) n　　在复杂产品的研发中，如何满足客户最关注产品的功能和性能指标是一个复杂的系统工程。在精益研发技术产生之前，产品的功能和性能指标等各种质量数据是分散在各个文档或系统之中的，在设计任务下达以后，产品的总设计师很难动态掌握各分系统及零部件的设计对整体功能和性能指标的满足及影响程度。以航天领域的复杂产品系统（如运载火箭、卫星等）为例，各个分系统、零部件在设计、工艺、生产及装配过程中，各个零部件的质量数据对其最终产品的质量指标的影响往往是不知道的，因此，最终产品的功能和性能指标等质量指标是不可预知的。目前没有软件能够系统的解决这个问题。现有的CAX/PDM系统也不提供质量数据整合功能。
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　　精益研发第一次系统地实现了以质量数据总线（QBUS）来整合各种产品质量信息（如几何信息、物理信息、系统可靠性等），把物理世界与数字世界充分关联起来，实现二者之间的精确映射，为企业提供一种企业级的产品数字化样机开发环境。实现了顶层牵引、系统表达的质量设计思路，让一个复杂产品的研发质量（所有技术指标），可以系统、清晰、稳定、动态、完整地掌握在设计者的手里，让产品的质量与可靠性有了系统的保障，让产品创新有了质的飞跃和效率的提升。

! _3 o1 S  Q* \0 [; M: |# t7 O! ~　　二．精益研发，势在必行

　　1、中国处于国际化产业链的下游

% ]; E- X) ?$ r- V6 F) F, T8 i6 z　　伴随着全球化的进程，国际形势呈现了全新的竞争态势。全球化的研发、全球化的制造、全球化的市场时代已经来临。竞争在不断加剧。“缩短产品上市时间”、“提高产品技术附加值”、“降低研发成本”、“提高产品质量”等诉求已经成为了全球制造业的共同呼声。
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; {# a% y  H* ^/ R' Z3 q9 l1 N: {: l9 K　　在中国，制造业所面临的形势更为严峻。根据国家知识产权局公布的数字，中国制造业只有两千多家有自主知识产权的企业，仅占企业数量的万分之三，而且有99%的企业没有申请过专利。因此，有人把这种现象叫做“有制造无创造，有产权没知识，靠仿造过日子”。
! a& X: o7 h* O1 l; V: b根据2005～2006WEF全球成长竞争力排名，中国位于49位，科技竞争实力呈逐年下降趋势。我们与世界的差距在逐渐拉大。
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; U8 P  p' P  e& [# X　　2、中国制造业需要转型

0 G0 U. @! g2 @　　长期以来，中国制造业一直是“劳动密集型”、“资源耗费型”的代名词。制造业的发达虽然带动了经济的发展和GDP的提升，但是也带来了难以治理的环保问题甚至是生态灾难。如何从劳动密集转向知识密集，如何从高能耗、高污染转向节能、环保，是中国制造业所面临的现实问题。“节能减排”作为国家的重大专项和长期任务，被提到了极其重要的高度上。
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% t9 T/ ~& r, C* s9 _4 P　　胡锦涛总书记指出：“加快转变经济增长方式，是坚持以科学发展观统领经济社会发展全局、实现经济社会又快又好发展的重要着力点”。
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　　美国《华尔街日报》注意到：“中国正在运用其在从事低端制造业过程中积累的实力向高技术制造业拓展”。

# V$ L. F9 U! m/ n+ P　　3、质量问题牵动全局

　　2007年，“中国制造”产品质量信誉一度遭受到重大打击。西方媒体从2007年3月起，开始连篇累牍地报道和渲染“中国制造”产品的质量问题。

, z5 S( g% h9 _! e! K- X　　与此同时，中国开展大规模产品质量和食品安全专项整治，国务院副总理吴仪亲自挂帅，联手各部委局，挽回“中国制造”声誉。

% _% x8 {3 S4 f  q* L5 H+ G+ ]) D　　温家宝总理指出：“产品质量关系人民群众切身利益，关系企业的生存和发展，关系国家形象”。

0 D1 h4 x0 Z4 o# x1 t　　转变中国经济的增长方式，提升中国的整体科技竞争势力，提升“中国制造”产品的质量和含金量，让“中国制造”转型为“中国创造”已经是势在必行。
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　　三．传统的制造业信息化概念面临升级换代
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　　中国制造业信息化的应用，已经完成了一般意义上的推广普及。从应用的范围上说，甩图板、二维转三维、CAD/CAE/CAM集成、PDM和ERP实施、OA和电子商务等都已经基本完成。这些信息化技术构成了制造业的基础研发平台。

0 [- L/ B) ?" Z" @　　基础研发平台的主要作用在于：理顺企业的研发管理流程，有效地提高研发效率和降低错误率。但是，在支持企业的技术创新层面上，还显得不足。基础研发平台中常用的信息化方案的作用：
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4 e, ~; X$ [5 a! b( Z　　CAD——表达产品设计与改进概念，但是无法生成设计与改进概念。

& ~$ i7 q4 b+ x' y& A  }1 a　　PDM——由信息集成而带来了使用效率，但是无法生成设计与改进概念。

' K* t  f2 H( z8 B6 R, b　　ERP——实现对“产、供、销、人、财、物”的管理，与研发基本无关。
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　　因此，构建精益研发平台，还需要新的技术体系、新的技术手段等对产品研发进行支持，从而有效地促进产品创新，提高产品技术附加值，显著增加利润。
因此，制造业信息化的下一步任务，应该从提高研发效率放在实现产品突破性创新、持续性创新上。即：让研发不仅可以做到效率领先，而且可以做到技术领先。我们可以简明地理解：精益研发，能够和谐地平衡效率和技术附加值，让企业的技术创新做到又好又快！
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　　四．精益研发，水到渠成
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5 l' j0 w* V% u* a' i) D　　1、质量管理日渐深入
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　　如前所述，国防军工行业产品具有复杂程度高、技术含量高、研发周期长、亟待取得突破的任务多等特色。尤其是对项目质量、产品质量等各项指标都有很高的要求。因此，传统的注重“某些结果质量”、“某个过程质量”式的质量管理已经无法适应复杂产品研发的需求。系统地进行质量设计和立体质量管理已经开始进入企业研发流程，替代过去的传统质量管理模式。

% x0 R/ B  L# P5 \, Y. E  W　　现代质量管理的最终目标是“顾客满意”和型号产品万无一失，并且融合了6-西格玛、BSC、立体质量管理等先进技术。其特点为：

　　不仅注重“点”（某个结果质量），更注重”线”（整个过程质量），“面”（多个过程质量）和“体”（财务、客户、内部业务流程、学习与成长四位一体的立体质量），从而系统地保证了产品或型号的功能和性能指标。

　　2、创新方法日臻完善
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　　复杂产品研发离不开技术创新。传统的技术创新方法以“试错法”、“头脑风暴法”等为主。过多依赖专家心智经验，缺乏方法学的指导。因此，传统的技术创新方法无法支持现代复杂产品的开发与预研。

6 y* Q/ w' z3 S2 k" T/ B　　1946年，前苏联发明家根里奇阿奇舒勒发现并总结出了“发明问题解决理论”——TRIZ，奠定了现代技术创新的理论基础。
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7 Z) M" h& U: F% a- c　　自上个世纪90年代中期开始，TRIZ开始在全球传播，并且得以与知识管理、价值工程、计算机技术、软件技术等信息化技术相结合，引发了创新方法与工具的革命。计算机辅助创新（CAI）技术已经大大降低了对TRIZ学习掌握的门槛，成为了可以让设计者快速、熟练掌握的技术创新工具。CAI为企业从仿制设计到创新设计提供了有效的技术手段。
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　　3、协同仿真日益普及

% ?$ l& ]2 U: }7 l) K　　广义的仿真包括CAD、CAM、CAE、CAT等。狭义的仿真专指以CAE为代表的有限元分析工具。仿真从单学科，单参数，使用后或者研制后验证与校核，无协同或者团组协同，逐渐发展到以面向复杂产品工程，研发阶段的数字化样机仿真，面向全企业协同，多学科，多参数，多场耦合，高性能计算等为特色的现代协同仿真技术。
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+ S+ A) t8 n1 U* B& u, Y　　协同仿真技术已经发展到了进入任何重要项目的时期。以研制的“大飞机”的国家重大专项为例，专家预测要突破10项关键技术，其中至少9项离不开协同仿真技术的支撑。仿真技术的重要性由此可见一斑。

　　以上三大核心技术的信息化方案已经成型，国内已经有了商用化的软件。对其进行整合与集成，将使精益研发在技术层面上做到水到渠成。
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　　五．制造业信息化的“中国定义”时代

: V) @8 p* z5 n6 Z　　信息化，作为一个“舶来品”，无论是软件、硬件还是网络，从来都是外国人在定义概念，在推出解决方案，在制定游戏规则。中国的制造业信息化，一般都是侧重于应用和低端的软件开发。

' Q0 b. N& Z1 ]/ ^$ `( O  Q2 n  @* Y  j　　精益研发，也许是个例外。关于精益研发的概念，目前在国际上很少有人提及，也没有人对其进行了深入的研究、精确的定义，更没有人为此制定了详细的开发计划。所有这一切，将会在2008年彻底改变。

$ H, [! r& x( G) s　　其实，在伴随着“中国制造”走向“中国创造”的进程中，中国制造业信息化领域里也在发生着重大的变化。不仅“中国制造”的产品需要提升含金量，“中国制造”的软件也需要提升含金量。中国制造业信息化必须向着深化应用、提高水平、支持精益研发的方向发展。
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　　中国制造业信息化软件的品位和品牌提升已经酝酿了多年，精益研发所需要的三大核心技术（计算机辅助创新，协同仿真，立体质量设计与管理）在中国已经成型。某些具有前瞻意识的中国软件企业已经认识到了制造业的“中国创造”与精益研发与的密切关系，已经开始思考制造业信息化所应该具有的中国特色，已经开始着手制定精益研发平台的软件开发规划。
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　　历史已经把机遇交给了中国。精益研发的游戏规则将由中国人来制定。制造业信息化“中国定义”的时代已经来临。精益研发解决方案的诞生，将是制造业信息化发展的一个崭新的里程碑。

+ q9 [3 N& V3 t" ]2 c& m! z) F, q　　六．精益研发平台的基本构成与特点

　　精益研发平台由三大子平台构成：技术创新子平台，协同仿真子平台，质量管理子平台。三个子平台既相互关联，又可独立运行。并且可与CAD/CAM/CAP/PDM等基础研发平台形成良好的协同与集成。
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( V& g  v- }( M  o$ p　　精益研发平台的特点：

; N6 e/ S5 J4 Z' c0 T5 s- M4 }, @　　创新性——集创新、仿真、质量三大主流技术为一体，全新的概念与技术实现；
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; V9 m; p' F7 u: v. Y　　先进性——采用研发质量总线、研发质量探针、中间件等先进技术；
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+ C2 t5 |# R" j9 K/ j) M8 G5 A# L　　适用性——适用于任何复杂产品工程的研发，体系结构符合中国国情；

- _' z5 @! Z* y: W8 Y" p+ J/ M- |　　集成性——平台自身三大技术紧密集成，同时可以与CAX/PDM等系统形成良好集成与协同；
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　　扩展性——平台采用基于SOA架构的柔性底层平台设计，系统本身的可扩展性很好。

　　七．结束语
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　　精益研发已经向我们走来。适用于复杂产品研发的精益研发平台将很快在中国面世。制造业信息化的“中国定义”时代已经来临。精益研发平台，必将成为中国企业从“中国制造”走向“中国创造”的加速器。