面向《中国制造2025》的工业研发 解析精益研发2.0

　　竞争的加剧、需求的升级和技术的进步，让工业产品越来越大型和复杂。为了驾驭大型复杂产品的研发全程，企业想尽了各种招数：引入与培养有经验的人才、采纳优秀设计方法学、细分和优化研发流程、使用各种先进研发工具、精细管理研发数据、积累和重用研发知识等。手段多固然是好事，但缺乏系统化、盲人摸象式的建设，只会让研发体系变得更加错综复杂。企业看到的现象是：建设一次推倒一次，每次建设都回到原点。企业越来越需要一个高度整合的研发体系，可以把研发中的各种手段与要素管理和驱动起来，框架稳固不折腾，执行创新有实效，持续保证研发的高附加值。

　　精益研发的提出，正是为了满足企业的这种需求。同时，精益研发也是中国制造业转型升级的需要。中国制造业一直是“劳动密集型”、“资源耗费型”、“低技术附加值”的代名词。低端制造业虽然表面上带动了经济发展和GDP提升，但是也带来了巨大的环保问题和能源危机。表面上带动了就业，但抗冲击能力严重不足。历次横扫全球的经济危机让很多缺乏自主研发和创新能力的中国制造企业遭遇“突然死亡”。如何从劳动密集转向知识密集，如何从耗能污染转向节能环保，如何从低附加值转向高附加值，是中国制造业迫切需要解决的问题。

　　提升研发能力是解决这些问题的切入点之一，“精益”二字正是用来区别当今中国制造业流行的仿制型和跟随型的研发策略，倡导正向设计理念与方法，采用先进研发技术和设计方法学，优化、创新和规范企业研发流程，借助知识工程提高产品质量和创造更多附加值。

　　两种精益之辩

　　说到精益，人们的第一反应就是丰田的精益生产。

　　丰田生产模式1990年被美国麻省理工学院James P.Womack教授在《改变世界的机器》一书中总结为“精益生产（Lean Production）”后，在全世界广为流传，被奉为生产型企业的学习楷模。

　　精益生产方式是一种以顾客需求为拉动，以消灭浪费和快速反应为核心，使企业以最少的投入获取最佳的运作效益，并提高对市场的反应速度。其核心就是精简，通过减少和消除产品生产中一切不产生价值的活动（即浪费），缩短对客户的反应周期，增加企业资金回报率和企业利润率。企业主要从这几个方面改善生产过程：通过提高生产效率和缩短生产周期来提高企业对顾客需求的应变能力，通过提高库存周转率降低库存，通过提高质量来降低运作成本等。

　　精益生产的成功使得人们试图将精益（LEAN）思想推广到企业的所有角落，产生了许多与精益有关的名词：精益营销、精益供应链、精益六西格玛，精益质量等等。当然，推演到产品研发也属自然，研发毕竟是企业中最重要的活动之一。为了方便，人们干脆把这些“精益”统称为精益战略、精益企业或精益管理，似乎LEAN是这些“精益”们共同追求的最核心内容。但在我们看来，对于不同的业务领域或产品生命周期的不同阶段，精益的内涵应该不同，追求也不同。

　　所以，“精益”二字对于生产和研发当有不同的解析。

　　对于生产，“精”代表两个含义：一是精炼，保证生产活动尽量简约；二是精确，按需生产，按照市场的供需状况排产，减少因库存、过期、失效而导致的成本；生产之“益”代表效益，通过消除浪费和降低成本来提高效益。

　　对于研发，“精”也代表两个含义：一是精良，保证研发过程与手段的创新，追求产品的最优化和高质量；二是精准，按需研发，按照用户需求设计产品，不要闭门造车。研发之“益”也代表效益，但与生产不同的是，它通过提高产品附加值来提高效益。

　　同样，对于商业（营销、品牌），商业模式的创新是产生高价值和高利润的主要因素，而不仅仅是降低营销成本和提高效率。但对于供应（物流、仓储），我们则追求零仓储和快物流。

　　对于商业，“精”也代表两个含义：一是精妙，追求商业模式的创新性，获得不可复制的竞争力；二是精准，精准营销，按照细分市场的独特需求设计商业模式。商业之“益”也代表效益，但与供应不同的是，它通过精妙的商业模式提高商业附加值来提高效益。

　　对于供应，“精”代表两个含义：一是精炼，保证物流活动尽量简约；二是精确，按需供应，按照市场的供需状况做好物流规划，减少因库存、过期、失效而导致的成本。供应之“益”代表效益，通过消除浪费和降低成本来提高效益。

　　综上所述，精益在研发、生产、供应和商业领域既相联系又相区别。联系体现在他们都是以提高企业竞争力为目标，区别在于取得竞争力的方法完全不同。企业提高竞争力的方法有两种：第一种是通过提高效率，降低成本，形成成本领先优势，提升企业竞争力；第二种是形成创新优势，提高产品技术、商业和品牌附加值，从而提升企业竞争力。

　　倡导精益研发，基于全生命周期做综合评价，是从源头消灭浪费，是深层次地降低成本。在研发阶段，如果一味倡导消除浪费，也许从研发阶段看是减少了投入，但在产品生命周期的中后期可能会因此付出更多代价。这种代价也许是质量问题爆发，也许是产品竞争力不够，也许是产品使用过程的能耗和物耗过多，由此产生的环境污染治理还需二次投入。

　　相反，发现物美价廉的新材料，快速突破研发瓶颈，省去大量物理试验，显著降低产品次品率、返修率和召回率，都是精益研发的直接效益。因此，在研发前期的投入，会在后期获得更多倍的回报。同样，精妙创新的商业模式所带来的直接效益就是，不需要过分的商业投资就能收到巨大的商业回报。

　　总之，精益研发与精益生产不同，精益生产关注生产成本的降低，而精益研发关注的是研发价值的增加，其次才关注研发成本的降低。更重要的是，精益研发基于产品全生命周期视角关注成本、费用、能耗和物耗的降低。

　　精益研发2.0之道

　　精益研发将知识、工具和质量方法与研发流程深度融合，达到提升研发价值和产品品质的目的。通过精益研发体系建设，企业逐步建立基于系统工程的正向设计体系，实现真正的研发创新。精益研发平台作为精益研发体系的信息化载体，保证精益研发体系的良好运行，同时保证过程数据的完备、协同、共享和可追溯。通过建设高标准的研发体系，实现创新性、高效率、高质量和高附加值的目标。

　　从我们提出精益研发到现在大约有近10年的时间，经历了两个阶段。

　　第一个阶段称为精益研发1.0。这个阶段的目标是“模式转型”。我们针对企业多年形成的研发积累，将研发流程显性化和数字化，将流程中蓄含的隐形能量释放出来，反哺研发体系，以达到夯实能力、提高效率、加强协同及持续提升的目的。这里所说的隐形能量指的是研发过程形成的知识经验、研发工具、质量要求和过程数据等。

　　第二个阶段称为精益研发2.0。如果说1.0是提升效率的体系，那2.0则是促进创新的体系。这个阶段的目标是“正向设计”，这是企业技术发展和产品创新必备的能力，也是中国企业一直缺乏的能力。通过对系统工程V模型的引入，注重从需求入手的系统设计，并采纳MBSE方法作为系统设计的支撑，强化了综合仿真和综合试验，充实了综合设计体系。2.0致力于理清研发体系的所有要素，提出完备的企业研发体系理想模型。基于理想模型，我们可以紧贴业务进行模式规划、能力规划、资源规划及信息化规划。通过与理想模型对标，实现对研发体系的差距分析并实施变革，挖掘人员与组织的创造潜力。

　　精益研发是体系、框架和蓝图的总称，除了总体系框架，还包括研发流程体系、综合设计体系、综合仿真体系、综合试验体系、知识工程体系、过程质量体系、产品技术平台、精益项目体系、需求管理体系、智能协同体系以及研发资源云十一个子体系。

　　不论是1.0还是2.0，系统工程方法始终是精益研发的基石。我们采用了系统工程发展历史中先后出现的三个重要模型，支撑和指导精益研发的技术、方法和实践。系统工程作为国际成熟的方法论体系，在国外先进企业得到成功应用，但在中国企业的实践没有获得明显效益，我们认为是先进理论与中国工业实际水土不服。而精益研发则是将世界先进理论体系与中国工业实际相结合的产物，是系统工程在中国企业落地实践的成果。

　　2015年5月，国务院发布了《中国制造2025》，成为引导中国制造业未来发展的纲领性文件，为中国工业和信息化的发展指明了方向，提出一系列原则方针、重大工程、重点领域、战略任务以及支撑保障措施。精益研发2.0在研发创新管理、正向设计、工业强基、强化质量、人才培养、智能发展等诸多方面将对《中国制造2025》提供较强的支撑作用，非常符合国家工业发展趋势。

　　《中国制造2025》发布前后至今，德国工业4.0和美国工业互联网理念几乎在中国沸腾。如果说精益研发2.0是《中国制造2025》时代的研发体系，那智慧研发就是工业4.0时代的研发体系，是精益研发的智慧化发展。因此精益研发3.0的目标将是“智慧发展”。

　　精益研发价值可期

　　企业通过实施精益研发体系，可以取得以下效果：

　　■建立正向设计体系，提升自主创新能力

　　在基于系统工程的精益研发体系中，设计体系主张从客户需求开始，经过需求定义、功能分解、系统综合、物理设计等过程，利用仿真手段对设计进行一系列虚拟验证，利用试验手段对设计进行一系列物理验证，最终使得产品满足客户需求，达到可交付状态。这一正向过程保证产品开发的源头是客户需求，而非仿制对象，从根本上保证所设计产品的创新性。在这个过程中，利用先进的创新方法、设计和仿真技术提升产品的性能，实现从跟踪研仿向自主创新的转变。

　　■规范企业研发流程，提升研发管理能力

　　精益研发体系建设是对业务模式的创新。流程梳理不仅是对业务显性化的过程，更是一种业务优化的过程。通过信息化手段可以规范业务流程，明确各自职责，做到各业务部门及人员之间的信息共享与紧密配合。利用已经梳理的研发流程进行型号策划，可以明显提升型号策划、任务分解和任务执行的速度和科学性，实现对研发过程与结果数据的合理、规范化管理与应用。

　　■建设综合仿真环境，提升研发效率

　　通过精益研发体系建设，可以系统化地对仿真流程、标准、规范、工具、模板、组织和平台进行建设，结束过去零散使用的状况。开展对各类仿真工具和方法的治理和整合，提升仿真工具的使用效果。注重对仿真人员的尊重和培养，形成现代企业仿真人才健康成长的环境。进行仿真标准和规范建设，确保在正确的时候使用正确的仿真技术，并且把仿真做正确。对设计流程进行数字化和仿真化改造，践行“仿真驱动研发”的战略。

　　■增强企业知识积累，提升研发能力

　　通过精益研发体系建设，可以实现对企业研发知识的系统梳理与科学规范管理。避免因人员变动造成的知识损失，为知识的有效传承与使用奠定基础。加快人员之间的知识交流与相互学习，形成知识共享氛围，缩短新人学习时间。快速提升团队研发能力，支持基于研发知识的创新设计。利用研发流程知识伴随方法，将过去的“人找知识”变为将来的“知识找人”，减少知识检索时间。

　　■加强过程质量管理，降低质量成本

　　在规范研发流程的同时，加强研发过程控制，将质量要素融入关键工作包，解决质量与研发过程两张皮问题，实现对多层级研发流程与研发过程的质量管控。通过信息化支撑，改变质量管理流于形式的现象，形成基于研发流程的质量策划、过程质量检查、问题跟踪与归零处理等能力，使质量管理融入业务，落到实处。避免因产品设计质量问题造成的全生命周期的资源损耗，降低质量成本。

　　■统一研发工作环境，提升管控能力

　　通过精益研发平台建设，实现对现有研发工具、系统与资源的有效集成，打通各系统之间的信息孤岛，形成统一研发工作环境。同时提供多种数据统计分析与报表功能，实现对研发项目进展、设计工作成效、知识管理与应用情况、质量防控与问题归零处理情况等进行实施监控，为企业领导提供决策支持。

　　精益研发路在脚下

　　“总体规划，分步实施”是社会技术体系建设的通用原则，精益研发也是如此。精益研发规划和精益研发建设是精益研发体系变革的两个阶段。“规划”是从长远的视角来看，精益研发未来蓝图如何，到达路线如何。而“建设”是沿着这条路线进发需要做哪些工作来到达规划的蓝图。

　　总体来说，精益研发体系建设分三方面的工作：业务优化、平台建设和管理改进。

　　业务优化是对精益研发体系建设中需要的流程、知识、工具、质量等体系的业务内容进行梳理，按照精益研发的要求补充和优化，并对这些业务要素数字化，以便精益研发平台上线后可直接支撑研发工作。

　　平台建设是根据企业精益研发的目标、模式和体系，利用柔性SOA集成框架，将企业所有与研发有关专业系统协同整合，形成为精益研发服务的集成化平台。这些系统包括企业已有系统、第三方系统以及精益研发体系咨询和建设方所提供的信息化系统。

　　管理改进是根据研发业务模式的转变，进行组织机构对应职能的调整以及专业间的重新组合划分，并进行配套的流程、标准和规范建设。

　　理想业务模型的提出，有助于解决中国企业普遍存在的一道难题：CIO或信息中心难以从业务出发规划和建设企业信息化，导致信息化和业务两张皮。理论上讲，理想业务模型中每个业务构件都至少有一个信息化系统做支撑。因此，我们可以一一对应地提出每个业务构件的信息化系统，形成研发信息化蓝图。

　　精益研发平台既是精益研发体系的组成部分，又是完整体系的信息化载体。需要说明的是，精益研发平台并非是一套软件，而是一系列信息化系统构成的集成化平台。根据企业的精益研发目标，利用面向服务的柔性集成框架（SOA），将企业所有与研发有关的专业系统协同整合，形成为精益研发服务的集成化平台。这些系统除精益研发体系咨询和建设方所提供的系统外，还包括第三方系统、企业已有系统和未来引入的系统。因此，我们也经常将精益研发平台称为精益研发集成平台。

　　总而言之，无论是定位、框架还是内容，精益研发2.0都非常符合《中国制造2025》的时代特征，也非常适合作为中国研发型企业进行“十三五规划”的研发体系顶层框架。中国企业在“十三五”期间，应当逐步建立基于系统工程理念的正向设计体系，解决流程、知识和质量的关联问题，采纳仿真体系建设方法，建立坚实的产品性能保障体系。还应该建立相对应的软件支撑平台作为整个体系的支撑平台。企业在“十三五”研发体系建设中，通过对精益研发战略的实施，以高端研发平台为抓手，既传承过去，又创新未来，最终能够迎接企业面临的挑战，实现产品的升级换代以及企业的持续发展。

　　作者简介

　　田锋，安世亚太公司高级副总裁，国家工业软件与先进设计研究院常务副院长，北京市综合仿真工程试验室主任，“智能制造推进联盟”专家委员，“智能制造百人会”理事，科技部科技支撑计划课题专家组副组长，机械工程学会设计分会委员，设计方法分会委员。

　　二十年研发和技术管理经历，创建和发展了安世亚太公司的技术服务、咨询业务和产品研发体系。二十年研发、技术与咨询经历，为近百家企业提供研发体系建设和研发信息化咨询，对研发信息化技术与制造业需求的最佳结合方案具有深入研究。中国航空三大主机所、航天某设计研究所、船舶某研究院、中车集团等企业的精益研发、综合设计、协同仿真、仿真体系建设、知识工程、科技资源整合等项目的总设计师。

　　工信部“基于仿真知识与经验的制造业产品研发服务平台项目”负责人，国家发改委“面向工业产品设计的协同仿真平台软件建设项目”负责人，科技部“知识工程体系研究和应用示范项目”专家组副组长。精益研发体系创始人，《精益研发》杂志主编，曾发表精益研发、综合设计、知识工程、设计方法、复合材料等相关论文20余篇。综合仿真体系创始人，曾发表CAE技术、多学科优化、协同仿真、企业仿真体系建设等相关论文20余篇。

　　■安世亚太公司高级副总裁 田锋