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淺析對制造業(yè)精益研發(fā)的研究
論文關(guān)鍵詞：精益研發(fā)；研發(fā)方；知識；研發(fā)平臺；協(xié)同設(shè)計(jì)仿真
論文摘要：在分析精益研發(fā)方法學(xué)的基礎(chǔ)上，將企業(yè)知識、研發(fā)過程與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)充分結(jié)合，搭建出精益知識系統(tǒng)和精益研發(fā)平臺，使企業(yè)盡快走上精益研發(fā)之路。
目前我國制造行業(yè)整體利潤指標(biāo)偏低，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)同質(zhì)化嚴(yán)重，原創(chuàng)能力較差導(dǎo)致不同企業(yè)和品牌的產(chǎn)品之間缺少差異化．隨著競爭的進(jìn)一步加劇，競爭方式將從以前單純的價(jià)格競爭轉(zhuǎn)向技術(shù)實(shí)力、產(chǎn)品品質(zhì)、品牌影響力、銷售渠道、售后服務(wù)等全方位的競爭．因此，如何保持企業(yè)旺盛生命力是擺在企業(yè)面前亟待解決的課題．而“精益研發(fā)”的提出正是為了區(qū)別于仿制型和跟隨性的研發(fā)策略，即采用先進(jìn)研發(fā)技術(shù)和設(shè)計(jì)方法學(xué)，創(chuàng)新、改善和規(guī)范企業(yè)研發(fā)流程，以提高產(chǎn)品質(zhì)量和創(chuàng)造更多附加值，這也是企業(yè)增強(qiáng)企業(yè)競爭力，創(chuàng)建產(chǎn)品品牌的關(guān)鍵方面。
1精益研發(fā)學(xué)
發(fā)展到現(xiàn)在，已經(jīng)存在了很多好的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法學(xué)和設(shè)計(jì)理論，但它們各有千秋，優(yōu)劣補(bǔ)充．沒有一種設(shè)計(jì)方法學(xué)或者設(shè)計(jì)理論普遍適用于所有的企業(yè)，豐田、三星、波音等大企業(yè)的精益生產(chǎn)模式也是組合使用多種方法學(xué)。任何的設(shè)計(jì)研發(fā)方法學(xué)都承認(rèn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)活動(dòng)應(yīng)該分為4個(gè)域：客戶域、功能域、域和工藝域．各方法學(xué)基本都建議在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的各個(gè)域中采用相應(yīng)的設(shè)計(jì)工具，如計(jì)算機(jī)建模、虛擬仿真、協(xié)同設(shè)計(jì)、優(yōu)化等，只是不同的方法學(xué)強(qiáng)調(diào)的重點(diǎn)不同罷了。
2008年末，安世亞太提出了“精益研發(fā)4×4法則”，它把研發(fā)流程的4個(gè)階段：概念設(shè)計(jì)、方案設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)定型與產(chǎn)品設(shè)計(jì)活動(dòng)的4個(gè)域構(gòu)成4×4矩陣，如圖1所示．每個(gè)產(chǎn)品研發(fā)過翟應(yīng)該完整走過l6個(gè)子環(huán)節(jié)，對每一個(gè)環(huán)節(jié)，需要清楚上游輸入的信息、要輸出的信息和設(shè)計(jì)過程中的流程、數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)工具(CAE／CAI／CAQ等)以及產(chǎn)生的知識．將數(shù)據(jù)、知識存儲(chǔ)和積累，能夠方便以后的研發(fā)設(shè)計(jì)，避免或者盡量減少重復(fù)性工作和返工過程，使產(chǎn)品研發(fā)流程更加規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化。
2精益知識工程
精藝知識工程就是通過知識管理的途徑將人與信息充分結(jié)合，創(chuàng)造知識分享的，使知識管理的主體能夠快速并且方便地訪問到所需要的信息和知識，通過把恰當(dāng)?shù)闹R在最恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間傳遞給最合適的人，實(shí)現(xiàn)最佳的決策，并加速人員學(xué)習(xí)和創(chuàng)造新的知識，這是企業(yè)持續(xù)提升研發(fā)能力和提高企業(yè)效率的唯一保證。
[1]
但是，我國大多數(shù)制造企業(yè)正處在由二維轉(zhuǎn)三維或者CAD／CAE／CAM集成、PDM和ERP實(shí)施的初級階段，使得企業(yè)在知識方面面I臨的瓶頸．具體表現(xiàn)為：①文檔管理混亂開發(fā)設(shè)計(jì)過程中的文件分散存放，沒有統(tǒng)一的管理，無法形成企業(yè)共享的知識庫；②FMEA資料獲取更新管理較差企業(yè)還沒對FMEA這類附加值很高的經(jīng)驗(yàn)文檔進(jìn)行有效的管理和共享，導(dǎo)致類似的問題在不同的產(chǎn)品開發(fā)中重復(fù)出現(xiàn)，導(dǎo)致了較高的產(chǎn)品開發(fā)，并嚴(yán)重影響開發(fā)周期；③缺乏共享的零部件庫信息庫產(chǎn)品數(shù)據(jù)的管理上并沒有形成一個(gè)統(tǒng)一的零部件共享知識庫，產(chǎn)品設(shè)計(jì)和改型設(shè)計(jì)的零部件信息不能進(jìn)行相互共享，導(dǎo)致產(chǎn)生了很多類似零部件數(shù)據(jù)；④沒有建立電子化的工程變更和品質(zhì)改進(jìn)經(jīng)驗(yàn)庫；⑤缺乏基于關(guān)聯(lián)關(guān)系的結(jié)構(gòu)化知識庫藏；⑥對于隱性知識不能夠良好的利用。
因此，企業(yè)想要實(shí)現(xiàn)精藝研發(fā)必須要建立知識管理工程管理平臺，遵循“知識積累——?jiǎng)?chuàng)造——應(yīng)用——形成知識平臺——再積累——再創(chuàng)造——再應(yīng)用——形成新的知識”這樣一個(gè)循環(huán)過程．任何進(jìn)人到知識管理平臺的知識需要有相關(guān)的負(fù)責(zé)人員進(jìn)行知識的分類、摘取、更新、批準(zhǔn)和發(fā)布，并納入企業(yè)的考核機(jī)制，從而形成良性的循環(huán)機(jī)制，企業(yè)知識平臺數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)如圖2所示。
由于隱性知識無法將其用文檔或者模板進(jìn)行規(guī)范和，因此可以建立隱性知識交流平臺，也就是所謂的社區(qū)BBS交流平臺，用及時(shí)訊息以及網(wǎng)絡(luò)會(huì)議等在線溝通的方式交流、共享隱性知識．
3精益研發(fā)平臺
要真正意義上實(shí)現(xiàn)精藝研發(fā)，必須搭建先進(jìn)的研發(fā)平臺．近年來，以PLM為核心的研發(fā)平臺已經(jīng)顯示了它的不足，其在促進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新、支持協(xié)同仿真和實(shí)現(xiàn)質(zhì)量管理方面還做得還不夠．因此，制造業(yè)亟待先進(jìn)的、高效的精藝研發(fā)平臺，精益研發(fā)平臺由3個(gè)子平臺構(gòu)成：CAI技術(shù)創(chuàng)新平臺、協(xié)同設(shè)計(jì)仿真平臺和質(zhì)量管理平臺．3個(gè)子平臺既相互關(guān)聯(lián)，又可獨(dú)立運(yùn)行。
[2]
3．1 CAI技術(shù)創(chuàng)新平臺
在當(dāng)前以技術(shù)、知識為核心的競爭下，以多學(xué)科攻關(guān)、技術(shù)知識密集和高度創(chuàng)新性為核心特征的工程設(shè)計(jì)，需要一大批高質(zhì)量、高水平的創(chuàng)造性解決方案，通過一系列關(guān)鍵技術(shù)突破，快速提升技術(shù)水平．沒有一流的技術(shù)創(chuàng)新人才，就不可能有一流的產(chǎn)品和技術(shù)創(chuàng)新．同樣，沒有創(chuàng)新設(shè)計(jì)工具和高效智力資產(chǎn)，也就很難實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新。
CAI技術(shù)創(chuàng)新平臺是將“創(chuàng)新人才”、“創(chuàng)新設(shè)計(jì)”和“知識管理”進(jìn)行很好的結(jié)合，利用輔助創(chuàng)新技術(shù)和工具，快速解決各種工程難題，加速創(chuàng)新性的可行方案產(chǎn)生過程，大幅度縮短研發(fā)周期，降低研發(fā)；通過系統(tǒng)化的知識共享和管理工具，實(shí)現(xiàn)知識管理和產(chǎn)品研發(fā)的緊密集成，優(yōu)化和加速企業(yè)的研發(fā)設(shè)計(jì)管理，提升企業(yè)的研發(fā)計(jì)回報(bào)率。CAI技術(shù)創(chuàng)新平臺功能特點(diǎn)如圖3所示。
3．2協(xié)同設(shè)計(jì)仿真平臺
協(xié)同設(shè)計(jì)是制造的更高層次，也是當(dāng)今制造業(yè)在全球化和網(wǎng)絡(luò)化背景下發(fā)展的必然．協(xié)同仿真以從過去的單學(xué)科、單參數(shù)、事后驗(yàn)證的CAE發(fā)展到了多學(xué)科、多參數(shù)、多場耦合、高性能計(jì)算的協(xié)同仿真．可是由于CAE是求異的，因此結(jié)構(gòu)不統(tǒng)一，網(wǎng)格不統(tǒng)一，輸入和輸出不一致，知識表述等也不統(tǒng)一，這樣就形成了很多的仿真信息“孤島”，嚴(yán)重影響了研發(fā)效率．
通過借鑒和吸納國際先進(jìn)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)思想和技術(shù)，參考部分先進(jìn)制造企業(yè)的產(chǎn)品分析方法，針對產(chǎn)品研制全生命周期過程中數(shù)字化設(shè)計(jì)、仿真、試驗(yàn)和管理及其集成等，有必要建立和完善一套適用于我國絕大多數(shù)制造企業(yè)的協(xié)同仿真和優(yōu)化全過程的企業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)仿真平臺，如圖4。
[3]
綜合協(xié)同設(shè)計(jì)仿真平臺的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，建議可將其分成4個(gè)功能層：①在有效的網(wǎng)絡(luò)的下，把各種應(yīng)用系統(tǒng)資源、數(shù)據(jù)資源、信息資源統(tǒng)一集成到一個(gè)平臺之下，根據(jù)每個(gè)用戶使用特點(diǎn)和角色的不同，形成個(gè)性化的應(yīng)用界面；②提供設(shè)計(jì)與仿真各專業(yè)的應(yīng)用系統(tǒng)，完成專業(yè)設(shè)計(jì)、仿真、狀態(tài)監(jiān)控等業(yè)務(wù)活動(dòng)的統(tǒng)一環(huán)境，考慮設(shè)計(jì)過程中可能存在很多相似構(gòu)件，而且仿真過程中會(huì)存在一些相對固化的仿真分析流程，因此可以構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)，使設(shè)計(jì)人員能夠快速進(jìn)行參數(shù)化地建模、仿真分析和結(jié)果評估．固化的流程能夠大大的降低仿真分析的門檻，提高研發(fā)設(shè)計(jì)的效率；③提供面向?qū)I(yè)應(yīng)用系統(tǒng)的各種支撐系統(tǒng)、如任務(wù)流程集成與、工具集成與協(xié)同仿真、數(shù)據(jù)管理、質(zhì)量管理、知識管理等；④用以進(jìn)行快速設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)流程庫、仿真與優(yōu)化的模板庫、知識庫和試驗(yàn)數(shù)據(jù)庫等構(gòu)成的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫庫，以及相應(yīng)的一些軟硬件環(huán)境等。
協(xié)同設(shè)計(jì)仿真平臺能夠很好的解決制造企業(yè)信息化中的“孤島信息”現(xiàn)象，將數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)、標(biāo)準(zhǔn)有機(jī)組織起來，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)及仿真工作流管理、產(chǎn)品全生命周期管理的集成和綜合優(yōu)化，有效支持產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)間合作的新產(chǎn)品同步開發(fā)，顯著縮短新產(chǎn)品與零部件同步研發(fā)周期，提高新產(chǎn)品研發(fā)質(zhì)量，降低研發(fā)。
3．3質(zhì)量管理平臺
設(shè)計(jì)質(zhì)量管理在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)研發(fā)中扮演了越來越重要的角色，這是由于產(chǎn)品初期的設(shè)計(jì)一旦有問題，會(huì)對產(chǎn)品生命周期的后期產(chǎn)生重要影響，會(huì)使產(chǎn)品的成本極具增加．因此，有必要建立設(shè)計(jì)質(zhì)量管理系統(tǒng)。
質(zhì)量數(shù)據(jù)管理平臺(如圖5)包括產(chǎn)品可靠性數(shù)據(jù)管理和產(chǎn)品質(zhì)量管理，對產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行有序化管理，方便質(zhì)量數(shù)據(jù)的管理、查詢和共享。相關(guān)質(zhì)量信息按照工作流程或計(jì)劃，逐步歸檔和完善，部分信息可以直接通過系統(tǒng)獲取，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)歸檔和更新．質(zhì)量數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)還能夠?qū)⒖蛻舻男枨蠓纸猓D(zhuǎn)化成產(chǎn)品研制的各項(xiàng)指標(biāo)，并提供產(chǎn)品研發(fā)指標(biāo)監(jiān)控、功能查詢，有針對性地對關(guān)鍵質(zhì)量特性進(jìn)行重點(diǎn)設(shè)計(jì)和質(zhì)量保證。
4結(jié)束語
當(dāng)前，我國制造行業(yè)競爭模式正向價(jià)值競爭轉(zhuǎn)變，全行業(yè)的技術(shù)、品質(zhì)、服務(wù)、品牌等內(nèi)在價(jià)值正逐步回歸，呈現(xiàn)出“內(nèi)涵式提升、差異化發(fā)展”的態(tài)勢，因此，企業(yè)想獲得長遠(yuǎn)發(fā)展、獲得更高的附加值，必須整合出一套適合自己的精益成本、物流管理和精藝研發(fā)相結(jié)合的精益生產(chǎn)模式，充分利用各種信息的企業(yè)研發(fā)信息化管理系統(tǒng)，最終完成傳統(tǒng)制造企業(yè)向創(chuàng)新型制造企業(yè)的轉(zhuǎn)型。
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