基于模块化开发的复杂产品系统创新案例研究

基于模块化开发的复杂产品系统创新案例研究

陈劲,桂彬旺,陈钰芬

(浙江大学管理学院,浙江杭州310027)

收稿日期:2004-12.

基金项目:国家杰出青年基金项目: 70225004:复杂产品系统及突破性创新(2002-2007)。

作者简介:

桂彬旺(1972-),男(汉),江西余江人,工程师,博士;研究方向:技术创新,产业政策。

陈劲(1968-),男(汉),浙江余姚人,教授,博士生导师;研究方向:技术创新,科技政策。

陈钰芬(1973-),女(汉),浙江嵊州人,副教授,博士;研究方向:技术创新,产业政策。

·科研管理2006年

摘要:本文提出了复杂产品系统这一类特殊产品在国民经济中的重要地位,并指出了复杂产品系统创新的重要性;然后,对复杂产品系统创新的难点进行了详细分析;探索性地提出了基于模块化开发的复杂产品系统的创新流程;最后,结合某城市地铁交通控制系统的开发案例,对提出的基于模块化开发的复杂产品系统创新流程进行了论证。

关键词:复杂产品系统;模块化开发;创新流程;案例研究

中图分类号:F270文献标识码:A

1复杂产品系统创新的重要性

1.1复杂产品系统在国民经济中的重要地位

复杂产品系统(Complex Product systems)是指研发成本高、规模大、技术含量高、单件或小批量生产的大型产品或系统[1](Hansen K·, RushH, 1998)。复杂产品系统这一概念出现于20世纪90年代中期,由英国Sussex大学的Hobday、Rush等著名教授提出[2]。复杂产品系统包括大型电信通讯系统、大型计算机、航空航天系统、智能大厦、电力网络控制系统、大型船只、高速列车、半导体生产线、信息系统等等与现代尖端科技休戚相关,而且都是关系到国计民生的大型产品和产品系统(Product systems)。

复杂产品系统的产值占GDP的比重是很大的,Hobday通过调查英国各种产品数据资料认为复杂产品系统至少占英国GDP的11%,至少提供了140万-430万个工作岗位,这些数据证明了复杂产品系统占据英国工业的一个重要的比例[2]。而且,在复杂产品系统的竞争性方面,英国和欧洲要领先于除去日本之外的亚洲国家,复杂产品系统及其相关产业已经成为英国和欧洲核心竞争资源(MikeHobday, 1999)。

复杂产品系统大多数属于多学科综合性产品,而且包含了较高的技术含量。例如集散控制系统(DCS)的创新,它综合了自动控制、网络通信、计算机、电子、机电一体化等现代自动控制技术各个分支;它的设备制造和网络建设还涉及到机械、土木工程等多个领域。又如,大型船舶产品(如航空母舰)横跨并称国民经济支柱产业的交通、能源、材料、信息四大领域。

然而,我国在复杂产品系统及其相关产业方面处于落后地位,以最典型的航空航天系统,大型计算机、大型电信系统等复杂产品系统为例,我国的复杂产品系统开发的新增加值占该产业总产值的比重与国际发达国家相比有着较大的差距(如图1所示)。尤其重要的是,复杂产品系统属于大型技术与资本密集型产品,它们为生产其他“简单”产品以及其他产品技术升级创造了条件,它们已经成为经济和社会现代化的支撑平台。

1.2复杂产品系统创新的重要性

当前,我国也在不断利用复杂产品系统开发成功所带来的技术效应来推动国民经济结构的调整,提高国民经济运行的整体质量,增强我国产品在国际市场的竞争力。如众多工业自动化系统的开发,大型项目(三峡、大型火电/核电站)的投资建设, 3G系统开发等等,这些复杂产品系统的成功开发与应用将极大的推动我国经济的再次腾飞。然而与发达国家比较,我国在复杂产品系统创新方面仍重视不够,在航空航天系统,大型计算机、大型电信系统等最典型的复杂产品系统创新与研发投入方面严重不足(如图2所示)。

WTO的加入使得我们目前所面临的国际市场竞争空前激烈,产业竞争能力与国家综合竞争力方面都面临巨大的考验,加强对国民经济起着重要作用的复杂产品系统创新的研究,有着重要的经济价值与现实意义。

2复杂产品系统创新的难点分析

2.1创新涉及部门多、管理难度大

与一般产品创新过程相比,复杂产品系统创新所牵涉到的利益相关单位与部门更多(如图3),在复杂产品系统创新过程中,市场作为沟通媒介的功能被相对弱化,与关键用户、大学与科研机构、政府部门、模块分包商及其他相关利益群体进行直接的谈判、沟通与协调变得很重要。因此说来,复杂产品系统创新涉及的维度更多,创新管理难度更大。

因此,复杂产品系统创新管理与一般产品的创新管理的模式不同,一般产品的创新管理的许多理论无法移植到复杂产品系统的创新管理中,对复杂产品系统创新管理需要我们进一步的研究。

2.2技术要求高、创新风险大

复杂产品系统具有高技术含量、高研发投入、高风险等特征。复杂产品系统越来越多的应用IT嵌入式软件技术, IT嵌入式软件技术逐渐成为复杂产品系统的核心技术部分(Andrew Davies,Tim Brady, 2000)[3]。嵌入模块的系统开发技术的应用作为复杂产品系统模块化创新的核心,嵌入模块的系统开发技术是一种不确定的高风险的开发方法,大多数的延期、费用超支以及不能满足用户的要求都存在嵌入模块的系统开发技术问题(Hobday和Rush, 1999)。而且,层级架构是复杂产品系统的另一重要特性,随着产品系统层级数量的增加,复杂产品系统整个架构也体现出系统层级的特征,这样造成复杂产品系统创新的风险更一步加大。

复杂产品系统的模块数量多、模块开发涉及的技术要求高，复杂产品系统创新的知识需求和技能需求都很高。随着时间的变化,复杂产品系统中各模块涉及的各种技术呈非线性(No-line-ar)的变化发展而难以预测,在各模块研发和复杂产品系统集成时模块开发商与系统集成开发商需要经常的交流互动(Shenhar, 1994)[4]。复杂产品系统只要有一个细小的部分(或模块)发生了改变,却可能给产品系统整体功能带来巨大的变化,使得复杂产品系统的创新管理难度很大,风险也很大。

2.3产品系统内嵌模块多、模块定制多

复杂产品系统由许多具有复杂界面以及为用户定制的模块组成。各模块常以层次链方式集成并为特定的客户预制,模块往往自身就具有用户定义和高成本的特性。而且,许多内部联系的技术模块定制的成分比较多,往往这类模块本身就比较复杂,以层级的方式组合起来,为特殊的用户研制。例如,波音飞机发动机由2000多个元器件(模块)组成,其中许多元器件(模块)并非标准件,而是为发动机特制的(Andrew Davies,