精益研发方法论

精益研发方法论

当前制约我国工业产品自主创新的焦点性问题主要包括以下五点：

◆基于逆向工程的跟踪仿制，而不是基于正向设计的自主创新。

◆数字化研发流程未完整梳理，型号开发缺乏科学的顶层策划。

◆企业仿真体系没有完整建立，仿真技术没有发挥应有的价值。

◆知识与资源缺乏共享，没有融入到研发活动中，知识与研发两张皮。

◆质量是少数人的事情，没有融入到研发体系中，质量与研发两张皮。

结合上述对我国工业产品设计、企业信息化现状和国外相关情况的分析，中国企业应当逐步建立精益研发体系，这是一套基于系统工程设计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，最后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。

1.精益研发理论基础

美国系统工程专家霍尔(A·D·Hall)于1969年提出的一种系统工程方法论。精益研发体系以系统工程学倡导的霍尔三维管理框架作为精益研发平台建设的理论基础，形成产品研发三维管理平台。

第一，时间维：描述产品或系统研发的进程，随着研发阶段的转换和系统成熟度推进，完成产品的研发。

第二，逻辑维：描述产品开发的思考逻辑、开发方法和实施步骤，包含需求开发、功能分解、系统设计、物理设计、产品试制、部件验证、系统集成、系统验证、系统确认九个步骤，这九个过程构成一个“V”模型。

第三，知识维：在产品研发流程的各个阶段和各个步骤，都会有以往知识的使用和新知识的产生。知识维主要管理企业在产品研发中的研究和积累。

上述基于系统工程的三维框架为复杂系统设计过程中的全过程、全方位的多专业并行协同的数字化研发流程梳理提供了方法论。从流程的目的和作用看，系统工程流程可划分为两类流程，它构成了精益研发的管理和技术基础。

一类是管理流程，包含技术规划、需求管理、接口管理、技术风险管理、技术状态管理、技术数据管理、技术评估、决策分析，也称为基于WBS的技术管

理流程。另一类是技术开发流程，包含涉众需求、需求开发、功能分解、系统设计、物理设计、产品试制、部件验证、系统集成、系统验证、系统确认、系统交付11个流程，构成了逻辑维的“V”字过程。基于WBS的技术管理流程和基于“V”模型的技术开发流程共同构成了精益研发的流程梳理的理论体系。

基于以上流程分析，形成了精益研发的骨架—五层精益流程模型。

◆第一层，价值链层（V-Chain），由产品研发的各个阶段形成顶层流程。

◆第二层，研发流程层（WBS），主流程的实现依靠具体的研发任务，即经过

逐层分解形成的WBS工作包，工作包为型号研发任务策划与执行的基本单元。

◆第三层，工作流层（Workflow），每个工作包具体执行时由一系列的工作来

完成，即工作流（Workflow），工作流体现工作人员间的协同。

◆第四层，工具流层（SimFlow），对工作流中的各项任务由一系列软件的使用

过程（工具流）来完成，过程体现软件间的数据流转。

◆第五层，技术流层（Steps），单个软件的使用由多个步骤完成，步骤体现软

件的使用能力。

2.精益研发业务理想模型

在精益研发体系下，工作对象为工作包。在精益研发体系下，工作对象为工

作包。WBS的最低层次的项目可交付成果称为工作包（WorkPackage）。

精益研发体系中对常规工作包进行了进化。一是增加伴随知识要素，将完成本工作包所需要的知识伴随到工作包中，二是增加质量要素，包括指标管理和过程管理，对本工作包所肩负的指标责任和过程责任（该做的事情和该输出的成果）信息附加到工作包中，三是增加了工具集成要素，指出完成本工作包要求或推荐的设计与仿真工具，对工作包进行数字化和仿真化改造，由此形成了精益研发的灵魂—精益研发工作包。

基于精益工作包的思想，形成精益研发的业务蓝图—人体模型。模型由型号策划、综合设计、知识工程和质量管理四部分构成。

首先，对型号研制的顶层WBS基础工作包进行维护和策划，定义研制的阶段划分、标准WBS分解及工作包定义，形成标准的顶层WBS控制体系；进行质量策划，形成型号质量保障大纲，将质量控制目标合理分解到一系列工作包中。

其次，按专业类别形成各专业的控制计划，按照研制阶段及工作包的控制顺序发起专业工作包，并通过各专业系统进行执行；各专业系统对工作包进一步分解，通过具体的工作流程实现专业分析任务的协同和流转。流程与设计分析工具集成，实现工具使用及数据管理的无缝结合。

知识工程作为整个平台的重要支撑，实现多层次的知识管理和知识应用，形成与实际研发工作紧密结合的型号研发工程知识体系。

设计指标作为研发过程的关键控制对象，落实到各工作包和设计任务，对实际目标值进行自动汇总和状态监控预警。过程质量控制贯穿整个研发流程，实现对关键阶段和关键活动评审控制。质量部门通过数据接口监控和跟踪设计活动文档的质量状态。对研发过程发现的质量问题进行闭合和归零。

精益研发业务模型基于产品技术开发流程应用系统工程理论对产品设计过程进行分解和展开。理想的产品设计过程的起点是从涉众需求开始，经过需求开发、功能分解、系统设计、物理设计、产品试制、部件验证、系统集成、系统验证和系统确认等阶段，满足涉众需求，完成产品的验收。这个过程成为正向设计过程。

通常来说，很多产品的设计起始点不是从涉众需求开始，而是从V模型的中间某个点开始。物理设计作为起点是中国企业常见的起点，本阶段仿照已经存在的产品，完成图纸的设计，进入试制和验证各阶段，完成产品的交付或推向市场。清醒的企业会有意识地研究物理设计之前的各个过程，以图追溯和理解仿制的产品本源，以上的过程称为逆向工程过程。

为了保证V的左半边的四个开发和设计过程结果正确性，完整的设计过程需要特别引入了四个小V循环，通过产品计算机模型的方法对产品设计的阶段性成果进行检查，分别是需求确认、功能分析、系统仿真和工程仿真，以期通过计算、分析、模拟或仿真的手段对这些设计进行确认和优化。因此产品研发的完整仿真类型由4个大类和10个小类构成。