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借您一双慧眼-用精益研发2.0洞察企业研发信息化

2019-12-23 来源:安世亚太
周末“精”粹    探讨精益研发之路
近日,安世亚太精益研发专家团受邀做客智能制造发展联盟《智能制造在线讲堂》栏目,就中国高端、复杂工业产品研发和信息化现状与问题,制造业信息化的发展路径,以及精益研发理论、平台、实施等问题,进行了在线宣讲,并与广大制造企业用户进行线上交流。
本期,为大家分享安世亚太精益研发高级项目经理汪洋先生在线讲堂主题《借您一双慧眼-用精益研发2.0洞察企业研发信息化》。
从工业品研发企业信息化说开去
谈到工业品研发企业,我们通常指的是高端、复杂工业品的设计单位。这些企业的信息化目前是什么状态?有哪些问题?大家的困惑是什么?我们一起来梳理一下。
首先咱们来看看中国工业产品研发和信息化现状与问题。
我们现在的第一个问题就是:逆向工程而非正向设计,基于系统工程的正向设计体系不完整。
我国国防科技工业科技发展要由跟踪仿制向自主创新转变。目前,我国工业产品设计还多以模仿为主,也就是所谓的逆向设计过程,整个设计过程从测绘、复原的物理设计开始,没有经历产品正向设计中的需求工程、产品功能定义与分解、产品系统设计等真正决定产品功能和性能的重要阶段,如下图所示。跟踪研仿只能让我国停留在二流产品和技术的状态,唯有自主创新才能超越对手,研发出一流产品。自主创新的关键就是要建立基于系统工程的正向设计体系。 

图1. 正向设计过程与逆向设计过程
第二个问题是: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。
我国工业产品设计能力的落后主要表现在工业产品设计过程没有规范化,产品设计过程延用旧的简单产品的设计模式,设计过程依靠工作分派和个人设计能力,没有按照产品结构进行分解,形成产品分解结构(WBS),进而形成规范的产品数字化研发流程。在型号开发之初,通过对标准产品分解结构进行剪裁和补充、完善、修改,完成型号设计的顶层策划工作,使整个产品研发过程有据可依,强化设计过程的条理性和可预测性、可跟踪性。
第三个问题是: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。
随着计算机技术的发展,计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助分析(CAE)等技术已经基本成熟,不少的产品设计企业已经根据设计人员提出的需求进行了部分环节的辅助设计、分析软件的建设工作,但与建立整个产品设计过程所需的辅助设计、辅助分析的体系还有不少距离。从产品分解结构角度看,已经建立的辅助设计、分析软件还处于散点状态,可能设计有、分析没有;模块有、系统没有;此专业有、彼专业没有,整个产品设计的辅助设计分析的仿真体系没有建立,仿真技术不能发挥其应有的作用。
第四个问题是: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。
从中国工业设计协会对“工业设计”的定义可以看出,知识是产品设计过程的重要要素。当前绝大多数产品设计企业所采用的设计模式,产品设计主要靠个人能力和努力,知识依附于个人,知识的传承与共享没有途径和平台。一方面,使得知识无法在产品设计过程中有效应用;另一方面,也不利于设计人才的培养。对于其它设计资源(如软件工具等)与知识相似,由于缺少相应的平台,同样限制了设计资源的有效利用和效用的发挥。虽然中国也有不少企业展开知识管理的工作,但是很多企业,知识没有融入研发过程,没有对研发活动起到支撑作用,形成知识与研发两张皮现象。
第五个问题是: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。
“产品的品质是生产出来的、设计出来,不是靠检验出来的”,产品质量必须能够深入到产品的开发设计过程,一个产品质量的好坏,其实开发、设计时已经决定了它的质量,这就是所谓的“质量管理重在预防”。就当前绝大多数企业来讲,虽然建立了相应的质量管理体系,但没有相应的手段、方法和平台,将质量深入到产品设计过程中,没有融入到企业的研发体系中,形成了质量与研发两张皮现象,产品设计质量无法进行彻底解决。
好了,梳理完了国内的现状和问题,我们再来看一看国外先进企业研发体系与信息化现状。
为有效支撑产品设计过程,国外投入大量精力对产品设计模式进行研究,这方面以美国国防部提出的系统工程理论最为典型。2008年8月国防部发布了《体系工程指南》(Systems Engineering Guide for Systems of Systems),2010年12月发布了《体系工程指南:概要》(Systems Engineering Guide for Systems of Systems:Essentials),并设计开发了基于能力的需求生成系统,即“联合能力集成与发展系统”(Joint Capability Integration and Development System,JCIDS)。
在体系工程指南中,提出了如下表所示的八个技术过程,形成了如下图所示的产品设计研发过程的V模型,并进一步阐述了系统分解后,各部件设计过程V模型与系统V模型的关系。
表 1 指南中提出八个技术过程


图2. 系统工程V模型
随着辅助设计、辅助分析系统在产品设计中的应用,近年IBM提出的基于模型的系统工程理论(简称:MBSE),将系统工程中的V模型进行了扩展,形成如下图所示的V模型。

图3. MBSE中的V模型
当前国外先进企业已经通过企业间合作开展涵盖产品整个设计过程的虚拟设计与仿真平台建设(实验性),如以欧洲空客公司为主组织的VIVACE项目。
VIVANCE是由空中客车公司统筹,欧洲委员会共同资助的信息化项目,是欧洲航空工业协会(AECMA)2020年航空远景框架内容的一部分。项目开始于2004年1月,项目包含飞行器、发动机、以及用于整合前两个部分的协同式工作环境三个子项目,最终目标是提供一个基于系统工程和分布式并行工程方法的虚拟产品
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