精益研發2.0：促進基于正向設計的自主創新

2015年是“十三五”的布局之年，就在全中國都在思考制造業走向何方的時候，“工業4.0”和“工業互聯網”轟然而至，“中國制造2025”和“國防科工十三五規劃”也大綱落定。政府新一輪的規劃思路，明確提出了我國工業“從跟蹤研仿向自主創新轉變”。基于此，轉型創新已經成為中國制造提升競爭力的“必修課”。

三十多年的改革開放，中國打開國門，中國工業向全世界學習。通過基于逆向工程的跟蹤研仿，中國工業補課成功。現在面臨的問題是，值得中國學習和研仿的先進、開放的技術已經不多了，中國工業要想進步，只能自主創新。實現“從跟蹤研仿向自主創新轉變”，首先要建立的能力就是“正向設計”。

基于企業自主創新存在的問題和系統工程理論的發展，安世亞太在“精益研發1.0”的基礎上，推出了“精益研發2.0”，從理論基礎、方法和平臺等方面，促進中國產品研發型企業建立基于系統工程的正向設計體系，提升自主創新能力。

一、基于系統工程的正向設計和逆向7-程

精益研發體系的核心理論之一是“系統工程”。根據系統工程理論對產品設計過程的分解和定義，產品設計過程從涉眾需求開始，包括需求開發、功能分解、系統設計、物理設計、產品試制、部件驗證、系統集成、系統驗證和系統確認等階段，可以用如下的“V”模型來表達。通過對產品的分解，形成的一個個部件、組件的設計過程也遵從上述的設計過程，這就是系統工程理論的核心內容。

所謂正向設計就是產品設計過程從涉眾需求開始，經過需求開發、功能分解、系統設計、物理設計、產品試制、部件驗證、系統集成、系統驗證和系統確認等階段，完整走完產品設計過程的所有階段。

所謂逆向設計就是產品設計從已有產品的測繪和復原開始，產品設計起始點不是用戶需求，沒有經歷產品設計過程中的需求工程、產品功能定義與分解、產品系統設計等真正決定產品功能和性能的重要階段。

由于產品逆向設計過程沒有經歷需求工程和系統設計等階段，往往造成對產品“知其然，不知其所以然”，甚至對產品所用技術也是如此。這種狀態嚴重影響了產品設計中的創新，談不上真正的創新設計。

企業的發展歷程中，逆向設計是必須經歷的一個階段。但超越源于創新，創新源于正向設計。

二、精益研發2.0：促進基于正向設計的自主創新

精益研發是基于系統工程理論，針對復雜系統設計企業的需求而提出的一套復雜系統設計業務管理體系。精益研發2.0通過基于模型的系統工程理論，建立了基于正向設計的產品設計理論和方法，為研發企業走向正向設計提供理論支撐。精益研發2.0通過產品研發流程定義，為產品設計提供規范化設計流程，使產品正向設計有法可依，并在產品研發過程中，將產品設計工具和方法進行統一管理和集成，知識支持和質量管控伴隨其中，提高企業整體的產品設計能力和創新能力。

1.系統工程：產品正向設計的理論基礎

系統工程是精益研發2.0為中國研發型企業走向正向設計提供的基礎理論之一。它主要是基于當前計算機輔助設計（CAD）、計算機輔助分析（CAE）等在產品設計中的廣泛應用，將原來通過產品試制后進行的產品設計方案驗證前移，形成了針對產品需求開發、功能分解、系統設計和物理設計四個階段的階段性驗證，它們與針對試制產品的實物/半實物的仿真驗證一起，構成基于模型的系統工程理論中產品設計的五個循環。

利用仿真手段能夠及早進行產品設計的迭代，可以有效的降低產品設計的成本和時間周期。通過基于模型的系統工程建立起來的五個迭代循環，促進了產品正向設計中的質量保障、流程和時問控制，從而大幅縮短產品整體的研發周期，降低產品設計成本。

技術、管理、資源是產品設計過程的三駕馬車，構成精益研發2.0中的基本業務模型。

2.研發流程：產品正向設計的路徑

自主創新不代表自由隨意，正向設計有章可循。從上述的系統工程理論出發，應用工作結構分解理論和方法，對產品設計過程中的工作進行分解，產品設計過程顯性化，是精益研發2.0倡導的產品正向設計的有效路徑。

結合安世亞太公司近20年的實踐，我們將產品設計過程分解為價值流、任務流、工作流、工具流和技術流五層，上兩層著重強調產品設計過程的管理要素，下三層著重強調產品設計實現的技術要素，我們稱之為精益研發的骨架——五層精益流程模型，基于此形成了產品設計的數字化研發流程模型。

五層流程模型的價值在于保證產品設計過程中“規定動作不走樣，自選動作有創新”。通過對產品設計過程進行梳理和定義，形成標準的產品設計流程，保證了產品設計的規范化，并為設計流程的優化和創新奠定基礎。

3.知識工程：產品設計創新的智力支持

知識工程是精益研發體系的特色組成部分。知識工程的目的就是“促進產品設計過程的創新”，其功能可以簡單歸結為知識的“采、存、管、用”，其理念可歸結為“知識起于創新，也奔向創新”。通過知識工程，可以促進產品設計中的知識沉淀、繼承和復用，為產品正向設計和創新提供需要的智力支持，降低產品創新的難度，提高企業整體的創新能力。精益研發提倡將知識融入研發流程，將知識與工作包伴隨，實現知識的主動推送。

4.綜合設計：產品設計師的創新環境

在精益研發中，對產品設計的工作對象——工作包進行了補充、完善和進化，增加了知識要素、質量要素和工具集成要素，形成了精益研發的靈魂：精益工作包，它為產品設計師完成設計工作提供了有利環境。

精益研發2.0根據精益工作包模型，將所有設計師工作需求進行抽象，形成綜合設計環境，統一管理產品設計師在產品設計過程中需要的工具、方法和知識。與此相對應，通過集成與封裝，設計工具形成工具集、設計方法形成方法集、設計知識伴隨工具進行推送、設計質量變成工作包的約束等等。綜合設計環境可以大幅度降低設計人員的產品設計工作量，為設計人員的創新提供支撐環境和時間。

5.質量管理：產品設計正確性的保證

產品設計的最終質量要求就是保證設計出來的產品是客戶所要的。精益研發中，質量管理的根本理念和方法就是按照上述系統工程方法，將質量環節前移，將質量要求關聯到關鍵工作包，從產品設計過程的每個步驟中把握和控制產品設計的質量。質量管控對產品設計，尤其是正向設計的價值不言而喻。

三、精益研發平臺：產品正向設計與創新的載體

從精益研發2.0的系統工程模型出發，根據產品設計的實際，可以形成企業的信息化建設藍圖。對企業信息化建設藍圖中共性的功能和必要的管理功能進行抽象和匯總，安世亞太設計開發了精益研發平臺，形成了可以向產品設計企業提供的信息化支撐環境。

精益研發平臺包括：研發駕駛艙，提供集團化企業的產品設計過程的數據和信息協同；研發管理平臺，進行研發流程、需求和項目的管理；知識工程平臺，提供產品設計過程中的伴隨知識；綜合設計環境，與集成封裝的設計工具和方法一起為設計師提供完成產品設計的一切所需；質量管理平臺，提供產品設計過程的質量管控；資源共享、科研數據和研發云提供了研發過程所需的各類資源及資源的共享。