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浅析对制造业精益研发的研究
论文关键词：精益研发；研发方；知识；研发平台；协同设计仿真
论文摘要：在分析精益研发方法学的基础上，将企业知识、研发过程与网络技术充分结合，搭建出精益知识系统和精益研发平台，使企业尽快走上精益研发之路。
目前我国制造行业整体利润指标偏低，产品结构同质化严重，原创能力较差导致不同企业和品牌的产品之间缺少差异化．随着竞争的进一步加剧，竞争方式将从以前单纯的价格竞争转向技术实力、产品品质、品牌影响力、销售渠道、售后服务等全方位的竞争．因此，如何保持企业旺盛生命力是摆在企业面前亟待解决的课题．而“精益研发”的提出正是为了区别于仿制型和跟随性的研发策略，即采用先进研发技术和设计方法学，创新、改善和规范企业研发流程，以提高产品质量和创造更多附加值，这也是企业增强企业竞争力，创建产品品牌的关键方面。
1精益研发学
发展到现在，已经存在了很多好的产品设计方法学和设计理论，但它们各有千秋，优劣补充．没有一种设计方法学或者设计理论普遍适用于所有的企业，丰田、三星、波音等大企业的精益生产模式也是组合使用多种方法学。任何的设计研发方法学都承认产品设计活动应该分为4个域：客户域、功能域、域和工艺域．各方法学基本都建议在产品设计的各个域中采用相应的设计工具，如计算机建模、虚拟仿真、协同设计、优化等，只是不同的方法学强调的重点不同罢了。
2008年末，安世亚太提出了“精益研发4×4法则”，它把研发流程的4个阶段：概念设计、方案设计、详细设计和设计定型与产品设计活动的4个域构成4×4矩阵，如图1所示．每个产品研发过翟应该完整走过l6个子环节，对每一个环节，需要清楚上游输入的信息、要输出的信息和设计过程中的流程、数据和设计工具(CAE／CAI／CAQ等)以及产生的知识．将数据、知识存储和积累，能够方便以后的研发设计，避免或者尽量减少重复性工作和返工过程，使产品研发流程更加规范化和标准化。
2精益知识工程
精艺知识工程就是通过知识管理的途径将人与信息充分结合，创造知识分享的，使知识管理的主体能够快速并且方便地访问到所需要的信息和知识，通过把恰当的知识在最恰当的时间传递给最合适的人，实现最佳的决策，并加速人员学习和创造新的知识，这是企业持续提升研发能力和提高企业效率的唯一保证。
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但是，我国大多数制造企业正处在由二维转三维或者CAD／CAE／CAM集成、PDM和ERP实施的初级阶段，使得企业在知识方面面I临的瓶颈．具体表现为：①文档管理混乱开发设计过程中的文件分散存放，没有统一的管理，无法形成企业共享的知识库；②FMEA资料获取更新管理较差企业还没对FMEA这类附加值很高的经验文档进行有效的管理和共享，导致类似的问题在不同的产品开发中重复出现，导致了较高的产品开发，并严重影响开发周期；③缺乏共享的零部件库信息库产品数据的管理上并没有形成一个统一的零部件共享知识库，产品设计和改型设计的零部件信息不能进行相互共享，导致产生了很多类似零部件数据；④没有建立电子化的工程变更和品质改进经验库；⑤缺乏基于关联关系的结构化知识库藏；⑥对于隐性知识不能够良好的利用。
因此，企业想要实现精艺研发必须要建立知识管理工程管理平台，遵循“知识积累——创造——应用——形成知识平台——再积累——再创造——再应用——形成新的知识”这样一个循环过程．任何进人到知识管理平台的知识需要有相关的负责人员进行知识的分类、摘取、更新、批准和发布，并纳入企业的考核机制，从而形成良性的循环机制，企业知识平台数据库结构如图2所示。
由于隐性知识无法将其用文档或者模板进行规范和，因此可以建立隐性知识交流平台，也就是所谓的社区BBS交流平台，用及时讯息以及网络会议等在线沟通的方式交流、共享隐性知识．
3精益研发平台
要真正意义上实现精艺研发，必须搭建先进的研发平台．近年来，以PLM为核心的研发平台已经显示了它的不足，其在促进技术创新、支持协同仿真和实现质量管理方面还做得还不够．因此，制造业亟待先进的、高效的精艺研发平台，精益研发平台由3个子平台构成：CAI技术创新平台、协同设计仿真平台和质量管理平台．3个子平台既相互关联，又可独立运行。
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3．1 CAI技术创新平台
在当前以技术、知识为核心的竞争下，以多学科攻关、技术知识密集和高度创新性为核心特征的工程设计，需要一大批高质量、高水平的创造性解决方案，通过一系列关键技术突破，快速提升技术水平．没有一流的技术创新人才，就不可能有一流的产品和技术创新．同样，没有创新设计工具和高效智力资产，也就很难实现技术创新。
CAI技术创新平台是将“创新人才”、“创新设计”和“知识管理”进行很好的结合，利用辅助创新技术和工具，快速解决各种工程难题，加速创新性的可行方案产生过程，大幅度缩短研发周期，降低研发；通过系统化的知识共享和管理工具，实现知识管理和产品研发的紧密集成，优化和加速企业的研发设计管理，提升企业的研发计回报率。CAI技术创新平台功能特点如图3所示。
3．2协同设计仿真平台
协同设计是制造的更高层次，也是当今制造业在全球化和网络化背景下发展的必然．协同仿真以从过去的单学科、单参数、事后验证的CAE发展到了多学科、多参数、多场耦合、高性能计算的协同仿真．可是由于CAE是求异的，因此结构不统一，网格不统一，输入和输出不一致，知识表述等也不统一，这样就形成了很多的仿真信息“孤岛”，严重影响了研发效率．
通过借鉴和吸纳国际先进的产品设计思想和技术，参考部分先进制造企业的产品分析方法，针对产品研制全生命周期过程中数字化设计、仿真、试验和管理及其集成等，有必要建立和完善一套适用于我国绝大多数制造企业的协同仿真和优化全过程的企业协同设计仿真平台，如图4。
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综合协同设计仿真平台的结构特点，建议可将其分成4个功能层：①在有效的网络的下，把各种应用系统资源、数据资源、信息资源统一集成到一个平台之下，根据每个用户使用特点和角色的不同，形成个性化的应用界面；②提供设计与仿真各专业的应用系统，完成专业设计、仿真、状态监控等业务活动的统一环境，考虑设计过程中可能存在很多相似构件，而且仿真过程中会存在一些相对固化的仿真分析流程，因此可以构建标准化设计系统，使设计人员能够快速进行参数化地建模、仿真分析和结果评估．固化的流程能够大大的降低仿真分析的门槛，提高研发设计的效率；③提供面向专业应用系统的各种支撑系统、如任务流程集成与、工具集成与协同仿真、数据管理、质量管理、知识管理等；④用以进行快速设计的设计流程库、仿真与优化的模板库、知识库和试验数据库等构成的基础数据库库，以及相应的一些软硬件环境等。
协同设计仿真平台能够很好的解决制造企业信息化中的“孤岛信息”现象，将数据、业务、标准有机组织起来，实现产品设计及仿真工作流管理、产品全生命周期管理的集成和综合优化，有效支持产业链上下游企业间合作的新产品同步开发，显著缩短新产品与零部件同步研发周期，提高新产品研发质量，降低研发。
3．3质量管理平台
设计质量管理在产品的设计研发中扮演了越来越重要的角色，这是由于产品初期的设计一旦有问题，会对产品生命周期的后期产生重要影响，会使产品的成本极具增加．因此，有必要建立设计质量管理系统。
质量数据管理平台(如图5)包括产品可靠性数据管理和产品质量管理，对产品质量数据进行有序化管理，方便质量数据的管理、查询和共享。相关质量信息按照工作流程或计划，逐步归档和完善，部分信息可以直接通过系统获取，实现自动归档和更新．质量数据管理系统还能够将客户的需求分解，转化成产品研制的各项指标，并提供产品研发指标监控、功能查询，有针对性地对关键质量特性进行重点设计和质量保证。
4结束语
当前，我国制造行业竞争模式正向价值竞争转变，全行业的技术、品质、服务、品牌等内在价值正逐步回归，呈现出“内涵式提升、差异化发展”的态势，因此，企业想获得长远发展、获得更高的附加值，必须整合出一套适合自己的精益成本、物流管理和精艺研发相结合的精益生产模式，充分利用各种信息的企业研发信息化管理系统，最终完成传统制造企业向创新型制造企业的转型。
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