激烈的竞争、企业需求的不断提升和技术的不断进步，让产品变得越来越复杂。而离散式软件平台的搭配与组合，已经不能满足企业的实际需求。企业越来越需要一个高度整合的研发体系，通过这一研发体系，企业可以有效管理研发的各种要素，并将质量要求贯穿到产品研发的每一个环节，使得产品具有创新性、高性能、高品质和高附加值。精益研发体系正是因此而产生！

所以，精益研发是源自企业的实际需求，原本就根植在企业研发实践之中，它是基于企业应用需求同时又顺应制造业发展趋势，将引领着未来信息化的发展方向。精益研发体系建设的核心是实现企业产品研发“精益化”、“精品化”，其实质就是企业在不显著增加成本的前提下，提高产品的品质和技术含量，从而提升产品附加值，增强竞争力，并使企业建立技术优势，帮助企业从“制造”走向“创造”。

企业面临的挑战及信息化现状

1、企业面临的挑战

经过对当前中国企业，特别是大型军工制造企业的现状观察，安世亚太认为有四项挑战已经成为企业以及行业管理单位的燃眉之急。这四项挑战分别是：企业的转型升级、复杂产品的研发管理、历史遗留的技术人才断层，以及即将到来的“十二五”信息化的深化建设。

针对企业面临的上述诸多挑战，如何解决？靠什么解决？虽然各个企业都提出了很多解决的办法：引入与培养有经验的人才、采纳先进的设计方法学、细分和优化研发流程、使用各种先进的研发工具、精细管理研发数据、积累和重用研发知识等。手段和要素多固然是好事，但也会让产品的研发变得更加错综复杂。企业越来越需要一个高整合度的研发体系，可以把研发中的各种要素管理起来，以实现研发过程的快速高效，并使所研发产品具有创新性、高质量和高附加值。

2、企业信息化现状

建立企业高整合度的研发体系，了解当前的信息化现状是重要的一步。当前，大部分企业的信息化建设完成了4C1P建设，这些建设对企业能力和效率的提升起到了不可估量的作用，成绩值得肯定。但总体来看，信息化现状还表现出如下不足：产品数据管理不完备、精品战略支持不足、集成、协同与并行能力不够、知识管理与能力建设不足。

正是基于对企业上述诸多挑战的分析，并结合企业研发信息化的现状，安世亚太提出了如图1所示的企业产品精益研发战略：基于由三个维度和八项要素的精益研发体系，突破企业现有研发框架，建立精益研发平台，实现产品研发的全程化、并行化和综合化管理，为企业产品研发的精品战略（高水平、高质量、高效率、低成本）提供技术和研发平台保障。同时，通过平台实施知识工程，从根源上解决企业人才与经验断层问题。

图1 精益研发解决方案

相信企业在“十二五”信息化深化建设中，通过对精益研发战略的实施，以高端研发平台为抓手，既传承过去，又创新未来，最终能够迎接企业面临的挑战，实现产品的升级换代以及企业的飞跃发展。

精益研发框架与技术

精益研发不是仅仅停留在理念阶段，而是一个从理论、方法学、关键技术到精益研发平台的完整体系。不仅从三个维度关注企业产品研发，而且提供企业研发所必需的“4×4法则”以及八项要素。这些维度、法则和要素之间具有紧密的联系，如图2所示。

图2 基于三个维度、八项要素的精益研发体系

1、精益研发的三个维度

复杂产品研发是一项系统工程。精益研发借鉴系统工程学，根据产品研发的流程与活动特征，通过三个维度构成精益研发框架。这三个维度分别是产品维、逻辑维和知识维，其中，产品维划分为产品研发的四个阶段，逻辑维划分为相互联系的四个设计域，而知识维则是完成工作所需的专业知识以及企业智力资产的积累和重用，如图3所示。

图3 精益研发的三个维度

（1）产品维：产品的全生命周期研发过程，包括产品研发的方案论证、初步设计、详细设计和产品定型，是企业产品研发的主流程。
（2）逻辑维：产品研发每个阶段的思考方法和实施步骤，是企业产品研发的辅流程。根据这些思考方法和实施步骤的特点，逻辑维可以分为四个域，即客户需求的“用户域”、满足客户需求的“功能域”、满足功能的“物理域”以及物理实现的“过程域”。
（3）知识维：是完成产品研发全生命周期及相关活动所需的知识和技术，以及研发过程所产生的新知识的存储和重用。知识分为两类：一类是研究知识，包括历史沉淀（企业研发历史经验的梳理和积累）、基础研究（研发产品所需的基础性研究成果）、预先研究（研发产品前期进行预研成果）和应用研究（研发产品过程中攻克关键技术的成果）；另一类是产品数据，包括功能、性能、质量、指标等特性类数据，以及生成这些数据的过程与工具。知识是企业持续发展的力量，是产品升级换代的基础。知识工程是能力建设的手段，是企业人才战略的支撑。知识要用流程贯穿起来，流程的每项活动要用知识来支撑。

精益研发的上述三个维度不是彼此孤立，而是三维一体的。产品的研发不是沿着产品维单向前进，而是走“之”字路线：在产品研发主流程的每个阶段，先按照逻辑维行走，走完逻辑维的所有域才进入下一个阶段。如此下去最终完成产品的研发，走向产品升级换代。而且全流程中需要原有知识的支撑，并在研发中形成新知识的积累。

2、精益研发的“4×4法则”

在精益研发的三个维度中，逻辑维和产品维构成了一个矩阵。矩阵的每个方格是研发流程的一个大的任务节点。在进行精益研发体系建立的时候，需要研究每个方格的细节。对每个方格需要研究清楚以下内容：来自上游方格的输入、向下游方格的输出、方格中指标、流程、工具、数据以及方格中重用或新产生的知识。通过对所有方格的梳理就可以形成产品开发的完整流程。我们把这种研究方法称为“4×4法则”，它是梳理、优化和创新研发流程的有效方法，在流程梳理的同时，同时形成了一套优秀和规范的质量文件。

“4×4法则”是研究方法的形象化名称，具有广泛的包容性。它的意义在于提供了一套标准的原理与方法，不必拘泥于数字“4”和产品维各阶段的名称，以及逻辑维各域的名称。这套方法可以适用于任何行业，但不同行业具有不同特征。不同行业，产品维的阶段个数和逻辑维的域个数以及他们的名称也许都不相同。以飞机研发为例，“4×4法则”中的产品维可以细分为7个阶段：战技论证、方案设计、初步设计、详细设计、设计定型、生产定型、使用维护（前两个阶段实际上是方案论证的细分，后三个阶段是定型阶段的细分）；逻辑维则根据飞机研发辅流程的特点划分为定义域（具体需求）、概念域（解决方案）、仿真域（综合仿真）、物理域（试制试验）四个域。其他行业譬如航天、船舶、电子等行业也会具有其各自的特征。

3、精益研发的八项要素

精益研发的三个维度和“4×4法则”为企业产品研发提供了精益研发的框架及方法上的保障。通过“研究体系”打好基础，提升企业能力建设，形成企业核心竞争力。通过“开发体系”服务与精益产品，从而实现企业的精品战略（高水平、高质量、高效率、低成本）。精益研发还拥有八项要素：指标管理、流程管理、数据管理、创新方法、质量设计、仿真优化、物理试验、知识管理，以支撑企业的精益研发理念落地。如图4所示。

图4 精益研发的八项要素

（1）指标管理：建立研发神经系统，抓住研发本质，牵引研发进程，全程、实时、动态监控产品研发过程中的指标状态。通过指标管理，实现前期牵引，按照指标指引确立总体方案；中期约束，在指标的约束下开展研发活动；后期检验，检验产品是否成功和成熟，以实现实时“质量归零”，降低研发风险。
（2）流程管理：规范和优化产品研发流程和研发活动。通过流程管理，梳理企业研发流程、优化研发资源配置，实现研发任务的协同及状态的实时监控。
（3）数据管理：对产品研发全生命周期的过程数据和特性类数据进行综合管理，保障产品数据的完整性和可追溯性，从产品、项目、流程、指标等多个层面实现产品研发的数据可控。
（4）仿真优化：通过对产品性能的定量评价及多学科综合优化，对产品性能进行低成本、高效率和多维度的评估和改善。
（5）质量设计：通过统计分析技术和方法，改善产品质量基因，在产品的研发阶段就消除影响产品质量的因素，做到产品设计防患未然。
（6）创新方法：借助现代创新方法和技术，突破技术瓶颈，实现产品或技术在其生命周期上的不断进化发展。
（7）物理试验：通过物理试验，确认研发成果，做到产品研发心中有数。
（8）知识管理：通过知识工程，积累和重用研发知识，这是企业产品可持续发展的基础，也是持续提升企业研发能力的重要保障，同时也是企业核心竞争力的载体，而且可以从根本上解决企业人才和经验断层问题。

精益研发的上述八项要素，不仅可以作为企业产品的“精益引擎”，而且可以对研发过程进行协同管理，为实现企业的精品战略保驾护航：通过精益引擎提升产品技术附加值，实现精益化；通过协同管理进行复杂产品研发的综合管理，实现综合化、全程化和并行化的产品研发。

在精益研发的八项要素中，其中有四项要素这里称为新4C，那就是具有综合优化能力的CAE、计算机辅助创新CAI、计算机辅助质量CAQ和计算机辅助试验CAT。新4C是对企业现役4C（CAD /CAE/CAPP/CAM）的提升和发展，其中：CAQ技术可以帮助我们把质量要求落实在每项活动中，改善产品基因；CAI技术帮助我们突破产品技术瓶颈，提升产品附加值。

精益研发平台建设

1、企业现有系统及定位

研发平台的升级换代，需要研究企业当前研发平台的特点（特别是在企业相对普及的PDM系统），以便继承和发展。我们知道，PDM管理的对象仅仅是产品，并不包含技术的管理。就产品管理而言，PDM平台具有以下三个特点：首先是所管理的阶段主要是以详细设计阶段为主，其他阶段依次为辅；第二是所管理的数据主要以图纸、材料、工艺这样的外形和加工类的基础数据为主，较少涉及特性类数据；第三个方面则是结论性静态数据和文档为主，较少涉及动态过程数据。

产品研发是一个综合而复杂的过程，企业不仅需要管理产品的图纸、工艺和材料信息以及结论性文档，还要管理产品研发全生命周期过程中的产品功能、性能、质量、指标这些特性类数据，更需要管理生成这些数据的过程和方法。企业需要一个高度整合的研发平台，可以把研发中的各种要素集成化管理起来，包括这些更深层数据及其开发过程。

为了达到这个目标，通过改良现有平台已经不能满足需要，必须突破PDM技术框架，建立一个可以融合企业中所有研发系统和工具的顶层架构，形成一个可以全面管理产品生命周期中所有研发要素的综合平台，既可以管理图纸、工艺和材料信息，也可以管理功能、性能、质量、指标这些特性类数据及其生成过程，并能集成CAE、CAQ、CAI、CAT等高端工具，使研发体系可以快速高效地应用这些工具，提高产品的先进性和技术附加值，并让质量要求落实到产品研发的每一个环节。

2、PERA精益研发平台框架

综合利用精益研发三维框架和八项技术要素，安世亚太研制了精益研发平台PERA，用以支持企业研发平台的升级换代。PERA平台功能框架如图5所示。

图5 PERA平台框架

在企业综合研发平台建设中，PERA提供构建企业研发平台的柔性和开放性顶层集成框架，可以融合企业现有各种研发系统和工具，综合考虑产品全生命周期中的所有研发要素，集成PDM和企业所使用的所有的CAX工具，从而传承企业信息化和数字化建设的所有资金投入和应用成果。同时，企业PDM和CAX的成功应用为PERA实施奠定了良好基础。

3、企业精益研发平台建设

基于PERA集成框架及其技术要素，根据企业实际的研发业务需要，可以建立面向企业的精益研发平台及专业化研发应用环境。

（1） 基于PERA构建企业产品精益研发环境
如图6所示是基于PERA框架及关键技术，结合飞机研发的特点及业务需要，构建飞机研发的技术执行管理与各专业应用环境，如总体设计环境、强度设计环境等，同时，通过基础资源的建设以支撑各专业的具体研发活动。

图6 基于PERA构建企业精益产品开发平台

（2） 基于PERA构建企业综合研发管理体系
如图7所示是根据企业技术研究和产品开发全生命周期的决策、管控、执行和支撑等系统的实际业务需要，基于PERA构建的企业级综合研发管理体系，既重视产品研发，又重视能力建设。

图7 基于PERA构建企业综合研发管理体系

（3） 基于PERA构建集团化协同研发环境
对于像飞机这样复杂的产品，在产品研发的全生命周期过程中，产品研发需要设计单位和用户单位、制造单位、成品单位、试飞单位等多家单位并行协同进行。为了解决复杂产品的多家企业异地协同需要，可以利用PERA构建集团化协同研发生态系统，如图8所示。同时，由跨地域的企业研发联盟构成主设计单位（虚拟企业）成为世界趋势，PERA主设计平台采用跨域协同的分布式模式架构，便于在虚拟企业或研发联盟中部署。

图8 基于PERA构建集团化协同研发生态系统

精益研发环境在企业中部署之后，从宏观上讲，应用分为三个层次（如图9所示）：领导指挥层，型号总指挥和总工程师可以通过精益研发总线来监控和指挥研发进程；专业技术管理层，主任及主任设计师通过数据管理、流程管理和知识管理进行研发管理，以推进研发过程；技术执行层，设计师进行任务执行，通过平台提供的新4C工具可以提升研发能力，提高设计效率，保证设计质量。

图9 企业级精益研发环境

4、精益研发的实践与应用

PERA精益研发平台源自实践、回归实践。经过多年发展，PERA已经在航空、航天、兵器、船舶、铁道等诸多行业形成完整的解决方案，并在多家企业得到了实践和应用。图10展示了PERA众多成功应用中的典型案例。

图10 PERA典型应用案例

在这些案例中，PERA提供了产品研发的原始框架和基础平台，以用户为主体，在平台上逐步建立流程、数据、知识、模板，进行各类基础支持库和工具的扩充，逐步强化平台能力。根据应用的需求，PERA这样的综合研发平台可以向两个方向发展：一个方向是发展成行业化管理平台，譬如航空、航天、船舶、电子、兵器、车辆等的行业化平台；另外一个方向是发展成专业化平台，譬如仿真、创新、质量、试验、优化、知识等专业化平台。

PERA精益研发平台在多家企业的成功实施，并在这些企业逐步得到广泛应用的同时，为企业的“精品战略”发挥着巨大的作用，PERA逐渐被企业所接受、被市场所认可。

总结

通过对企业诸多挑战的分析，同时为了满足企业当前迫切的需求，我们提出企业产品精益研发战略及精益研发解决方案：基于三个维度、八项要素，建立精益研发体系。在此体系之上，突破现有研发平台框架，建立精益研发平台，实现复杂产品的综合研发管理，同时支持企业实施精品战略，通过精益研发平台实施知识工程，解决人才与经验的断层问题。 “十二五”信息化深化建设以高端研发平台为重点，既能传承过去，又能创新未来。

精益研发是历史的必然，是企业的需要。企业在大力推进信息化建设的进程中，围绕产品研发的业务需求，基于柔性平台框架，将信息技术、先进制造技术与现代管理技术相结合，将精益研发综合应用于企业产品研发全生命周期的各个环节，增强企业综合素质和核心竞争力。因此，精益研发适合作为国家和企业“十二五”信息化深化建设的方向。