研发数字化转型第一跳：精益转型
来源：踏雪当歌
在《研发数字化转型三级跳》一文中，我们将研发数字化转型建设路线规划为“三级跳”，精益转型是第一跳，这一跳的目标是实现研发模式向精益研发的转型。精益研发的主驱动力是流程，这里的流程是数字化的，该阶段主要采用的核心手段是流程工程。在精益转型级别，需要把研发流程显性化，并在研发管理软件中建立数字化形态的流程，然后将已经确定性的研发任务、研发工具、显性知识和质量要求，与研发活动紧密绑定，使其深入融合在研发流程中，消除两张皮现象，让工具、知识和质量真正发挥实效。
作为研发数字化转型的第一跳，在精益转型阶段，企业的主要矛盾是资源松散、模式落后，如何把这些资源聚合和重组，协同发挥作用，提升效率，是这一阶段的核心工作。我们认为，研发流程是企业研发主线，研发资源的聚合，其实就是向流程的聚合。因此，流程的显性化和数字化既是精益转型阶段的起点，也是核心。
在数字化研发体系中，基于系统工程的三维框架（图1）为复杂系统的研发流程的梳理提供了方法 论。基于系统工程的流程分析，我们获得了精益研发流程模型，并由此形成精益研发的骨架----五层精益流程模型，如图1所示。
图1.精益研发五层工作流程模型
第一层，价值流（Phase）：由产品研发的各个阶段形成的顶层流程；
第二层，任务流（WBS）：每阶段逐层分解形成WBS。WBS的最底层元素称为工作包，工作包是型号研发任务执行的基本单元。工作包按照顺序和数据关系连接可形成研发流程；
第三层，工作流（Workflow）：每个工作包的具体执行由一系列工作来完成，即工作流（Workflow），工作流体现工作人员间的协同；
第四层，工具流（SimFlow）：工作流中的各项任务由一系列多学科工具软件的联合完成，过程体现软件间的数据流转；
第五层，技术流（Steps）：单个工具软件内部，对特定任务由多个步骤(Steps)完成。步骤体现软件的使用过程。
在常规研发体系下，工作对象为工作包。精益研发体系中的工作包在以下三方面对常规工作包进行了进化：
一是增加伴随知识要素，将完成该工作包所需要的知识伴随到工作包中；
二是增加质量要素，对本工作包所遵从的质量要求（质量规范和检查表）关联到工作包中；
三是增加了工具要素，将完成本工作包要求或推荐的设计与仿真工具集成进来，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：精益工作包，如图2所示。
图2.精益研发工作包
1.人体模型
基于精益工作包的思想，形成精益研发的工作模式：人体模型。此模型体现出精益研发的显著特点：知识和质量紧密伴随在研发策划和工作包执行过程中。如图3所示。
图3.精益研发人体模型
本模型由型号策划、综合设计、知识工程和质量管理四部分构成。利用标准WBS进行型号策划，这部分是人体模型中的大脑（上面中间蓝色 区域）。工作包分发之后进入各专业部室执行工作（下面中间黄色 区域），称为躯干。在策划和执行的过程中，都有知识伴随（左边红色 区域）和质量管控（右边绿色 区域）。
2.研发工作逻辑
精益研发体系的工作逻辑如图4所示。
图4.精益研发工作逻辑
此逻辑将研发工作中的六类角色所执行的各类业务连成一个有机整体：
1)研发管理人员：利用研发流程库（WBS库）进行型号及质量策划。通过WBS的实例化与型号策划过程，形成型号WBS及控制计划。型号策划与项目管理（PM）的互动将科研任务信息传递给项目管理体系，项目管理体系将科研计划返回到型号策划中；
2)设计管理者（组长/主任）：进行工作任务分解、执行与监控。根据型号的WBS工作包按专业类别形成各专业组的控制计划，按照研制阶段及工作包的控制顺序发起专业工作包，由各专业组负责执行。各专业组对工作包进一步分解，通过具体的工作流实现专业设计任务的协同和流转；
3)设计工程师：利用相关设计工具完成工作流的任务。通过协同工作环境，把设计任务、工具、数据、知识与设计师现有设计终端有机结合，实现对协同设计过程的高效支持；
4)资深技术专家：进行各类知识（模板、数据、工具、方法、经验、规范等）的创建、封装与管理，使研发知识能够沉淀下来，并与研发流程关联，以方便、快捷的方式推送给设计师，辅助其研发活动的执行；
5)质量管理人员：在型号策划阶段，梳
理质量策划库，并与相应的WBS关联。根据研制任务要求，针对具体型号进行质量策划。依据顶层WBS工作包以及该型号的实际质量控制要求，形成型号质量保障大纲。在型号执行阶段，对质量进行监控与归零。工程师完成工作任务并交回研发管理体系时触发过程质量体系。质量人员根据预先策划的要求进行审核，必要的话触发归零程序；
6)总师系统人员：对型号研发任务的状态、指标、质量、数据等信息进行监控，快捷、全面地了解研发进展情况。
精益研发体系强调知识和质量的重要作用。因此，对理想业务模型做如下修正：将知识资源上移到V模型左肋，将质量管理下移到V模型右肋，形成的新模型称为精益研发理想模型。根据此模型，推导出精益研发数字化蓝图。如图5所示。
通常，精益转型阶段，企业研发体系尚未达到理想模型。没有经正向变革之前，多V模型中缺少前三个V，且需求工程和需求管理的能力还不完整具备。所以，在图5中，我们用两种颜色 区分了这两部分。这意味着，精益转型过程不强求企业的研发体系达成理想状态的完整模型，允许正向设计相关的部分业务缺失。
图5.基于精益研发理想业务模型设计精益研发数字化蓝图
在精益研发理想模型中，根据开发业务的相似性和关联性对模型中所涉及的业务进行归类。以此为依据，对精益研发数字化蓝图的子系统做相应归类，形成最终的精益研发平台的应用架构，如图6所示。
图6.精益研发数字化平台
精益研发平台是根据精益研发模型的特征，对研发数字化平台参考框架的实例化。主要包括：
1)研发门户：用于提供企业的研发信息等的展示、监控和协同；
2)研发管理系统：用于进行研发流程管理、产品需求管理和研发项目管理等；
3)综合设计环境：用于提供 产品设计过程中工具、方法集成使用和管理环境；
4)知识管理系统：用于管理产品研发过程的知识，并与研发流程系统关联；
5)质量管理系统：用于管理产品研发过程的质量，并与研发流程系统关联；
6)研发工具管理：用于管理产品研发需要的工具，并与研发流程系统关联；
7)过程数据管理：用于管理研发过程中设计、仿真、试验和工艺数据。
精益研发平台的各子系统之间具有紧密的关系，如图7所示。
首先，知识工程系统进行知识梳理，在研发管理系统中与研发流程关联，并在研发策划时加载到项目流程中。在综合设计环境中执行研发任务时，知识推送到综合设计环境。在综合设计环境中产生的新知识沉淀到知识工程系统中，这样完成第一个循环。
其次，质量管理系统中梳理质量策略，在研发管理系统中进行研发策划时，加载到研发流程中，形成项目的质量策划。在综合设计环境中执行研发任务时，依据质量策略进行质量管控。出现质量问题时进行归零，并把举一反三的质量知识返回到质量管理系统中，形成对下次型号策划的指导，这样完成第二个循环。
这两个循环形成了抱臂模式，称为“抱臂双循环”，体现了知识与质量对设计的支撑与保护。
图7.平台各系统逻辑关系（抱臂双循环）
1.精益研发的特点
精益研发的两个全局特点
1)价值提升：研发流程中紧密融入知识、质量要求和设计工具，改善研发模式，提高研发的质量、效率和创新性，提升产品的附加值；
2)过程管理：过程能力是核心，项目管理是起点，产品数据管理是终点，精益研发则包含研发和设计全过程的深层管理，同时集成项目管理和产品数据管理等体系。
研发管理的两个特点
1)刚柔相济：刚性流程主要用来对部门和专业间的刚性流程进行固化与管控，柔性流程主要提高人与人之间的协同效率；
2)科学策划：研发流程的实例化过程中，引入知识库和质量策略库，以保证型号策划的科学性。
知识管理的两个特点
1)融入流程：基于研发过程进行知识积累，将知识伴随在研发活动上，实现知识的主动推送和重用；
2)融入设计：智能知识的数字化插件与数字化工作环境相融合，形成设计模板、仿真组件、过程模板等自动化知识，可点击即用。
质量管理的两个特点
1)质量文件改进：基于实际研发流程修订质量文件，将质量控制与真实的研发过程统一起来，解决质量与研发过程两张皮问题；
2)基于WBS梳理设计任务检查单：可自检和互检，设计人员可以自我提高设计质量。
规划实施的两个特点
1)企业的研发模式需要进化和变革，精益研发给出了变革蓝图，规划实施过程就是引导企业进行数字化研发体系变革的过程；
2)在体系建设过程中，采用一套成熟和完备的方法 论。企业可以根据方法 论长期保持体系鲜活和自我进化。
2.精益转型的效益
企业通过实施精益研发体系，可以取得以下效果：
规范企业研发流程，提升管理能力
精益研发体系建设是对业务模式的创新。流程梳理不仅是对业务显性化的过程，更是一种业务优化的过程。通过数字化手段可以规范业务流程，明确各自职责，做到各业务部门及人员之间的信息共享与紧密配合。利用已经梳理的研发流程进行型号策划，可以明显提升型号策划、任务分解和任务执行的速度和科学性，实现对研发过程与结果数据的合理、规范化管理与应用。
增强企业知识积累，提升人员能力
通过精益研发体系建设，可以实现对企业研发知识的系统梳理与科学规范管理，避免因人员变动造成的知识损失，为知识的有效传承与使用奠定基础。加快人员之间的知识交流与相互学习，形成知识共享氛围，缩短新人学习时间。快速提升团队能力，支持基于研发知识的创新设计。利用研发流程知识伴随方法，将过去的“人找知识”变为将来的 “知识找人”，减少知识检索时间。
加强过程质量管理，降低质量成本
在规范研发流程的同时，加强研发过程控制，将质量要素融入关键工作包，解决质量与研发过程两张皮问题，实现对多层级研发流程与研发过程的质量管控。通过数字化支撑，改变质量管理流于形式的现象，形成基于研发流程的质量策划、过程质量检查、问题跟踪与归零处理等能力，使质量管理融入业务，落到实处。避免因产品设计质量问题造成的全生命周期的资源损耗，降低质量成本。
统一研发工作环境，提升管控能力
通过精益研发平台建设，实现对现有研发工具、系统与资源的有效集成，打通各系统之间的信息孤岛，形成统一研发工作环境。同时提供多种数据统计分析与报表功能，实现对研发项目进展、设计工作成效、知识管理与应用情况、质量防控与问题归零处理情况等进行实施监控，为企业领导提供决策支持。
