走入精益研发时代（2）
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四、精益研发技术

精益研发技术是对系统工程、设计方法学和项目管理等学科的分析、提炼与集成应用，是构成精益研发系统工程模型的基础内容。

精益研发技术设计要点：

•   规范的流程——刚柔并济；
•   知识的引导——适度推送；
•   系统维度——适于分解与综合，基于建模的系统工程；
•   系统开放——利于应用集成。

1、霍尔三维结构

美国系统工程专家霍尔（A. D. Hall）于1969年提出了“霍尔三维结构”（图3-1），形成了由时间维、逻辑维和知识维所组成的三维结构体系。霍尔三维结构的核心内容是“模型化”和“最优化”。他认为现实问题都可以归结为工程问题，从而可以应用定量分析方法求得最优的系统方案。

霍尔三维结构体系形象地描述了系统工程研究的框架，有联系地区分了时间维和逻辑维，首次提出了知识维的概念，明确了知识支持科研活动的基本作用。三维结构的好处是有利于克服人们习惯于按照单一维度来考虑问题的思维惯性。如果把图3-1中时间维的七个阶段和逻辑维的七个步骤结合起来，可以形成霍尔管理矩阵。这个矩阵化的思想是形成精益研发系统工程模型的重要启示。

图3-1  霍尔三维结构

2、产品生命周期——系统维

任何产品都有其自身的生命周期，都有本阶段的目标、特点和过程^[4]。国防科工委1993版《航空装备可靠性和维修性工程管理暂行规定》把航空产品的生命周期分为立项论证、方案研制、工程研制、设计定型、生产定型、批生产和使用共七个阶段^[5]。一般来说，产品在研发阶段的流程主要涉及到前四个阶段，即立项论证、方案研制、工程研制、设计定型。笔者认为，这四个研发流程是描述整个产品研发活动的“主流程”，它随时间推移而不断前进，如果加上后期的批生产和使用报废等，这个维度上完整地表征了产品的生命周期。这与霍尔三维结构中的时间维是相符合的，也与图1-2相一致，因此称其为系统维（也称作产品维）。

除了系统维，系统工程的V图和产品生命周期管理（PLM）模式中都没有提及其它维度。而在实践中，系统维与其它维度的相互作用确实存在。

3、产品设计活动——逻辑维

在产品生命周期的任一阶段，都有一系列的设计活动。美国麻省理工学院Nam P. Suh所著《公理设计》一书提出了设计域的概念，即设计活动由四个域构成：客户域、功能域、物理域和过程域^[6]，从左到右逐渐展开（图3-2），这个过程是可以迭代的，即设计者根据在右边域中产生的主意可以返回到左边的域。

图3-2  公理设计方法学中的四个域

在图3-2设计模型中，客户域是对用户关键需求的描述；在功能域中，用功能需求（FRs）来表达客户需求；为了满足所表达的FRs，在物理域中构思了设计参数（DPs）；为了产生由DPs所表达的产品，制订了一个在过程域中由过程变量（PVs）描述的过程。以上四个域的设计活动构成了逻辑维。

在现代设计中，可以方便地用各种计算机辅助工具来完成以上任务。因此，逻辑维上的设计活动，是一个以人为主体，软件为载体，人机交互，不断循环迭代的辅流程。

尽管公理设计对设计活动的推进和域之间的衔接与映射做出了详细的解释，表达了客观存在的人机交互过程，但是没有明确与系统维的区别，缺少对知识获取和应用的描述。

4、以二维思考梳理研发活动

从系统维来说，产品在任何企业的研发流程基本上都涉及到立项论证、方案研制、工程研制、设计定型这四个阶段；从逻辑维来说，美系的公理设计，乃至俄系的TRIZ创新设计理论和德系的普适设计理论，都认为产品设计活动应该分为客户域、功能域、物理域和工艺域，只不过各自强调了不同的设计工具。

很多人认为企业的研发流程和设计活动是基本重合的，甚至完全就是一回事。其实，企业研发流程和设计活动是两个彼此联系但是有着明显区别的两个维度。在思维惯性作用下，人们往往更愿意进行单一维度思考。新的思考方式是借鉴霍尔矩阵，将两个不同维度有区别地结合起来的二维思考方法^[7]。

图3-3  两个维度的思考

如图3-3，由研发流程的四个阶段和设计活动的四个域构成了一个（包括但并不限于4×4）矩阵。研发流程并非笼统地走一条直线，而在产品研发的每个阶段，走完了设计活动的四个域，才能进入下一个阶段，即研发流程走“之”字路径。

二维思考为复杂产品研发提供了一个全周期和大视野的研发流程梳理工具，让人们在一个新的格局下来认识研发流程，有利于流程再造，有利于人机交互。

5、研发活动的细分——WBS

图5中的每一个方格，实际上是一个更加细分的研发活动，从项目管理的角度称之为工作分解结构（WBS）。WBS是面向项目可交付成果的成组的工作和任务的集合。WBS可以继续向下分解，每下降一层代表对项目活动的更详细定义。每个WBS中的项目要素包括：来自上游WBS的输入信息，向下游WBS的输出信息，本WBS中的约束条件（如进度）、有关资源（如设计工具）以及可用的知识（如流程、数据等），见图3-4。

图3-4  WBS中的项目要素

基于二维思考的梳理和引入WBS，将使产品研发流程更加规范化和标准化。例如我们可以大致推断：同一产品的研发，不同WBS的要素都不同；不同产品的研发，相同位置WBS的要素都相似。

6、工作包到知识包——知识维

WBS不会无限分解下去，最底层的产物是工作包（图3-5），是一系列相对合理的工作和任务（也称最小任务单元），可交个某个项目组成员来执行。

项目管理的WBS工作包的缺点是，其项目要素提到了知识，但是没有强调其作用，也没有描述知识作用后是否产生新知识的动态情况。实际上，在研发活动WBS中，时刻离不开知识。因此，我们把执行WBS工作包所必需的知识集合叫作知识包，由一系列从文档、库等原始信息源提炼出来的知识条目所组成，其结构与工作包类似。在本文中，对WBS工作包和知识包的描述，可改进为图3-5所描述的结构形式。

图3-5  工作包转化成为知识包

知识包强调了知识对研发的驱动和支撑作用，并可能在知识应用中有“新知识”产生。新知识可以载入知识库或者直接驱动下一个工作包。由此，研发活动与知识就形成了“串接”并动态地应用了起来。

知识产生于设计活动和研发流程，但又独立于设计活动和研发流程。所以对知识的表达应该是第三个维度，即知识维。霍尔三维结构中的知识维恰好担当起了这个角色。在图3-3中，每个WBS中的知识都可在知识维上积累，由此而逐渐得到一个产品的完整知识体系，包括数据、流程、规范、标准和方法等，实现企业的智力资产的积累和重用。

（未完待续）