制造业产品研发：成本决定早在概念设计阶段预定

在当前日趋激烈的全球化市场竞争条件下，现代制造企业为了提高市场竞争力，实现企业的生存与发展，必须积极响应市场需求的变化，采用新方法、新技术来创新产品研发模式，以赢得用户与市场。以汽车制造、船舶制造、机械装备制造、通讯设备制造等行业为代表的先进制造业，面临如何用最短的时间、最低的成本、最高的质量以及最完善的服务向市场提供优质产品的问题，并树立企业所追求的最终目标。为了完成此目标并在市场竞争中取得成功，先进制造业不断吸收信息技术、制造技术、现代管理技术等高新技术，并将它们综合应用于研发、制造等生产环节，实现研发与制造过程的系统化、集成化、信息化，最终达到缩短产品研发周期、提高产品质量、降低开发总成本、完善服务水平的最终目的。

传统制造业一直以来往往将生产出优质产品的路径聚焦于产品制造过程，然而随着现代制造业的发展，越来越多的企业认识到产品的研发能力才是实现产品跨越的制约因素，产品研发阶段比产品制造阶段所创造的效益更加显著，产品的成本、质量和生产周期主要在研发阶段就已被确定。以美国福特汽车公司为例，其用于产品研发活动的成本仅占生产总成本的5%，然而研发阶段对总成本的控制和影响能力远大于自身所花费的成本。一个典型制造业产品的生产成本主要在产品研发阶段就已经被预先决定，而且成本中75%的部分早在概念方案设计阶段结束后就已经被预定（图2－37）。此外产品的质量主要取决于产品研发能力，质量是在研发阶段被设计到产品之中的，而制造阶段对于产品质量的贡献比重相对较小。产品研发对于产品的生产周期也有着很大的影响，优秀的产品研发模式可以有效缩短产品推向市场所需要的时间。如图2－38所示，A、B两家不同的制造企业由于采用不同的研发理念，在产品生产周期中造成了不同的设计被更改程度。在产品研发过程中，产品设计需要反复被修正以使其趋于最优，然而如果设计更改主要发生在研发的后期，那它所带来的成本增加等负面因素将远大于发生在前期。图中显示A公司在研发前期投入了更多的工作，进行了大量的设计更改，随着研发进程的推进，到产品批量生产前，设计的更改已经结束。反观B公司虽然在其研发前期的更改程度少于A公司，然而随着研发进程的深入设计更改却在不断增加，乃至在进入批量生产制造阶段后仍在修改设计，最终B公司的研发周期要长于A公司。

图2－37　产品研发所预定的产品成本

图片来源：作者绘制
参考文献：［美］大卫·G.乌尔曼.机械设计过程［M］.黄靖远，刘莹，译.第3版.北京：机械工业出社，2006

(www.xing528.com)

图2－38　产品设计更改

图片来源：作者绘制
参考文献：［美］大卫·G.乌尔曼.机械设计过程［M］.黄靖远，刘莹，译.第3版.北京：机械工业出社，2006

在世界信息化革命背景下，随着制造业的不断发展，一系列先进的产品研发理念得以出现，并成为推动制造业进步的核心支撑，如并行工程、计算机集成制造、精益产品开发、敏捷制造、虚拟制造等。这些产品研发理念的共同点均是面向产品全生命周期，通过建立高效的人员组织系统和以供应链为中心的企业联盟，在信息化的技术支撑环境下，采用并行、一体化的产品研发模式，以实现产品全生命周期中的人员组织、过程管理、技术工具，以及信息流、价值流、知识流、物流的集成优化，最终提高产品的市场竞争能力。

并行工程作为先进制造业产品研发的基础体系，改变了传统产品研发过程的串行模式。串行模式通过部门专业划分来组织产品研发工作，产品规划、设计、制造等阶段由不同的专业部门负责。当上游团队工作结束后，下游团队才能在其成果之上继续工作，这种“抛过墙”式的信息传递方式存在众多的弊端。首先，将产品研发过程分解为一系列串行的独立活动或步骤，忽视了活动间尤其是非相邻活动间的信息交流与协调，专业部门各自为政，过多关注局部产品开发，对整体过程缺乏综合考虑。产品设计师在串行模式下，由于对市场、规划、制造等阶段缺乏全面了解，致使设计阶段与制造阶段相分离，产品设计方向容易出现偏差，带来制造方面的问题。其次，在串行模式下，各专业团队间信息交流不畅，在上游出现的问题不易被及时发现，往往带来跨阶段大范围的反复设计，造成生产周期的拖延和产品成本的增加，产品质量无法得以保障。

并行工程主张摒弃按专业部门划分的组织模式，转而建立集成产品研发团队，取消部门间、专业间的人为阻隔，各专业人员协同展开工作。团队中除了上游的产品研发设计人员，还包括下游制造、装配、销售阶段的专业人员乃至供应商。团队全体研发人员在统一的组织领导之下，独立负责产品研发。并行工程运用集成化、并行化的产品研发方法，在产品研发早期就综合考虑产品生命周期中的各个阶段，强调产品研发阶段、研发活动、研发子活动的并行，各专业在研发上游阶段便针对下游的产品制造与装配环节展开并行设计，尽可能避免设计错误，减少跨阶段的设计反复与更改。在早期的产品设计中除了传统的功能设计、结构设计、工艺设计等之外，还要面向下游针对产品的可制造性、可装配性、可测试性、可靠性、安全性等进行设计。并行工程通过协同、一体化的工作模式，对产品研发过程进行动态化持续改进，最终实现产品研发过程的整体优化。