产品研发过程设计方法与管理

产品研发过程是一个多阶段、多目标受各种因素影响的动态过程。研发过程中的研发活动内部及其相互间存在着各种内在运作机制与逻辑关系，对研发过程产生了一系列制约影响。可移动建筑产品研发过程设计的主要任务是：在限定约束环境下，对研发活动要素与研发流程要素的组成结构、构建方法、内部机制展开设计研究，最终实现可移动建筑产品研发过程的综合优化。

可移动建筑产品研发过程设计主要面向研发活动要素与研发流程要素的构建，其设计步骤与内容主要为：首先，运用工作分解结构方法对可移动建筑产品研发过程中的研发活动由宏观到微观、由上至下、由复杂到简单地进行层级化分解，建立产品研发过程分解结构；然后，基于并行工程的产品研发关键技术，提出与可移动建筑产品研发活动相适应的产品研发设计方法，并确立各产品研发活动的具体任务；接下来，运用设计结构矩阵方法对过程分解形成的研发活动、子活动等之间的依赖关系进行优化分析，确定研发活动的执行顺序；最后，根据优化后的研发活动间依赖关系对可移动建筑产品研发流程做出图形化定义与描述，建立可移动建筑产品研发流程模型（图3－18）。

图3－18　可移动建筑产品研发过程设计的步骤与内容

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1.建立可移动建筑产品研发过程分解结构

进行产品研发首先需要确定研发的范围与具体研发任务，而产品研发是一个复杂过程，相互关联与制约的众多研发活动贯穿于产品生命周期始终，需要运用适当的技术方法才能厘清产品研发的范围与任务。应对可移动建筑产品研发过程复杂性的策略之一是将复杂问题进行简单化处理，运用工作分解结构方法对研发过程进行分解，建立可移动建筑产品研发过程分解结构，将由众多研发活动组成的研发过程，逐级向下分解为较小的活动集合或不可再分的、更简化易操作的基本活动单元。通过建立产品研发过程分解结构可以明确研发活动的具体任务、工作范围以及研发人员的具体职责，并为建立产品研发流程及研发过程管理提供基础条件。

工作分解结构（Work Breakdown Structure，WBS）是制造业进行产品研发项目管理所使用的关键技术，也是进行项目范围管理的重要方法。运用工作分解结构方法可以保证研发过程分解结构的完整性与系统性，使产品研发过程的活动组成更加清晰明确，以便于研发管理人员对研发过程进行设计与组织管理。基于工作分解结构的可移动建筑产品研发过程分解结构的建立方法主要有类比法和自上而下法。类比法是通过对比传统建筑设计活动，在借鉴制造业产品研发活动分解方式基础上，建立可移动建筑产品研发过程分解结构的方法。自上而下法是从研发过程整体入手，先以最大的分解单位将研发过程分解为研发阶段，然后再将研发阶段向下逐层分解为研发活动、子活动，通过不断增加层级来细化研发任务，直至形成便于执行与管理的基本研发活动单元的方法。

本书将可移动建筑产品研发过程分解为四个层级。第一层级，首先将产品研发过程分为设计与建造两大类活动；在第二层级，设计与建造两部分活动又分别由产品定义与规划、概念方案设计、系统层面设计、建造设计及原型产品建造、产品测试共六个核心研发阶段组成；在第三层级，各产品研发阶段又分别向下分解为具体的研发活动。产品定义与规划阶段分解为组建产品研发团队、确定产品研发方向、用户需求分析、竞争产品分析、制定产品任务书、产品研发过程设计以及制定研发过程管理计划共七部分活动。概念方案设计阶段分解为概念方案生成、概念方案选择与概念方案验证三种活动。系统层面设计阶段分解为建立产品系统分解结构、产品功能体设计、产品模块设计、初步制造设计、初步装配设计共五部分活动。建造设计阶段分解为三部分活动，分别是详细制造设计、详细装配设计与现场建造设计。原型产品建造阶段由工厂制造、工厂装配及现场建造三部分活动组成。最后产品测试阶段分解为内部性能测试与用户测试两类活动（图3－19）。在第四层级，又将第三层级的产品研发活动继续向下分解为若干产品研发子活动，其内容在本书第四章中会有具体阐述，在此不再详述。

图3－19　可移动建筑产品研发过程分解结构图(www.xing528.com)

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2.可移动建筑产品研发活动中运用的研发设计方法

在可移动建筑产品研发过程中，在原型产品建造阶段之前的各产品研发阶段中均包含与具体研发活动或子活动相适应的产品研发设计方法、技术或工具。在产品定义与规划阶段，除了涉及工作分解结构与设计结构矩阵方法，还包括支持制定产品任务书的质量功能展开方法与制定产品研发过程管理计划所需的集成多视图过程建模技术等。在概念方案设计阶段中运用了概念分类树、概念组合表、概念筛选矩阵、概念评分等定性与定量相结合的概念方案设计工具与方法。在系统层面设计阶段，主要运用了产品平台化策略与模块化构造的产品设计方法，在建立可移动建筑产品系统分解结构基础上，对产品功能体、产品模块展开设计。在建造设计阶段运用了面向建造的产品设计方法，分别从可移动建筑产品的零部件设计、装配工序设计、装配标准化设计、装配单元化设计、装配连接设计、公差设计、现场建造工序与工法设计、制定现场建造过程管理计划及制定最终产品建造预算等方面展开工作。

3.可移动建筑产品研发过程的设计结构矩阵分析

产品研发过程中的众多研发活动根据其相互间信息传递的路径方向，可分为三种基本作用关系：串行关系、并行关系与耦合关系。串行关系是指某一活动需要依赖输入另一活动的完整信息后，才能展开自身活动，这种信息传递是单向性的。并行关系是指研发活动间相互独立，彼此间不需要进行信息的传递与交流，活动可以被完全并行执行。耦合关系是指研发活动彼此相互依赖，活动双方均需要对方的信息输入才能执行自身的活动，相互间的信息交流传递是双向的。在实际的产品研发过程中，串行关系与耦合关系还会组合形成重叠并行关系，是指研发活动间存在前后顺序关系，上游活动先执行，下游活动在上游活动未结束之前便启动，上下游活动在进程重叠部分存在信息的交换。重叠并行关系是可移动建筑产品并行研发过程的重要特征。

设计结构矩阵（Design Structure Matrix，DSM）是用来描述产品研发活动间相互依赖关系的一种过程建模方法，不同于其他图形化的过程建模技术，其并不通过类似一系列方向性箭头与符号的图式来表达，而是运用矩阵形式对产品研发过程进行分析。可移动建筑产品研发运用设计结构矩阵方法对经过产品研发过程分解形成的研发活动的执行顺序展开研究，通过对研发活动相互间依赖关系的分析，合理安排研发活动的执行顺序与相互间的串行、并行、耦合以及重叠并行关系，以减少研发过程的迭代次数，缩小研发过程迭代的范围，并为可移动建筑产品研发流程的建立创造基础条件。

4.可移动建筑产品研发流程设计

产品研发流程设计是进行产品研发过程管理的基础，是在基于设计结构矩阵的并行产品研发过程优化基础上，对研发流程进行抽象化的图形表达与描述，其反映了研发过程中各研发活动、子活动间的相互关系。产品研发流程设计通过模拟研发活动间的信息传递，发现研发过程中的关键路径与核心环节，并在此基础上展开具有针对性的过程管理活动。

可移动建筑产品研发流程设计的主要用途包括研发活动执行顺序描述、研发活动间依赖关系描述以及研发过程管理。研发活动执行顺序描述用途是指将产品研发活动的执行顺序用可视化、图示化、直观的模型语言进行表达。研发活动间依赖关系描述是对研发活动间的并行、串行、耦合、重叠并行、循环等依赖关系加以清晰反映。研发过程管理用途主要指需要基于研发流程模型来构建用于可移动建筑产品研发过程管理的集成多视图过程系统模型，并根据研发流程模型中已确立的研发活动执行顺序与依赖关系来指导具体的研发过程管理活动。