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装备制造业复杂产品研发的吴键因素含析
发表时间:2007-6-23    作者: 汪克夷 陈占夺  来源: 万方数据
装备制造业对国家经济的作用日益增强,而研发能力弱是制约发展的瓶颈。产品的跨学科知识集成、跨企业组织管理、用户定制、特殊的研发流程等特性增加了研发管理的困难。影响研发的关健因素包括:战略管理能力、资源能力、组织能力、项目管理能力和政府支持,通过对关健因素进行研究来提高企业研发能力并促进行业的发展。
 

一、问题的提出
    
    在2006年年初召开的全国科学技术大会和国务院公布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020))都把装备制造业自主创新问题提升到了非常重要的高度。《发展纲要》将大型高技术船舶、大型远洋渔业船舶.、海洋科考船、大型海洋工程技术与装备、配套关键材料及工程化等列人优先发展主题。将着力提高飞机、汽车、船舶、轨道交通装备等自主创新能力,并明确提出了以企业为主的自主创新途径。
   
    装备制造业涉及多技术的集成,具有产品复杂性,属于复杂产品系统。在复杂产品系统自主创新中,产品研发是最重要的途径,但我国装备制造业的研发水平还远远落后于世界强国[2]0
   
    装备制造业复杂产品的流程有着特殊性,其研发流程与大批量生产产品的研发流程不同,因此适用于大批量产品研发的管理方法并不能很好地移植到装备制造业复杂产品研发之中。由于复杂产品系统具有多学科知识的集成性、组织结构的跨企业性、项目性、用户定制性等特点,增加了研发项目的管理难度,使得装备制造业复杂产品研发成功率不高以及效果不好,进而导致了项目生产周期过长、产品成本过高、产品竞争力不强、生产过程中修改量大、没有自主知识产权等后果。
   
    因此,有必要结合装备制造业复杂产品研发不同于其他大批量生产产品研发的特性,对影响装备制造业复杂产品研发的关键因素进行研究,提高装备制造业复杂产品的研发绩效,解决影响装备制造企业发展的管理瓶颈,为企业实践提供指导,增强装备制造业的竞争能力。

二 、装备制造业复杂产品研发
   
1. 装备制造业复杂产品的复杂特性

(1)装备制造业复杂产品是一种复杂产品系统
    
     复杂产品系统(Complex Product and System, CoPS)是由美国开发系统中大型技术系统演化而来的,即使在西方,复杂产品系统也是一个较新的概念。复杂产品系统是指研发成本高、规模大、技术含量高(技术密集)、用户定制、单件或小批生产的大型产品、系统或基础一设施,包括大型电信通讯系统、:大型计算机、航空航天系统、智能大厦、大型船舶、航天工程、海洋工程、电站、大型成套一设备等。本文研究的装备制造业复杂产品是复杂产品系统的一个子集,包括诸如:大型船舶、海洋工程、电站用设备、大型专用设备、复杂机电产品、冶金设备、飞机、航空器等。
   
(2)装备制造业复杂产品的复杂性表现
   
    ①生产类型:属定购型,先与用户签订合同再生产。
   
    ②生产数量:为单件或小批量生产,没有规模效应
   
    ③产品: 技术密集型,涉及多领域知识,具有系统性、复杂的功能和界面,研发成本高。
   
    ④组织:具有跨企业性,需要多企业参与,要以项目形式进行管理
   
    ⑤风险:项目周期一长、成本大,在设计和制造过程中会有无法预料的事件发生。
   
    ⑥产品 流 程:研发几乎融人到整个产品流程之中。
 
(3)复杂产品系统创新中的难点
   
    霍布德与拉什总结的复杂产品系统创新面临的九个焦点问题:技术方面的不确定性和困难、无效的系统和过程、不能够满足客户的需求、职员安排的压力、缺乏对供应商的管理、不适合的组织结构、对潜在的新需求不熟悉、缺乏任务定义、无法应付变化的用户需求。
   
    汉森与拉什指出复杂产品系统创新存在的普遍需要解决的问题领域:对供应商的依赖和系统调配的困难、技术的不确定困难、组织和项目结构、对管理需求的把握。
   
2 .装备制造业复杂产品的研发流程

   
    大批量生产产品的研发流程(图1),包括创意、初步研发、详细研发、产品设计、产品测试、批量生产写大 批 量 生产产品研发不同,装备制造业复杂产品的研发流程(图2)可以分为初步研发、合同设计、生产设计和设计修改四个部分。在研发阶段,完成概念开发、初步开发;在研发阶段完成合同设计,在生产准备阶段完成生产设计,在生产阶段还要进行工程变更设计。

 

3.装备制造业复杂产品研发管理难点
   
    (1)装备制造业复杂产品是单件或小批定制,没有规模效应,由于高度定制性,使得研发与制造合为一体,缺少了传统产品的扩大再生产过程,同时要求用户和关键供应商要高度参与到研发流程之中,从而削弱了企业对项目的控制能力:。研发过程中的高度不确定性也使得研发经费常常超支,设计周期延长。
   
    (2) 装备制造业复杂产品研发通常是由不伺单位参与的网络组织,包括制造企业(系统集成商)、用户、分包商、关键供应商、大学、国际一流的科研机构、政府等。由于网络组织中的各种利益竞争,导致用户与制造企业、制造企业与分承包商、制造企业与关键供应商以及供应商、分包商、科研机构与制造企业和用户之间的利益协调极为困难,因而项目失败率很高。
   
    (3) 装制造业复杂产品研发缺乏最佳实践指导,没.有现成的研制流程模式,创新流程中存在很多诸如人员变更、不充分报告机制和控制机制等问题,这些都在不同程度上导致了装备制造业复杂产品系统创新的失败
   
    (4) 在装备制造业复杂产品创新过程中,由于混乱的商业氛围、新技术的出现、用户需求的改变以及研制人员与客户之间缺乏沟通等原因,常造成客户需求识别困难,使得复杂产品系统创新从一开始就种下了失败的苦果
   
    (5) 参与装备制造业复杂产品研发的人员来自于不同的企业,甚至是不同的国家,使用不同的语言,有着不同的文化背景,这些都增加了相互交流沟通的难度。

三、 装备制造业复杂产品研发关键因素
   
    影响装备制造业复杂产品研发绩效的因素主要包括战略管理能力、资源能力、组织能力、项目管理能力、政府支持五个方面。
  
1. 战略层面
   
    首先,企 业要有明确的战略方向,开发出的产品要为企业的发展战略服务。
   
    其次,产 品研发要经过科学的市场预测,对市场需求进行分析,对该类型的发展前景进行研究,不能想当然。.
   
    第三,企业研发的产品,一定要符合企业自身的能力。例如一个以生产低附加值船型为主的船厂,就不应该“跳越式”的研发高附加值船舶,因为即使花费了很多资源研发成功,企业也不一定有能力建造,这种研发项目的风险是非常大的,如果真的承接了订单,会使企业承受更大的风险。再如现有苏伊士型船换代升级,从15万吨级到16万吨级时,对船东而言,有三种途径可以选择:首选是型宽加宽,其次是总长加长,第三是型深加深。而船厂的下水通道(船台)有效宽度仅有48米,巧万吨级的苏伊士型船的型宽为48米,所以型宽加宽的方案对该船厂来说是不切实际的,只能选择总长加长或型深加深。
   
    在研发产品的选型方面,还要考虑的一个重要因素是关键用户。在研发选型时,要倾听关键用户的想法,要让失键用户参与到研发中来.,不能闭门造车。在用户的选择上,要选择有代表性的处于行业领导地位的用户OI0`以 大型船舶的研发为例,要选择有影响力的世界知名的船东,这些船东经验丰富,他们的需求代表了航运业的发展趋势,而小船东,特别是投机的船东会误导船厂。
   
2. 资源层面:
   
(1)IT因素。

    由于多数装备制造业复杂产品研发需要多学科知识的集成、需要跨国界的多企业参与、产品的极度复杂以及没有原型试制阶段,因此强大的IT能力是必不可少的,否则新产品研发根本无法完成。制造企业(系统集成商)要有先进的研发软件、普及性的内部网建设、精通软件的技术人员,同时要求参与研发的关键合作伙伴也要有相应的软硬件环境。
   
    例如在大型船舶设计中,使用TRIBON等先进软件进行船舶设计,设计阶段可以在电脑上模拟出实船状态、舱室的布置等,使产品在设计阶段形象化,大大减少了制造阶段的设计修改。
   
(2) 内部和外部知识源。

    赫尔曼等n01的研究显示,项目团队是否能有效利用公司的专门知识是产品创新过程中的一个组织风险因素。主要包括内部和外部知识的可获得性以及获得的难易程度。设计原型是最重要的知识源,几乎所有的装备制造业复杂产品都是在设计原型的基础上完成的,是一个积累的渐进创新的过程。
   
(3) 内部和外部的人力资源。

    企业内部的人力资源主要包括高水平的技术主管、足够的设计人员、高水平的营销人员等。外部的人力资源主要指参与研发的关键合作伙伴的高水平技术人员。
   
    资金支持。如果资金不足,任何一个项目也不可能顺利完成,一个装备制造业复杂产品研发项目因为要多企业参与,许多设备设施都是专用的,需要投人的人力、物力较多。资金的来源主要有IL种,一是企业自筹,二是政府支持,三是采用合作的方式与其他企业共同研发,如果项目成功签约建造,各方一再从中受益。
   
3. 组织层面
   
(1)高层领导的支持
   
    高层管理者对项目支持的力度是产品创新项目的组织风险因素之一.
   
    以制造企业为主导的复杂产品研发项目一般均由企业的高层领导发起,如果企业的高层领导对船舶研发的支持力度不够,会直接影响到新产品研发项目的推进,并会导致忽略人才培养和合理配备,从而影响制造企业的研发实力。
   
(2)适合的组织团队结构
   
    霍布德认为,与传统的创新组织形式相比,基于项目的组织是适合复杂产品系统创新的组织形式但基于项目的组织本身也有很多缺陷冈。柳卸林通过案例分析,认为对于船舶这样的复杂模块组装式的产品,采用开创式创新的技术联盟是实现创新的主要方式
   
    克拉克等人列举了四种研发团队的组织形式.职能式的研发组织结构、轻型研发团队、重型研发团队、自治型研发团队,提出了适合整合各种专业能力(知识)的、适用于大型专业性公司专业化产品(复杂产品)研发的“重型”团队。同样,“重型”团队在有着优点的同时,也有着很多缺陷。
   
    由于复杂产品系统的复杂性,需要由一个企业的不同职能单位、多个企业共同工作。项目在一个创新的网络下进行,包括主要的承包商、系统集成商、使用者、购买者、其他的供应商、中小型企业,很多情况下还包括政府。项目组织被认为是适合于复杂产品的组织形式,在生产的经济性和创新的风险控制方面,项目制组织形式比职能型组织更有优势阴。
   
    适合于装备制造业复杂产品研发的最佳组织形式是一种“跨企业多层次跨职能团队结构”,该结构有如下特点:
   
    团队是由企业、用户、关键供应商、研发公司、大学、科研机构等组成,团队的组成超越了组织边界。
   
    团队由许多个体组成,即各企业均以代表身份参加到团队中来,企业各相关职能部门也均指定专人,这种结构打破了以往的以企业为单位的组织划分,虽然团队成员来自于不同的企业,甚至是不同的国度,但他们之间没有明显的组织界线。
   
    团队是分层次的,有核心层、紧密层和松散层之分(见图3),核心层包括企业内部的关键职能部门的代表,这些人员要专职参加产品研发全过程,核心层还包括对研发项目至关重要的关键外部合作伙伴,以及客户代表。紧密层包括企业内部与研发项目紧密相关、但却不需要专职常驻的重要职能部门的代表,还包括负责研发项目中一部分任务的主要外部合作伙伴、供应商等。松散层包括企业内部的项目辅助部门的相关人员,以及其他合作伙伴,在绝大多数时候,他们并不参与到研发之中。

    团队是动态的。随着项目的进展,研发项目的管理重点发生着变化,团队的人员构成也发生着变化,新的任务要求一些人员加人到团队中来,同样,由于任务的完成使一些人离开团队。
   
    团队是跨职能的。企业内部的研发团队成员来自于企业内部不同的职能部门。

4. 项目管理层面
   
(1)知识管理能力。
   
    知识管理是指为了增强组织的绩效而创造、获取和使用知识的过程。在船舶研发中,由于船舶的复杂知识特性,知识管理任务可以分为知识获取、知识整合、知识共享和知识创造四个主要方面。
   
①知识获取
   
    知识获取可以分为三个步骤:明确知识的需求,主要涉及到用户的知识、设计标准、原有相似产品、以往设计经验、顾客的偏好及实力情况、市场容量等;明确知识在哪里或谁知道,客户的一些知识具有隐性属性,需要不断的互动才能挖掘出来;知识获取,主要的途径包括与国际知名科研机构结成技术联盟,以获取关键技术,让用户、关键供应商参与设计过程,与大学签订分包/合作协议。另外对不同的知识类型,获取的方法也不同。显性知识可以通过文件、程序、电子邮件、网络等方式获取。隐性知识很难文件化,获取要通过人与人之间的直接交流,效果取决于双方的关系、信任程度和时间长短。获取隐性知识的有效途径是通过社会交往,如争论和讨论、非正式的面对面的交流、学徒和直接观察、导师、头脑风暴会议以及多媒体资料等。
   
②知识整合
   
    外部知识很难直接为企业所用,这也正是要进行知识整合和知识创造的原因。以船舶研发为例,知识整合主要发生在两个阶段:一是初步开发阶段是将客户的知识、国外设计公司的知识、母型产品的知识等进行整合,形成产品框架,融人到《简要技术规格书》中。二是详细设计阶段的知识整合重点涉及到供应商的知识。作为船厂,要将主机、柴油发电机、锅炉、吊车等含有高技术含量的关键设备供应商的知识整合到详细设计中。
   
③知识共享
   
    由于装备制造业复杂产品涉及多学科知识,团队成员由不同学科的专家和技工组成,甚至可能使用多种语言,而多学科团队之间的知识传递和共享更加困难。因此,必须分清要共享的知识性质,使用与之相适应的方法达到知识的有效共享。
   
    同时要注意许多知识是需要保密的,应该是在特定的时间、特定的知识在特定的范围内共享。
   
④知识创造
   
    野中提出了四种隐性知识与显性知识相互转化的模式(群化、外化、内化和融合)。制造业复杂产品的知识创造主要发生在项目团队之中,知识创造包括隐性与显性之间的相互转化,参与者包括职能团队的所有成员,但关键人物是项目经理和核心层的成员。在知识创造过程中,定期的小组会议、解决具体问题的会议、人与人的面对面交流非常重要;同时只有通过实践(尝试),才能验证新创造出来知识的可用性,并不断修正和改进。
   
(2)与关键用户的合作
   
    复杂产品系统创新的一个显著特点就是用户的高度参与。从最初的创新思想形成,到模块开发、系统集成、联合调试,直到产品交付用户后的跟踪完善,在整个研发过程中,关键用户与制造企业(系统集成商)始终存在互动关系。尤其是在开始的产品框架形成阶段,制造企业(系统集成商)需要关键用户的知识和经验以明确产品概念。由于定制化生产,在新产品研发过程中,关键用户的知识和经验对产品设计和工程化都有着很大的影响。
   
(3)对供应商的管理能力
   
    装备制造业复杂产品项目的时间和成本失控,很多情况下来源于合作伙伴不能及时交付核心部件和子系统,或者供应商不能按预算以及质量要求去完成合约。合作伙伴是否遵守合同,能否按计划及时交付合格的图纸和产品是装备制造业复杂产品管理中经常出现的问题。
   
5. 政府支持
   
    船舶研发需要政策的支持是毫无疑问的。装备制造业可以带动相关行业的发展,装备制造业已经超出了“一个行业”的概念,它对区域经济的作用非常明显,复杂产品系统企业的作用和角色,远远超出了它们创造的财富和对经济的贡献,一些大型船舶,如大型油轮,将对国家的经济安全产生直接的影响,一些精密机床,直接代表了一个国家的加工水平。目前我国的装备制造业正处于一个快速发展期,政府正确的政策引导,将有助于装备制造业走上良性的发展轨道。

四 、总结
   
    装备制造业是我国的经济支柱,而研发能力弱严重阻碍了我国装备制造业的发展。研发能力弱在很大程度上来源于装备制造业复杂产品的复杂性。通过对装备制造业复杂产品的复杂性分析,提出了从战略管理层面、资源层面、组织层面、项目管理层面、政府支持等五个方面的改进建议,以提高研发绩效。
   
    上述研究有助于解决影响装备制造企业发展的管理瓶颈,为企业实践提供指导,增强装备制造业的竞争能力。

责任编辑:管理员
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