1、明新国（教授、博导） 手机：13918034401 Copyrights Since 2005 SJTU-CIM 产品研发设计及其信息化 体系建设 明新国（教授、博导） 上海市信息化专家委员会委员 上海市推进信息化与工业化融合研究中心主任 上海交通大学机械与动力工程学院 明新国（教授、博导） 手机：13918034401 Copyrights Since 2005 SJTU-CIM 产业链发展趋势明新国（教授、博导） 手机：13918034401 Copyrights Since 2005 SJTU-CIM 先进制造业发展趋势（1） 经济增长方式 从资源资本要素投入型 向知识技术投入型、
2、增强产业核心竞争力方向转变。 产业结构调整 在发展中国家以规模扩展为中心的科技产业结构调整 和升级时， 发达国家由20世纪90年代的资本密集、技术密集型转 向为知识密集、高技术、高附加值的新经济产业。 明新国（教授、博导） 手机：13918034401 Copyrights Since 2005 SJTU-CIM 先进制造业发展趋势（2） 先进制造业转向 先进制造业开始逐步从直接生产领域退出，转向以输 出专利技术等知识产权、品牌为主的委托加工生产， 将有关制造和生产加工向发展中国家转移。 竞争界面前移 先进制造业竞争已由资源和劳动力竞争转向技术和人 才竞争，竞争的界面前移到技术和产品的研究开
3、发、 产业化乃至基础性研究和应用研究开发阶段，使科技 竞争成为先进制造业竞争的关键因素。 服务外包 研发中心明新国（教授、博导） 手机：13918034401 Copyrights Since 2005 SJTU-CIM 产品生命周期的效益曲线 研发/设计 制造/装配 销售/使用 效益 产品服务 产品生命周期 产品开发 ODM OBM OEM OEM: 原始设备制造商; ODM:原始设计制造商; OBM:原始品牌制造商 明新国（教授、博导） 手机：13918034401 Copyrights Since 2005 SJTU-CIM 科学发展观：产业结构调整方向明新国（教授、博导） 手机：
4、13918034401 Copyrights Since 2005 SJTU-CIM 相关要素的变迁 50s - 70s Data Product Competition Information Solution Cooperation 70s - 90s Knowledge Innovation Collaboration 21st Century Knowledge Economics (Amidon, Formica and Mercier-Laurent 2006) Knowledge is the limitless and expandable source of economic
5、 wealth. Value is created when knowledge moves is innovated from point of origin to need or use. Collaboration for mutual leverage synergistic win/win provides optimal utilization of assets, both tangible and intangible. 明新国（教授、博导） 手机：13918034401 Copyrights Since 2005 SJTU-CIM 应用技术的变迁 敏捷市场组合 项目组 部门
6、 组织焦点 企业间协同 并行工程 顺序设计流程 流程焦点 智力资源综合利用 数据共享 生产率 信息技术焦点 协同创新 上市的前提期 较低的成本 产品开发策略 市场容量 市场占有率 边际利润 竞争焦点 2000s 1990s 1980s 敏捷市场组合 项目组 部门 组织焦点 企业间协同 并行工程 顺序设计流程 流程焦点 智力资源综合利用 数据共享 生产率 信息技术焦点 协同创新 上市的前提期 较低的成本 产品开发策略 市场容量 市场占有率 边际利润 竞争焦点 2000s 1990s 1980s 内部流程优化 并行工程 智力资产公用 协同创新 生产计划调度 大批量生产 技术变迁 内部流程优化 并行
7、工程 内部流程优化 并行工程 智力资产公用 协同创新 智力资产公用 协同创新 生产计划调度 大批量生产 生产计划调度 大批量生产 技术变迁明新国（教授、博导） 手机：13918034401 Copyrights Since 2005 SJTU-CIM 商务模式的变迁 大批量生产 大批量生产 柔性生产系统 柔性生产系统 制造知识重用 制造知识重用 产品客户化 产品客户化 产品知识重用 产品知识重用 产品生命周期管理 产品生命周期管理 基于库存的生产 基于订单的加工 给予订单的工程 基于订单的配置 基于订单的设计 基于订单的创新 基于库存的生产 基于订单的加工 给予订单的工程 基于订单的配置 基
8、于订单的设计 基于订单的创新 很久 以前 最近 中小企业 戴而/通用/ 福特 多数跨 国公司 将来 很久 以前 最近 中小企业 戴而/通用/ 福特 多数跨 国公司 将来 商务模式 时间 商务模式 时间 明新国（教授、博导） 手机：13918034401 Copyrights Since 2005 SJTU-CIM 新产品研发设计体系架构明新国（教授、博导） 手机：13918034401 Copyrights Since 2005 SJTU-CIM 目标：提升企业创新产品研发设计的 核心能力与核心竞争力 明新国（教授、博导） 手机：13918034401 Copyrights Since
9、2005 SJTU-CIM 11/24/2010 Copyrights Since 2005 SJTU-CIM 12 开发正确的产品并把产品开发正确 Develop Right Product Right 开发正确的产品 满足客户的需求： 时间（Timing） 功能（Function） 性能（Performance ） 款式（Style） 价格（Price） 把产品开发正确 满足产品的需求 成本（Cost） 质量（Quality） 可靠性（Reliability） 可利用性（Availability） 持续性（Sustainability）明新国（教授、博导） 手机：13918034401
10、Copyrights Since 2005 SJTU-CIM 11/24/2010 Copyrights Since 2005 SJTU-CIM 13 新产品研发设计 新型工业化体系 新产品研发设计与管理流程 理论、方法、技术、工具 产品型谱/创新/项目/知识的管理 集成产品开发 团队(IPT) 明新国（教授、博导） 手机：13918034401 Copyrights Since 2005 SJTU-CIM 11/24/2010 14 新产品研发 管理流程 Source: www.supply-chain.org明新国（教授、博导） 手机：13918034401 Copyrights Si
11、nce 2005 SJTU-CIM 某企业的高阶研发管理流程设计工程变更管理 (ECM) 企业产品战略 概念设计 产品设计 客户服务 产品测试 市场营销 产品回收 零部件标准化 产品生命周期管理总览图 产品组合管理 生产 面向定单采购 订单获取 产品配送 产品商业化 产品退市 明新国（教授、博导） 手机：13918034401 Copyrights Since 2005 SJTU-CIM 零部件工艺及夹 具设计 零部件工艺已设 计 模具设计 模具设计已完成 产品结构及零部 件已设计 产品零部件原型 已制造 不通过 通过 生成产品结构及 零部件清单（E- BOM) 产品结构及零部 件清单 （E
12、-BOM已生成 不确定 样机型式试验 样机型式试验已 完成 样机试制 产品设计 样机制造已准备 样机试制准备 特殊采购 编制产品文档 产品文档已编制 产品结构及零部 件设计 零部件已到位 样机已制造 分析模拟产品 结构及零部件 制造必要的产品 零部件原型 分析产品零部件 原型 分析模具、工艺 /工夹具对产品 设计的影响 通过 改进 通过 不通过 概念设计 产品开发计划审 核通过 CAD 特殊采购放在产品设计里是否正确？ 概念设计 (合作开发产品) 产品开发计划审 核通过 某个企业的 研发管理高 阶流程设计明新国（教授、博导） 手机：13918034401 Copyrights Since 2
13、005 SJTU-CIM 预研：技术和市场情报；技术路线图；课题及计划 研制：质量屋矩阵创建；商业计划书的创建；显示及存储技术数据和文档；产品路线图 设计：基于模板的产品结构制定；概念评议矩阵创建；产品开发计划创建；任务与对应的软件工具；任务生成的文档与对应的BOM零部件关联定义 ； 采购：供应商要求和文档管理；采购业务管理；供应商管理； 生产：生产工艺；生产计划；质量管理 装配：装配工艺；装配计划；质量管理 总成： 联调：基于测试项类的任务，测试清单及完成状态表 服务：服务合同；服务任务的设置分配；问题的反馈； 阶段闸门审批功能：基于审批方法，以及变更相关任务数据状态的闭环管理 预研 预研项
14、目审批 研制 设计项目审批 设计 产品原型及采购单审批 采购 产品生产审批 生产 产品装配审批 装配 产品总成审批 总成 产品联调审批 联调 产品服务审批 服务 全生命周期流程管理 明新国（教授、博导） 手机：13918034401 Copyrights Since 2005 SJTU-CIM 理论、方法、技术、系统明新国（教授、博导） 手机：13918034401 Copyrights Since 2005 SJTU-CIM 模块化产品开发（Modular Product Development) 精益产品开发（Lean Product Development） 阶段阀门法（Stage-
15、gates） 质量功能实施 Quality Function Deployment (QFD) 失效模式效应分析 Failure Mode Effect Analysis (FMEA) 并行工程 Concurrent Engineering (CE) 产品生命周期管理 Product Lifecycle Management (PLM) 项目管理 Project Management 技术成熟程度指标 Technology Readiness Level (RTL) 技术路线图 Technology Roadmapping 产品路线图 Product Roadmapping 产品研发设计 -
16、方法 明新国（教授、博导） 手机：13918034401 Copyrights Since 2005 SJTU-CIM 方法 精益产品开发 Lean Product Development明新国（教授、博导） 手机：13918034401 Copyrights Since 2005 SJTU-CIM Principles of Lean Engineering Are Not New B52 Stratofortress F16 Fighting Falcon DC- 9 B-777 Citation - X F-117A Nighthawk but few programs apply
17、them consistently or completely. Lean engineering principles are evident in 明新国（教授、博导） 手机：13918034401 Copyrights Since 2005 SJTU-CIM 历史上的工业范例 1885 手工生产 先机器再手动加工 试装配 用户定制 高熟练劳动力 低生产效率 高成本 1913 大规模生产 零件互换性 移动的生产线 生产工程化 “工人不用思考” 不熟练劳动力 高生产效率 低成本 坚持质量问题 不可变的模型 1955 丰田生产系统 工人解决问题 通过以下来保证工人成 为过程拥有者: - 培训
18、 - 上游质量 - 最小库存 - 及时生产 消除浪费 对变化及时响应 低成本 提高生产力 高质量产品 1993. 精益生产 在企业价值流中“精益” 应用于所有的功能 在价值链中所有的利益 相关者和企业都会获 得最优价值 低成本 提高生产力 高质量产品 更大的价值利益 “精益” 是消除浪费，高效创造企业价值明新国（教授、博导） 手机：13918034401 Copyrights Since 2005 SJTU-CIM 精益思想: 以创造价值为目标消除浪费 关注客户的: 客户需求和期望“拉动”企业活动 知识驱动的: 从每个人工人、供应商身上吸取知 识和创新 消除浪费: 强调消除所有形式的浪费,
19、并不只是减少 创造价值: 强调增加价值, 而不只是减少成本, 使所 有的股东收益 动态和连续的: 追求实时的系统及渐进性的提高 包 括创新和连续的提高 明新国（教授、博导） 手机：13918034401 Copyrights Since 2005 SJTU-CIM 成为精益的步骤 定 义 价 值 : 客户 识别价值流: 遵循产品 产 品 流 : 消除损耗 推 动 : 及时生产 努力追求完美: 持续的提高明新国（教授、博导） 手机：13918034401 Copyrights Since 2005 SJTU-CIM 旧制度设计不合理 信息发布前过多的审批 系统设计不好 缺少流程并行处理能力
20、不必要的串行处理 输出设计不好 缺少对输出流程用户需求的了解 大量不完整的报告 缺少标准化 过多的格式化 过度加工 信息加工超出需求 在没有明确特定用户需求的前提下，收集、存储 全部的数据 信息收集过多 缺少版本控制 缺少有效的系统进行信息更新和旧信息清除 缺乏足够的标准存档 过期、作废的信息 个人只维护自己的文件 冗余的资源 对用户需求理解不力 过多的信息 库存 未被使用的，或WIP 信息 信息形成过快，导致使用时已作废 信息等人 缺少通道 数据库更新不及时 多项审批 提供信息流程的设计或执行不合理 人等信息 等待 由于信息的不可用导 致的闲置时间 原因 实例 浪费种类 产品开发中的各种浪费
21、 明新国（教授、博导） 手机：13918034401 Copyrights Since 2005 SJTU-CIM 用户需要建议或决策时只提供原始数据 信息对用户没有意义 缺少评审、测试和验证 提供给客户的错误信息 人为错误 输入模板设计不好 数据/报告中的错误 缺陷产品 错误的数据、信息和报 告 团队成员没有在一起 组织机构不利于团队工作 组织结构安排不合理 缺少培训 用户接口设计不好 软件不兼容 过多的信息需要整理 多余的键盘、鼠标操作 缺少分布式的获取通道 缺少在线入口 缺少数字形式的信息 走动获得信息 不必要的移动 不必要的人员移动 硬件/软件不兼容 更换计算机以获取信息 不兼容的信
22、息类型 不兼容的软件或工具 缺少对话系统的可用性和培训 数据重获取 缺少清晰的信息流渠道 信息处理流程失败 信息猎取 由于IT系统，组织机构，数据存储或安全问题导 致缺少信息通道 信息到达用户之前在多个人员 间进行传递 运输 信息在人员、组织和系 统之间不必要的移动 “过量”设计 早期设计中过于详细 信息过于详细和精确 加工过剩 产生、传递过量的信息 原因 实例 浪费种类明新国（教授、博导） 手机：13918034401 Copyrights Since 2005 SJTU-CIM 产品开发的价值流 开发正确产品：要求 企业在产品的平台设 计，结构设计，和详 细设计中充分考虑各 个相关利益方
23、的价值 目标，提升相关利益 方的价值。 开发产品正确：要求 企业要有高效的产品 开发流程，应用精益 的思想消除流程中的 浪费，改进工程的时 间和质量。 明新国（教授、博导） 手机：13918034401 Copyrights Since 2005 SJTU-CIM Best PD Practices/Tools With Lean Thinking Design for Six Sigma (DFSS) Systems Engineering Integrated Product and Process Engineering (IPPD) Set-Based Concurrent Engi
24、neering Product Families and Commonality Integrated 3-D solids-based design Design for manufacturing and assembly (DFMA) Common parts / specifications / design reuse Dimensional management Variability reduction Integrated Product Team Real Time Concurrent Engineering Integration Through DFX Tools Fo
25、r Conceptual Design Modular Product Development Supplier-involved Product Development Supplier-involved Collaborative Project Management明新国（教授、博导） 手机：13918034401 Copyrights Since 2005 SJTU-CIM 方法 模块化产品开发 Modular Product Development 明新国（教授、博导） 手机：13918034401 Copyrights Since 2005 SJTU-CIM 基于平台的模块化产
26、品族开发 Product Family Product Family Market Segment Market Segment Architecture of Product Family Architecture of Product Family E E 1 E E 2 E E 3 Common Base Differentiation Enabler Configuration Mechanism 产品变种 Customer 1 f 0 * , f 1 * , f 3 * Customer 2 f 0 * , f 1 * , f 2 * Customer 3 f 0 * ,f 1 *
27、,f 3 * ,f n * Customer i f 0 * , f 2 * , f n * Customer m f 0 * , f 3 * , f n * 产品特征 V 1 V 2 V 3 V i V m Product Family 产品族 Market Segment 市场划分 Architecture of Product Family 产品族架构 E E 1 E E 2 E E 3 共用基础 差别产生器器 配置机制 客户 1 f 0 * , f 1 * , f 3 * 客户 2 f 0 * , f 1 * , f 2 * 客户 3 f 0 * ,f 1 * ,f 3 * ,f n
28、* 客户 i f 0 * , f 2 * , f n * 客户 m f 0 * , f 3 * , f n * V 1 V 2 V 3 V i V m E E n E E n 图例 图例 E i C C C C C C C C C C C C明新国（教授、博导） 手机：13918034401 Copyrights Since 2005 SJTU-CIM 产品族设计 Hand Phone Family Boeing Aircraft Family Walkman Family Product Family Development: Development of a re-configurabl
29、e product platform that can be easily modified and upgraded through the addition, substitution, and exclusion of modules to realize module-based product family. Product family: a group of related products that share common features, components, and subsystems; and satisfy a variety of market niches.
30、 明新国（教授、博导） 手机：13918034401 Copyrights Since 2005 SJTU-CIM 5 模块化的不同类型 模块化类型 a) 组件交换模块化 b) 组件共享模块化 c) 总线模块化 d) 选择模块化 e) 贴合制造模块化明新国（教授、博导） 手机：13918034401 Copyrights Since 2005 SJTU-CIM 11/24/2010 Copyrights Since 2005 SJTU-CIM 33 基于平台的设计 产品平台: 一个集成的、管理的特征集合，其上可以构建一套 产品或产品族。一个平台一种虚拟组件(VC)类型。 基于平台的设计:
31、为基于平台和兼容的 软硬件虚拟组件的复 杂产品开发而提出的 一个强调系统化重用 的面向集成的设计方 法，目的是降低开发 风险和成本、缩短市 场投放时间。 明新国（教授、博导） 手机：13918034401 Copyrights Since 2005 SJTU-CIM 民用客机的模块化明新国（教授、博导） 手机：13918034401 Copyrights Since 2005 SJTU-CIM 空客A380飞机的模块化结构 明新国（教授、博导） 手机：13918034401 Copyrights Since 2005 SJTU-CIM 人 - 集成产品开发团队 IPT（Integrate
32、d Product Team）明新国（教授、博导） 手机：13918034401 Copyrights Since 2005 SJTU-CIM 集成产品开发团队 集成产品开发团队是企业为了完成特定的产品开发 任务而组成的多功能型团队，它包括来自市场、设 计、工艺、生产技术准备、制造、采购、销售、维 修、服务等各部门的人员，有时还包括顾客、供应 商或协作厂的代表。 团队的成员技能互补，致力于共同的绩效目标，并 且共同承担责任。 它能够大大提高产品生命周期各阶段人员之间的相 互信息交流，促进他们的协同工作。 明新国（教授、博导） 手机：13918034401 Copyrights Since
33、2005 SJTU-CIM 集成产品开发团队 IPT的内部运作必须有一个不断协调的协同工作环境。每 个团队成员代表本专业部门参加到IPT中来，团队成员之 间相互了解工作进度，不断沟通和协调，出现问题随时 解决。 IPT可以不要求团队成员必须在同一个封闭的物理空间中 工作，但必须有一个逻辑上的虚拟协同工作环境。 团队成员可以一方面在自己专业部门内工作，拥有良好 的专业支持环境，一方面在同一个工作数据库工作，相 互了解、相互协作。明新国（教授、博导） 手机：13918034401 Copyrights Since 2005 SJTU-CIM 集成产品开发团队 对于产品开发过程而言，开发团队的有效
34、建立并运作是 个关键问题，通过有效的团队组织和运作，才能够保证 开发任务的有效进行，资源的充分协调使用。 建立在履行多种任务、行使内部控制的工作团体基础上 的企业，经常能够超越以个人、单一任务和受外部控制 为基础的组织形式。 人们有能力决定自己的行为方法，而且团体内部控制比 主管的外部控制更加有效，这就是IPT能产生高质量、高 效率的根本原因。 明新国（教授、博导） 手机：13918034401 Copyrights Since 2005 SJTU-CIM 集成产品开发团队 职能表 概念设计 系统层设计 详细设计 测试与改进 产品推出 市场 确定市场空间 确定主要用户 确定竞争产品 开发产品
35、选择 和拓展产品系 列计划 开发市场计划 开发升级和发放 材料 促进区域测试 与关键用户 一起处理早期 生产 设计 调查产品概念 的可行性 开发工业设计 概念 建立和测试试 验原型 建立可选的产 品体系结构 定义主要的子 系统和接口 改进工业设计 定义部件几何 尺寸 选择材料 分配公差 完成工业设计 控制文档 进行可靠性试验 、寿命试验和性 能测试 获得控制方法 实施设计更改 评估早期生 产输出 制造 估计制造成本 评估生产的可 行性 确定关键部件 的供应商 进行制造采 购分析 定义最终装配 图 定义零部件生 产 设计工具 定义质量保证 过程 开始寻求长导 前期工具 促进供应商快速 提高 完善
36、制造和装配 过程 培训工作人员 完善质量保证过 程 开始运作整 个生产系统 其他 功能 财务：促进经 济性分析 法律：调研专 利问题 财务：促进制 造购买分析 服务：确定服 务问题 销售：开发销售 计划明新国（教授、博导） 手机：13918034401 Copyrights Since 2005 SJTU-CIM Organize to Balance Functional Expertise and Cross-Functional Integration Example Obeya Room 明新国（教授、博导） 手机：13918034401 Copyrights Since 2005
37、 SJTU-CIM 产品创新平台系统 Platform System for Product Innovation明新国（教授、博导） 手机：13918034401 Copyrights Since 2005 SJTU-CIM 技术进步 年 代 （飞机）产品研发设计与信息化的演变 明新国（教授、博导） 手机：13918034401 Copyrights Since 2005 SJTU-CIM 研发信息化 - 产品生命周期管理系统 数据 几何结构 CAX MPM PDM CPD 并行 DFMA CAM CAE EDA AEC CAPP CAQ MRO Req.Man. PPM CAD CAI
38、D 过程 技术 方法 工具 人 发展 设想 使用 实现 获利 供应商 工程 设计 市场 服务 客户 销售 生产 NPDI ETO DFSS 元数据明新国（教授、博导） 手机：13918034401 Copyrights Since 2005 SJTU-CIM 产品创新平台系统技术框架 Product Lifecycle Portal Product Trade Exchange Product Innovation Management Product Lifecycle Knowledge Management Product Lifecycle Information Modeling
39、Collaborative Product Services (CPS) Product Portfolio Mgmt (PPM) Collaborative Product Development (CPD) Collaborative Product cusTomization (CPT) Collaborative Product Manufacturing (CPM) Collaborative Component Supply (CCS) Extended Product Service (EPS) Product Lifecycle Process Management PLM A
40、pplications BPR Methodology BPR Methodology Technology Road Map Technology Road Map Industrial Consortium Industrial Consortium System Deployment System Deployment Customer Manufacturer Supplier Stakeholder Developer 明新国（教授、博导） 手机：13918034401 Copyrights Since 2005 SJTU-CIM 产品创新平台系统体系结构产品生命周期流程协同平台
41、PPM CPT CPD CPM CPS EPS 产品战略 规划 产品组合 规划 产品平台 规划 客户需求 产品规格 概念设计 产品族 设计 详细设计 原型和分析 流程规划 库存管理 外包 生产 检验 包装 配送 使用和服务 报废和回收 动态生命周期流程自动化平 台 产品门户管理 产品贸易 交换(PTX) 产品信息平台 P-BOM C-BOM E-BOM M-BOM S-BOM O-BOM 产品数据, 信息, 知识仓库 产品知识平台 PPM: 产品组合管理; CPT: 协同产品定制; CPD: 协同产品开发; CPM: 协同产品制造; CPS: 协同产品供应; EPS: 产品服 务扩展; P-B
42、OM:组合物资订单; C-BOM:客户物资订单; E-BOM:工程物资订单; M-BOM: 制造物资订单; S-BOM: 供应物资订单; O-BOM: 业务物资订单 工艺流程 功能支持 协同 信息流 知识流 图例:明新国（教授、博导） 手机：13918034401 Copyrights Since 2005 SJTU-CIM 产品创新平台系统实施途径明新国（教授、博导） 手机：13918034401 Copyrights Since 2005 SJTU-CIM 提升层次 最优化 精益化 协同化 模块化 规范化 DFSS LPD CE/CPPD/IPPD MPD DCOR 图例说明： DCO
43、R：Design Chain Operations Reference Model; MPD: Modular Product Development; CE: Concurrent Engineering; CPPD: Collaborative Product and Process Development; IPPD: Integrated Product and Process Development; LPD: Lean Product Development; DFSS: Design for Six Sigma明新国（教授、博导） 手机：13918034401 Copyrights Since 2005 SJTU-CIM 谢谢！ 明新国（教授、博导） 上海市信息化专家委员会委员 上海市推进信息化与工业化融合研究中心主任 上海交通大学机械与动力工程学院 手机：13918034401，邮箱：
