周末“知”道 | 智慧研發成熟度模型

2017-12-28  by:CAE仿真在線  來源:互聯網

與知識工程類似,智慧研發體系的建立同樣不能一蹴而就,需要先對企業進行成熟度評估,科學設立成熟度進化路線,長遠規劃,分步實施。為此,我們提出智慧研發成熟度模型。

在智慧研發三維架構中,第三個維度為知識維。企業知識工程達到的層次決定了研發的智慧程度。知識工程層次越高,研發智慧程度越高。因此,智慧研發成熟度模型與知識工程成熟度模式是緊密相關和相互對應的。

知識工程的成熟度分為五級,分別有序級、共享級、自動級、智能級和智慧級。此外,一級成熟度前面的顯性級是〇級成熟度,是知識工程的基礎和起點。據此,我們將智慧研發成熟度分為五級,分別是意識級、穩序級、協同級、智能級和智慧級,一級成熟度前面的自發級是智慧研發的〇級成熟度,如圖1所示。知識工程成熟度和智慧研發成熟度的對應關系如表1所示。

表1 智慧研發成熟度劃分表及與知識工程的同級對應

圖1智慧研發成熟度模型

〇級成熟度:自發級

本等級的定位是:基于個人意識的積累。總體特征是:在企業尚未有意識之前,優秀員工自發促進個體成長。具體特征包括:

• 研發部門以設計人員為主,仿真、質量和知識相關人員較少甚至尚未出現,數字化人才和仿真人才處于邊緣化狀態;

• 顯性流程基本沒有,按照約定俗成開展工作;

• 對產品的物理參數有清晰的理解,具有工藝設計能力,可以做少量設計改進;

• 數字化開始影響傳統設計過程,但仿真手段對設計過程的影響不大;

• 知識掌握在個人手中,通過數字化手段有所顯性化,但企業尚未意識到知識管理的價值;

• 從管理者至員工對質量體系的重視程度嚴重不足,質量體系基本上是走形式;

• 研發數據管理較為零散,開始嘗試使用產品數據管理;

• 軟硬件選型較為隨意,沒有特定的規劃和標準;

• 設計軟件主要是CAD軟件,尚無仿真軟件;

• 研發基礎IT主要是個人機或工作站;

• 尚無研發平臺出現

一級成熟度:意識級

本等級的定位是:基于企業意識的積累。主要特征包括:

• 總體特征:企業已經識別出研發關鍵要素,并著手開始有意識的積累工作;

• 數字化人才增加,仿真人才專職化,設計部門的質量人員以兼職形式存在;

• 出現獨立的質量部門,在設計組織中出現專職的仿真團隊;

• 對流程管理的重要性有所意識,并啟動局部的管理工作;

• 對產品的系統架構和運作邏輯具有清晰的理解,可以根據現有產品或系統進行逆向設計形成“新產品”或“新系統”;

• 企業開始進行部分數字化設計規范的梳理,開始認識到仿真在設計中的重要性;

• 意識到知識管理的重要性并有所行動,對數據類知識開始進行標準化加工,建立數據相關的知識庫,知識開始具有有序化特征;

• 管理者及員工開始對質量體系的建設與實施有所重視,質量文件規范完整;工程人員懂得必備的質量工具、方法,認識到質量是全部門的共同責任;質量主管參與重點型號評審;

• 開展了產品數據管理,開始嘗試進行仿真數據管理;

• 軟硬件選型主要依據型號(項目)的需求而進行;

• 設計仿真軟件主要是CAD軟件、單場單學科仿真優化軟件等;

• 研發基礎IT開始出現HPC硬件及調度軟件,具有部門級的網格計算體系;

• 研發平臺方面,除了使用PDM外,開始嘗試使用SDM平臺。

二級成熟度:穩序級

本等級的定位是:基于穩定流程的秩序。總體特征是:在流程引導下,企業開始將研發關鍵要素進行有序排布和運行。具體特征包括:

• 數字化和仿真人才已成為主力,兼職知識人才出現,設計部門的質量人員以全職形式存在;

• 任職資格體系定型,仿真人才形成獨立部門,質量部門擴大,出現知識管理的虛擬組織;

• 流程管理已經成為研發過程有序進行的保障;

• 對產品或系統的功能架構具有清晰的理解,根據功能架構進行系統架構的設計與仿真,可以對物理產品的參數提出清晰的要求,必要時可進行物理設計;

• 設計過程已經開始進行數字化變革,仿真成為設計的重要過程;

• 對信息類知識進行結構化加工,在企業范圍內開始共享并獲得效益;

• 有一定數量的各科室級別的詳細作業規范,重視質量與管理的融合,質量數據成為管理決策的重要依據。企業有一定數量的綠帶和黑帶,質量部門在企業地位較高;

• 設計數據和仿真數據的管理較為完備,開始進行過程數據、知識和質量等數據的管理,但這些數據管理之間相對獨立;

• 軟硬件選型基于部門和能力建設的規劃進行;

• 開始將CAE與三維CAD集成使用,并使用多場耦合仿真工具、多學科集成系統。開始引入CAI、CAQ及系統設計與仿真軟件。部分產品的核心部件擁有性能樣機。

• 研發基礎IT開始出現企業級的研發資源云平臺;

• 研發平臺方面,除了PDM、SDM平臺,開始使用KM、CAQ等獨立平臺。

三級成熟度:協同級

本等級的定位是:基于完整體系的協同。總體特征是:完整的智慧研發體系使得研發關鍵要素得到有效的協同、集成甚至融合。具體特征包括:

• 完成數字化改造,仿真人員成為研發骨干,知識人才專職化,質量能力成為基本能力;

• 仿真部門回歸、融入并充盈設計組織,實體化的知識管理組織建立,質量組織擴張到各業務部門及產業鏈中;

• 研發流程已經成為將研發各關鍵要素綜合集成起來的核心要素,并開始打通產業鏈的流程;

• 對產品或系統的技術需求和指標具有清晰的理解,可以根據技術需求進行功能分解與分析,進而進行系統架構的設計與仿真,對物理產品的參數提出清晰的要求,必要時可進行物理設計。整個過程呈現出正向設計的特征;

• 設計過程完成數字化改造,并開始進行仿真化變革,使得仿真可以在大部分重要的環節發揮作用,加速設計進程。完整的性能樣機開始出現;

• 開始利用少量的智能技術進行產品的智能化改造,對部分智能產品可以進行全新設計。

• 模式類的知識用數字化手段進行建模,可以在計算機上自動運行,引導研發進程。知識融入流程和設計過程,直接支撐研發工作;

• 重視質量與研發過程的融合,將質量文件的要求深入型號研制過程。各專業室擁有足夠的綠帶和黑帶,形成質量預防體系的基礎。質量開始成為員工自覺行為。質量主管成為企業高級管理人員;

• 建立較為綜合和完整的數據管理體系,對設計數據、仿真數據、知識和質量等數據,依據研發流程進行完整管理;

• 以對研發流程的支撐作為依據進行軟硬件規劃和選型;

• 設計仿真軟件方面,CAE軟件開始向多場多學科優化方向發展,CAD軟件向MBD方向發展,系統設計與仿真軟件開始展開全面應用,CAI和CAQ工具開始成為重要工具;

• 研發基礎IT方面,開始使用產業鏈或集團化的云平臺,部分智能產品開始在云中運營和維護;

• 研發平臺方面,各平臺集成和融合,形成具有協同特征的研發平臺。

四級成熟度:智能級

本等級的定位是:基于產品全生命周期模型的智能。總體特征:基于模型的產品生命周期,使得研發體系的運行都以量化的模型數據為依據,基于各類模型參數自動診斷和智能決策。具體特征包括:

• 設計組織更像是仿真化組織,所有的設計人員都具有仿真的基本能力,仿真人員成為研發主力人員;

• 實體化的知識管理組織建立,知識創造者是企業價值創造的主力;

• 質量能力成為人才選拔的重要能力,質量組織擴張到各業務部門及產業鏈中;

• 研發流程打通產業鏈,已經成為將產業各單元整合的核心要素,是產業鏈業務自動化流轉的基本平臺;

• 可以從客戶需求入手進行技術需求的分析,形成產品或系統的指標體系,可以根據技術需求進行功能分解與分析,進而完成系統架構的設計與仿真,對物理產品的參數提出清晰的要求,必要時可進行物理設計;

• 設計過程完成仿真化變革,使得仿真可以在所有必要的環節發揮作用,發揮著驅動設計流程的作用。大部分產品的設計基于性能樣機而進行;

• 利用智能技術進行智能產品的開發與運營,大部分產品達到較高的智能化程度;

• 對技術類的知識進行歸一化、模塊化和標準化,形成模型,建立產品技術平臺,在產品開發時各類模型發揮智能作用;

• 質量與研發過程充分融合,各專業室擁有足夠的黑帶,質量預防體系完善。質量成為員工自覺行為;

• 建立較為綜合和完整的數據管理體系,開始利用大數據技術對數據中的價值進行挖掘,獲得對研發的支撐;

• 軟硬件的選型以全企業或集團化的視角來規劃;

• 在軟件方面,基于MB PLM(基于模型的產品全生命周期)的理念,對研發相關的軟件進行配置和應用。CAD與CAE相互融合, CAI、CAQ及系統設計與仿真軟件成為設計師的基本工具;

• 研發基礎IT方面,產業鏈或集團化的云平臺是產品研發的基本平臺,大部分智能產品開始在云中運營和維護;

• 研發平臺方面,各平臺依據系統工程進行集成和融合,形成具有智能特征的研發平臺。

五級成熟度:智慧級

本等級的定位是:基于全企業模型及全息知識的智慧。總體特征是:基于全企業模型的和全息知識的智慧研發體系成為高度柔韌的體系,研發各關鍵要素融會貫通,且能隨需而變,構成企業難以模仿的競爭優勢。具體特征包括:

• 研發組織的領袖是對仿真體系具有深刻理解的佼佼者;

• 知識能力是基本能力,質量成為人才的基因;

• 設計組織就是一個大仿真組織,知識和質量能力成為組織的基本能力或組織基因,獨立化的組織形態已經不重要;

• 從成功實踐總結的研發流程成為企業核心能力,并且隨著業務的變化和技術的進步而調整;

• 具有完全和自由的正向設計能力,對客戶(市場或涉眾)需求進行合理細分、歸納、分析和管理,并依據此形成產品或系統的技術需求和指標。根據技術需求和指標進行功能的分解和分析,進而完成系統架構的設計與驗證。對物理產品的參數提出清晰的要求,必要時可進行物理設計;

• 數字化設計過程已經完成仿真化改造,設計過程本身就是一個仿真過程。仿真技術讓產品的功能、性能完全透視化,實時掌控產品特性。性能樣機成為產品設計的主要交付模式;

• 充分利用智能技術進行智能產品的設計與運營,產品都達到較高的智能化程度;

• 知識成為企業能力快速復制的支撐,能快速適應并支持企業變革;

• 重視質量與企業經營績效的關系,建立并執行卓越績效體系。質量主管為董事會之一員,質量意識成為董事會共識。質量成為企業和員工的基因,成為員工無意識的自覺行為,企業在快速變革中保持優秀的質量不變;

• 產品過程數據成為構成企業競爭力的要素,數據已經成為企業智慧的來源,通過大數據的挖掘來進行企業戰略決策;

• 軟硬件的選型以產業鏈云的視角來規劃;

• 在軟件方面,基于MBE(基于模型的企業)的理念,對研發相關的軟件進行配置和應用,以支撐全企業的模型化改造;

• 研發基礎IT方面,研發云已經成為產業鏈研發的基礎平臺,所有智能產品在云平臺中運營和維護;

• 研發平臺方面,各平臺依據智慧研發思想方法開始集成,形成智慧研發平臺。

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