（机械制造及其自动化专业论文）面向大规模定制的产品协同开发链系统若干实施关键技术.pdf

摘隳 摘要 在产品开发阶段让供应商和客户参与其中，对开发成本、质量和效率等具 有积极意义，已成为一种越来越受关注的开发模式，企业及其供应商之间的这 种协作关系可称为产品协同开发链。产品协同开发链的核心思想是通过产品、 资源和过程的优化和管理，达到开发最优创新产品的目的。因此，开发链的核 心内容就是研究如何根据市场需求和企业研发战略有效组织和管理开发链。 为解决产品协同开发链中的协同建模和分析问题，提出了一个基于参考模 型的产品协同开发链协阉框架。其中，顶层描述了设计链元模型，明确定义实 体、属性和实体之间的关系，中间层描述了设计链参考模型和设计链模型，底 层描述了设计链实例在产品开发周期过程中被初始化和反复执行。并依据设计 链模型提出了产品协同开发链的实施方法论和使能技术。 产品开发过程中的各种关系协同与协调是协同开发链实施的一个关键内 容。从信息机制、激励机制、支持机制及安全机制四个方面详细探讨产品协同 开发链系统协调方法。产品协同开发链系统的协调能力是表征企业内外部各方 面协同效应的能力，不仅影响到产品协同开发体系内部的组成关系，而且影响 到产品协同开发链的效率，进而影响新产晶的开发绩效。提出了有刹于新产品 开发绩效的系统协调环境因素与协调管理流程因素，建立起系统协调能力与新 产品绩效的概念模型。通过设计调查问卷进行调研，并对阀卷数据进彳亍统计分 析、整理，得出研究结论。 在进行大规模定制的产品族和模块化产品平台规划阶段，不仅要考虑功 能、结构等传统模块化设计的影响因素，而且需要考虑客户、供应商等外部资 源对产品规划的影响，使核心产品平台的建立能够综合反映企业内部、外部资 源的整体能力。基于产晶协同开发链产晶平台的概念和特点，通过需求分析、 产品平台设计、产品族设计详细分析了面向跨企业产品协同开发的产品平台与 产品族规划过程。最后以平面铣床和五面体加工中心为例应用所提出的方法进 行产品平台和产品族的构建。 最后基于a s p 、s q l 开发了产品协同开发链集成管理系统网络平台，实现 客户需求管理、产品平台管理、供应商资源管理、任务分解分配、供应商选择 面向大规模定制的产品协同开发链系统若干实施关键技术 和绩效评估等的导航，本文主要进行了跨企业模式下的模块化产品平台规划子 系统的开发，该子系统提供了完整的产品平台规划流程和相应的设计、分析功能， 为协同开发链产品平台规划提供了有效分析和优化工具。 关键词：产品协同开发链；实施方法论；协调机制；产品平台；加工中心 本文工作主要是基于作者参加的国家自然科学基金资助项目：产品协同开 发链理论及其实施方法研究，项目号：7 0 4 0 2 0 1 3 。 a b s t r a c t a b s t r a c t s u p p l i e ri n v o l v e m e n ti np r o d u c td e v e l o p m e n th a sb e c o m e a l l i n c r e a s i n g l y p o p u l a rm e t h o df o ri th a sp o s i t i v ee f f e c ti ni m p r o v i n gp r o d u c td e v e l o p m e n tc o s t ， q u a l i t y , t i m ea n di n n o v a t i o n ，e t c t h er e l a t i o n s h i pa m o n ga s s e m b l e r sa n d i t ss u p p l i e r s c a nb ec a l l e da sp r o d u c tc o l l a b o r a t i v ed e v e l o p m e n tc h a i n ( p c d c ) t od e s i g nt h e o p t i m a la n di n n o v a t i v ep r o d u c tb yo p t i m i z i n ga n dm a n a g i n gp r o d u c t , r e s o u r c ea n d p r o c e s si s t h ec o r ei d e ao fp c d c t h e r e f o r e ，h o wt o o r g a n i z ea n dm a n a g e d e v e l o p m e n tc h a i ne f f e c t i v e l yb ym a r k e tr e q u i r e m e n ta n de n t e 印d s er e s e a r c ha n d d e v e l o p m e n ts t r a t e g yi st h em a i np r o b l e mo fp c d c t h ei n h e r e n tc o m p l e x i t yo fp c d c ，s u c ha si t e r a t i v ed e s i g np r o c e s sa n dd y n a m i c d e s i g ne n v i r o n m e n t ，m a k e sc o l l a b o r a t i o nm o r ed i f f i c u l t t os o l v et h ec o l l a b o r a t i v e m o d e l i n ga n da n a l y s i sp r o b l e mo fp c d c ，t h ec o l l a b o r a t i v ef r a m e w o r ko fp c d c b a s e do nr e f e r e n c em o d e li sp r e s e n t e d o nt h et o pl a y e r , t h ed e s i g nc h a i nm e t a - m o d e l i sd e s c r i b e d ；t h ee n t i t y ，a t t r i b m e ，a n dr e l a t i o n s h i pa m o n gt h ee n t i t i e sa r ed e f m e d d e f i n i t e l y i nt h em i d d l el a y e r , t h ed e s i g nc h a i nr e f e r e n c em o d e la n dd e s i g nc h a i n m o d e la r ed e s c r i b e d o nt h eb o t t o ml a y e r , t h ed e s i g nc h a i ne x a m p l ew h i c hi s i n i t i a l i z e da n di m p l e m e n t e dr e p e a t e d l yi nt h ep r o d u c td e v e l o p m e n tc y c l ep r o c e s s a c c o r d i n gt od e s i g nc h a i nm o d e l ，t h ei m p l e m e n t a t i o nm e t h o d o l o g ya n dt e c h n o l o g i e s o fp c d ca r ep r e s e n t e d t h ec o o r d i n a t i o na n dc o l l a b o r a t i o no fd i f f e r e n tr e l a t i o na r et h ek e yi s s u e st o i m p l e m e n t i n gp r o d u c tc o l l a b o r a t i v ed e v e l o p m e n t t h ec o o r d i n a t i o nm e c h a n i s mo f p c d ci sd i s c u s s e df r o mf o u ra s p e c t s ：i n f o r m a t i o nm e c h a n i s m ，i n c e n t i v em e c h a n i s m , s u p p o r tm e c h a n i s ma n ds a f em e c h a n i s m ，a n dt h e nt h es y s t e mc o l l a b o r a t i o ni s a n a l y z e da n do p t i m i z e d t h ec o o r d i n a t i o nc a p a c i t yo fp c d c m e a n st h ec o l l a b o r a t i v e e f f e c t i v e n e s so fe n t e r p r i s ei n s i d ea n do u t s i d e ；i ta f f e c t sn o to n l yt h ei n t e r n a l c o m p o s i n gr e l a t i o n so fp c d c ，b u ta l s ot h ep c d ce f f i c i e n c ya n dr & dp e r f o r m a n c e o fn e wp r o d u c t t h es y s t e mc o o r d i n a t i o ne n v i r o n m e n ta n dm a n a g e m e n tp r o c e s s w h i c ha r eh e l p f u lf o rr e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n tp e r f o r m a n c ef o rn e wp r o d u c ta r e 面向大规模定制的产品协同开发链系统若干实施关键技术 p r e s e n t e d ，t h er e l a t i o n s h i pc o n c e p t i o nm o d e lb e t w e e ns y s t e mc o o r d i n a t i o nc a p a c i t y a n dn e wp r o d u c tp e r f o r m a n c ei se s t a b l i s h e d f i n a l l y , ar e s e a r c hq u e s t i o n n a i r ei s d e s i g n e dt oc a r r yo u ti n v e s t i g a t i o n s ；t h er e s e a r c hd a t ea n di n f o r m a t i o na r es o r t e da n d a n a l y z e ds t a t i s t i c a l l y t h et r a d i t i o n a lm o d u l a ri d e n t i f i c a t i o nf a c t o r s ，i n c l u d i n gp r o d u c tf u n c t i o na n d s t r u c t u r e ，a n dt h eo u t s o u r c i n ge f f e c tf a c t o r ss u c ha sc u s t o m e r s ，s u p p l i e r se r e ，a r e c o n s i d e r e di nt h ep l a n n i n gp r o c e s so fm o d u l a rp r o d u c tf a m i l ya n dp r o d u c tp l a t f o r m b a s e do nt h ep r o d u c tp l a t f o r mc o n c e p t i o na n dc h a r a c t e r i s t i co fp c d c ，a c c o r d i n gt o t h er e q u i r e m e n ta n a l y s i s ，p r o d u c tp l a t f o r md e s i g na n dp r o d u c tf a m i l yd e s i g n ，t h e p r o d u c tp l a t f o r ma n df a m i l yp l a n n i n gp r o c e s sf o ri n t e r - e n t e r p r i s ep c d c a r ea n a l y z e d e l a b o r a t e l y f i n a l l y , t w oe x a m p l e so fp r o d u tp l a t f o r mp l a n n i n go fm o d u l a rm a c h i n e t o o la f eg i v e nt os h o wt h ee f f i c i e n c ya n de f f e c t i v i t yo f p r o p o s e dm e t h o d 。 f i n a l l y , b a s e do na s p , s q l ，an e t w o r kp l a t f o r mo fi n t e g r a t e dm a n a g e m e n t s y s t e mf o rp c d ci sd e v e l o p e d i nt h i sd i s s e r t a t i o n , t h em o d u l a t i z a t i o np r o d u c t p l a t f o r mp l a n n i n gs y s t e mi sd e s i g n e d ，w h i c hi n c l u d e st h ep l a n n i n gf l o wo fp r o d u c t p l a t f o r ma n dr e l a t e dd e s i g na n da n a l y s i sf u n c t i o n ；i tp r o v i d e st h ee f f e c t i v ea n a l y s i s a n do p t i m i z a t i o nt o o l - f o rp r o d u c tp l a t f o r mp l a n n i n go fp c d c k e yw o r d s ：p r o d u c tc o l l a b o r a t i v ed e v e l o p m e n tc h a i n ( p c d c ) ；i m p l e m e n t a t i o n m e t h o d o l o g y ；c o o r d i n a t i o nm e c h a n i s m ；p r o d u c tp l a t f o r m ；m a c h i n ec e n t r e t h et h e s i si s s u p p o r t e db yn a t u r a ls c i e n c ef o u n d a t i o no fc h i n a 州o ： 7 0 4 0 2 0 1 3 ) 厦门大学学位论文原创性声明 兹呈交的学位论文，是本人在导师指导下独立完成的研究成果。本人在论 文写作中参考的其镳个入或集体的研究成果，均在文中以明确方式标明。本人依 法事有和承担由此论文产生的权利和责任。 声明人( 签名) ： 馒磊薹 2 o g 年月如 厦门大学学位论文著作权使用声明 本人完全了解厦门大学有关保留、使用学饿论文的规定。厦门大学有权保留 并向菡家主管部f 1 或其指定枫构送交论文的纸质舨和电子舨，有权将学位论文用 于非赢利目的的少量复制并允许论文进入学校图书馆被查阅，有权将学位论文的 内容编入有关数据库进行检索，有权将学位论文的标题和攘要汇编擞舨。僳密的 学位论文在鳃密后适用本规定。 本学谴论文属于 1 、保密() ，在年解密詹适用本授权书。 2 、不保密乃 ( 请在以上相应括号内打“4 ) 作者签名：馒爻塞作者签名：翌岛兹 导师签名： 呷 飞钆 髯 隧期：w 年石胄醐 只期：弘哆年月矿闷 第一章绪论 第一章绪论 激烈的竞争和多样化小批量的客户需求及企业资源的局限性，使得企业产 品研发的外协需求增加，供应商、客户等资源在产品研发中的作用越来越重要， 合理规划和利用企业内外各种资源成为产品开发成功的重要因素，跨企业的设 计信息和资源的优化配置和系统化管理成了竞争的核心。产品协同开发链为这 种开发模式提供了一种有效方法和手段。 产品协同开发链是在融合产品数据管理、供应链管理、大规模定制( m c ) 和并 行工程等各种先进的设计与制造管理的思想和方法基础上提出的现代产品研发 和创新管理模式。产品、过程和组织( 或成员) 是协同开发链内的关键要素。其 中产品是协同开发链构建和实施的核心；组织成员是协同开发链实施和协调的对 象；而过程则是协同开发链运行关注的重点，信息的流通与协调机制的实施都是 基于过程活动予以实现。从企业独立研发到跨企业协作研发的模式转变，对企业 原有的产品模型、开发过程和组织结构等都提出了新的要求。 1 1 产品协同开发链的介绍 产品协同开发链的提出源于产品研发由企业内部资源不断扩展至企业外部 资源，即在研发阶段就考虑整合、协调企业在供应链、行业乃至全球环境下的资 源利用问题。所谓产品协同开发链，是基于企业自身产品战略、产品资源平台 以及一定组织协调、信息流通机制和方法，围绕产品开发而构建的一条由制造商 以及其相关的一系列零部件供应商、客户和其他协作者的功能网链。通过对资源、 协作者能力的综合分析、评价、整合、规划与配置构建适合企业发展、适合产品 研发的系统，进而基于网络技术和软硬件平台，使得设计信息沿着经过优化的链 结构顺利流动，以实现客户的多样化定制的需求。产品协同开发链，不仅是一条 连接供应商到客户需求的供需链、信息链、资金链，而且是一条增值链【l 】。产品 在协同开发链上因实现了客户需求定制化设计的快速低成本的交货而增加了客 户满意度和延长了产品全生命周期而获得了隐性价值，给相关的企业带来了潜在 收益。 产品协同开发链是为了适应日益激烈的市场竞争环境，对新产品开发中涉及 面向摸定制的p “悱同”发链系统扑f 实施关键技术 的资源、过程等进行优化、管理和协调的产品开发模式。如图11 所示它由制造 商咀及与其相关的一系列零部什供应商、客户和h 他协作者等组成，这屿绀织是 企业根据门身产品战略等按照定的规则选择和规划，其内部备层次、组织z 叫e l 的接口关系是在一定的软硬件平台基础上实现的”i 。! 】i l = 于此刚纤，在。个具体的 产品升发项h 内，窖户需求被传递到制造崩再到零部件供应帅系统，并由其开发 零部件以装酣、配篷捉“i 给样户，存返过样中，同绕产品开发使璇计信目以 定的方划、通过所构建的资源甲台在经过优化的链结构中顺利流动，计通过定 的机制协调系统内丌发成员2 州的芙系：叫此，产品协同开发链的内容包括： 产品f j 同扑发谜系统胁叫框禁产。诌升发镀系统晰调机制及j # 协训能力列新产d 6 丌发绩效的影响；州一。品协川丌技外协资源配置胤划：向川跨企、l i ，伽同丌发的 模块化，“品下台规划新产品协同”发的供应商规划与选择协l 叫开发任务分舭 j 分酣零j 州与供应南协h 管理，早j 网络的协h 分析瓷源共亨技术。 4 品i 供虚商，制造商零邮件供直商 ，i 0 t 1 越1 。 氯丽丽磊赢面面蕊i 正 、 一 、。7 图l1 产品协同开发链系统组织与实施结构 筚于r 述分析和定义，可以总结产出协l 刊丌发谴的基本特j 1 妒】 侧重丁产品争生命周期的上游过程。 产品协同开发链例重于产品= j 1 = 发前期围绕产r 铺行发组织* 种资游支持r 。品 外发的过程，它关注的足，“。品丌发i 【j ! 日内= 仃协作关系的缸之问的设计信息流的 有教管理，产品开发任务倚理，以及产品丌发过程设计和优化及组织协调、订价。 4 。5 仂 川 ” 发 项 目 ， 、， 、 辑 r j1卜卜二llfl n明协丌旋链系统下台 第一章绪论 2 ) 基于企业战略进行产品技术、制造资源最优配置 产晶协同开发链与经营战略、产品战略、产品平台密切相关，以此为基础进 行供应商、客户等资源的规划和配置，其因的是通过构建面向产品战略的企业资 源平台，以保证具体产鼎研发项鞠的顺利进行以及生产、经营的效益最优化。 3 ) 关注供应商等外部资源的优化和有效集成。 在产品规划和开发过程中，客户、供应商及其他协作者的有效参与是协丽舞 发链关注的核心。因此，什么样的客户、供应商何时、以何种方式参与产品开发， 刹是协同开发链顼嚣实施关注酶重点。 4 ) 关注过程协调与信息流通 基于产品协同开发链的产品开发过程主要研究在相关企业、人员在开发时闻 和企业资源的约束下，通过交互、通讯、协作、协调和谈判，共同完成产品的开 发任务的理论和实施方法，在协同设计过稚中既有技术闻透，又有组织管理问题， 信息流通与协调机制的建立是保证协同开发链项目实施绩效的关键。 1 2 课题的背景和来源 2 0 世纪9 0 年代以来，供应链管理受到广泛重视，但关注的重心是优化物流 管理，丽如何处理客户、企业和供应商之闻的产品开发合作关系一直未能引起足 够的重视。在产品研发过程中越早让供应商参与其中，整个项目节省的资金就越 多。近些年来，这一观点受到越来越多的重视。如：l 扭a h n f 4 】、d o w l a t s h a h i t 5 】 等学者研究了影响供应商早期介入新产品开发积极性的因素，并发现当制造企业 越是依赖于供应商，供应商越有浓厚的兴趣度薪产晶开发越早介入，供应商晕期 介入产品开发是一种“将供应商能力融入产品开发企业供应链系统的有效方法”。 制造商与供应商之间的关系已不仅局限于面向制造的物流层次的合作关系，更是 向着产品研发等更为深层的紧密合作将更有利于企业的发展。基于此背景，产品 协同开发链的研究逐渐受到人们的重视，如t w i g g t 6 j 通过研究产品制造商与其零 部件供应商以及客户之间的供需关系，提出了一些管理产品开发的原则和机制； 蔼p e t e ro q a d y l l 刀则研究了面向协同开发的项耳设计任务的分解、分配方法和手 段。这些研究分别从参与者和涉及活动等不同角度对跨企业的产品协同开发管理 进行了研究。 3 面向大规模定制的产品协同开发链系统若干实施关键技术 当前，这种企业间协同的问题正逐渐受到企业和学术界的关注，然而，相关 文献分别从供应商、客户等不同角度定性的讨论了参与核心企业产品开发的模式 和方法及优缺点【8 ，9 】，并未从系统角度论述产品协同开发的构建模式和技术框架。 目前，产品协同开发链的研究尚处在起步和发展阶段。国内外的研究主要集 中于网络化协同设计方法、以及软硬件使能工具方面的研究，而针对产品协同开 发链系统协同框架、关键技术、资源优化组织和设计的方法以及其协调等没有系 统、完整的报道。尤其是在国内，很少见到相关的报道。 本文工作主要是基于作者参加国家自然科学基金资助项目：产品协同开发链 理论及其实施方法研究，项目号：7 0 4 0 2 0 1 3 。 1 3 课题的意义 优化产品开发过程中的各种信息和资源，协调与客户及协作企业等之间的关 系，已成为企业产品开发的重要模式。产品协同开发链为这种开发模式提供了一 个有效方法和手段。产品协同开发链作为一种有效的企业协作开发模式，不仅可 以提高企业产品研发的效率，而且提升了项目实施的效果，从企业竞争的角度来 说极大程度提升了企业的核心竞争力。通过合作伙伴之间的资源规划和优化配 置，以及密切的合作，及时准确的响应细分市场的需求。 近年来，随着c i m s 的推广，尤其是c 伽i 冲s c m 等技术的实施和应用， 我国制造业产品设计、制造能力都有了长足的进步。在此条件下，根据我国企业 的特点和发展现状，研究如何根据企业发展战略和现有的供应商网络、客户等相 关资源，建立一种具有可具体操作、实施的产品协同开发链理论体系和实施方法， 将对提高我国企业产品研发水平、提高参与国际竞争的能力具有重要指导意义。 尤其是w t o 的加入，国外制造业将进入我国市场，与其全球采购、系统配套、 模块化供应的主流生产模式，我国制造业存在着很大的差距。因此，改变产品的 同质化、提高产品多样化程度、开发拥有自主核心技术的产品将是在全球经济一 体化的趋势下取得竞争胜利的保证。 1 4 本文相关内容的国内外研究状况 产品协同开发链的研究正处于起步和发展阶段，目前国内外关于对其相关内 4 第一章绪论 容虽然都有了一定的研究，但还不够深入和全面，国内外关于相关主题的研究主 要表现在两个方面：( 1 ) 从计算机及自动化领域出发，建立计算机支持的协同工 作环境以及相关的理论、方法和关键技术研究【l0 1 。( 2 ) 从面向协同设计的计算机 软、硬件使能工具的研究，譬如p r o e 、c a t i a 等大型c a d 软件开发商都将网络 协同设计作为主要发展之一，在这些新软件中，一类是对原有的c a d 系统进行扩 展，增2 1 w e b 功能，另一类是重新开发网络化协同设计支持环境。前者由于是在 原有系统的基础上增加了w e b 功能，所以，在支持真正的异地异构环境下的设计 方面还存在许多问题；后者主要目标是提供协同交流的环境，但普遍缺乏常用c a d 系统的设计和信息集成的功能【l l l 。 1 ) 系统协同框架实和施方法论的研究现状 y o u n g h w a nc h o i 等学者提出了基于参考模型的协同框架，通过设计链过程参 考模型、服务部件参考模型、技术和标准参考模型详细阐述了设计链参考模型的 架构与组成，企业可以利用此参考模型指导产品在整个开发全生命周期的运作以 及相关管理和技术要素的采用。虽然他们对设计链参考模型进行了较详尽的阐 述，但是在具体的过程分析上，未给出具体、细化的过程模型，不方便企业的借 鉴使用，而且未给出具体的实例进行分析【1 2 1 。吴鹏等学者对知识管理系统中协同 工作的模式、框架进行了分析探讨，提出了智力协同框架模型，并分析智力协同 框架下智力资产的类型和作用，根据集成程度将协同框架分为了六个层次，但是 该模型还需要进一步的实践和应用，从而可以在该理论的支撑下架构知识管理系 统下的协同工作应用框架【l3 1 。基于实际项目介绍了c a d 协同框架结构及其实现， 提供了一个有效的协同环境，使设计者跨越地理限制、系统平台限制，让所有参 与成员能共享同一信息、交流思想、协作进行c a d 设计，该学者提出了很具实际 应用的网络协同框架，是一个未来发展的动向【1 4 1 。 浙江大学现代制造工程研究所在2 0 0 3 年研究提出了绩效驱动过程管理实施 方法论，整个模型包含了：初始化，建立过程绩效测评系统，理解与分析过程， 设计新过程，实施新过程，测评新过程六个阶段，为过程管理人员提供了一种集 成的过程管理实施导航或者指南，帮助和引导实施人员根据方法论的内容和步骤 完成过程管理【1 5 1 。徐学军等学者提出了e r p 实施方法研究，运用霍尔模型方法论、 w s r 方法论对e r p 实施方法进行了明确的内涵界定，并建立了e r p 实施方法论的逻 5 面向大规模定制的产品协闷开发链系统若干实施关键技术 辑步骤模型，以及三维框架模型 阚。杜栋等学者针对业务流程重组应用中所遇到 的问题，从方法论的角度讨论了企业如何实施业务流糕重组；并分析业务流程重 组企业所具备的特征。虽然该学者给出了业务流程重组的实施方法论思想，但是 分析还不够深入，未研究具体的实施流程【1 7 】。 2 ) 协调机制和影响新产品开发绩效的研究现状 对协调机制的研究，国内外都有了很大的进展，l e ix u 强】提出了协调机制是 一种被用来管理组织间相互依赖性的有效方法，给出了基于属性和系统过程的选 择供应链协调机制的方法和步骤，遥过分析企业的操作环境，获褥资源共享结构， 决策类型，控制水平和风险与奖赏分担这些属性值，依据分析结果选择最合适的 协调机制。虽然他对协调机制进行了较为详细的分析、介绍，并且给出了选用方 法，但是对协调机制的具体如何实施并未给出具体的方法。在对供应链协调机制 的研究上，国内岳飞宇等f l9 】学者通过分析供应链失调对经营业绩的影响，给出了 协调机制的形式化描述，提出了用委托一代理理论来指导供应链管理种协调机制 的设计。逐有清华大学的两位学者f 2 0 1 分析由于非对称信息和不一致激励，基于博 弈论和机制设计理论给出供需链协调问题和原理的形式化描述。但是他们两者都 缺乏统一的数学描述和协调机制设计方法。 对于影响新产品绩效的因素，国内外很多学者都提出很多相关的因素，其中 以知识管理能力为相关主导因素的磷究偏多。汪华林口l 】提出了顾客知识管理能力 对新产品绩效具有显著的正向影响，得出了企业加强顾客知识流程在组织内的运 作效率以及组织环境对顾客知识管理活动的支援能力，将会是提升薪产品开发绩 效的有效手段。虽然他验证了顾客知识管理能力对新产品开发绩效的影响，但是 考虑的因素不够全面，不钝完整的说明影响产品开发的关键问题。另外，c o o p e r 2 2 j 也曾以产业特性与企业特性为创新的中介变数。实证结果得出产业的成长率愈 高，则r & d 的资源投入愈高，愈有利于新产晶开发。同样的该学者也只能两个方 面进行了论证，论证不够全面。刘常勇【2 3 】以实证研究提出技术资源管理能力对于 新产品开发绩效会产生显著的影响。两这项研究主要是根据m o r i na n dr a f f e r 够澄】 的定义，将技术资源管理内涵区分为：清点、评估、最佳化、丰富化、监督、保 护等6 项主要功能。通过这些文献，可以发现大部分学者，都是从各自的角度论 证相关因素对新产品开发绩效的影响，未能从系统的角度，从影响产品开发的所 6 第一章绪论 有方面进行完整的论证。 3 ) 产品模块划分和平台构建的研究状况 功能和结构分析是产品设计的基础，因此在模块划分中国内外学者也主要从 这两个或二者综合的角度开展研究。g u 和s o s a l e 2 5 】提出了面向全生命周期的集成 模块化设计方法，通过有效地采用遗传算法和模拟退火算法来求解所建立的优化 模型，进而实现产品的模块化，该方法需要构造大量的相关矩阵，工作量大，两且 最终的模块划分依赖于设计师的工作经验、个人素质和知识面等，难以实现计算 机辅助设计。g e r s h e n s o n 等人【2 6 1 通过定义零件之间的依附性和相似性来建立评价 矩阵，进而根据计算结果的优劣形成模块，但其优化计算过程显得复杂冗长；k u l r i c h 、k 。t u n g 等婆7 】提出建立产品功能结构，然爝将功能相关的元素组合成模 块。该方法对模块的几何相关、客户需求等因素均缺乏考虑，因此其模块划分的 合理性还有待进一步研究。e p p i n g e r 【2 8 】利用各零部件之闻的物理关系进行模块划 分，并采用启发式交换算法进行聚类分析。该方法仪从结构模块的物理相关条件 上考虑了模块划分，恧忽略了零部件的几何相关条件。 产品族和产品平台的设计和管理是支持实施大规模定制企业发展的基础，国 内乡 的学者对产晶平台的构建方法及平台管理进行了大量的研究。秦红斌【2 9 】等给 出了面向m c 的跨企业的广义产品平台的构建方法和实施关键技术；r o n a l ds f a r r e l 3 0 】提出了基于市场细分的产品平台的构建方法和步骤；支l 芳p 1 】则根据以已 有产品的功能结构基础，通过划分产品模块、分析模块性矩阵，提出了基于自底 良上法的功能相似产品平台设计方法；林森【3 2 】提出了面向大规模定制的产品平台 管理模型的体系结构，从功能视图、技术视图和组织视图三个方面对产品平台管 理进行描述，这些理论和算法的研究为产品协同开发过程中产品平台的构建奠定 了数学和理论基础，然而很少考虑供应商等资源对产品平台构建的影响。 1 5 本文研究的主要内容 本课题以大批量定制生产模式为基础，以整合优化企业内外资源为核心，构 建低成本、高质、高效满足客户多样化定制需求的产品协同开发链。进行了面向 大规模定制的产品协同开发链系统若干关键技术研究，主要提出了产品协同开发 链系统协同框架、实施方法论、协调机制及其对开发绩效的影响以及面向跨企业 7 嚣淘大鬣模定割懿产磊协同开发链系统若子实施关键按零 协同开发的模块化产品平台规划，并进行了基于网络化豹模块仡产品平台规划子 系统的开发。整个文章的研究内容框架如下图所示。 图1 2 论文研究内容总体框架 产品协同开发链系统的协同框架：产品协同开发链内在的复杂性，如迭代的 设计过程和动态的设计环境，使褥协同难度加大。为解决产品协同歼发链中的协 同建模和分析问题，提出了基于参考模型的系统协同框架。依据设计链模型提 出了产品协同开发链的实施方法论和使能技术。 产品协同开发链系统协调机铡及其对开发绩效的影响：开发过程中的各种关 系协同与协调是协同开发链实施的一个关键内容，从信息机制、激励机制、支持 机制及安全机制四个方面详细探讨系统协调方法。根据调研统计分析论述了产晶 8 第一章绪论 协同开发链系统的协调能力对新产品开发绩效有着正向影响。 面向跨企业协同开发的模块化产品平台规划：在进行大规模定制的产品族和 模块化产品平台规划阶段，不仅要考虑功能、结构等传统模块化设计的影响因素， 而且需要考虑供应商等外部资源对产品规划的影响，使核心产品平台的建立能够 综合反映企业内部、外部资源的整体能力。通过需求分析、产品平台设计、产品 族设计详细分析了面向跨企业产品协同开发的产品平台与产品族规过程。 模块化产品平台规划的系统开发：该网络系统提供了完整的产品平台规划流 程和相应的设计、分析功能，为协同开发链产品平台规划提供了有效分析和优化 工具。 9 面向大规模定制的产品协同歼发链系统糟千实施关键技术 第二章产品协同开发链系统协同框架 由于产品协同开发项目涉及到企业的很多方面，增加了实施的难度和复杂 性。实施的关键技术以及相应的方法和工具被认为是诖供应商有效参与开发两个 主要方面。首先，需要一个类似供应链实施参考模型( s c o r ) 的设计链实施参 考模型( d c o r ) p 3 】以支持产品协同开发的过程。茸前供应链的研究和建模主要 基于整个链或者不同层次的单个企业。这些研究由于没有考虑企业或者供应商产 品开发的战略丽使得研究和建模具有一定的局限性稍。虽然也有些学者透过研究 产品协同开发的利弊，并提出了一些实施的策略和机制，也提出了基于信息技术 和信息系统构建支持产品协同开发的框絮，然而一个系统的方法用以指导产品协 同开发链的实施尚未报道。 产品协同开发链内在的复杂性，如迭代的设计过程和动态的设计环境，使得 协同难度较大。为解决产品协同开发链中的协同建模和分析问题，提出一个基于 参考模型的产晶协同开发链系统协同框架。产品开发链系统协同框架参考了 o m g 的元模型框架以一个多层次结构来表达设计过程模型，如下图所示。在项 层，描述了设计链元模型，运用数据库建模方法进行模型搭建，在此层次，实体、 属性和实体之间的关系被明确定义。中间层，描述了设计链参考模型和设计链模 型。设计链模型通过使用设计链参考模型对企业设计过程进行建模来构建。底层， 描述了设计链实例在产品开发周期过程中被初始化和反复执行。 兀 数 据 模 型 参 考 模 型 实 例 设计链元模型 。设计过程元模型卜叫产晶技术元模型h 组织结构元模型， li 设计链参考模型 设计过程参考模型 卜叫产品技术参考模型1 叫组织结构参考模型 1l 设计链模型 il t ， 设计链实例 图2 1 产品开发链系统协同框架 1 0 第二章产品协同开发链系统协间框架 2 1 元数据模型 元模型是“模型的模型 。它定义了用来构建离散系统对象模型的基本的元 素、语义和模型的机构【3 5 1 。元模型是技术性的、中闻件的，元模型在分布式环境 下进行交互，通过在建模语言间建立映射，打破了亘不相容的工具、知识库和应 用之闻的障碍。元模型包含了最底层最详尽的一切数据资料，元模型是参考模型 的数据基础，参考模型是元模型的具体表现。此文的元模型是利用面向对象的数 据库模型来构建，通过e r 图建立各个实体及它们之间的相互关系，以此建立系 统的概念模型然后转化为易于理解的物理数据模型。 物理数据模型描述模型实体的细节，包括通过使用特定豹( 数据库) 产熬如 何实施模型的信息。这些细节包括数据类型，索引，约束，确定所有的表和列， 定义终键用于确定表之间的关系，基于用户的需求可能进行范式化等内容。物理 数据模型是在逻辑数据模型的基础上，考虑各种具体的技术实现因素，进行数据 库体系结构设计，真正实现数据在数据库中的存放。物理数据模型的嗣标是指定 如何用数据库模式来实现逻辑数据模型，以及真正的保存数据。产品协同开发链 系统元数据实体关系墨和物理数据模型如下两图所示。 图2 2 产品协同开发链系统元数据实体关系图 目 规栏i 制p * 日，r 发链系0 ：十# 关键技m e l 鲞、j 刖 端 图23 产品协同开发链系统物理数据模型( 部分) 22 产品协同开发链系统设计链参考模型 ，n 品仂r0 丌发链系统参考模型包括设计过科、一“品技术和组织结构参考模 型。设训过程参考模型获取企、k 一品玎发过秤中的设计过秤。产品技术模型为史 施设过程提供各种技术指岢和平台参考，绑织结构参考校掣通过2 h 纵协作规划 熳训过程和产品平台。每个参考模型是多层次站构并月辅互依赖。一种参考模 刑的具体天系如f 图所示： 需求 析平台构建，川发饿构建，开发链实施 ( 技术规格 ；= i _ 准产品模角色参与，胁 1 分工( n “部 外郇证业 缺，产品平台，产品旗) 供应商，窖户) 客广， 图2 4 产品协同开发链参考模型关系图 藉移、。 参鍪参 晒。融一 第二章产瑟协目开发链系统协目框絮 2 。2 设计过程参考模型 开发过程的有效蜘同要求理解如何影响关键业务过程和组织中人员的能力。 d p r m ( d e s i g np r o c e s sr e f e r e n c em o d e l ) 获取企业协同开发过程的一般设计过 程。d p r m 采用s c o r ( 供应链运作模型) 描述了三层次的设计过程。s c o r 模型是 一个崭新的基予流程管理的工具，国外许多公司已经开始重视、研究和应用s c o r 。 s c o r 不是软件指南，而是业务流程指南，但它也可以作为供应链管理软件开发 商的参考。在许多情况下，改变管理流程即可使企业获得最佳监绩丽不需要开发 软件【3 6 】。 第一层以最一般的形式表达设计链过程。所有的设计链包含5 种类型的过 程：设计链的过程管理，工程变更管理，概念开发管理，具体设计过程管理，配 置过程管理。第一层流程图如图2 5 所示。 d p r m 的第二层是第一层的具体化，第二层提供了第一层的变量。第二层设计 过程表达一个简单设计链的线性结构。设计过程参考模型常常是评价和理解协同 开发链的基础。 每一个第二层过程可以进一步被定义为一组子过程。他们定义了执行过程变 量过程中的基本步骤的顺序。第二层流程图如图2 6 所示。 图2 。5 设计过程参考模型第一层流程 1 3 面向大规模定制的产品协同开发链系统若干实施关键技术 过 程 类 型 过 程 变 爨 子 过 程 图2 6 设计过程参考模型第二层流程 2 。2 。2 产品技术参考模型 产品技术是一个企业设计研发发展的基础，产品技术支持整个设计活动的过 程。产品技术参考模型描述了支持产品设计过程的技术和标准。此参考模型定义 了两层技术，第一层描述了技术领域，设计活动，数据格式，通讯，安全，产品 平台和集藏。第二层定义了技术标准。 表2 1 产品技术参考模型层次表 第一层第二层 设计潺动概念产生，工程工艺标准，计舞规辅助设计 数据格式产品数据，计划，资料文档 通讯w e b 测览器，e m a i l ，会议 安全安全协议，安全标准 产晶平台产品模块，产晶平台，产品族 集成信息集成，数据集成 1 4 第二章产赫镑露嚣发链系统协同捱蘩 2 。2 。3 组织结构参考模型 组织结构参考模型描述了实施产品设计参考模型中设计过程的人员及部门 组织活动。通过计划、决策和组织，协调开发过程中成员与任务之间的关系，保 证设计信息和知识在跨企业的项露组内协调流通。制造企业及其供应商之间的关 系协调与管理是协同开发过程的关键内容，两获取有效的客户需求信息是指导企 业开发产品的方向，与外部企业的合作和竞争则可以促进产晶开发的效率。 所提出的组织结构参考模型宙两层组织结构组成，组织结构模型的第一层定 义了实施设计活动功能领域的组织领域，它包含四个基本组织结构：客户，供应 商，核心企业，外部企业。组织结构参考模型的第二层定义了组织活动，组织活 动是用来组合以实施产品设计参考模型第三层设计过程的逻辑构件。 表2 2 组织结构模型层次表 第一层第二鼷 客户 客户髯求信息获取，客户聚类，客户售后信息反馈 供应商供