工业工程管理方法应用于新产品研发管理
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工业工程管理方法应用于科研
项目管理最早应用在美国潜艇北极星导弹发射项目，即首 次利用计划评审技术网络图管理法(PERT)来系统进行项目管理。这种先进的管理方式使得产品质量得以提高，项目的研制周期和研制费用都大幅降低。从此工业工程管理技术在航空新品研制领域广泛应用，经过几十年的不断发展，在航空新品研制领域形成
价值工程、质量管理、并行工程、项目管理为代表的现代工业工程管理技术。工业工程管理方法应用于新品研制管理的意义：缩短研制周期、降低研制费用、提高产品质量。所以有必要作深入的分析研究。
一、如何开展并行工程来缩短新品研制周期
并行工程(Concurrent Engineering，简称CE)：是一种系统的集成方法，它采用并行方法处理产品设计及其相关的各种过程(包括制造和支持过程)。此方法要求产品开发人员在设计一开始就考虑产品整个生命周期内从概念形成到产品报废的所有因素，包括质量、成本、进度计划和用户需求。CE的目标是企业开发新产品的目标，即：缩短开发周期、改善质量、降低成本，这也是CIM（Computer Integreted Manufacturing）的目标。
并行工程的两大要点：
1、 并行工程强调设计的“可制造性”、“可装配性”、“可检测性”、“可使用性”、“可维 修性”。
2、研制过程中的并行交叉，和在设计阶段后续部门就介入。
所以，并行工程是对产品及其下游的生产和支持过程进行并行一体化设计的系统方法，是加快新产品开发的一种新模式。它将传统的制造技术与计算机技术、系统工程管理技术相结合，在产品开发的早期阶段全面考虑产品生命周期中的各种因素，力争使产品开发一次成功。
1 现行传统的研制机制与并行工程的区别及利弊分析
1.1 传统的工程设计是按阶段顺序进行的，是一个序列化的研制过程。
其特点是：
前—阶段的工作全部结束后才能进入下一阶段，并向下一阶段交付完整的成套资料。若前一阶段中工作存在失误，对下一阶段的工作造成困难，则前一阶段的有关工作将予以返工，即前段工作将重复迭代，直至问题解决。
这种顺序式研制过程的不足是：
由于各个阶段是相对独立的，故前段的设计人员往往只能在不能充分了解后续各阶段工作特性的情况下作出设计决策，因此不能很好地满足产品的可生产性和可保障性要求，容易造成返工、重新设计和较长的生产准备时间，从而使生产和保障费用过高，研制周期加长。
1.2 并行研制过程是不同研制阶段并行进行，且有一段搭接过程。
其特点是：
不同阶段的人员有了信息交流。后续阶段能发现前段设计中产生的矛盾和不协调以及 存在的问题并能够及时反馈，使得前段设计工作在批准实施前能及时更改。
采用并行研制优越性：
采用并行的研制方法可以大为减少迭代循环，由于并行方法减少了重新设计和返工， 减少了缺陷和产品故障率，所以会显著地缩短研制周期，降低了研制费用，提高了产品的 质量。
2 本公司现状分析及改革创新建议
2.1 本公司现行新品研制体系和研制程序存在问题的分析
本公司现行的新品研制体系仍是分专业、分部门的传统的金字塔管理模式，专业及职能 部门自成体系，封闭管理，产品研制管理层次多，运作效率低，部门间横向协调能力差。多轮次的研制程序延续几十年无本质的改变，这种管理制度与过去不发达的科技水平相适应。在当今科技水平高度发达，特别是计算机技术在产品研制各方面的广泛应用，促成了产品研制的飞跃。所以传统的新品研制管理机制已经不适应当前市场环境要求。
2.2 研制体系、程序的改进和意识的转变
2.2.1 改进措施
分析本公司新品研制中低效率、长周期、高成本、产生工作失误、扯皮、低质量的原因，借鉴被实践证明行之有效的先进的并行工程管理模式，来进行新品研制创新。
2.2.2 简化研制程序
现行新品研制程序是设计、加工、装备、修改、再加工、再装备、再修改的多循环的研制程序。之所以多重设计、制造的目的就是增加保险系数，用多轮次的试制产品分阶段通过不同要求的检测、试验陆续发现问题，逐步解决问题。这不可避免造成产品研制的长周期和高成本。现代科技的发展已经创造出复杂产品一次成功的条件，如波音777飞机，如此大系统复杂的产品，借助并行工程管理技术和计算机技术，只进行了少量的试验验证，没有地面样机、初样、试样，一次成功。少循环的研制程序能极大缩短研制周期和降低研制成本。
2.2.3 工作入手点和着重点
1) 转变产品研制观念，学习先进管理技术；积极开展并行工程应用实施工作。
2) 引导设计人员由掌握基础的画图技能向具备综合设计技能的设计师的转变。不仅自我意识转变，还要综合素质的提高，这是因为新品研制改革创新的基础就是人的积极性、能动性和较高的工作素质。
3) 新品研制管理制度的创新
极大加强产品设计阶段工作评审要求：如产品的可生产性、可检测性、维修性、可靠性、研制周期、成本等，并细化要求。每项要求应制定详细的定性定量分析指标和制定严格合适的评审程序和标准，以达到把问题隐患消除在设计阶段的目的。
2.3 产品图样设计阶段的并行工程
2.3.1 产品图样设计阶段主要问题分析
产品图样设计阶段主要问题是：设计文件、工艺文件、产品之间的不协调。
由于产品设计部门和制造部门没有事先的沟通交流，设计人员缺乏产品加工装配工艺方面的综合能力，在图样设计中存有问题。当工艺部门按照图样编制工艺文件时，或在零件加工装配时发现问题：如设计错误、选料错误、尺寸太严、尺寸干涉无法装配、产品性能达不到设计指标、环境试验不合格等问题。此时设计要进行更改，则相应工艺文件、工装等均要更改，零件重新加工，产品重新装配和检测试验。设计更改和返工是影响研制进度的最主要原因。
2.3.2 产品图样设计阶段的并行工程应用分析
按照并行工程要求，应成立多学科多功能综合研制小组进行产品综合设计，即由设计部门、工艺部门、制造部门、采购部门、财务部门、质管部门人员组成综合小组进行产品设计，在产品设计阶段就将可能的工艺隐患消除或大大减少。由于本企业各部门相对独立，成立正式的综合小组现行体制下有困难且难管理。为了满足这一需求，可借鉴虚拟团队工作模式。虚拟团队：就是在虚拟工作环境（通过数字或电子通信的方式工作）下，由进行实际工作的真实的人们组成。企业把有可能素未谋面的人员透过移动电话、网络、电子邮件及视频会议等通信媒介组成所谓虚拟团队，以他们在知识、技能、视野、个性、文化等方面的共识与差异实现资源共享优势互补，解决组织所面临的日益复杂的技术和商业难题。以虚拟方式进行工作的主要好处是：对目标更加关注；能降低经营成本；能在现有最为出色的人员之间实现协作；减少了组织结构上时空变量的制约程度，有助于来自不同职能部门不同地域范围的人员进行有效的协调和沟通。
2.3.3 应用方案设想
在本公司当前体制下，建议实行以下并行工程工作：
1) 在产品开始进行图样设计时，零件加工、装配主制单位工艺、标准化部门、材料器件供应部门、质管部门、财务部门就介入工作对产品图样对口审查，把以前只能在产品图样设计完的后续阶段才能发现的问题在图样设计阶段就发现更正。这虽然造成产品图样设计阶段时间增加，但大大减少了产品的设计更改和返工，产品总的研制周期会显著降低。
例：对工艺并行参加设计工作优越性分析：
a 熟悉设计意图，正确了解设计思路，减少消化资料时间，极大缩短工艺文件的编制周期；
b 及时发现设计图样中的失误，避免了事后更改所需的大量时间；
c 对图样公差尺寸合适要求的讨论，协调产品性能、加工、装配的关系，简化加工工艺，缩短加工周期。
2) 充分利用计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助工艺设计（CAPP）及计算机辅助制造(CAM)技术。采用IE原理和技术对原运行模式进行改造、优化或重组，使系统的结构、作业流程趋于合理，使系统的运作程序和数据处理趋与规范化和标准化。设计、工艺部门采用同样界面，相同软件，图样信息数据共享，大大加快后续工艺文件的编制，从而达到缩短研制周期的目的。
3)改变传统的产品开发过程。从传统的串行产品开发流程转变成集成的并行产品开发过程。在设计早期工艺、制造参与设计过程，及时改进，使信息流动与共享的效率更高。
4) 实现数据库管理。开发协同工作环境，用于支持产品开发团队协同工作的网络与计算机平台。
二、如何利用全面质量管理和可靠性技术来提高新研产品质量
随着商品经济的发展和贸易的全球化，质量越来越为用户、企业所关注。二十一世纪被称之为“质量的世纪”，即二十一世纪着眼于质量和由此所产生的效益，是经济集约型增长的世纪，质量已不可避免地成为市场竞争的战略要素。实施全面质量管理（TQM）战略，采用先进的质量管理模式，将是二十一世纪追求卓越的企业的共同选择。全面质量管理就包括从产品开发、制造、辅助生产、供应服务、销售直到用户产品使用等全过程的质量管理。一般而论，高技术才能高质量，但并不是同等水平的专业技术都可以设计出同等的产品质量。不考虑科技水平因素，质量的高低主要决定于人的因素和质量管理机制，即先进的质量管理方法可以极大提高产品质量，体现提高产品设计质量实质的健壮设计就是成功的先进的质量现代管理方法。
1 健壮设计
健壮设计定义：是一种系统设计方法，它使所设计的系统的性能对于制造过程中的波 动或其工作环境(包括维护、运输和储存)的变化不敏感，而且尽管零、部件会漂移老化，系统仍能在其寿命期间以可以接受的水平维持工作。
根据这一定义，健壮设计是一种把质量和可靠性设计到产品中去的先进设计思想，它的要点是使产品具有健壮性，对于内外各种干扰因素的影响不敏感，具有很强的抵抗能力，在各种条件下均能正常工作。
2 健壮设计价值、应用分析
2.1 健壮设计与我们传统设计的比较
2.1.1 传统设计在产品开发和设计阶段没有投入足够的力量，产品的生命力往往先天不足，到了制造与装配阶段，甚至交付使用后问题经常出现。
健壮设计则是把主要精力集中在产品开发、设计阶段，使产品很健壮，生产阶段就比 较顺利，交付使用后也很少需要返修。
2.1.2 传统设计方式在产品研制后期有大量的工程更改，甚至局部或全部重新设计，造成人力物力的重大损失和时间的拖延。健壮设计则是大部分的工程更改是在研制早期图样设计阶段，避免了后期返工。
2.1.3 传统设计方式以满足验收标准的上下限为目标，即便是合格的产品也存在较大波动；当产品不能满足要求时，往往用缩小容差指标的办法控制产品质量，造成大量产品超差报废。
健壮设计则是以用户要求的指标作为目标值，用参数设计等方法控制产品的质量波 动；对产品设计质量的评价是用质量信噪比和质量损失函数。
2.1.4 传统设计是当产品的问题暴露出来才着手去解决。
健壮设计推行质量设计，把可能出现的问题和隐患消灭在早期，增强产品的生命力，从根本上提高产品的质量和可靠性。
2.2 健壮设计应用分析
健壮设计的指导思想是以顾客的需求为牵引，充分体现质量是消费者满意的程度这一理念。采用质量功能展开，用三次设计等方法精心优化设计方案，把问题解决在设计阶段， 以最小的代价获得高质量、高可靠性的健壮产品。
2.3 质量功能展开
质量功能展开是健壮设计的首要步骤，它是将用户需求逐层分解展开为产品的设计要求，子系统、零部件设计要求生产工艺要求等，并采用加权评分的方法对设计、工艺要求的重要性作出评定，标识出产品的关键部件、关键工艺，从而为三次设计的开展确定方向。
2.4 三次设计
系统设计（一次设计）：即功能设计，达到技术指标要求，实现产品功能；
参数设计（二次没计）：是提高质量的关键方法；
容差设计（三次设计）：是控制影响因素的方法。
2.5 QFD质量功能展开的台阶式工作过程
采用矩阵（也称质量层）的形式，将客户需求逐步展开，分层地转换为产品工程特性、零件特性、工艺特性和质量控制方法。
在展开过程中，上一步的输出就是下一步的输入，构成台阶式分解过程。
QFD从客户需求开始，经过4个阶段即四部分解，用四个矩阵，得出产品的工艺和质量控制参数；这4个阶段是：
QFD台阶式分解过程
A 产品规划阶段
通过产品规划矩阵，将顾客需求转换为技术需求（最终产品特征），并根据顾客竞争性评估（从顾客的角度对市场上的同类产品进行的评估）和技术竞争性评估（从技术角度对市场上同类产品的评估，通过试验或其它途径得到）结果确定各个技术需求的目标值。
B 零件配置阶段
利用前一阶段定义的技术需求，从多个设计方案中选择一个最佳的方案，并通过零件配置矩阵将其转换为关键的零件特征。
C 工艺规范阶段
通过工艺规划矩阵，确定为保证实现关键产品特征和零件特征所必须保证的关键工艺参数。
D 工艺／质量控制规划阶段
通过工艺／质量控制矩阵将关键的零件特征和工艺参数转换为具体的质量控制方法。
2.6 QFD和其它质量保证方法的关系
QFD能够有效地指导其它质量保证方法的应用。统计过程控制（SPC）、试验设计（DOE/TAGUCHI）方法、故障模式和效应分析（FMEA）方法对于提高产品质量都是极为重要的。
3 本公司现状分析
3.1 本公司虽然制定了质量管理手册，详细的新品研制管理程序以及产品研制各阶段工作要求，并通过了ISO9000质量体系认证。但这只能证明已建立了一个最起码的质量管理体系，具备了进入市场的必要条件，但这并不表明就具备了在市场竞争中获胜的充分条件。我们的产品开发研制依然还是传统凭经验的管理模式，那些可靠性分析报告，基本上还是形式上、被动应付性质的。我们缺乏系统全面开展质量可靠性设计的规范要求，设计人员还没有进行健壮设计的意识和基本技能。管理制度对实际工作缺乏实际指导意义。对于一个获得ISO9000认证的企业来说，只有推行全面质量管理战略，按卓越模式建立综合的管理体系，才能使其在竞争中领先。
3.2 本公司在生产组织与管理方面还存在不少问题，主要表现为：
信息滞后 生产组织按职能管理而不是按过程管理，部门间生产管理信息传递周期长，存在信息完整性、可靠性和及时性等一系列问题。
管理较粗放 企业的制造资源预测与平衡工作较粗放，操作不规范，缺乏一套适合多品种混线生产行之有效的管理模式。
过程待优化 生产线布局须重组，生产过程的众多环节有待于简化和优化，缺乏"不断过程改进"(CPI)意识。
4 提高产品质量着重点分析建议
设计
制造
销售
产品质量
4.1 在质量保证中，把质量概念分解为三大部分，即产品设计质量、产品制造质量和产品销售服务质量。产品设计质量最重要也是我们最薄弱的环节就是产品的设计阶段工作，为提高质量首先要保证设计工作的高质量。针对弊端，我们要切实实行质量、可靠性的健壮设计。为确保最经济和有效地生产可靠产品，除了要研究产品或系统的技术要求，正确地确定影响运行的一切参数外，在进行可靠性设计时，还必须对成本、可靠性、性能、维修等各种因素进行全面权衡，以此作为设计时的依据。防止流于形式，应制定详细完善的开展健壮设计规范，细化量化各项质量、可靠性要求；制定完善的评价考核标准及程序规范；和保证有效实施的管理。
如工作分解结构（WBS）、工作说明（SOW）、质理功能张开（QFD）、三次设计评审等都要纳入规范化、程序化管理。
在具体新品研制时还要根据我们液压类、军械类、电子电气类的不同特点在三次设计方法中有所删减和侧重。
如导弹发射架产品对内、外界影响因素不敏感，则要侧重性能、参数优化设计等。
电子电器类产品对内、外界影响因素敏感，除要进行性能、参数优化设计外还要进行提高产品抗干扰能力的三次设计，如振动、电磁兼容、FMECA分析等。
4.2 开展制造文化研究。研究制造文化不仅要考虑人因、技术和机构的集成，还要考虑制造环境的制约和影响。制造文化可包括制造观(消费观、发展观、质量观、技术观、行为观等)、生产组织文化、制造者自身素质、民族文化与社区文化等。
通过制造文化研究，可促进生产管理由信息集成向生产过程集成转化，生产系统由粗放转化为集约以达到增强企业竞争力目的。
三、如何开展价值工程来降低新品研制成本
1 价值工程
价值工程，即在规定的时间内，以最低的费用(包括研制费用及产品全寿命期费用)，来实现规定的功能。
2 价值工程应用分析
价值工程是提高产品或作业价值的科学方法。近年来，在工业工程业广泛采用价值工程，主要用于新产品、新技术、新材料的开发过程中，对技术性能（功能）与成本进行对比分析，或者用功能与效益进行对比，力求获得最佳的功能效益比，即寻求完成必要功能而成本最低或效益最高的技术方案。根据分析结果对设计、工艺或材料等选择方案进行改进，从而有效地提高效率与效益。从价值工程活动的特点来看：价值工程是以最低的寿命周期费用(成本)，可靠地实现必要或规定的功能，并着重于产品或作业功能分析的有组织的活动。
2.1 价值工程着重于最低的寿命周期费用
产品寿命周期是指—项产品从构思、设计、制造、贮存、运输、使用到报废为止的整个寿命周期内发生的全部费用。它可以分为两部分：
生产费用：包括设计、制造、外协等费用；
使用费用：包括贮存费、运转赀、排故维修费等。
3 价值工程应用范围
价值工程开始于材料的采购和代用品研究，继而扩展到产品的研制和设计，零部件的生产和改进，工艺准备的设计和改进等方面，后来又发展到改进工作方法、作业程序、管理 方法等领域。
3.1 在产品方面，除制造及工艺外，价值工程最主要的应用是在开发和设计阶段。
3.2 在实际工作中，另一个重要工作是对现有产品的分析和改进。
4 现状分析及改进方案
4.1 传统的研制体制使我们的新品研制成本分析在设计阶段是个空白点。
不同的产品设计方案和工艺设计方案可造成高低相差极大的成本差异。设计决定了 产品基本的成本，加工制造只是决定在这个基本的固有成本范围内的高低。在我们的管 理机制上和人的管理意识上，忽视了决定产品固有成本的研制设计及评审工作。
4.2 产品返修和外场排故费用高
我们产品设计往往只是性能设计，有关维护、维修性及可靠性设计的标准和要求并 没有真正贯彻执行。其后果是许多交付部队的产品的售后服务如外场排故、产品返修等造成我们大量的费用支出和声誉影响。
4.3 加强产品设计应用价值工程的工作，即产品设计要考虑产品全周期费用。
四、如何开展项目管理使企业实现项目所预期的成果和目标
1 本公司现状
计划是企业经营管理的首要职能，计划制定好坏决定了企业科研生产经营的优劣。本企业现行的计划管理依然没有摆脱计划经济体制下的行政管理、经验管理、粗放管理模式。计划的制定没有经过认真的工作分解和评估，所以往往计划有误，久而久之计划的权威性丧失，最后导致企业内完不成计划或拖延进度已见怪不怪习以为常了。
2 项目管理技术简介
随着科学技术和生产的迅速发展，出现了许多庞大而复杂的科研和工程项目，它们工序繁多，协作面广，常常需要动用大量人力、物力、财力。因此，如何合理而有效地把它们组织起来，使之相互协调，在有限资源下，以最短的时间和最低费用，最好地完成整个项目就成为一个突出的重要问题。CPM关键路线法(Critical Path Method)和PERT计划评审技术(Program Evaluation and Review Technique)就是在这种背景下出现的。
这两种计划方法是分别独立发展起来的，但其基本原理是一致的，即用网络图来表达项目中各项活动的进度和它们之间的相互关系，并在此基础上，进行网络分析，计算网络中各项时间参数，确定关键活动与关键路线，利用时差不断地调整与优化网络，以求得最短周期。然后，还可将成本与资源问题考虑进去，以求得综合优化的项目计划方案。CPM是美国杜邦公司和兰德公司1957年联合研究提出，而PERT则是在1958年由美国海军特种计划局和洛克希德航空公司在规划和研究在核潜艇上发射北极星导弹的计划中首先应用的，它是在关键路线法技术的基础上，用“三值加权”方法进行计划编排。
2.1 这两种管理技术的主要区别是：
CPM假设每项活动的作业时间是确定值；
PERT中作业时间是不确定的，是用概率方法进行估计的估算值。
CPM不仅考虑时间，还考虑费用，重点在于费用和成本的控制；
PERT主要用于含有大量的不确定因素的大规模开发项目，重点在于时间控制。
一般而言，PERT计划评审技术适用于本公司军品科研项日管理；CPM关键路径法则适用于企业生产作业计划管理。项目管理技术的应用发展趋势是各种管理技术的综合，扬长避短，发挥各自最大长处，使项目管理更科学、有效。
3 项目管理技术应用
现代项目管理追求的最高境界就是更快、更便宜、更好。
应用项目管理技术于项目管理计划，主要包括以下三个阶段：
①计划阶段——将整个项目分解成若干个活动，确定各项活动所需的时间、人力、物 力，明确各项活动之间的先后逻辑关系，列出活动表或作业表，建立整个项目的网络图以表示各项活动之间的相互关系。网络图可分为总图(粗略图),分图、局部图(详细图)等几种，视需要而定。
②进度安排阶段——这—阶段的目的是编制一张表明每项活动开始和完成时间的 时间进度表，进度表上应重点明确为了保证整个项目按时完成必须重点管理的关键活动。 对于非关键活动应提出其时差（富余时间），以便在资源限定的条件下进行资源的处理分 配和平衡，为有效利用资源，可适当调整—些活动的开始和完成日期。
③控制阶段——应用网络图和时间进度表，定期对实际进展情况作出报告和分析，必 要时可修改和更新网络图，决定新的措施和行动方案。
具体而言，科研计划应采用“项目管理”技术，即分型号对复杂和较大项目进行专项 管理。在对工作任务分解，分析透彻的基础上，依据协议研制交付进度，编制0级网络图，0级网络图采用PERT计划评审网络图管理法。
1级网络图的编制采用CPM关键路径法网络图管理方法。1级网络图应与设计、生产准备、制造部门进行充分的协商，以及与质量、财务等部门的沟通基础上编制。1级网络图应将现代管理方法，将并行工程、质量管理、价值工程等管理要素纳入网络图计划中，即路径上明确不同部门的介人，并行开展工作的时间节点和完成节点以及节点评审的要求和程序；将质量工程可靠性健壮设计、价值工程、成本管理在各环节各节点对不同的责任人或单位具体要求并规范化。
2、3级网络图采用甘特图法编制，细化分解工作并落实责任人，确定节点。
计划应综合各专项项目1级网络图计划，在与设计和制造等部门协商沟通的基础上编制；设计按照各项目各级网络图计划要求，结合月计划进行工作分解，可细化管理编制安排周或旬作业计划，责任落实到人。
针对产品技术、进度管理不到位，影响计划制定的缺陷可编制产品研制各个过程要素记录网络及工作记录图；完整记录产品研制过程，动态可视管理。
随着项目管理技术的发展，又出现了新的项目计划网络技术，如GERT图示评审技(Graphical Evaluation and Review Technique，)等。
完整的项目管理还包括一系列专题管理，如：质量管理、变化管理、风险管理、财务（或成本）管理等。这些专题管理并不完全停留在项目范畴内，它们的实施要依赖企业内部诸多相关部门的配合。要让项目管理真正进入实际业务运作中，应该结合实情逐步落实项目管理理论中的各项内容。比较合适的步骤是：第一阶段，先进行一般意义上的项目管理，做到可以清楚的定义项目的目标、范围及工作成果等，在这个阶段应该确保对项目管理方法和项目实施方法及体系结构有清楚的认识和理解，并掌握适当的项目管理工具；第二阶段，全面实施质量管理；第三阶段，全面实施变化管理、风险管理以及财务管理。