（管理科学与工程专业论文）基于产品平台的协同产品开发研究.pdf

摘要 随着全球化市场的形成，企业竞争的焦点已经集中于如何才能更好地满足个 性化的客户需求。在不牺牲企业经济效益的前提下，根据客户的要求进行个性化 的生产，这就是大规模定制，大规模定制已经成为新世纪企业竞争的新模式。 与此同时，为了在尽可能小的产品差异下向市场提供尽可能多样化的产品， 许多开发人员提出产品平台和产品族的概念，以有效地满足大范围的客户需要。 产品平台策略实际应用中取得的成功受到了理论界的关注。与一次只开发一个单 独产品的策略相比，基于平台的产品族开发战略适应于大规模定制的生产模式， 在大规模客户化定制中的优点是明显的。 全球买方市场的形成和产品更新换代速度的日益加快，使得制造业越来越关 注产品开发设计的流程，良好的流程可以极大地缩短产品的开发时间。因此，建 立基于产品平台的协同产品开发模型对快速响应市场有着重要的意义。 首先，本文阐述了论文的选题背景，研究与分析了产品研发的发展与趋势、 协同产品开发理念的演变、协同产品开发的研究和应用现状、协同产品开发方法、 产品平台及产品族理论与应用研究现状等问题，提出了开展基于产品平台的协同 产品开发研究的内容和研究路线。 第二，提出了递进式协同产品开发模型及其开发过程，并对递进式协同产品 开发的实质内涵做了解释。 第三，作者给出了产品平台、产品族的涵义并讨论了如何制定产品平台战略 及如何对产品平台战略进行管理等内容。 第四，创建了一种开发产品平台的新方法，提出了产品平台开发管理的基本 原则与组织模式并讨论了产品平台开发过程的管理，通过两个电动工具产品族开 发的实例对新产品开发过程中如何管理子系统间的界面做了详细的研究。 第五，提出一种运用模块化产品构架来构造产品族的新方法并用v 牌电动 工具产品族举例加以说明，该方法使得产品族中的产品可以共享一些中间可变模 块。 最后，基于决策分析法与实物期权的概念提出了对产品族设计方案进行选择 的方法，该方法使得产品设计人员能够量化不同产品族设计方案带给企业的收 益，并从中选出使企业收益最大的产品族。应用上述研究成果，以某公司为背景 企业进行了对电动工具产品族进行设计和评价的实证研究。 关键词：大规模定制协同产品商务协同产品开发产品平台 产品族 模块化实物期权 a b s t r a c t w i t ht h ef o r m a t i o no fw o r l dm a r k e t ，t h ec o m p e t i t i o nb e t w e e ne n t e r p r i s e sh a v e f o c u s e do nh o wt o s a t i s f yt h ei n d i v i d u a lc l i e n t s d e m a n d sb e r e ra n dm a n u f a c t u r e i n d i v i d u a l l yb a s e do n c l i e n t sd e m a n d sw i t h o u ti m p a i r i n ge n t e r p r i s e s b e n e f i t s t 1 1 i si s m a s s c u s t o m i z a t i o n ，w h i c h h a sb e c o m et h en e w c o m p e t i t i v ep a r e r n b e t w e e n e n t e r p r i s e si nt h en e wc e n t u r y i nt h em e a n t i m e ，m a n yp r o d u c td e v e l o p e r sp u tf o r w a r d t h ec o n c e p to f p r o d u c t p l a t f o r ma n dp r o d u c tf a m i l yt os a t i s f yc l i e n t sd e m a n d s o fw i d es c o p ee f f e c t i v e l y ，i n o r d e rt o s u p p l y m o r ed i v e r s i f o r mp r o d u c t st om a r k e t sw i t hl i t t l ed i f f e r e n c e t h e a c h i e v e m e n t so f p r o d u c tp l a t f o r ms t r a t e g ya p p l i c a t i o nh a v ea t t r a c t e dt h ea t t e n t i o no f t h e o r i s t s c o m p a r e dw i t l lt h es t r a t e g yo fd e v e l o p i n gap r o d u c ta to n et i m e p r o d u c t f a m i l yd e v e l o p m e n ts t r a t e g yb a s e d o n p r o d u c tp l a t f o r ma d a p t st ot h ep r o d u c tm o d e o f m a s sc u s t o m i z a t i o n ，a n di sb e t t e r f o r m a t i o no fw o r l db u y e r s m a r k e ta n dp r o d u c t s m o r ef r e q u e n tu p d a t ed r a w m a n u f a c t u r e r s a t t e n t i o nt ot h ep r o c e s so f p r o d u c td e v e l o p m e n ta n dd e s i g n ，b e c a u s e n i c ep r o c e s sw i l lc u td o w np r o d u c td e v e l o p m e n tt i m ee n o r m o u s l y c o n s t r u c t i n gt h e c o l l a b o r a t i v ep r o d u c td e v e l o p m e n tm o d e lb a s e do n p r o d u c tp l a t f o r mi ss i g n i f i c a n t f i r s t l y ，t h i sp a p e re x p o u n d st h er e s e a r c hb a c k g r o u n d s ，t h e ni n v e s t i g a t e sa n d a n a l y s e st h ed e v e l o p m e n t a n d 乜e n do f p r o d u c tr & d t h e e v o l v e m e n to fc o l l a b o r a t i v e p r o d u c td e v e l o p m e n ti d e a s ，t h e r e s e a r c ha n d a p p l i c a t i o n s t a t u so fc o l l a b o r a t i v e p r o d u c td e v e l o p m e n b t h em e a n so fc o l l a b o r a t i v ep r o d u c td e v e l o p m e n ht h ea c a d e m i c a n da p p l i e dr e s e a r c h e so f p r o d u c tp l a t f o r ma n dp r o d u c tf a m i l yt h e o r ya n ds oo n ， b r i n g sf o r w a r dt h er e s e a r c hc o n t e n t sa n d r o u t e so fc o l l a b o r a t i v ep r o d u c t d e v e l o p m e n t m o d e lb a s e do n p r o d u c tp l a t f o r m s e c o n d l y ，i tp u t s f o r w a r dt h ei n c r e a s e d d e g r e e s c o l l a b o r a t i v ep r o d u c t d e v e l o p m e n t m o d e la n d e x p l a i n s t h ee s s e n t i a l m e a n i n g o fi n c r e a s e d d e g r e e s c o l l a b o r a t i v ep r o d u c td e v e l o p m e n t t h i r d l y ，i tp r e s e n t st h em e a n i n g so fp r o d u c tp l a t f o r ma n dp r o d u c tf a m i l y ，a n d d i s c u s s e sh o wt oc o n s t i t u t ea n dm a n a g et h ep r o d u c t p l a t f o r ms t r a t e g y f o u r t h l y ，i t s e t s u pan e wk i n do fm e t h o dt od e s i g np r o d u c tp l a t f o r m ，a n d i n t r o d u c e st h eb a s i c p r i n e i p l e s a n d o r g a n i z a t i o n a l m o d e so f m a n a g i n gp r o d u c t p l a t f o r md e v e l o p m e n t ，a n dt a l k s o v e r m a n a g i n gp r o d u c tp l a t f o r md e v e l o p m e n t p r o c e s s i o n , t h e ne x p l o r e sd e t a i l e d l y o nh o wt o m a n a g et h e i n t e r f a c eb e t w e e n s u b s y s t e m si nc o u r s eo f n e w p r o d u c td e v e l o p m e n tb y u s eo ft w o e x a m p l e so f e l e c t r i c i i t o o lp r o d u c tf a m i l yd e v e l o p m e n t f i f t h l y ，i tp r o v i d e s am o d u l a rp r o d u c t - a r c h i t e c t u r e sa p p r o a c ht og e n e r a t ea n d a r c h i t e c tap r o d u c tf a m i l yt h a ts h a r e si n t e r - c h a n g e a b l em o d u l e s a ne x a m p l eo fv t m s h o w i n gt h ea p p l i c a t i o no f t h i sm e t h o dt ot h ed e s i g no faf a m i l yo fe l e c t r i ct o o lh a s b e e n p r e s e n t e d a tt h ee n d ，i tp r e s e n t sa l la p p r o a c hf o rt h ed e s i g na n ds e l e c t i o no fp r o d u c t s b a s e do nd e c i s i o na n a l y s i sa n dr e a lo p t i o nc o n c e p t t h i sm e t h o da l l o w sd e s i g n e r st o q u a n t i f yt h ev a l u eo f a l t e r n a t i v ep r o d u c tf a m i l i e sa n ds e l e c tt h eo n e st h a ta r em o r e v a l u a b l et ot h ef i r m a na p p l i c a t i o nt ot h ed e s i g na n de v a l u a t i o no fp l a t f o r m - b a s e d f a m i l yo f e l e c t r i ct o o lf r o maf i r mi ss h o w n k e y w o r d s ：m a s sc u s t o m i z a t i o n ，c o l l a b o r a t i v ep r o d u c tc o m m e r c e ，c o l l a b o r a t i v e p r o d u c td e v e l o p m e n t ，p r o d u c tp l a t f o r m ，p r o d u c t f a m i l y ，m o d u l a r i z a t i o n ，i ( e a l o p t i o n m 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得 的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经 发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得叁盗盘堂或其他教育机构的学 位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已 在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：彳丢更多事碧签字日期：2 弼年石月2 5 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解鑫盎盘茎有关保留、使用学位论文的规定。 特授权墨注盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学 校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名：乍灵弘参知导师签名 乃 签字r 期：2 p d 弓年6 月巧日签字日期：2 d 。多年 日 乡月 易 第一章绪论 1 - 1 研究背景 第一章绪论 1 1 1 大规模定制时代的到来 在知识经济的新时代，新知识、新概念、新技术、新产品、新工艺的日新月 异，制造业面临着信息网络化、经济全球化、需求的多样化和个性化、订货批量 越来越小、产品的生命周期越来越短的市场竞争环境。而且，这种市场环境是动 态的、突变的、非平稳的，是一个更为激烈的竞争和生存环境。在这种环境中， 在二十世纪占据主导地位的大规模制造面临着严峻的挑战。在市场竞争日益激烈 的今天，企业之间的竞争己由基于价格、质量、服务的竞争转向基于客户需求、 客户满意和时间的竞争，这样大规模制造面临的最大挑战就是成本和交货期。为 增强制造业的竞争能力和促进经济增长，人们提出了大规模定制( m a s s c u s t o t n i z a t i o n ，m c ) 的理念。以大规模方式进行定制产品的生产既可以满足 客户个性化需求又可以保持较低的成本，这一理念一经提出，就引起了广大学者 和企业界的广泛关注。实际上，大规模定制在国内外已有很多成功的例子，例如 戴尔( d e l l ) 计算机公司通过i n t e m e t 直接面向用户提供可定制的计算机产品。 大规模定制时代已经轰轰烈烈地到来了，越来越多的企业正在尝试走向大规 模定制。许多学者也在不断探索实现大规模定制的策略和方法。但企业走向大规 模定制的真正障碍还不是具体的策略和技术上的障碍，失败的转型往往在于忽视 了与大规模定制相应的文化和管理层面的变革“。 1 重新思考企业运作系统 和大规模制造时代相比，大规模定制时代的企业将更多的精力投射到产品开 发领域，其原因有三”3 ； 一是经过这么多年的发展，从创新的角度讲，制造领域的管理相对成熟，相 关的理论和实践也日趋完善，因此创新的空间相对较窄。从实践的角度讲，企业 的改善也是更多地从制造领域展开的，可以改善的余地并不多，但对企业运作系 统的改善是没有止境的，可以想象，对产品开发的研究将会成为今后的热点。 二是尽管产品设计在整个产品生命周期中约发生成本并不多，但产品全生命 周期成本的8 0 左右是在设计阶段决定的。例如，如果在设计阶段较好的考虑产 品的可服务性的话，企业可能只需要花很少的精力和人力从事产品的售后服务工 作。因此，即使从降低产品成本的角度考虑，对研发领域的投资也是值得的。 三是在大规模定制模式下，产品设计和生产的关联度上升了。图卜1 从设计 与生产关联的角度显示了大规模定制时代和大规模制造时代的区别。 天津大学博士论文 大规模制造的开发，制造过程 e 亘乇三三士 臣匦乇三三j 臣圄乇三三当 大规模定制的开发脯4 造过程 图1 - 1 大规模制造与大规模定制的开发，肯0 造过程 产品开发和生产关联度的上升需要我们重新思考设计与生产的关系。图卜2 显示了大规模定制时代的产品开发过程。 图1 2 基于产品平台的产品开发过程 基于产品平台的产品开发已经使传统的产品设计分解成产品开发和快速设 计两个环节。产品开发和大规模制造时代类似，但产品开发的频度比以前要多得 多( 这是产品多样化或定制的要求) 。快速设计和生产的关系就不一样了，在理 想的情况下，快速设计和生产的比例是一比一。不管如何，设计和生产的关联紧 密意味着从事这两项工作的部门联系更为紧密，相互之间也需要更多的信息沟 通。另外产品开发( 从概念到产品模型的建立) 和生产关联度的上升意味着这样 一个事实：产品开发的时间不能再像大规模制造时代那样可以忽略不计，在这样 的情况下忽略对产品研发的改善将使其成为新的瓶颈。因此，加大对研发领域的 投资是理所当然的一件事。 2 从整体上考虑产品开发系统 大规模制造时代的管理思想体现了典型的分析型思维，即碰到问题需要解决 时首先是将问题进行分解，然后对分解后的自问题进行单个的解决。这种思维方 式有效地降低了问题的难度，可以这么说，如果没有这种解决问题的方式，人类 社会在工商业的成就就不会达到今天的高度，我们今天所享受到的一切也许只能 在更久的将来才能获取。 第一章绪论 但是，今天的商业环境已经使我们不能在原有的思维模式下解决碰到的问 题。许多过去行之有效的办法在新的形势面前束手无策。今天我们看到越来越多 的价格战就是一种体现，由于无法突破原有的思维模式，企业在碰到竞争时总是 倾向于祭起价格战的大旗，这种低水平的竞争使企业走向一条恶性循环的不归之 路。又比如在产品开发领域，人们在碰到新产品迟迟开发不出来或开发出的新产 品总是不能满足市场需求的情况下，采取的方法无非是更新研究的设备、招更多 的开发人员等粗放式的策略。 真正的出路在于改变我们看待问题和解决问题的方式，采用新的思维模式。 具体说来就是采用整体思维的方式从系统的高度看待解决问题的思路。分析型思 维使我们在碰到问题时拆分问题，系统型思维要求我们在拆分问题之后还需要还 原问题，思考子系统之问的匹配。 用整体性思维来分析问题，我们就会发现，传统的设计、生产系统在子系统 的匹配上存在很大的问题。职能化分工在产品设计、生产、营销、服务等子系统 之间设置了一堵墙，相关的部门互相抱怨，出现问题相互推诿，企业总是在不断 的“救火”。出现这些问题的原因就是原本统一的产品开发系统被拆分成一个个 联系很弱的子系统。换句话说，就是子系统的匹配出了问题。 现在问题的关键是如何增加子系统的耦合。这就需要我们审视产品开发的各 个子系统相互之间的关系。观察的维度有两个：时间和空间“3 。 从时间上看产品开发的子系统，我们发现产品开发是按照一个线性的过程展 开的。首先是产品的创意，其次是产品建模，再其次是生产、营销、服务等等。 在这个过程中信息的流通也是单向的往往是从设计部门一测试部门生产部门 一服务部门，反向的信息流通只有在出现问题时才会出现。比如，生产人员发现 设计方案无法顺利地装配时会启动设计变更过程。 从空间的维度看产品开发，我们发现产品开发是由一些相互独立的部门来承 担的，这些部门倾向于从自己的角度看问题，比如设计时往往会从产品性能的角 度出发，倾向于购买性能最好的外购件，忽略了产品成本的要求。 增加系统耦合的手段是协同，协同本身也有两个维度：时间和空间m 。 基于时间的协同是指重新思考产品开发过程，尽可能地将产品开发的某些环 节提前，从而解决信息在产品开发过程中的单向问题。比如，在产品设计的时候 就开始迸行生产的准备工作和服务的规划工作。并行工程和相关的设计方法就是 用来提高时间方面的协同。 基于空间的协同是指通过组建跨部门的产品开发团队打破部门的界线与壁 垒，各个部门协同进行产品开发。 3 提高产品开发水平需要借助于项目管理 天津大学博士论文 可以这么说，人类的商业史一直就是一个人类与不确定性作斗争的历史。人 们总是倾向于确定性，管理学者更是不遗余力地寻找商业活动中的确定性。 然而，产品的创新和开发注定就是一个充满不确定性的过程。大规模制造时 代的解决方案是将产品开发与生产相分离，由于客户的需求相对稳定以及产品的 生命周期相对较长，生产系统的输入与输出相对也是稳定的( 有时候稳定和确定 是同义词) ，生产过程被看成运作过程，相应的管理也被称为运作管理。产品开 发尽管不确定，但毕竟在整个企业所占的比重较少，因此对产品开发的管理也被 忽视了。 大规模定制时代情况就不一样了，首先需要将产品设计环节和生产环节统一 成产品开发过程，其次生产的稳定输入实际上也已经不复存在。在这样的情况下， 新的产品开发系统( 设计、生产、服务、新产品营销) 需要全新的管理手段，这 就是项目管理。 在新的管理模式下，产品开发首先被看成和风险投资类似的过程。1 。在产品 开发的早期往往会有大量的创意产生，在风险投资过程中，只要投资项目的成功 率达到一个比率就能保证风险投资在整体上是盈利的。同样，产品开发过程将早 期的大量创意看成可以投资的潜在项目，在项目进行的过程中通过一定的评审和 决策机制将潜力很小或风险极大的项目尽可能早地取消掉。 在这种新的管理模式下，产品开发水平取决于企业在整体上的项目管理水 平。 1 1 2 。m a d ei nc h i n a ”中国翻造的要求 中国已成为世界企业巨头在全球范围内寻求低成本的加工中心和研发中心 的首选地之一，而中国本土的制造企业也必将成为世界制造网络的重要参与者。 这就意味着这些企业必需在组织、流程、技术上实现与其他制造企业的对接，而 这种对接能力已经成为制造企业获取竞争优势的前提条件”1 。 中国成为新的全球制造中心已经日益明显。然而局限也同样是明显的：一方 面是我国制造业自身专业水准的问题，另一方面则是本土创造的匮乏，使中国无 法摆脱“大加工厂”的处境一一有人这样说，“我们一直是c t c ( c o d vt o c h i n a ) ”。上述局限带来了中国制造业面临的两大难题：一要缩短产品研发周期 据成本沉淀理论，8 0 0 5 的生产成本在研发阶段就已经“沉淀”下来了：二要 提高开发设计能力。 中国制造企业要改变仅凭劳动力成本优势的历史局面，实施产品协同开发管 理是进化“m a d e i nc h i n a ”的必要而唯一的出路。 一方面，在全球化与竞争加剧的双重作用下，中国成为世界企业巨头在全球 4 第章绪论 范围内寻求低成本的加工中心和研发中心的首选地之一，这就意味着这些企业必 须协调分散于全球的产品研发机构、加工机构和供应商网络。 同时，加入w t o ( w o r l dt r a d eo r g a n i z a t i o n ) 之后，随着世界制造业中心逐 步向中国转移，国内制造业惟有加快企业管理改造，提高产品质量和服务水平， 并与产业链上下游企业加强协作，在“产品研发与管理”的纵深层面上打造整体 成本优势才能真正促使“世界工厂”实现更大的跨越突破“m a d c i n c h i n a ” 产品仅凭“劳动力与制造”这一比较成本优势的局面。 1 1 3 提高企业核心竞争力的需要 对制造业而言，核心竞争力体现在企业能够在下列属性上具有持续的优异表 现”1 ：产品上市时间t ( t i m et om a r k e t ) ，质量q ( q u a l i t y ) 、成本c ( c o s l 、 服务s ( s e r v i c e ) 及环境e ( e n v i r o n m e n t ) 。企业核心竞争力的建设也是围绕这 些具体的行动展开的。 那么，企业应该怎样培育这些核心竞争力呢，答案是企业需要在运作结构上 采取相应的形式并保持不断的改善。比如，企业为了在创新方面具有优异的表现， 可以采取与合作伙伴共同开发产品的虚拟企业模式，或者企业为了加速产品上市 时间，采取跨部门的产品开发小组的集成产品开发模式，甚至为了使产品本身迎 合客户的个性化需求而采用大规模定制的运作模式等等。 个权威数据揭示了产品成本构成的主要因素产品“全生命周期成本” 的8 0 是在产品设计阶段决定的”1 。因此，产品开发的占据成本尽管不大，但是， 其对产品全生命周期总成本的影响却是巨大的，另外，产品的可定制性、可维护 性、质量等因素也是在产品设计期间决定的。在产品开发过程中修改错误的成本 随着开发过程的推进会有巨大的变化。有资料表明，如果在设计阶段修改一个错 误需要花费1 0 0 0 元的话，在设计检验阶段，这个数字会扩大1 0 倍；在流程规划 阶段，则上升至1 0 0 倍；而在试产阶段这个数字又会扩大1 0 倍。从实施的角度 讲，企业需要搞清楚获取竞争优势的切入点，遵循2 8 原则从最容易操作并获得 效益的环节入手。从巢种意义上讲，控制了产品开发的源头就控制了产品本身的 性能，因此对企业而言，从产品设计环节入手进行竞争力的培育往往有事半功倍 之效。 1 1 4 经济全球化、制造跨地区化趋势不断加深 伴随着二十一世纪的到来，全球范围内的企业迎来了一个全新寄勺全球化市 场。随着制造业全球化、生产外包以及企业并购等趋势的加深，企业规模不断扩 大，出现了跨地域经营，企业集团化、企业的联合、企业的购并成为企业迅速发 5 天津大学博士论文 展的有效途径，这种情况下企业不得不采取“分散管理”的方式进行分工协作 嘲。所有的企业都面临着市场竞争带来的诸多挑战：如何缩短新产品开发周期： 如何加快对市场需求的反应速度；如何适应客户需求多样化的要求：企业集团化、 跨地域经营已是大势所趋，如何协调好下属企业间产品的开发与生产管理；建立 新的供应商、合作伙伴关系，如何缩短双方的磨合时间，降低磨合成本。 如何解决好这些问题，关系到企业的生死存亡。企业必须快速、有效地与世 界范围内的客户、制造商、分销商和供应商传递和共享对于他们来说至关重要的 信息“。计算机技术、网络与通信技术的迅猛发展给所有企业提供了面对这些压 力和挑战的手段。几乎所有企业或多或少都采用了各种不同的信息技术解决方案 来提高企业效率，增强企业自身的竞争能力。由于信息技术发展和企业管理水平 方面的限制，这些解决方案往往停留在解决问题的某个方面，在一定程度上提高 了相应的一个或几个部门的生产效率，但从企业整体的层面上去看，这些解决方 案相互独立、采用各自的技术、自成一体、缺乏相互之间应有的信息交流、更无 法进行协同工作，形成了许多所谓的“自动化孤岛”“，使得无法达到投资的最 大回报。因此，企业呼唤着一个能够适应知识经济时代要求、适应激烈的全球化 经济竞争需要的产品开发管理解决方案，实现产品的客户化定制以及快速地推出 创新产品1 。 1 。1 5 协同产品商务的提出 近年来，随着i n t e r a c t 技术的迅猛发展，在管理界掀起了一阵不小的旋风， 各种新名词、新理念层出不穷，从供应链管理到客户关系管理，从大规模制造到 大规模定制，从电子商务到协同商务，i n t e m e t 以它前所未有的速度在冲击着我 们的生活，撞击着我们的观念。 在这些新概念中，协同商务正在持续的升温，当然，这种升温是有其基础的。 根据国际权威信息咨询机构g a r t n e rg r o u p 的观点：信息技术的应用与发展分为 三个阶段：1 9 9 5 年以前，可以说是i t ( i n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y ) 应用的第一阶 段，期间r r 的应用，主要是以e r p ( e n t e r p r i s er e s o u r c ep l a n n i n g ) 为代表的单 个企业内部的应用；1 9 9 5 年至今，由于因特网的问世和普及，e c o r n m c r c e 成为 了信息技术的主流应用；在二十一世纪第一个五年中，发达国家的i t 主流应用 是协同商务。 作为一种新兴的管理理念，产品协同商务( c o l l a b o r a t i v ep r o d u c tc o m m e r c e ， c p c ) 由著名i t 咨询机构阿伯丁集团( a b e r d e e ng r o u p ) 在1 9 9 9 年1 0 月首次提 出，并迅速得到业界响应“。它以产品开发的价值链为核心，在包括产品研发、 设计、采购、生产、售后服务在内的全生命周期中进行系统化数据管理，从而形 6 第章绪论 成真正的以产品为核心的知识管理，并提供跨部门甚至跨企业的济作开发环境 使创新成为一种可配置的资源。产品协同商务不仅为企业从产品开发切入核心竞 争力的提升提供了操作的理论框架，还能够帮助企业真正实现敏捷的产品开发， 把产品提升为企业的一种财富，从而可以实现企业的管理改善工程，使得在广义 企业的范畴中共享并充分利用已有的产品资源，进行快速的产晶创新”“。 协同商务是一个范围庞大的概念，聚焦到制造企业，这个概念进一步深化， 于是有了协同产品开发( c o l l a b o r a t i v ep r o d u c td e v e l o p m e n t ，c p d ) 。 1 2 国内外研究状况分析 1 2 1 产品研发的发展与趋势 根据权威学者的研究，现代企业产品研发已经或者即将经历如下表卜1 所示 的阶段“。 表卜l 产品研旋的发展与趋势 注：c a d _ c d r n d u t e r a i d e dd e s i g n ，c a e _ c o m p u t e r a i d e de n g i n e e r i n g p d m p r o d u c td a t am a n a g e m e n t ，p l m p m d u c t l i f e c y c l em a n a g e m e n t 1 。2 2 协周产品开发理念的演变 将协同作为产品开发的竞争焦点是经历了一个发展历程所导致的结果。对企 业来说，管理模式只是一种适应环境的手段。近二十年世界经济正发生着急剧的 变化，从大趋势上讲，全球经济正从稀缺经济发展为过剩经济，企业面临的竞争 压力不断加剧，在这样的情况下，无数将产品开发视为核心竞争力的企业在不断 地思考如何从根本上改善产品开发从而为企业带来持久的竞争优势。而在这个发 展过程中，企业也在不断思考什么才是产品开发的竞争力。 天津大学博士论文 企业对竞争优势的理解经历了以下的变化“：二十世纪八十年代，企业的普 遍关注点在于如何通过降低成本来获取利润，这个时期的企业普遍采用c a x 技 术。到了二十世纪九十年代，企业发现通过降低成本获取竞争优势的时间仅能维 持很短的一段时间，这个时期的企业纷纷将注意力集中在如何缩短产品的开发周 期，期望通过开发周期的降低获取更高的市场份额，企业缩短开发周期的手段是 实施并行工程。进入二十一世纪的企业发现，只有主动地采取大规模定制、全球 化、外包和协作策略，迅速地开发出独特的个性化产品才能为企业带来更为持久 的竞争优势。 竞争焦点的转移带来企业业务模式和管理模式的变迁，协同产品开发正是这 种认识的产物。协同产品开发的发展经历了一个比较长的发展历程。图卜3 显示 了形成c p d 理念的演变路径。 图1 3c p d 理念的漏变过程 从图卜3 中我们可以清晰地发现两条主线，一条主线是由软件供应商所驱动 的从计算机辅助设计到产品数据管理、第二代产品数据管理( 虚拟产品开发管理) 再到协同产品商务的演变路径，这个路径从软件系统的角度形成协同产品商务概 念并为协同产品商务模式的建立提供了可能性和必要的支撑。另一条主线是由学 术界和管理界所驱动的从并行工程( c o n c u r r e n t e n g i n e e r i n g ，c e ) 到集成产品开 发( i n t e g r a t e dp r o d u c td e v e l o p m e n t ，i p d ) 再到协同产品开发( c o l l a b o r a t i v ep r o d u c t d e v e l o p m e n t ，c p d ) 的演变路径。这两条主线在发展过程中相互交织在一起， 相互促进。共同发展。为了论述的方便。本文将二者分开进行描述。 根据每种理念所对应的管理思想，可以将从c a d 到c p d 的发展分为四个阶 段：工具时代、系统时代、管理软件时代和协同时代。工具时代的管理思想体现 了典型的“美国模式”特征，即通过为技术人员提供必要的工具以提高其技能。 系统时代是从工具时代到管理软件时代的过渡阶段。管理软件时代的产品则将项 目管理的思想融进产品开发过程，但体现了“大规模制造”的特征：流水化。软 件产品类似于工厂中的流水线，技术人员必须按照流水线的步调工作。在管理软 件时代所追求的目标体现了大规模制造的特征：降低产品开发成本、提高产品开 发效率和产品开发生产率。协同时代的产品除了强调企业内部的管理外，还强调 企业与供应商以及企业与客户的协同。从管理软件时代过度到协同时代不仅意味 着技术的改进，还意味着一种管理模式的变更和新的制造模式的到来。下文将以 这个划分为框架进行介绍。 一、软件供应商驱动的理念变迁 第章绪论 1 计算机辅助设计( c a d ) c a d 技术起步于二十世纪五十年代后期，是计算机技术发展到一定阶段的 产物。进入二十世纪六十年代随者在计算机屏幕上绘图变为可行雨开始迅速发 展，人们希望借助此项技术来摆脱繁琐、费时、绘制精度低的传统手工绘图。此 时c a d 技术的出发点是用传统黔三视图方法来表达零件，以图纸为媒介进行技 术交流，这就是二维计算机绘图技术。在c a d 软件发展初期，c a d 的含义仅仅 是图板的替代品，即意指c o m p u t e r a i d e dd r a w i n g ( o rd r a f t i n g ) 丙菲现在我们经 常讨论的c a d ( c o m p u t e r a i d e dd e s i g n ) 所包含的全部内容。c a d 技术以二维 绘图为主要目标的算法一直持续到二十世纪七十年代末期，后来作为c a d 技术 的一个分支而相对单独、平稳地发展。发展到今天，c a d 已经超越了早期的图 板替代品所具有的功能，具有了计算机辅助分析、设计自动化等功能。c a d 系 统实际上隐含着这样个管理思想：通过机器提高工人的技能，因此它是典型的 工具时代的产品。在这个时代，没有明显的管理方法与软件相互支撑“”。 2 产品数据管理( p d m ) 随着c a d 系统的发展并逐渐成为工程技术人员必不可少的工具，企业内部 的各种设计文档开始出现爆炸性的增长，在这样的情况下，原先手动的文档管理 方式显然已不能满足企业的需求。与此相对应，开始出现文档管理方面的工具一 一p d m 。p d m 产品的目标是解决大量电子数据的存储和管理问题，从功能的角 度讲，主要包括电子绘图仓库、数据版本控制和初步的产品结构管理。p d m 在 发展过程中不断完善，后来又在此基础上增加了产品配置管理等功能。从管理思 想的角度来说，这个时代的产品已经不再是为技术人员提供单纯的工具，还提供 了简单的管理功能，但这种管理尚未到达企业一级，而是在部门层次上进行一定 的管理”，因此p d m 属于系统时代的产品。目前国内的大部分p d m 产品基本 属于这个阶段的产品。 这个时代的管理方式体现在产品开发的过程模型上，进行产品开发的技术人 员必须遵循定的步骤迸行产品的开发。由于不同的专业开发模型并不一致，本 文此处不作进一步介绍。 3 第二代产品数据管理( p d m i i ) 随着企业竞争的加剧，缩短产品开发时间、降低生产成本已经成为企业所面 临的挑战。面对这样的挑战，出现了虚拟企业这样的概念。第一彳弋p d m 专注于 设计阶段工程信息的管理，产品设计与制造的脱节没有得到很好的解决，在这样 的背景之下。出现了第二代产品数据管理的擞念“。p d m i i 最初由g a r t n e r 舯u p 提出，后经由i b m 、d a s s a u l t s y e t e m 和e n o v i a 等公司为了在产品开发过程中 得到更好的t q c ( 时间、质量和成本) 效益。又对其做了进步的发展。p d m i i 天津大学博士论文 有三个核- 1 1 , 的要素：虚拟产品开发管理( v o i d p r o d u c t d e v e l o p m e n tm a n a g e m e n t ， v p d m ) 、传统的p d m 和e r p 系统。从软件功能的角度讲，这个时代的产品具 备了工作流管理和产品生命周期这样的模块，并且管理的范围扩展到企业一级。 从p d i v i i i 所提供的功能上可以看出，这个时代的p d m 系统隐含着这样的基本管 理思想：通过流程自动化手段将技术人员放到产品开发的流水线中去并通过自动 化的流程追求产品开发的低成本和高效率1 。从p d m i i 所追求的目标来看， p d m i i 依然是在大规模制造的范式下追求着大规模制造类似的目标，因此我们可 以认为v p d m 系统属于管理软件时代的产品。目前，p d m i i 理念和实践本身也 处在不断的深化之中，国际上大多数p d m 厂商所提供的产品属于这一系列。 这时与软件相对应的管理体系是并行工程和在并行工程基础上形成的i p d 开发模式。 4 协同产品商务( c p c ) 国际标准本草案由许多p d m 领域的主导厂商参与制订，如i b m 、p t c 等。 p d me n a b l e r 的公布标志着p d m 技术在标准化方面迈出了崭新的一步。p d m e n a b l e r 基于c o r b a ( c o m m o n o b j e c t r e q u e s t b r o k e r a r c h i t e c t u r e ) 技术，就p d m 的系统功能、p d m 的逻辑模型和多个p d m 系统间的互操作提出了一个标准。这 一标准的制订为新一代标准化p d m 产品c p c 的发展奠定了基础。其中比较 典型的是由p t c 公司和m a t r i x o n e 公司提出的协同产品商务解决方案，它是一 个完全建立在i n t e m e t 平台、c o r b a 和j a v a 技术基础上的产品。之后，各p d m 公司相继推出了各自的c p c 版本或c p c 解决方案。从p d m i i 到c p c 是一个本 质的飞跃，二者追求的目标有了非常明显的区别，协同产品商务已经明确地将企 业的产品知识和过程看成企业的财富或资源，这就隐含着这样的基本看法：我们 可以通过对知识资源的合理配置实现企业财富的创造。对知识资源的合理配置能 够带来企业的创新，创新才是企业的核心竞争力。与此同时，协同产品商务的理 念还在不断的发展与完善之中。 二、学术界、管理界推动的理念变迁 1 并行工程( c e ) 二十世纪八十年代中期以来，制造业发生了根本性的变化，产品供大于求的 现象开始出现。顾客对产品质量、成本和种类要求越来越高，产品的生命周期越 来越短。因此，企业为了赢得市场竞争的胜利，就不得不解决加速新产品开发、 提高产品质量、降低成本和提供优质服务等一系列的问题。然而在这些问题中， 迅速开发出新产品，使其尽早进入市场成为赢得竞争胜利的关键，因此在这里最 核心的是时间。针对如何缩短产品开发时间，工业界和管理界开始了广泛的研究， 研究的成果就是“并行工程”。“。在这其中，最重要的一件事就是在1 9 8 2 年， 1 0 第一章结论 美国国防高级研究项目局( d e f e n s e a d v a n c e d r e s e a r c hp r o j e c t a g e n c y ，d a r p a ) 开始研究如何在产品设计过程中提高各活动之间“并行度”( c o n c u r r e n c y ) 的 方法。五年以后，d a r p a 发表了其研究结果，后来的事实证明，该研究结果成 为其后所有这方面研究的重要基础。在1 9 8 6 年夏天，美