（机械制造及其自动化专业论文）面向中小企业的产品开发管理系统研究.pdf

浙江大学硕士学位论文 摘要 面对越来越激烈的市场竞争和客户越来越多样化的需求，我国中小企业已经 很难仅靠低成本保持竞争优势，提高产品开发能力势在必行。信息化手段是提升 产品开发能力的有效途径之一。根据对中小企业信息化现状的调查，在研发信息 化方面c a d 软件的应用比较普遍，但产品开发管理系统的应用十分缺乏。因此 本文提出一种面向中小企业的产品开发管理系统，研究了其总体架构和基于 c a d 的实现技术，并将该系统应用于饰品企业，展示了系统设计的合理性和实 现技术的可行性。论文的主要工作如下： 第一章首先介绍了中小企业信息化发展现状，并对产品开发管理相关领域研 究现状进行了综述，在总结现有研究不足的基础上，提出了本文的研究内容和论 文框架。 第二章以饰品企业和汽车电机企业为例，对中小企业的产品开发过程进行了 分析；然后从支持产品开发过程、提供支持设计的知识、管理设计资源三个方面 分析了中小企业对产品开发管理系统的需求。 第三章对面向中小企业的产品开发管理系统进行了总体设计，并从支持产品 开发过程、设计知识表示与推理、设计资源管理、基于c a d 二次开发的客户端 四个方面研究了系统的实现方案。 第四章将面向中小企业的产品开发管理系统应用到饰品企业，展示了系统设 计的合理性和实现方法的可行性。 第五章对论文进行了总结，并对后续研究进行展望。 关键词：中小企业；产品开发管理系统；产品开发过程；知识重用；资源管 弹 a b s t r a c t a b s t r a c t f a c e dw i t hi n c r e a s i n g l yf i e r c em a r k e tc o m p e t i t i o na n dc u s t o m e r s d i v e r s en e e d s ， i th a sb e e nd i f f i c u l tf o rs m e s ( s m a l la n dm e d i u me n t e r p r i s e s ) i nc h i n at om a i n t a i n c o m p e t i t i v ee d g e b yl o w - c o s t e n h a n c i n gp r o d u c td e v e l o p m e n tc a p a b i l i t y i s i m p e r a t i v e a p p l i n gi n f o r m a t i o nt e c h n o l o g yi sa ne f f e c t i v ew a yt oa c h i e v et h i s a c c o r d i n gt ot h es t a t u so fs m e si n f o r m a t i z a t i o ns u r v e y ，c a da p p l i c a t i o n sa r em o r e c o m m o nt h a np r o d u c td e v e l o p m e n tm a n a g e m e n ts y s t e m t h e r e f o r e ，t h i st h e s i s p r e s e n t sas m e - o r i e n t e dp r o d u c td e v e l o p m e n tm a n a g e m e n ts y s t e m ，a n ds t u d i e si t s s t r u c t u r ea sw e l la si t si m p l e m e n t a t i o nb a s e do nc a da p p l i c a t i o n s aj e w e l r y d e v e l o p m e n tm a n a g e m e n ts y s t e mw a sr e a l i z e dt od e m o n s t r a t et h er a t i o n a l i t ya n d r e a l i z a b i l i t yo ft h es m e o r i e n t e dp r o d u c td e v e l o p m e n tm a n a g e m e n ts y s t e m t h e m a i nw o r ko ft h et h e s i si n c l u d e s ： i n c h a p t e r1 ，t h e s t a t u so fs m e si n f o r m a t i z a t i o nw a sd e s c r i b e da n dt h e r e s e a r c h e si np r o d u c td e v e l o p m e n tm a n a g e m e n tr e l a t e df i e l d sw e r er e v i e w e d o nt h e b a s i so ft h ep r o p o s e ds h o r t a g eo ft h ep r e s e n tr e s e a r c h ，t h ec o n t e n ta n da r c h i t e c t u r eo f t h et h e s i sw a sg i v e n i nc h a p t e r2 ，t h ep r o c e s so fp r o d u c td e v e l o p m e n tf o rs m e si sa n a l y z e db a s e do n j e w e l r yb u s i n e s sa n da u t o m o t i v em o t o rb u s i n e s s t h e nt h er e q u i r e m e n t so fp 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 ts y s t e mf o rs m e sw e r ea n a l y z e df r o mt h r e ea s p e c t s ： s u p p o r t i n gp r o d u c td e v e l o p m e n tp r o c e s s ，p r o v i d i n gd e s i g nk n o w l e d g e ，a n dm a n a g i n g d e s i g nr e s o u r c e s i n c h a p t e r3 ，t h e s t r u c t u r eo ft h es m e o r i e n t e d p r o d u c td e v e l o p m e n t m a n a g e m e n ts y s t e mw a sp r e s e n t e d t h et e c h n o l o g y f o r s u p p o r t i n gt h ep r o d u c t d e v e l o p m e n tp r o c e s s ，d e s i g nk n o w l e d g er e p r e s e n t a t i o n a n dr e a s o n i n g ，d e s i g n r e s o u r c em a n a g e m e n t ，a n dc l i e n t sb a s e do nc a d a p p l i c a t i o n sw e r er e s e a r c h e d i nc h a p t e r4 ，t h et h e o r yo fp r e v i o u st w oc h a p t e r sw a su s e dt od e s i g na n dr e a l i z ea j e w e l r yd e v e l o p m e n tm a n a g e m e n ts y s t e m ，s h o w i n gt h er a t i o n a l i t yo ft h es y s t e m 浙江大学硕士学位论文 d e s i g na n di m p l e m e n t a t i o nf e a s i b i l i t yo ft h em e t h o d i nc h a p t e r5 ，t h er e s e a r c hi n t h i st h e s i sa n dap r o s p e c tf o rt h ef u t u r er e s e a r c h w o r kw e r es u m m a r i z e d k e yw o r d s ：s m e ；p r o d u c td e v e l o p m e n tm a n a g e m e n ts y s t e m ；p r o d u c t d e v e l o p m e n tp r o c e s s ；k n o w l e d g er e u s e ；r e s o u r c em a n a g e m e n t i v 浙江大学研究生学位论文独创性声明 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及取得的 研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得逝姿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己在论文 中作了明确的说明并表示谢意， 学位论文作者签名：劫笺套 签字日期：矽厂护 年弓月巧日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解一逝姿盘堂有权保留并向国家有关部门或机 构送交本论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权逝姿盘鲎 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和传播，可以采用影 印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位沦文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) ) 学位敝储躲勿翰 签字日期：加p 年3 月巧日 导师签名： 签字日期：阳，口年弓月巧同 致谢 致谢 在这学生时代即将结束的时候，我衷心感谢我的导师唐任仲教授在我六年多 的大学生活中，给我的学 - - j 上的孜孜不倦的教诲和生活上的贴心关怀。唐老师严 谨的治学态度、渊博的学识、敏捷的思维和敏锐的洞察力给我深刻的印象，他正 直、踏实和求是的做人、做事和做学问的态度和精神使我受益匪浅，是我可以享 用一生的宝贵财富。 感谢现代制造工程研究所的祁国宁教授、潘晓弘教授、顾新建教授、余忠华 教授、杨将新教授、王正肖副教授、方水良副教授、陈芨熙副教授以及纪杨建副 教授等各位老师的照顾、指导和帮助。 感谢实验室的王志国博士、盛文露博士、叶范波博士、王国栋博士生、何正 为博士生、谢毅博士生、白翱博士生、刘运通博士生、吕景祥博士生、贾顺博士 生、郑军博士生、张俊硕士、余式汪硕士、王慧硕士、刘伟星硕士、丁伟硕士、 陈晓明硕士生、杨旭东硕士生、隋鹏飞硕士生、赵英硕士生、金伶硕士生、唐文 东硕士生以及实验室所有其它的师弟师妹们，感谢他们在课题研究、学 - - j 和生活 中给予的帮助和支持。 感谢所有关心支持我的老师和同学，特别是本科0 3 级混合班及工业工程的 同班同学，硕士0 7 级机械制造及其自动化专业的所有同学，是你们让我感受到 了大学生活的乐趣和朋友之间的真情。 深深感谢我的父母，他们的善良、勤劳、朴实的品质深深的影响了我的人生， 是他们支持着我走完六年多的求学之路。 最后，衷心感谢所有关心和支持过我的人。 李俊峰 二。一。年一月于求是园 l 绪论 1 绪论 【摘要】本章介绍了中小企业面临的挑战和信息化现状，提出研究面向中小企业的产 品开发管理系统以支持中小企业提升产品开发能力；介绍了产品开发管理及其支持系 统的研究现状，并在总结现有研究不足的基础上给出了本文研究内容 1 1 引言 随着世界市场从传统的相对稳定型市场演变成动态多变型市场，同行业之 间、跨行业之间的竞争更加激烈，主要表现在以下几个方面【1 1 ：产品生命周期缩 短；用户需求多样化；全球市场和全球竞争；交货期成为主要竞争因素；多品种 小批量生产比例增大。从以上几点可以看出，快速响应市场需求、不断推出新产 品将是企业求得生存和发展的主要手段，而产品开发能力将成为企业的核心竞争 力的重要组成部分。 我国企业尤其是中小企业长期以来都是以低成本为竞争优势，许多企业都只 是作为国外品牌产品的o e m ( o r i g i n a le q u i p m e n tm a n u f a c t u r e r ，原始设备制造 商) 发展起来的【2 1 ，缺乏核心技术，产品开发能力不足。近年来面对人民币升值 的压力、东南亚其他低劳动力成本国家的竞争以及国际金融危机的影响，中国企 业原本赖以生存的低成本优势逐渐丧失，迫切需要转变发展方向，从o e m 向 o d m ( o r i g i n a ld e s i g nm a n u f a c t u r e r ，原始设计制造商) 、o b m ( o r i g i n a lb r a n d m a n u f a c t u r e r ，原始品牌制造商) 转型 2 , 3 1 ，否则将很容易被市场淘汰。 1 2 研究背景 作为我国国民经济和社会发展的重要力量，中小企业的发展近年来一直受到 国家的重视。2 0 0 2 年6 月，全国人大颁布了中小企业促进法；2 0 0 6 年3 月， 国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要提出“实施中小企业成长工程” 1 4 1 。针对国际金融危机影响下中小企业发展遇到的困难，2 0 0 9 年9 月，国务院发 布了关于进一步促进中小企业发展的若干意见1 5 1 ，其中明确指出要支持中小 浙江大学硕士学位论文 企业提高技术创新能力和产品质量，引导中小企业利用信息技术提高研发，管理、 制造和服务水平，提高市场营销和售后服务能力。 方志梅【6 】等通过对浙江省及周边地区中小型制造企业的调研( 2 0 0 4 年) 发现， 被调查的中小企业都不同程度地应用了各类信息技术，其中产品开发技术的总体 应用率3 8 ，企业级管理的应用率3 2 ，生产过程控制的应用率1 5 ，生产管 理1 4 。但产品开发技术中绝大部分中小企业只是应用c a d ( “十五”期间浙江 省在5 5 6 家纺织、机械、化工、汽车零配件等企业中推广应用了c a d 技术，2 4 家企业中推广应用了c i m s 技术【7 】) ，而c a d 又仅用于绘图，只起到“甩图板” 的作用。同时，数据表明大多数中小企业难以接受软件的价格，这是导致中小企 业信息化水平不高的主要原因之一。 国家发展改革委员会等部门2 0 0 7 年组织的调查显示，目前我国中小企业信 息化已经基本度过起步阶段，开始进入大规模普及阶段【8 1 ：中小企业对信息化最 为紧迫的需求是要解决市场与营销问题，占到被调查企业的5 2 7 ，明显有别于 更多关注长期效益、管理控制、战略发展的大企业；1 7 的企业提出内部管理方 面的需求；1 3 3 的企业关注客户管理的需求；1 1 2 的企业具有生产与研发方 面的需求。而解决市场与营销问题一方面是要通过信息技术了解市场信息，发现 更多客户，增加销售能力；另一方面则是提升自身的产品开发能力，尤其是针对 客户进行定制设计和生产的能力，作者参与的一个信息化项目中企业明确要求在 其客户关系管理子系统中增加新产品开发管理的功能。 通过以上分析，研究面向中小企业的产品开发管理系统很有必要。通过构建 简单易用的产品开发管理系统可以完善中小企业产品开发体系，提升产品开发效 率，最终增强企业竞争力，赢得客户和市场。 1 3 论文相关领域研究现状 1 3 1 产品开发管理 1 3 1 1 产品开发管理的历史 一 m c g r a t h 在( ( 下一代产品开发一一如何提高研发生产率，降低成本和缩短开 发周期【9 】一书中将产品开发管理划分为四个时代。 2 l 绪论 ( 1 ) 发明与商品化时代，1 9 世纪末到1 9 5 0 年左右：这个时代的关注的是 如何更快的发明出新产品并将其商品化，典型代表是托马斯爱迪生( t h o m a s e d i s o n ) 1 8 8 7 年成立的研究开发中心，i b m 公司的前身和福特汽车公司也是由 于将某种新产品商品化而在这一时期发展起来的。 ( 2 ) 项目成功时代，1 9 5 0 年至2 0 世纪8 0 年代中期：这个时代关注的是如 何保证产品被成功研发出来，甘特图( g a n t tc h a r t ) 、关键路径法( c r i t i c a lp a t h m e t h o d ，c p m ) 和计划评审技术( p r o g r a me v a l u a t i o na n dr e v i e wt e c h n i q u e ，p e r t ) 等工具和方法被应用于产品开发项目管理中。 ( 3 ) 快速上市时代，2 0 世纪8 0 年代中期至今：这个时代关注的是如何保 证产品能够在最快的时问内上市销售，阶段关卡( s t a g e g a t e ) 和产品及生命周 期优化法( p r o d u c t a n dc y c l e t i m ee x c e l l e n c e ，p a c e ) 是这一时代比较有代表性 的新做法。 目前企业界应用比较成功的产品开发管理模式是集成产品开发( i n t e g r a t e d p r o d u c td e v e l o p m e n t ，i p d ) 。i p d 的思想来源于p a c e ，最早应用于i b m 公司。 i p d 的核心思想1 0 l 主要有： 新产品开发是一项投资决策。强调要对产品开发进行有效的投资组合分 析，并在开发过程设置检查点，通过阶段性评审来决定项目是继续、暂停、终止 还是改变方向。 基于市场的开发。强调产品创新一定是基于市场需求和竞争分析的创新。 为此，i p d 把正确定义产品概念、市场需求作为流程的第一步，开始就把事情做 正确。 跨企业、跨部门、跨系统的协同团队。采用跨部门的产品开发团队 ( p r o d u c td e v e l o p m e n tt e a m ) ，通过有效的沟通、协调以及决策，达到尽快将产 品推向市场的目的。 异步开发模式，也称并行工程。就是通过严密的计划、准确的接口设计， 把原来的许多后续活动提前进行，这样可以缩短产品上市时间。 重用性。采用公用构建模块( c o m m o nb u i l d i n gb l o c k ) 提高产品开发的 效率。 结构化的流程。产品开发项目的相对不确定性，要求开发流程在非结构 浙江大学硕士学位论文 化与过于结构化之间找到平衡。 ( 4 ) 研发生产率时代，2 1 世纪开始：这个时代关注的是如何通过内部资源、 财务管理来保证利用最少的资源，产出最多的有效产品。 产品开发链管理( d e v e l o p m e n tc h a i nm a n a g e m e n t ，d c m ) 系统是m c g r a t h 为研发生产率时代设计的产品开发管理系统，他给出的定义是：自动化产品开发 管理的集成系统，包括管理资源管理、项目管理和组合管理产品战略所用的流 程、知识与数据的系统f 9 】。通过在项目过程中向设计人员提供情境式知识将知识 重用和开发管理结合起来，d c m 系统定位于项目层面，对产品详细开发层面需 要依靠p l m 系统。d c m 系统包括的内容如图l - 1 所示。 动态组合管理 动态管道管理 资源分配管理 需求计划 交易流程 资源需求计划 能力计划 网络化小组 阶段型审核 集成财务计划 协作管理 分布式计划管理 情境式知识管理 图1 1d c m 系统p 1 1 3 1 2 产品开发研究热点 目前国外关于产品开发的研究主要有以下几个方面：( 1 ) 产品开发过程，如 并行工程的应用 1 1 - 1 3 ，以及过程建模与分析 1 4 - 1 6 1 ；( 2 ) 知识管理在产品开发中的 应用1 1 7 - 2 0 ；( 3 ) 信息技术在产品开发中的应用1 2 1 1 ，如p d m p l m l 2 2 , 2 3 1 ；( 4 ) 供应 商参与产品开发【2 4 ，2 5 1 。此外还有一些关于各种因素在产品开发中的作用的实证 4 l 绪论 研究【2 6 ，2 7 1 以及风险管理【2 8 1 、团队管理f 2 9 1 等方面的研究。 国内产品开发方面的研究从2 0 世纪9 0 年代开始，早期主要以介绍国外理论、 国内外实践经验、实用方法开发为主，近几年的研究主要集中在以下几个方面： ( 1 ) 产品模型，如面向开发过程的产品结构模型【圳；( 2 ) 产品开发过程建模及 优化，如基于设计结构矩阵理论的产品开发过程建模及仿真优化1 3 1 1 ；( 3 ) 知识 管理在产品设计过程中的应用，如基于本体的新产品开发领域知识库模型研究 【3 2 1 ，各种具体产品详细设计过程中的知识重用 3 3 1 等；( 4 ) 其他管理思想在产品 开发中的应用，如项目管理理论【3 4 1 。 1 3 2 产品开发过程 1 3 2 1 产品开发过程划分 产品开发由于涉及多个阶段、多类人员和多种资源，是一个复杂过程。c o o p e r 将新产品开发过程定义为一个推动新产品项目从概念到市场的正式的蓝印、地 图、样版或思考过程”1 ，b o o z 首先于1 9 8 2 年明确了新产品过程对成功的新产品 绩效是关键的。 文华【3 5 i 总结了几种国外学者对新产品开发步骤的划分，如b o o z 的6 阶段“新 产品概念探察、甄别、业务分析、开发、检测和商业化”，c o o p e r 和k l e i s c h m i d t 的1 3 阶段“初步甄别、初步市场评价、初步技术评价、详细的市场研究、业务 财务分析、产品开发、内部产品检测、客户产品检测、检测市场本地销售、试 验性生产、商业化前期分析、正式生产、上市”。i p d 把产品开发过程划分为概 念、计划、开发、验证、发布、生命周期6 个阶段【1 0 1 。 1 3 2 2 产品开发过程建模与优化 过程模型是对现实产品开发过程的抽象表达，详细、合理的过程模型是缩短 产品开发周期的关键【3 6 1 。产品开发过程建模的方法主要包括d s m 方法、i d e f 方法、c p m 方法、p e r t 方法和p e t r i 网建模方法等【3 7 1 ，其中目前最常用的方法 是设计结构矩阵( d s m ) 方法。 传统的p e r t c p m 往往忽略了工程设计中的设计反馈环，并且仅通过压缩 关键活动来改善过程流，没有考虑并发性和重迭问题，不能很好地对设计过程进 行建模描述。从该角度而言，d s m 是一种对项目中各活动之间关联信息进行分 5 浙江大学硕一 ：学位论文 析处理的有效方、法【3 8 1 。d s m 方法假定每个设计任务都能被抽象成一个信息处理 任务，一个任务的输出信息是另外一个任务的输入信息，其优点在于表达严谨， 缺点是需要预先完全定义好分解任务的优先关系【3 6 1 。 应用d s m 进行产品开发过程建模与优化有两个主要的研究方向：一类是利 用d s m 对产品开发活动的执行顺序进行优化，通过减少设计迭代达到减少开发 时间的目的，这类研究成果可用于制定产品开发计划；另一类是利用d s m 对产 品开发过程中需要的资源进行调度优化，通过合理分配设计资源平衡资源使用， 通过充分利用设计资源缩短开发周期，这类研究的成果可用于执行产品开发计 划。 冯国奇，王成恩1 3 9 1 在总结了多位学者基于d s m 从不同角度对产品开发过程 进行研究的基础上，以缩短产品设计开发周期为目标，对产品设计活动间的复杂 依赖关系进行了分析，并针对复杂的多次迭代问题提出了基于集成规模的迭代分 解一一集成方法，在此基础上构造了对应的多参数字d s m ，实现对过程的优化 管理。 钱晓明4 叫等针对并行产品开发过程的特点，利用设计结构矩阵，提出了一 种产品并行开发过程的资源调度与优化算法首先建立开发过程的d s m 集合模 型及时间与资源模型，在此基础上用遗传算法结合启发式调度规则对开发过程的 资源使用进行了优化，不仅使资源利用得到了均布，而且通过算法也能有效地缩 短整个开发过程的工期。 1 3 3 产品设计重用 1 3 3 1 理论研究 实践表明，目前的中小企业大部分是根据订单进行设计开发。尽管面向客户 的产品变化较快，但构成产品的零部件相对稳定。大约超过7 5 的设计活动包含 基于实例的设计【4 ，即重用以前的设计知识解决新的设计问题。而在传统的产 品设计过程中，大约有8 0 的时间是耗费在对知识或信息的查找上【4 2 】。这种基 于实例的产品设计一般要取决于企业完善的知识积累和重用机制【4 1 1 。 m c g r a t h 9 】认为研发知识管理失败的原因在于缺乏有效的知识管理系统与流 程，其中最主要的问题是如何将适当的知识在需要该知识的开发人员需要时提供 6 l 绪论 给他，解决办法是采用情境式知识管理( c o n t e x t b a s e dk n o w l e d g em a n a g e m e n t ) ， 将文档模板、设计经验、教育材料等关联到具体的项目步骤上，对整个产品开发 过程提供即时( j u s t i n t i m e ) 知识。 张伊威，王世良f 4 3 1 认为产品的开发既是不同阶段业务活动的结合也是知识 密集和创造的过程，融入在业务过程中的知识管理才能对组织行为和阶段决策进 行有力的支持，她们提出的知识流程的特点如图l 一2 所示，其中知识的模块化 是指将产品部分特征和知识点按照逻辑整合起来，以便在同类产品的开发设计中 被迅速地选用，为开发人员省去烦琐的项目定义和分解阶段，提高产品开发的效 率。 图1 - 2 知识流程的特点 根据杨利军，白琼l 对国内知识管理现状的分析，如何将上述的知识管理 与企业核心业务过程进行有机结合是知识管理应用研究的难点之一；而如何通过 技术来改变( 影响) 人们的行为，使知识管理的实施变得更容易，则是技术研究 的重点。 1 3 3 2 技术研究 在产品开发知识重用的技术研究方面，盛文露f 4 5 1 研究了面向产品开发过程 的知识服务关键技术，包括过程模型支撑技术、设计人员模型支撑技术、需求模 型支撑技术、知识模型支撑技术以及语义支持技术。 浙江大学硕十学位论文 沈斌，宫大【4 6 】针对不同的设计知识形式，采用面向对象技术将知识对象封 装成不同的知识单元，综合利用不同的知识表示方法来描述知识单元，从而建立 集成于设计对象的产品设计的多类型、多层次知识表达模型，提出了产品设计知 识重用概念模型。 王奕首等【4 l 】探讨了面向我国中小企业的产品设计知识重用的若干途径和方 法，包括大规模定制、基于p d m 等商品化软件、基于知识管理、基于w e b 的零 件库资源共享。最后结合我国中小企业实际需求，讨论了一种基于c a d 知识和 汉语工程语义的产品知识重用方法，用简化的x m l 格式描述该产品信息，解决 一个面向低层次的产品结构的知识表达、查询和重用问题。 在针对具体产品的知识重用研究方面，刘闯4 7 1 等提出了包含零件建模、知 识建模和知识使用的知识重用方法框架，建立了面向制造的飞机钣金零件特征模 型及相应的编码结构和码位定义方法。 江征风，刘丽华，丁毓峰【4 8 1 针对传统减速器设计工作的重复性和资料查阅 的烦琐性，结合v c 和u g k f 技术开发一种减速器设计知识重用系统，通过知 识熔接技术，将产品知识直接构建在产品模型中，构造完全可重复使用的知识库， 并采用基于实例推理的方式进行实例检索，可以缩短减速器设计周期。 曾晓松，刘飞【4 9 1 分析了开关柜产品的结构特点和设计知识特点，提出了开 关柜产品的整机及功能元知识的表达方法，给出了功能模块的配置规则及范例相 似性判别准则，并进一步分析了开关柜的配置设计知识的组成及实现配置的方 法，采用基于范例推理和配置规则技术，建立了一个开关柜辅助设计系统。 黄素真，武云霞，韩树才【5 0 1 建立了一种流程管理系统，它集成了过程模型 的建立，过程实例的执行，领域知识、设计意图、过程历史等知识的捕获、管理 和重用等功能，从理论上、实践上都较好地支持了摩托车开发过程。 1 3 4 面向中小企业的产品开发管理系统 m a r i o n 和s i m p s o n 5 1 1 描述了一种针对中小企业的简化的产品开发过程，并在 文中指出提高c a d 系统的效率是加快产品开发过程的重要手段之一。 h i c k s ，c u l l e y ，m c m a h o n 5 2 1 通过研究了工程类中小企业中信息管理中的问 题，揭示了一些阻碍这类企业提高信息管理水平的因素，比如信息系统的客户化 l 绪论 程度不够，为中小企业进行信息系统规划提供了参考。 而国内现有的面向中小企业的p d m 系统研究通常结合某一具体企业的实际 情况，根据p d m 系统的体系结构将功能模块简化为企业最需要的几个，通常包 括图文档管理、产品结构管理、项目管理、工程变更管理等，而且一般都是以图 文档管理为主要功能 5 3 , 5 4 1 。 林湖【5 5 】等通过对中小型制造企业功能需求的调研，认为p d m 系统可以简化 为以下的基本功能：产品结构管理、工程数据管理、设计提交管理、变动设计管 理、用户授权管理和数据传输。以i d e f l x 图的形式表达中小型企业的p d m 信 息模型，同时对p d m 实现过程中的主要难点，如产品结构树的表达、借用表达、 相关信息的统一管理和版本管理等都提出详细的解决方法。 胡玲凤1 5 6 1 结合中小企业的管理特点，在分析中小企业信息化过程中存在的 问题的基础上，认为中小企业对p d m 系统的应用需求包括项目管理、流程管理、 产品结构配置管理、图文档管理等，性能要求包括适用性、易用性、安全性，集 成性、可扩充性等。 关德军，王凤岐5 7 1 分析了制造型中小企业的生产特点和信息化的需求，构 建了适合制造型中小企业的p d m 体系结构，并针对某具体的生产企业开发了一 套p d m 系统，该系统包括加工任务管理、零件分类管理、图文档管理、文档类 型定制、系统管理、编码管理等六个功能模块，以产品结构为中心进行产品数据 管理，实现了c a d c a p p c a m 的集成。 杨雯静5 8 1 等分析了中小企业在信息化建设中对p d m 系统的实际需求，探索 了一种基于n e t 框架下采用b s 模式的产品数据管理系统，主要包括项目管理、 图文档管理、产品配置管理及安全管理四个模块，提供了最基本的产品数据管理 功能。 1 4 现有研究的不足 国内外学者从多个角度对产品开发管理及产品开发过程进行了大量的研究， 但是应用在我国中小企业中还存在着以下一些问题： ( 1 ) 产品开发管理研究一般基于大型高科技企业，由于管理水平、人员素 质、资金投入等方面的差距，这些企业的成功经验不一定能够移植到中小企业， 9 浙江大学硕十学位论文 这也是上述研究中面向中小企业的p d m 系统除辅助的系统管理模块之外大都只 包括图文档管理、产品结构管理、项目管理、工程变更管理四个主要功能模块的 原因。因此研究如何将先进的产品开发管理思想通过简单实用的产品开发管理系 统应用于中小企业具有重要意义。 ( 2 ) 产品开发过程建模与优化一般针对复杂产品设计过程，而对于大部分 中小企业来说，过程规范化才是提升企业产品开发能力的当务之急。p d m 中基 于工作流的项目管理模块虽然可以在一定程度上规范产品开发过程，但过程执行 仍然取决于项目经理凭个人经验对项目任务的分解和时间设定。作为p d m 中应 用的一项技术，项目管理的成功依赖于个体项目经理的特定技术能力f 9 1 。而且现 有系统中的项目管理一般仅针对产品详细过程，忽视了产品开发过程中其他阶段 的处理。 ( 3 ) 中小企业虽然使用了c a d 软件，但缺乏设计方法学的支持，不能很 好的利用已有设计知识；而在c a d 基础上增加了知识重用功能的的系统也只是 专注于产品详细设计阶段，仅能作为开发人员个人的设计工具，缺乏与整个产品 开发过程的有效集成。 ( 4 ) 现有中小企业p d m 系统对企业设计资源尤其是开发人员的管理考虑 不足，一般都是从角色一权限的角度考虑，通常只包括人员分配的功能，没有从 研发生产率和资源利用率的角度对资源进行有效管理。 1 5 本文研究的内容 1 5 1 研究内容 本文结合浙江省科技计划重点项目“基于知识的饰品创新设计集成管理平台 研究及其应用”和“汽车电机行业生产经营集成平台的研究与应用”，旨在通过 对中小企业产品开发过程进行分析，得到中小企业对产品开发管理系统的需求， 研究面向中小企业的产品开发管理系统的总体结构和实现方法，以信息化手段提 升中小企业产品开发管理水平。 本文的主要研究内容包括： ( 1 ) 以饰品企业和汽车电机企业为例，分析其产品开发过程，总结企业原 l o l 绪论 有产品开发模式存在的问题，得到中小企业对产品开发管理系统的功能需求。 ( 2 ) 根据需求分析和现有研究的不足，提出面向中小企业的产品开发管理 系统的总体设计方案并研究其实现方法。 ( 3 ) 以饰品开发管理系统为例展示系统设计的合理性和实现方法的可行性。 1 5 2 论文结构 本文总体框架分为绪论、面向中小企业的产品开发管理系统需求分析、面向 中小企业的产品开发管理系统总体设计与实现方案、饰品开发管理系统的设计与 实现以及总结与展望五部分。文章组织结构如图l 一3 所示。 厂、 一相柔辩要胬罂v 第一章绪论 ) 文乡 一需求分析+ ， 卜箭篡余) 面 向 由 小 企 业 文乡 的 卑 r 第三章面向中小企业的产品开发管理系统总体设计与实现方案、 口 开 发 总莩计 管 r、 i 理 系统设计 系一实现方法 统 ( 知识管理方案) 产品开发过 ( 资源管理方案) 研 程支持方案 究 文乡 一系统实例 ( 第四章饰品开发管理系统设计与实现 3 迂乡 研究总结和展叫 第五章总结与展望 ) 图1 3 论文结构 浙江大学硕士学位论文 1 6 本章小结 本章首先指出中小企业需要以信息化手段提升产品开发能力以应对新经济 形势下的全球竞争，并介绍了中小企业信息化发展现状；然后对产品开发管理、 产品开发过程、产品设计重用和面向中小企业的产品开发管理系统四个方面的研 究现状进行了综述，在总结现有研究不足的基础上，提出了本文的研究内容和论 文框架。 2 面向中小企业的产品开发管理系统需求分析 2 面向中小企业的产品开发管理系统需求分析 【摘要】本章首先以饰品企业和汽车电机企业为例，对中小企业的产品开发过程进行 了分析；然后从支持产品开发过程、提供设计知识、管理设计资源三个方面分析了中 小企业对产品开发管理系统的需求。 2 1 产品开发过程分析 2 1 1 产品开发过程 产品开发过程一般是指将市场需求转化为可批量生产的产品的过程。虽然不 同产品的详细设计过程各不相同，但如果将详细设计作为过程中的一个活动则各 类产品的开发过程有许多共同点。比如下图2 1 、图2 2 分别是某饰品企业和 某汽车电机企业的产品开发过程，其中“o k ”表示评审通过，“n g ”表示评审 未通过。 浙江大学硕士学位论文 饰品企业产品，f 发过程 推动式开发过程责任部f - j 人拉动式开发过程责任部门，人 o k 市场销售部门 市场销售部门 设计开发中心 综合办公室 设计开发巾心 综合办公窒 设计开发巾心 各设计科室 设计总监 制版部 工程技术中心 工程技术中心 物料部门 财务部 制造部 o k 市场销售部门 市场销售部门 设计开发中心 综合办公室 设计”发中心 各设计科室 设计总监 客户 制版部 工程技术巾心 工程技术中心 物料部门 财务部 制造郎 图2 一i 饰品开发过程【5 9 】 饰品的推动式和拉动式开发过程的区别在于设计任务的来源不同，前者来自 需求预测，后者来自客户要求。在饰品的设计任务中有对产品价位的要求，因此 在生产前要核算成本是否符合要求。 1 4 2 面向中小企业的产品开发管理系统需求分析 汽车电机企业产品开发过程 过程责任部门，人过程 责任部门，人 厮产品丌发信、 ( 息收集 营业部品保部 一。 t 尘 技术部 成寺跨功能小 组 技术部经理 设 o k 嗔塞 技术郝营业部 计 生技课 更 送样 营业邮 改 营业部 i n ( 总经理 o k 制造过程设计生技课 初始材料分析技术部 上 j 试产通知生管部 采购课开发部 成本分析报价 营业部 上 上 试产前会议生技课 技术部，跨功能 设计开发策划 小组成员 上 n g j r 一 试产制造部 i 技术部主管 j o k 量试后会议生技课 设计丌发展开 技术部 n g i r 0 资料修订技术部 外观结构设计项目负责人 士 n g j r ，n = 虹* m 啵p 、 营业部 l “ x ：! 二罗 跨功能小组 o k o k跨功能小组 质量策划认定 样品试作技术部 成员 上 g 项目工程n i l 品 正式量产制造部 保i i ；| ； 上 设 i 交付与服务生管部业务部 计 更 上 改 k 顾客反馈 业务部 r 跨功能小组 n u 飞：! 少 上 o k r 持续改善、 责任单位 价 u 图2 2 汽车电机开发过程删 1 5 浙江人学硕士学位论文 通过比较前面两个图中过程的共同点可以看出，虽然饰品和汽车电机两类产 品差别很大，但产品开发过程中都包括以下一些活动：需求搜集预测、需求分 析、成本估算报价、开发计划制定、产品详细设计、设计评审、样品制造、样 品评审、客户确认、制程设计、试生产、试产结果评审、批量生产。这些活动与 其在图2 1 、图2 2 中活动的对应关系如表2 1 所示，其中饰品的试生产活动 为“制样”，即制造生产用模具，其制程设计和试生产结果评审都在“工艺可行 性评审”中进行。由此可以得出产品开发过程通常包含的活动如图2 3 所示。 表2 1 产品开发过程共同点分析表 图2 3图2 1图2 2 需求搜集预测市场分析、客户要求新产品开发信息搜集 目标产品决策、 需求分析可行性评估 改版申请新产品需求 成本估算报价 包含在制定设计任务中成本分析报价 开发计划制定 制定年度开发计划设计开发策划 产品详细设计 饰品设计 外观结构设计 设计评审 设计评审小组评审 样品制造打版 样品试作 样品评审( 未画出)设计评审 客户确认客户确认客户确认 制程设计工艺可行性评审制造过程设计 试生产 制样试产 试产结果评审工艺可行性评审 量试后会议 批量生产生产 正式量产 1 6 2 面向中小企业的产品开发管理系统需求分析 图2 3 一般产品开发过程 产品开发过程开始于市场需求，可能来源于客户要求或者企业自己的需求预 测；然后企业对需求进行分析，定义产品的功能需求、目标价位等等；确定立项 之后，制定产品开发计划，分配开发人员；然后按照计划进入产品详细设计阶； 浙江大学硕十学位论文 通过设计评审的产品进行样品制造；企业内部评审合格的样品提交客户评审；客 户确认后进行制造工艺设计和试生产；最后进入量产阶段，结束产品开发过程， 开始产品生命周期的其他阶段。在开发过程中如果某项评审未通过需要回到相应 的步骤进行设计更改，这是导致产品开发周期变长的主要原因之一。 2 1 2 产品详细设计过程 虽然不同产品的详细设计过程不一样，但仍然有一些共同点，一般可以将产 品详细设计分为产品总体架构设计、零部件设计选择、产品设计总成或虚拟装 配( 即将设计好的各零部件按照产品总体架构设计组成完整的产品) 三个阶段， 其中比较复杂的新零部件的设计过程也可以继续按照这三个阶段进行细分。在积 累了一定数量的零部件设计图纸的情况下可以通过重用已有零部件加快产品开 发速度，提高产品设计质量。详细设计阶段除了最终的产品设计图纸以外一般还 需要形成一系列的设计说明文档，尤其是i s 0 9 0 0 0 或t s l 6 9 4 9 质量管理体系等 要求的质量记录。以饰品设计和汽车电机设计为例，产品详细设计过程如图2 4 所示，其中的“设计说明”是对设计成果的总结，在前面三个阶段中也应该有相 关的设计说明工作。 2 面向中小企业的产品开发管理系统需求分析 图2 4 饰品和汽车电机详细设计过程对比 2 2 中小企业对产品开发管理系统的需求 针对以上产品开发过程和现有研究的不足，考虑到中小企业产品开发过程实 际操作不够规范、缺乏知识积累和重用机制、缺少经验丰富的产品开发人员等实 际情况，本文认为中小企业对产品开发管理系统的需求有以下几个方面。 2 2 1 支持产品开发过程 ( 1 ) 管理产品开发过程中产生的各种文档 设计图纸和设计文档都是在产品开发过程中产生的，想要高效的管理图文档 1 9 浙江大学硕： ：学位论文 并把它们充分利用起来需要改变传统的以产品数据为核心的管理模式，转换到以 过程为中心的管理模式。 ( 2 ) 利用信息系统保证产品开发过程符合规范 许多企业已经制定了标准的产品开发过程，但无论是采用企业自身标准过程 的企业还是采用质量管理体系要求的过程的企业都需要对产品开发过程管理提 供支持，保证产品开发过程按照一定的规范执行。因为存在于纸质文档或电子文 档中的产品开发过程规范不会自动实现，而产品开发人员经常不想花时间去找这 些规范，他们更倾向于直接开始工作【9 1 。建立一个拥有结构化过程的产品开发管 理系统是约束开发人员按规范做事的好方法，对于管理不够规范的中小企业更是 如此。 ( 3 )