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两化融合趋势下的产品创新之道

两化融合趋势下的产品创新之道 2011年12月12日 来源： 产品创新对於企业发展具有重要意义2009年中央经济工作会议指出：转变发展方式远不是一年内能够完成的；把转变发展方式和结构调整作为保增长的“主攻方向”。其中，明确指出要调整生产结构，提高自主创新能力，优化产业结构—这也是机械制造业发展的必由之路。我国经济发展正处於一个关键时期，国家强调的方针政策是转变经济增长方式，走新型工业化道路，走一条科技含量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染少、人力资源优势得到充分发挥的新型工业化路子，这是保持我国经济持续发展的必由之路。在工业化与後工业化时代，装备制造业是我国经济发展的重要支柱。目前我国装备制造业企业 5.5~7.17万家，总产值5.47万亿元，占国内生产总值的10.84%~12.13%（2005~2006年统计数据），但自主创新能力不强，新产品大部分是引进的。在落实走新型工业化道路的过程中，产品设计是机械制造产品的先决条件，如何在这一过程中贯彻经济增长方式的转变，很值得关注。2009年11月19日至20日於北京举行的全国装备工业信息化与工业化融合典型经验座谈会上，工业和信息化部部长李毅中指出，在企业层面，要围绕工业产品研发设计、生产过程控制、企业管理、市场营销、人力资源开发、新型业态培育、企业技术改造等七个环节全面推进。而其中，首先提到的是工业产品研发设计，这是因为产品研发设计是企业发展与服务於社会的首要因素。那麽如何贯彻落实中央方针政策，提高自主创新能力？笔者有以下建议和想法供参考。产品研发创新必须应用先进的制造技术和信息技术1﹒产品研发设计方法的发展和应用情况企业以产品为己任，产品研发创新是现代企业竞争力的核心要素，研发创新产品必须遵循科学方法。图1显示我国机械产品设计过程中各种设计类型及设计方法的应用情况。

图1 设计过程各种设计类型及设计方法的应用

制造业发展几百年过程中，在产品设计技术的发展过程及产品设计与创新、产品设计方法学研究中已形成了一系列原理与方法，从图1中可以看出，我国从1950年以来已开始应用一系列适应市场经济的设计方法，并开始计算机及信息技术的应用，这已成为大势所趋。而利用计算机及信息技术的特点发展CAD技术，并使之与产品设计技术相融合，将CAD技术与先进设计方法结合起来，充分发挥CAD技术的作用，不仅是改进设计方法的支柱，也是促进CAD软件产品创新的最佳路径。2﹒必须优化产品开发的方式方法 一般情况下，生产过程中批量越大成本越低，在多品种单件、小批生产条件下扩大批量的方法是充分利用零件的相似性，扩大通用零部件的应用，提高零部件投产批量，充分利用成组技术的应用扩大投产的工序批量，大批量定制生产就是应用了这些原理。为此，市场经济下产品创新开发的主要任务不是去开发新的零部件，而是充分利用产品零部件的继承性，使用成熟的零部件构造出多样化产品，充分满足用户需求和市场经济各种新生产模式的需求。在机械产品中，不但构成零件的要素有相似性，由零件组成的部件、组件也有相似性。模块化设计就是根据产品的可组合性，从产品、部件、组件的功能分析入手，按功能、结构、组合相似零件结构要素实现零件标准化、规范化，然後在此基础上进行组合，使组、部件结构的标准化，利用高度标准化了的功能模块，组合成用户需求的产品。为了适应新生产模式的需求，产品开发过程与方式方法及产品结构必须改进与提高。产品设计中存在大量重复的劳动，完全可以对其进行优化，更多地从事真正创造性的劳动。研发创新必须建立两化融合的CAD-CAE/PDM-PLM技术 以上这些先进的产品设计方法，如果没有CAD/CAE/PDM-PLM技术的支持，则是很难实现与推广应用的。从另一方面分析，CAD/CAE/PDM-PLM技术必须与先进产品设计方法相结合，才能发挥其最大作用，使产品结构优化，开发周期获得最大限度的缩短，并优化产品开发过程。要达到以上目的，建立优化产品开发过程与优化产品结构的CAD/CAE/PDM-PLM系统是必要条件。目前市场上提供的CAD/CAE/PDM-PLM软件都是工具性软件，必须经过二次开发才能成为优化产品开发过程与优化产品结构的系统。图2所示为CAD/CAE/PDM-PLM二次开发示意图。

图2 CAD/CAE / PDM-PLM二次开发示意图

先进产品设计方法为经济增长方式的改变提供技术支持 以大批量定制生产为例，这种生产方式将大批量生产中的优点与单件/小批量生产中的优点相结合，能有效改观当前机械制造业中80%处於低效益、高成本运行状态的单件/中小批量企业的无奈现状。大批量定制生产是建立在产品模块化与协同产品商务（CPC）的基础上，而协同产品商务的基础由CAD/CAPP/CAM/PDM/ERP与EB等企业信息化系统所构成—这也充分说明，没有信息技术的支持便不可能实现最佳生产，也佐证了信息化促进工业化的必然性。此外，有必要形成先进产品设计方法与CAD/CAE/PDM两化融合的CAD系统架构，见图3。

图3 先进产品设计方法与CAD/CAE/PDM两化融合的CAD系统架构

实现产品研发和制造创新的思路和方法1. 中外学者对“创新”之道的论述 约瑟夫熊彼得在《经济发展理论》中指出，创新是指科技创新、技术创新，还包括：知识创新、管理创新、制度创新、组织创新和市场创新。但我们往往基於一般的概念，认为创新是指科技创新、技术创新。对於“创新”与经济增长的关系，书中指出，“创新”是经济增长的源泉。彼得德鲁克在《管理：任务、责任、实践》一书中说，“创新”不是一种技术用语，而是一种经济和社会用语，其判断标准不是科学或技术，而是经济或社会的一种变革，是一种价值。吴敬琏则在《发展高新技术产业：制度高於一切》中强调，保证高新技术产业发展的关键是充分发挥人力资本的潜能，因为，高新技术产业是建立在知识基础之上的，人力资本要素在生产要素中扮演重要角色。吴先生认为，推动生产发展是技术自身的演进，但技术自身的演进又来自於人的创造活动的制度安排。2. 着名的地区性创新启示 美国的128公路地区是美国最古老的工业区，依托麻省理工学院及其校友在政府任职的显赫地位，以政府和大公司为导向进行发展。非常遗憾的是，这一工业区却偏偏远离市场，等级森严，企业制度僵化，现如今的发展势头是日渐衰微。而远离华盛顿的矽谷地区，依托斯坦福大学，以中小企业为导向，拥有适宜高技术培育的人文环境，分配制度、产权制度及人际关系都适合人力资源的发挥，目前蒸蒸日上。国内的例子可以看深圳。深圳依靠政策和制度创新，从原先的一个小渔村发展成如今改革开放、科技发展、生产发展、经济社会发展的先行者，这一过程中当然也成就了大量的产品创新。这样的典型例子还有上海浦东新区和中关村。3. 我国在CAD技术与信息技术融合中的失误之处我国在1978年开展了CAD应用研究，在1980年，当时的第一机械工业部举办了“模块化设计培训班”及“成组技术研究与推广应用”。其中有关成组技术研究，在“五五”至“六五”计划时期，始终是国家经委及机械工业部及其它工业部重点推广项目，在科技部第一批“863”CIMS工程中也是重大项目。可惜的是，这些采用产品研发和制造创新的思路和方法，至今未能全面推广应用。大多数企业推广CAD应用时，停留在“甩图板”阶段，没能进一步发展。因为对CAD技术应用没有全面认识，甚至以为“甩图板”就可以了，甚至提出把“甩图板”作为信息化目标之一，还授予“甩图板”企业为CAD示范企业，造成了CAD技术没有与先进设计方法相融合，也没有与其它信息系统相融合，使CAD在企业信息系统走向集成过程中成了“孤岛”。4. 创新是科技促进生产力的先决条件从以上多方面事实中可知，产品研发和创新的思路和方法是实现产品创新与企业经济增长方式改变、实现先进生产模式的必由之路，且只有当企业领导、设计部门领导及全体设计人员正确地、全面地认识到此，才能让这个由来已久的问题得到真正解决。产品创新只是“创新”工作的一部分，作为一个科技工作者，没有“创新”条件与环境，只从科技本身研究“创新”之道是无法解决“创新”问题的。在讨论“创新”时，人们往往只注意到科技会促进生产力的发展，但没有认识到创新是科技促进生产力的先决条件，倘若没有此先决条件，资金、人力资源都不可能发挥其最佳作用。为此，在研讨产品创新时不能仅限於研究技术问题，必须研究科技发挥的机制，社会、企业的组织与制度—这些是一切创新包括产品创新的前提。为此，建立产品研发创新的组织与机制成为产品创新的首要环节。图4是现代产品开发组织，包括开发研究与产品工程两个部门。

图4 现代产品开发组织系统

产品开发是基础性研究，为产品工程部门面对的用户需求提供产品开发系统，包括新技术、新结构及基型产品或模块、通用零部件及CAD/CAE/PDM/CAPP/CAM等系统平台，产品工程部门利用这些基础为用户设计需要的产品。图5显示的是矩阵式组织结构。从中可知，项目小组面向用户，研发专业机构为项目小组提供基础性研究的基型产品或模块及通用零部件等，形成产品研发创新与用户合同工程相互促进的良性循环。

图5 矩阵式组织结构

5. 我国机床行业仍存在的典型问题目前，我国大部分企业没有把研发部门与工程部门分开，可以说基本上没有立足长远设立研发部门。原来的专业科研院所在机构改革中成了所谓“科技型企业”，起不到专业科研院所的作用，其开发部门与一般企业设计部门一样，都围绕用户合同转，按用户合同开发具体的产品，起了工程部门的作用，在这样条件下根本没有时间进行产品研发创新的方式方法的研究，比如模块化、成组技术、优化技术以及深化CAD/CAE/PDM/CAPP/CAM等系统平台技术等先进设计方法研究与应用，许多共性技术无人过问与解决。以机床行业为例，近期在商讨数控机床产业发展政策之时，我国机床行业的几个骨干企业包括沈阳、大连、齐齐哈尔、武重、北一、北二机床集团及北京机电院的总经理、总工，都在正式场合中提出一些开发研究中的共性问题，期望谋求企业之间合理分工、资源共享的途径。因为，对於这些共性问题，一个企业可能无力专门腾出精力去解决，即使是下决心去一一解决，也会造成我国业界内部的重复劳动，造成人力、时间、资金的巨大浪费。为了解决这一问题，国家也批准成立了不少企业技术中心，但由於这些中心是设立在企业内部的，研发主体与受益人是一个企业，其成果不能共享，大部分技术中心还是“穿新鞋走老路”，起到的仍然是工程部门的作用。另一方面，原有专业科研院所—比如机床行业中最大的北京机床研究所，改制後成了“科技型企业”，但由於机构改革的种种因素，也无力承担这样的任务。那麽软件企业又如何？事实上，由於工业行业与产品的复杂性，虽然提出了按行业开发工业软件的发展模式，但根据我国软件企业的现实情况，又不可能为这些行业解决深层次的问题。究竟怎样才能实现产品研发创新的方式方法的改变，从而实现两化融合，真正实现经济增长方式的转变。结论事实说明，产品创新不仅是技术问题、资金问题、人才问题，更重要的是创新的条件—组织、机制、制度与环境，只有这些件营造好了，人力、资金、技术才能真正发挥作用。特别是大型企业更应引起高度重视，企业领导需重视构建适合创新的组织、机制、制度与环境，营造研发与工程的互补，形成产品研发创新与用户合同工程的良性循环。对於整个行业，国家有关部门应研究工业产品的研发创新体系，尤其是共性技术研发创新体系，解决这个由单个企业所难以完成的重要任务。 (end)

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