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系统驱动的产品开发

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Academic year: 2022

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(1)

Siemens PLM Software

系统驱动的产品开发

白皮书

系统驱动的产品开发(SDPD)是将贯穿所有开发域和组织职能的系统工程方法与产品整合定义相结合的过程。

本白皮书阐述了系统驱动型产品开发的基本要素;SDPD 所解决的问题;将 SDPD 应用于产品开发和制造流程所

需的基本能力;以及为什么 Siemens PLM Software 及其智能创新产品组合具有独特的优势,可以为制造商提供

所需的能力,帮助他们通过产品创新增强竞争力,同时降低复杂产品的开发、制造及服务过程中所固有的风险。

(2)

目录

系统驱动型产品开发流程 ··· 3 系统驱动型产品开发的强大优势 ··· 5 为什么选择 Siemens PLM Software 进行系统驱动 的产品开发 ··· 7 结论 ··· 8

(3)

系统驱动的产品开发流程

简介

在第一条装配线诞生之前,制造商就已认识到了创新的重要 性。每个制造商都明白,实现产品差异化优势的主要方法之一,

就是交付比竞争对手更多的以客户为中心的创新。

目标如故:你仍然需要让客户满意。你所提供的产品必须具有 令客户满意的外观和内在,具有较高的智能性,能够无缝融入 客户的生活。为了保持领先,制造商必须寻求产品之外的创新。

发生变化的不是创新的目标,而是实现差异化优势的创新环 境:这一环境极其复杂。我们可以将此复杂性的来源细分为三 个类别:产品的复杂性、制造产品所涉及的流程的复杂性、以 及复杂产品和流程开发及交付过程的所有参与人员之间进行 互动的复杂性;在公司内部,贯穿整个供应链以及产品全生命 周期。

尽管在如此复杂的环境下工作是实现差异化创新的必由之路,

但缺点在于其风险性。相较与较为简单的系统而言,复杂系统 具有更高的固有风险,这是性质使然。复杂的系统更难于理解,

具有更多潜在的后果,而其可预测性也更低。对制造行业而言,

存在产品进度延误、无法实现一次通过、或无法达到目标的风 险。在维护和服务过程中,不能理解各模块和子系统之间的相 关性和关系,可能造成非常严重的后果。

如果你希望通过产品或流程创新来实现差异化,那你必然将置 身于一个更复杂的环境,而这样的环境就意味着更多的风险。

那么,你应当如何掌控复杂性,以在实现最大化创新的同时将 风险降至最低水平呢?你应当如何解决创新与复杂性以及复 杂性与风险之间的正比关系,以便在实现最大化创新的同时保 持风险最小化呢?

造成复杂性的所有因素乍看之下,会让人产生任务完全不可能 完成的感觉:硬件与软件相连,制造部门与设计部门相接,服 务工程师与设计人员相互关联。整个过程涉及诸多变量。该从 何处着手呢?如何才能重新厘清这个由产品、流程和人员所组 成的巨大漩涡呢?虽然各个因素迥然不同,但它们却有着一个 共通之处:交汇。虽然每个变量都迥异于其他,但它们都互为 相连,彼此影响。硬件与软件之间存在着可以界定和管理的交 汇点,正如制造部门与设计部门之间、服务工程与设计之间、

以及造成复杂性的所有其他来源之间均存在着这样的交汇点,

这是事物互相连接的必然结果。因此,解决复杂性的关键,便 在于如何掌控这些交汇之处。

示例:1991 年的 Radio Shack

为了更具体地阐释创新、复杂性、风险及交汇等概念,最好的 方法或许是举例说明。回看 1991 年的一则 Radio Shack 广告,

你会发现很多产品在当时都颇具创新性:光盘播放机是最新音 频技术的应用成果;T1000 个人计算机很快将传入全国各地,

风险

产品><流程><人员

创新

管理交汇点 征服复杂性

复杂性 创新

流程 产品

人员 风险

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快进到 15 年之后,此时将出现一种产品,不仅汇聚所有这些 产品的全部功能,同时还将 Radio Shack 广告首页上所有其他 产品的全部功能集于一身,那就是:智能手机。

智能手机的创新与简单地将一系列独立功能集中起来的瑞士 军刀产品不同。智能手机的创新,是在各个功能的交汇处实现 创新,最终交付出单个产品中所没有的特征。由于智能手机拥 有蜂窝移动电话、T1000 个人计算机以及那一则广告中所有其 他产品的全部功能,智能手机制造商得以能够交付基于位置的 广告、无限数据的远程访问以及移动娱乐等特征,而所有这一 切在数年前根本无法想象。

创造首批智能手机是成功掌控复杂性的一次尝试。在产品设计 中,就必须对显示、运算、蜂窝、动力系统和软件更新等的交 汇进行定义和管理。智能手机的创造者们认识到,产品要求对 原始设备制造商(OEM)、合约制造商、新材料以及一个尚未 定义完善的新流程之间的相互交汇进行管理。这还不包括服务 在内:大多数智能手机的服务要求对内容提供商、支付网关、

内容发布网络以及无线供应商等之间的相互融合进行定义和 管理。

将 1991 年 Radio Shack 那则广告中提及的所有产品的功能全 部集中于消费者真正想要的单一产品中,意味着制造商必须重 新诠释传统创新的界线。为了提供新功能,他们必须穿越产品 和过程域,进而导致环境更加复杂。要在这场冒险之旅中脱颖 而出,他们必须开发出一种方法,使他们能够掌控复杂性;帮 助他们管理所有交汇点——这也是现代智能手机市场的肇端。

交汇无处不在……

智能手机只是其中一个案例。事实上,如今在几乎所有垂直市 场上,所交付的产品都比几年前复杂得多。产品涉及硬件、软 件、电子和控制装置之间的多重交汇;开发流程包括设计、工 程、采购和成本核算之间的复杂交汇;制造流程是供应商、不 同的厂商以及越来越复杂的制造方法之间的交汇;维护和服务 流程是设计、制造和供应商之间的交汇。与此同时,开发、制 造和服务流程还必须彼此交汇,使得复杂性进一步增加。

事实上,每个制造商都面临着与智能手机制造商同样的问题。

他们都试图通过将产品和产品生产流程中原先互不相联的部 分联系起来,为客户提供全新的功能。每个制造商都需要一种 能够帮助他们管理复杂性的方法,以便他们对产品和流程中原 先互不相联部分之间的交汇进行定义和管理,进而实现差异化 创新。

……因此,用来定义和掌控交汇点的方法必须无处不在 值得欣慰的是,已有一个完善的方法可以用来对交汇点进行定 义和管理,虽然其名称具体说法不一:系统工程,基于模型的 设计,基于模型的系统工程,基于模型的企业,系统驱动的产 品开发等等不一而足。系统工程的根源可追溯至 1940 年代的 贝尔实验室。虽然这个方法已经诞生了 70 余年,但很大程度 上仍然囿于专业部门,脱离主流设计及制造团体。而且,尽管 此方法的价值创造可覆盖诸多行业,但只有极少数行业真正将 其落到实处,其他行业目前仍处于考虑阶段。

因此,真正的挑战不在于发明创造一种定义和管理交汇点的方 法,而在于将这种方法主流化。随着差异化创新的源头向系统 转移,这意味着更多的人必须在该系统环境中执行任务和制定 决策。这就要求产品生命周期所涉及到的每个人都必须能够在 整个系统的大环境下,充分利用其知识,理解各部分的依存关 系,并对变更的总体影响进行评估;这也是系统工程师多年来 一直在做的事。换言之,就是需要一种以系统为驱动的创新和 产品开发方法。

(5)

系统驱动型产品开发的强大优势

能够将系统驱动的产品开发发展成为一种核心组织能力的公 司,将使得所有人都能在系统环境下执行任务和制定决策,无 需重新去进修一个系统工程学位,进而实现最大的创新潜能。

为了成功掌控复杂性,以在实现创新最大化的同时将风险降至 最低水平,需要具备以下能力:

设定目标、建造模型、预测性能:大部分企业都拥有用于收集 要求和设定目标的流程,通常由来自市场和监管机构的信息构 成。SDPD 的第一步是收集要求和设定目标——可以是产品性 能属性目标、维护目标(例如更换关键部件的平均时间)或装 配时间目标。目标设定完成后,便建造模型,用以对各个目标 的相关性能进行预测。为了预测性能的特定方面,模型必须完 整捕捉到产品和流程在现实中的行为模式。为了预测产品和流 程的整体性能,必须针对设有目标的每个领域和学科建造一组 模型。这些模型的预测准确性取决于你是否能够很好地重用历 史项目以及同事所提供的零件、数据、知识和流程,对模型进 行校准。

信息的聚合、过滤和转换:有了可以用来准确预测产品和流程 性能的一组模型和仿真之后,你必须将这些模型联系起来,阐 明它们之间的交互作用。其中的每一个模型都将生成大量的信 息,组合到一起之后,所有这些原始形态的数据很快将使人难 以承受。数据太过庞杂,且不是以人们可以立即理解并采取行 动的形式存在,尤其是当数据来自于不同的领域时。SDPD 要 求能够快速、智能地对大量数据进行过滤,以便在正确的时间 和地点为特定的用户呈现所需的信息。除了聚合和过滤之外,

当信息跨领域传输时,还必须对之进行转换,以便接收人能够 立即查看信息与其当前所执行的对象之间的相关性。要成功实 施 SDPD,这种信息聚合、过滤和转换能力必须扩展至市场营 销、工程、质量、制造、采购和服务以及传统产品开发组织之 外的各种角色。之后,你便可以快速构建一个体系模型,进而 准确预测产品和流程的整体性能。

设定目标,

建造模型,

预测性能。

了解变更的影响,

制 定 更 明 智 的 决 策。

信息的聚合,

过滤和转换。

置 身 于 你 所 销 售

的 产 品 及 其 制 造

过 程 的 整 体 环 境

中。

(6)

了解变更的影响:到这一阶段,SDPD 的既定要求已使你建造 了一组模型,并将它们智能地联系起来,形成了一个体系。通 过这个体系模型,你可以在产品和流程实际建成之前便查看它 们的性能。在审查性能数据时,你可以识别性能改进机会以及 任何隐藏风险。看到这样的机会和风险,你必然会想做些改变,

以便能够抓住这些机会,并规避风险。可是,哪些变更可以带 来实质性改进?哪些可能使情况更糟呢?SDPD 所仰赖的不仅 是对产品和流程基线性能进行预测的能力,还有对将所提议之 变更的影响考虑在内的变型进行预测的能力。然后,你可以将 基于这些二次模型和仿真所做的预测结果与总体目标进行比 较,辨别哪些组合可以更好地帮助你实现目标。

置身于你所销售的产品及其制造过程的整体环境中:在现实世 界,瞬息万变的市场和不断变化的经济条件导致人们越来越注 重产品和流程的灵活性。因此,大多数企业都不会为了必须在 特定工厂中进行制造的单一配置产品而执行整个开发和制造 流程。相反,平台化、模块化和网络化的开发与制造方法已经 成为常态。为了成为公司业务流程的核心能力,SDPD 必须将 这一现实状况纳入考虑,确保所有工作都在有效产品和流程的 整体环境中执行。你所设定的每一个目标、所建造的每一个模 型、所创建的每一个连接、以及所制定的每一个决策都将受到 检视,以确保其同时存在于你所销售的产品及其制造过程中。

这样一来,你就无需为了验证那些根本不存在的配置而浪费时

间,而可以将全部的时间用来探索和验证更广泛的实际配置。

有了这些能力,你就可以将 SDPD 作为机构的核心能力,确保 在现代复杂的产品环境中实现创新的最大化。在所有这些能力 中,每一项都不可或缺,而 Siemens PLM Software 的独特优 势就在于能够交付所有这些能力。

向系统创新的转移提高了产品的价值和竞争力。

从单一创新向系统创新的转移

(50%以上的创新发生在系统级别)

适应性定 速控制

集成驱动 体验 电子稳定

控制 系统创新

ABS

零部件创新

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为什么选择 Siemens PLM Software 进行系统驱动的产品开发?

作为领先的产品生命周期管理(PLM)解决方案供应商,

Siemens PLM Software已经开发出了“智能创新产品组合”的 愿景。此愿景通过对我们已经交付的、以及仍将持续进行扩展 的技术和能力进行战略投资,来实现系统驱动的产品开发。智 能创新产品组合是系统驱动型产品开发的基础。其组成包括:

• 关联用户——在适用的环境中将用户与其所需的信息进行关 联,而不是简单地关联用户和数据,是改进决策制定的关键 所在。也就是说,必须在正确的时间和正确的环境中为用户 提供正确的信息。

• 智能模型——创建能够完成其最终目标的仿真模型、设计模 型和系统模型:让用户能够理解模型、模型集成以及变更影 响的智能模型

• 自适应系统——以当前可以部署、未来可以扩展的灵活技术 框架为基础的创新平台,使你可以在技术和产品不断演变的 同时持续保持竞争优势

• 产品实现——早在实际行动之前就可以对产品和生产流程进 行检验和验证,然后以此推进生产,进而降低成本,缩短扩 产时间,增加盈利。此外,它还能提高你的售后服务和 支持能力,这对客户忠诚度而言至关重要。这就是产 品全生命周期的数字化——将构思、零件和产品相 互关联。

除了智能创新产品组合之外,Siemens PLM Software 还有很多 其他独特优势,可以帮助你将 SDPD 发展成为业务流程的核心。

我们提供:

• 最全面的建模和模型交互能力。我们的模型可以通过闭环验 证和校准,随着时间的推移不断改进。

• 一个独特的部署模型,专注于快速获得成功。如果你有意采 用系统驱动的产品开发方法,我们可以从一个简单的服务项 目开始,将你目前已经在用的工具联系起来。如果你想要更 多的功能,我们可以帮助你识别流程的哪一部分能够从系统 驱动的产品开发方法中获得最大的效益,然后集成新的解决 方案,帮助你更进一步实现全面的产品开发流程。如果你希 望实现全部效益,我们也提供完整的端到端解决方案。

• 性能卓越的解决方案,为你提供对更多的产品和流程的可用 选项进行评估的能力,确保你找到满足需求的整体最优选项

• 作为 Siemens PLM Software 的一部分,获得数字化和实际产 品开发、制造和服务领域中最广泛的新兴技术和领先实践

关联用户

可持续的 系统

智能模型 智能创新

平台

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结论

所有制造商都知道他们需要通过创新来实现差异化。大部分企 业都认识到,实现差异化创新的过程越来越复杂,而风险也随 之增加。此外他们还发现,造成复杂性的一大根源在于产品和 流程内部需要进行定义和管理的交汇连接越来越多。有些制造 商正在应用一种系统工程方法,以便在对复杂性和风险进行管 理的同时交付创新。

领先的制造商已经认识到,就产品整体创新而言,来自于产品 和流程组成之间相互作用的创新将占据越来越大的比例;换言 之,将有越来越多的创新源自于系统。因此,他们发现不可以 再将系统工程简单地交给某个专业部门;他们正在努力打造一 个能够真正实现 SDPD 的环境。这样一来,企业所有成员便都 能在整个系统的大环境下执行工作和制定决策,却不需要人人 都具备系统工程师的专业文凭。

(9)

Siemens PLM Software 总部

Granite Park One 5800 Granite Parkway Suite 600

Plano, TX 75024 USA

+1 972 987 3000 美洲

Granite Park One 5800 Granite Parkway Suite 600

Plano, TX 75024 USA

+1 314 264 8499 欧洲

Stephenson House Sir William Siemens Square Frimley, Camberley Surrey, GU16 8QD +44 (0) 1276 413200 亚太地区

Suites 4301-4302, 43/F

AIA Kowloon Tower, Landmark East 100 How Ming Street

Kwun Tong, Kowloon Hong Kong

+852 2230 3308

www.siemens.com/plm

© 2015 Siemens Product Lifecycle Management Software Inc.

Siemens 和 Siemens 徽标是 Siemens AG 的注册商标。

Siemens PLM Software

西门子数字化工厂集团旗下机构 Siemens PLM Software 是全 球领先的产品生命周期管理(PLM)和生产运营管理(MOM)

软件、系统与服务提供商,拥有超过 900 万套已发售软件,全 球客户数量达 77,000 多家。公司总部位于美国德克萨斯州普 莱诺市。Siemens PLM Software 与企业客户充分合作,为其提 供领先的行业软件解决方案,帮助其通过革命性创新获得可持 续性竞争优势。欲详细了解 Siemens PLM Software 的产品和 服务,敬请访问:www.siemens.com/plm。

參考文獻

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