2007年7月，在上海举行的PTC“精益环球研发引领创新中国” PTC高层管理研讨会上，PTC全球服务部客户总监Michael Thorpe先生以丰田汽车公司为例，介绍了精益产品开发的理念和内涵，以及PLM技术如何帮助企业实现精益产品开发。本文根据Michael Thorpe先生的演讲录音进行整理。
PTC全球服务部客户总监Michael Thorpe
一、PTC与丰田的合作
丰田选择与PTC合作的原因是，希望通过应用PTC的软件把他们的产品开发流程进一步优化和标准化。
PTC的软件可以支持全球产品开发和精益产品开发。PTC不仅仅提供软件，PTC专业的咨询团队也为客户提供服务， PTC和很多全球的制造业优异公司都深入合作过。在这之中，丰田汽车是全球制造业的“翘楚”，不管是在精益制造还是精益开发方面，丰田都是榜样级的公司。
图1. PTC与丰田的合作进程
如图1所示，2001年，丰田开始采用Pro/E。到现在为止，丰田的每一个引擎都是用Pro/E开发的。自从2003年以来，丰田汽车实施了6个PTC的大项目，目前有四个项目已经完成。这六个大项目中都包括了几十个、甚至是上百个小项目，包括软件功能的提升、软件性能的提升、对工程师的培训等等。丰田希望把它的精益产品开发系统全球化，使Windchill成为丰田和供应商之间交流的平台。
PTC和丰田合作创造了很好的优势，因为PTC与丰田合作开发和完善的功能已经固化在PTC软件的标准版中，所有的客户都可以从中受益。
二、PLM技术对于企业实现精益产品开发的作用
PLM技术是企业实现精益产品开发的使能工具。图2显示了PLM技术对精益产品开发的支持。全红的圆圈表明该技术对于实现精益产品开发的某个关键要素相当重要，一半红色的圆圈说明有一定作用；白色的圆圈说明没有作用。如图2所示。
图2. PLM技术对企业实现精益产品开发的作用
1.前端工程
精益产品开发的第一个关键要素是“前端工程”。前端工程的概念是在早期就探索可能性范围，同时，不预先明确指定任一方案，对多个产品和制造流程选项进行评估。这就为遭遇问题时提供足够灵活性，并增加最终获得一个安全保险的非常好的解决方案的机会。
“前端工程”是很重要的，丰富的设计制作和模拟是支撑“前端工程”的一大关键要素。“前端工程”可以确定产品开发周期是否具有可预测性，可以避免下游设计工作的重复，可以权衡候选的设计方案是否具有可行性，还可以从多个产品构架方案中选出最好的一个。
图3显示的是设计一个钻探机设计中“前端工程”的范例。在钻探机设计的前期出台一系列不同的方案，最终在这些不同的方案中挑选出非常好的的设计。并且在设计钻探机这些不同方案的过程中，预先考虑所有可能出现的问题，当敲定非常好的方案并执行的时候，如果出现相关情况，就能及时拿出紧急预案。同时，把钻探机分成几个模块进行设计，并且建立起一些交互的界面，把不同模块都联系在一个核心模块的周围。在实验室里可以把这些模块模拟化，这样就可以确定非常好的设计方案。
在应用“前端工程”方面，PLM软件具备强大的设计和仿真功能十分关键。这方面，PTC的产品功能很强。
图3. 钻探机设计中“前端工程”范例
2.可视化规划与追踪
精益产品开发的第二个关键要素是可视化规划与追踪。可视化规划与追踪可以实现当前关键项目活动和设计绩效指标的透明化，使在小批量智力资产中作业更容易，从而促进更顺畅的产品开发流程。这通常比在大批量阶段项目执行中所发现的还要顺畅。
PLM软件的分布式协作与规划功能是可视化规划追踪中至关重要的一点。分布式协作与规划能帮助相关的设计人员轻松地访问到当前项目丰富信息，能确定一个分布式项目的进展速度。分布式协作与规划的功能是非常强大的，这个概念就是把尽可能多的信息发送给尽可能多的人，以尽可能快的速度进行尽可能透明的可视化，让整个开发的流程一目了然。
3.标准化作业
精益产品开发的第三个关键要素是标准化作业。标准化作业的主旨是基于实际经验，开发并继续发展工作活动的非常好的实践。标准化作业规定通过提高可预测性和可靠性来改善作业效率，并为改进的持续识别和制度化奠定基础。
标准化并不是一个新的概念，但是影响却非常深远的。PTC在全球范围内开发产品，实行一定的标准化势在必行。PLM软件具备强大的设计与仿真功能和企业的内容及流程管理功能对整个标准化作业过程产生重要的影响。
图4是标准化作业理论分别对应的三个示例。
图4. 标准化作业的三大理论
最左边的示例是标准化工程计算，它揭示了IT系统支持整个标准化工程的理论。这个标准化工程计算的示例运用的是Mathcad软件，Mathcad可以把数据直接的记录下来，运用起来比Excel表格更简单。这是一个把数学流程标准化的做法，把这些流程通过计算显示出来，就是一个标准化的过程。
中间的示例采用的是标准化模拟的方法论。它显示的是一个分析工具的界面，这个分析工具也是一个流程向导，它对引擎的组建问题能很好的分析。采用这样一种标准化模拟的方法，可以大大缩短分析的时间。标准化模拟方法论可以把整个流程都实现，包括工程师可视化的设计。
最右边的示例是一个Windchill的产品，它是用标准化更改企业内容流程。其实标准是动态变化的，它是为满足一定规则的需求制订出来的。
PTC提供支持的另外一个领域是企业内容标准化，譬如说文档标准化。在文档管理中通常有这样一种习惯，记录一个项目从一开始就写文档，直到项目做完。但是这些文档的很多内容都是类似的，只是结构和版本上有一定的变化。PTC的做法是，如果一个文档需要反复利用，就把它做成特定的模板。PTC有一个专门的软件Arbortext，可以利用这些模板来记录项目的进程。这样就不需要不断地、重复地写相似的文档，可以减少很多时间。这就是标准化作业带给便捷的地方。
4.系统知识获取与再利用
精益产品开发的第四个关键要素是系统知识获取与再利用。系统知识获取与再利用是指从根本上解决问题并添加到知识库中，从而减少了需解决的问题的数量，并且使过去学习到的知识再利用到未来工作中，来改善产品和流程。如图5所示。
图5. 知识获取的范例
系统知识的获取相当于为后续的工作建立了一个知识库。在同一个项目中遇到“同一个问题”，可以就地取材来解决；在不同项目中遇到“类似的问题”，可以从知识库中提取相关的经验进行再利用；把一个项目中的问题进行分门别类，可以横跨整个分布式企业获取和共享产品及流程知识。
PLM软件的制造过程规划对系统知识获取和再利用起着重要的支撑作用。
制造过程的最大挑战，就是如何减少出货时间。在确定几何模型后，很快就要进行制造分析，如果在开始阶段，通过设计数据库（以前获取的系统知识集中的地方）把制造分析和设计模型联系在一起，就会减少很多相关的环节，这对减少整个出货时间是很关键的。同时，在每一个制造流程规划中，把获取的相应知识都加载到知识库中。
图6显示了一个典型的详细设计流程。
图6. 典型的详细设计流程
5.紧密的制造与供应商关系
精益产品开发的第五个关键要素是紧密的制造与供应商关系。制造与供应商关系包含所有那些在产品成功批量制造中有利害关系的方面，这也是“前端工程”中产品开发的关键所在。负责下游实施的团队成员提供的关键见解应在设计早期就进行反馈，从而将产品开发后期可能产生的代价昂贵的意外情况降到最低。
在紧密的制造与供应商环节中，PLM软件的分布式协作与规划功能至关重要。在整个产品开发流程中，有三个协作：制造协作、供应商协作和团队协作。紧密的制造与供应商关系可以加强其中的两大协作。
在制造流程中，供应商能够有效地介入，对整个流程的成功起着很大的作用。例如丰田在设计的早期阶段就有供应商的介入，而不是在后期的产品开发过程中。这样，丰田就具备相当大的优势，供应商给丰田提供的产品就能够更好地符合丰田的要求。
图7是制造和供应商全球协作的一个范例。作为一个整体模型，它包含制造协作、供应商协作、团队协作三个方面，采用分布式协作与规划技术，可以很好的建立这些协作，分布式协作与规划是支撑紧密的制造与供应商关系一大要素。
图7. 全球协作的范例
6.高效的设计审查
精益产品开发的第六个关键要素是高效的设计审查。所谓高效的设计审查就是通过不停地发现问题并解决问题，设计审查的焦点在于设计的收敛上，而不是批量解决累积的设计问题。结果是是的决策效率更高，可以更好地持续改进，更好地满足客户需求。支撑高效的设计审查的PLM技术很多，主要包括分布式协作规划、企业内容及流程管理、可视化与数字样机等。如图8所示。
图8. 高效审查示意图
PTC积累了很多高效设计审查的经验。在与丰田合作的过程中，PTC发现设计审查的工作要花太多的时间，如果没有效率的话，设计审查就成了延长流程的一个缓慢过程。PTC的做法是提供一些分布式协作工具，在设计审查过程中加快访问信息的速度，保证以最快的速度找到相应的信息，这就提高了设计审查的效率。另外， PTC提供了强大的可视化与数字样机功能，使工程师充分了解产品设计完成后的概况，这在一定程度上也保证了设计审查的效率提高。
三、 PTC的PLM技术如何支持精益产品开发
PTC支持精益产品开发有六大关键技术，分别是强大的设计与分析功能、分布式协作规划、企业内容流程管理、可视化与数字样机、文档编著动态发行、制造过程规划。
在精益产品开发过程中，PLM技术贯穿始终。从采购、制造、合作伙伴到销售、市场、工程，有了上面六大技术的支持，可以形成高精确度的信息流，且整个系统易于维护和扩展，集成的信息流也能快速一致的交互。
四、精益产品开发的案例剖析
1、丰田汽车公司改进的技术关注领域
过去的6年中，PTC与丰田的合作非常紧密，PTC一方面对自己的软件产品进行优化和改善，另外一方面也帮助丰田更好地利用PTC的产品改善他们的流程。
总的来说，丰田汽车改进技术关注领域有以下几个方面：
第一，方便地集成CAE。每一个流程都会有一个执行的向导，指导工程师方便地应用CAE加速开发过程。
第二，全三维标注。在产品开发过程中，不再使用二维图纸。直接用拥有工程特征信息的三维模型作为产品信息的载体，用于进行信息交流。
第三，集成NC规划和加工。即把数控加工的规划集成到整个流程中来。丰田已经记录了气缸加工、铸件加工等整个加工过程的信息，实现了并行工程，大大缩短了等待时间。
第四，有效改善企业内部与供应链协作。PTC的软件将所有的产品信息、流程信息联成一个整体，让企业内部各部门和零部件供应商在设计的时候可以相互参考、相互支持。
第五，有效管理知识的存储和重用。
第六，基于Web的数据库实现了设计数据和流程的集中化及控制。
总的来说，丰田成功的原因和这些改进有关。丰田有一个概念，就是工作的导航系统，这个系统可以应用到丰田的各个部分，从而不断改进，不断创新。
2、PING公司新产品推出加快五倍，上市时间缩短
图9. PING公司新产品示意图
PING公司是一家美国制造高尔夫球杆的公司，其产品如图9所示。它使用PTC软件来提升产品开发能力，大大提高了并行开发的产品数量，建立了实现精益企业的行动计划。在PING公司的既定目标中，增加创新流、缩短上市时间、精益化产品开发流程、更新技术给PTC软件提出了很高的要求和挑战。从2000到2006年期间，PING采用PTC的软件，CAD效率提高了2000%、整体工程效率增加了4倍、上市时间缩短62%、产品推出最高达367%。
五、PTC下一步行动
PTC的使命是帮助客户改善其产品开发流程。因此，PTC的下一步行动对提高企业的关键业务指标、提升企业整体竞争力有着重要的影响。PTC认为，客户成功的关键有两点；一体化产品开发系统和以结果为导向，关注于创造价值。
第一个关键点是一体化产品开发系统。这个平台允许数据在各个系统之间自由流动，用户不需要等待数据，而是可以在授权范围内自由地读取数据。
第二个关键点是以结果为导向，关注于创造价值。在实施IT系统的时候，很多企业常常把IT手段当成了目的，其实IT系统是为了改善产品开发、改善公司的效率、使公司创造更多的价值。IT是一个工具，是用来解决现实中一些具体问题的。如果把IT系统淹没在细节中，而忽略了创造价值，这是得不偿失的。
PTC提供了帮助客户实现价值的路线图，其核心基础是供PTC客户应用的可配置的知识库，同时提供一个向导式的交流方式，来帮助客户实现PLM应用的价值。为了确保战略的成功，PTC将让自己的流程和方案与企业切实目标紧密联系。首先要建立产品开发战略，以提升商业价值；第二要采取行动，通过对人员、流程和技术的改造，来创造价值；第三式关注贯穿整个数字化产品价值链的执行流程，以实施业务改进措施；第四，是要选择适当的产品开发系统，以确保业务改进措施的实现。如图10所示。
图10. PTC价值路线图
总之，PTC将利用全球服务专业知识，帮助企业迈向全球和精益产品开发的下一步。(e-works)
