面向制造業技術開發項目的階段-關口流程

張 璇

（廣西柳工機械股份有限公司，廣西柳州 545007）

0 引言

自加拿大學者羅伯特·G·庫珀提出使用階段-關口流程管理新產品開發過程，以提高其成功率后，階段-關口流程已逐步為大多數企業接受。這些企業在階段-關口流程的基礎上進行再設計，以符合企業自身特點以及能力。同時，階段-關口流程被不斷擴展，應用于除新產品開發以外的產品平臺開發、基礎技術研究、技術應用開發等其他類別的創新性項目。本文研究的是一種面向制造業技術開發項目的階段-關口流程。

為了維持企業的核心競爭力，技術型企業通常有自已的核心和關鍵技術，這些技術是企業在一段時間內領先于競爭對手的獨有技術。核心及關鍵技術的開發立足于技術或原理，交付的是一種技術或能力，交付標準是技術或能力的成熟程度，存在較高的不確定性和失敗的風險[1]。多數企業為了降低風險，往往選擇將技術開發從產品開發中分離的方式，對技術開發進行提前立項預研，以確保在新產品開發進行時獲得相對成熟的技術，從而縮短新產品開發周期。這些技術開發項目的實現需要遵循一套標準的方法運作，以控制過程質量及風險，設計一種靈活的3 階段-4 關口流程，運用于這類別的項目。

1 技術開發項目的3 階段-3 關口流程（圖1）

1.1 可行性分析

在制造型企業中，技術開發項目通常來源于產品技術戰略規劃中對核心及關鍵技術的突破型創新要求、產品平臺技術路標、現有技術的優化及改進，尚未解決的產品技術問題。這些項目被提出來后，首先需要進行可行性論證，目的是評估技術的實現價值，主要從需求、現狀、競爭、技術實現、代價等方面進行評估，從而得到是否可行的結論。其過程主要包括7 個步驟。

圖1 技術開發3 階段-3 關口流程

（1）初步技術需求分析。功能型需求、技術指標需求、其他需求分析。

（2）需要交付的技術規格。需要交付的技術規格及要求，需要解決的問題。

（3）技術競爭分析。現狀、標桿、行業主要競。

（4）知識產權及技術文獻的檢索分析。所涉及領域或專業的知識產權分析及當前的技術研究經驗水平，如沒有，則尋找其他行業類似技術。

（5）技術實現方式。技術實現的路徑或方式，實現難點及關鍵點。開發模式討論：自主/合作/委托/購買。

（6）實現成本分析。技術實現成本。

（7）下階段計劃及投入。更新下階段項目計劃及投入。

通過可行性分析關口（關口1），意味著項目得到立項批準。技術研究項目進入第二階段——方案設計及初始驗證階段。

1.2 方案設計及初始驗證階段

方案設計及初始驗證主要是對需求進行深入分析，轉化為技術規格及交付目標，開展方案設計及評審，并通過變換方法、計算機模擬及仿真等較低的代價驗證技術方案，主要步驟如下：

（1）詳細的技術需求分析，確定關鍵參數或技術規格。對技術需求進行詳細分析及分解及轉化，轉化為技術規格及交付目標，并確定關健參數。

（2）方案設計及評審。開展方案設計及初步的設計，通常會產生多個方案，對每個方案進行成本、工藝性、制造經濟性、可靠性等方面的評估。通過評審選擇最優方案。

（3）驗證方案及計劃。制定驗證方案、計劃及投入，包括代價較低的理論驗證及試驗室驗證和代價高的試驗室驗證。

（4）理論驗證。通過有限元等計算機輔助設計、模型、模擬及仿真、試驗室等方式，對設計方案進行理論驗證。

（5）知識產權保護。申請知識產權保護（如需要）。

（6）理論驗證結果評審。對理論驗證結果進行評審，以評估是否進入正式的試驗室驗證。

（7）下階段計劃及投入。更新下階段項目計劃及投入。

通過方案設計及初始驗證關口（關口2），意味著方案設計及理論驗證的結果已得到認可，可以進入代價較高的試驗室驗證。技術研究項目進入第3 階段——詳細設計及驗證階段。

1.3 詳細設計及驗證階段

詳細設計及驗證階段主要是開展詳細的設計，建造樣機或樣件，進行試驗室測試及驗證，分析結果及改進。主要步驟如下：

（1）詳細設計。開展樣機（件）的詳細設計。

（2）更新驗證計劃。根據當前情況，對上一階段制定的試驗室驗證計劃及投入進行更新。

（3）樣機（件）建造及采購。根據設計圖紙建造或采購樣機（或樣件）。

（4）測試、驗證、分析、改進、確認、評審、試驗室測試及驗證，包括性能、功能、臺架、可靠性等，對試驗結果進行分析，改進及持續優化設計，對試驗結果進行評審。

（5）知識產權保護。申請知識產權保護（如需要）。

（6）應用推廣評估。對技術應用的成熟度進行評估，是可以馬上運用，還是需要進一步的系統及小批量驗證推廣。

通過詳細設計及驗證階段關口（關口3）后，意味著技術研究項目已通過試驗室驗證，可以進入顧客驗證。如果不是馬上需要該項技術，則通常會進入企業技術儲備庫中進行暫存。

2 技術開發流程的特點及設計原則

在流程實施過程中，需要經歷諸多的創新及發明過程，因此技術開發流程被設計為一種適應性強、靈活且敏捷的流程，在每個階段之間或者是階段過程中會呈現出諸多“方案—測試—反饋—修改”的螺旋式循環交疊過程[2]（圖1），這是這種流程的主要特點。同時，流程設置了很多靈活的出口，當判定技術的不確定性超越了企業的承受能力，就要允許項目退出或凍結。

此外，流程的設計應基于資源的投入原則。在可行性階段，只需要投入少量的技術開發工程師及系統專家，做少量的調查工作，主要依靠技術情報信息及專家的專經驗做出快速的可行性判斷。進入方案驗證及初始驗證階段后，調查范圍擴大，需要更多的工程師及系統專家投入，將前一階段確定的初始目標及技術需求細化，并開展方案的設計和初步驗證。進入詳細設計及驗證后，資源的投入達到最大的程度，調動了大量的工程師及系統專家參與，還需要開模、提供樣件及樣機，長時間的試驗室驗證及用戶測試，因此流程中的關口設計時間點變得尤其重要。

3 技術開發流程關口

關口的決策會影響項目的進程。關口的決策分為5 種：通過、有條件通過、終止、暫停和駁回。為了有效控制關口質量，通常會設置通關標準，通關標準包括各種定量或定性的評估。定量的評估一般為可測量的指標，例如技術參數或規則，標準文件及工作的交付、過程質量數據等；定性的評估主要包括一些預估的財務前景、感知性評價、戰略性評價等。與新產品開發項目不同，技術開發項目的關口決策準則為戰略性準則，而非財務指標準則。關口的評審團隊由相關專業的技術專家組成，他們并不直接參與項目過程，這樣可以確保得到較為公正的第三方評價。關口的決策者為總工或技術負責人。

4 技術開發流程與新產品開發流程的切入關系

技術開發項目的交付物并不是新產品本身，而是一種技術或能力，基于這種技術或能力，多種新產品可以被創造出來[2]。因此，技術開發流程的產出物可以在任何時機切入新產品開發流程（圖2），切入后與新產品開發同時進行，直至進入市場。

圖2 技術開發產出物切入新產品開發流程時機

5 關注過程技術狀態

技術開發項目在實施流程的過程中，還需要關注過程的技術狀態，由于不斷地執行螺旋式開發，受開發周期較長、資源波動等不確定因素影響，其技術方案、測試結果、目標等技術文件需要及時更新，以免出現嚴重后果。

6 結束語

不同于對未知領域的探索性創新及對現有技術的顛覆性創新，本文介紹的技術開發流程更適用于技術應用型和繼承性的創新，它們的特點是目標明確，實現難度中等，周期通常不超過3 年，它們都屬于企業急待解決和突破的問題。