經營指南,之八,研發

在上一篇文章,我們已經透過概念工程找到顧客真正的需求,接下來就要運用技術實現這些需求。

框架分析

首先做框架分析,框架分析的第一個層級是系統和子系統層級,這個層級的分析首先要判斷是否存在現有技術的子系統可以滿足概念需求。如果這些子系統都是存在的,雖然讓你的研發工作很容易展開,但是也代表這個產品的技術難度不高。有可能是你的概念不夠創新,也可能概念很創新,只是其他人沒想到,因此要儘速申請相關專利。這是有可能的,許多創新概念,技術難度不高,只是以往沒有人想到。

框架分析的第一層級還要做既有模組選用,找尋企業內部已經被採用的模組,如果可以滿足概念需求,就採用既有模組,如此可以縮短開發時間、降低公司整體零件數量,並且不用再重新做可靠度驗證。

第一層級最後一件事情是做競品分析,瞭解競爭者如何設計每一個子系統和界面,這些設計和我們想法的優劣與成本比較,是否有值得我們借鏡之處。

如果第一層級分析無法滿足概念,就要繼續往第二層級、第三層級分析,從子系統進入組件層級,組件層級如果無法解決問題就要進入零件層級,零件層級如果無法解決就繼續深入材料層級;除了子系統、組件、零件、材料,還需要分析界面,以及所有相互動作,這些相互動作包含物理、化學、電子以及熱的相互動作。

做完框架分析可以確認這個新產品需要研究的重點有哪些。如果需要研究的太多,有可能這個產品無法如期完成,甚至現在根本無法完成,就要適當修改概念。;果需要研究的太少,代表整個產品技術難度不高,競爭力有可能不足夠。

研究主題與高階設計

框架分析之後會產生研究主題,針對這些研究主題,研發人員開始做各種研究,包含文獻研究,探索以往是否已經有人做過相關研究,或是探索此一領域的基本知識;專利檢索,瞭解是否有這些領域的相關專利;專家,詢問該領域專業人士的意見;供應商,瞭解供應商的專業知識是否有幫助。

透過這些既有知識,先將研究主題的相關知識推進到現有知識邊界,從知識邊界做研究或實驗計畫,展開一連串的研究工作。

這些研究可以採用實驗設計或是 TRIZ 的功能分析,以加速實驗進行以及深度分析實驗結果。

透過一個一個研究主題的完成,新的產品設計就躍然而出,完成一個可以滿足概念的產品高階設計。

DFMEA

高階設計完成後,可以先做一次設計失效模式分析。設計失效模式分析可以協助研究人員避免以往的失效再現;如果失效嚴重性高,也可以做為失效預測的工具。先透過設計失效模式分析,用設計預防或解決未來可能的產品失效。

儘量把設計失效模式分析當作失效的知識庫,不要當作一份每次研發都要做的作業。並且在每季或半年,將當期產品品質失效的研發解決方案增添進來,使整個文件更完整。

細部設計

高階設計和 DFMEA 完成後可以開始進行細部設計,針對每一個零件繪圖,或是針對材料進行定義,確認所有相關尺寸和參數。

DFA

細部設計確認零件之後可以用到 DFA;DFA 主要有兩個目的,減少零件數量和易組裝。執行 DFA 要先分析零件與動作的成本地圖,分析後開始刪除、簡化、合併零件,並且設法讓零件變得容易組裝。透過 DFA減少細部設計的零件數,使整個產品的設計更精簡、更可靠、更便宜。

允差設計

細部設計和 DFA 確認零件之後,要開始制定零件尺寸和公差,此時就必須運用允差設計的觀念,制定最適當的公差。如果公差並不合適,並需移動中心點或是縮小零件變異。

樣品製作與實驗

設計完成之後接著就是不斷的試作與實驗,透過試作與實驗確認設計是否完善。實驗設計再度可以派上用場,以加速實驗的進行與分析,直到確認設計完善,可以達成概念所設定的功能。

可靠度驗證

樣品製作完成後必須進行一連串的可靠度驗證,包含功能驗證、老化測試與高壓測試,確認產品使用壽命。

設計生產線

可靠度驗證需要時間,因此設計生產線可以和可靠度驗證並行。設計生產線必須引進精實生產的觀念,做整體生產線佈局、設備規劃、物料流、資訊流、作業人員的標準作業與作業標準。

試量產

基本上試量產是個加嚴生產過程,將生產過程切成一段一段驗證,確保每一段生產過程都能符合生產需求。試量產過程必須全神貫注,確保每一段製程的投入合格,以及每一段加工製程符合規範,之後再檢驗每一段製程產生的半成品是否合格。全部合格之後才轉移給製造和生產工程(或生產技術)單位,至此研發工作才告一個段落。

研發人員的能力

  1. 框架分析與框架設計:研發人員必須可以將概念轉成框架設計,亦即,具有可以將概念轉化為產品的能力。整體而言,這項能力不一定困難,困難在於是否可以設計出一個好的產品框架。好的產品框架必須是簡單,但是又不過度簡單的(借用愛因斯坦的話)。想用最簡單的方法實現概念,就必須具備一拖拉機的專業知識,並且持續關注相關技術的發展,謙遜的分析競爭對手產品,善於創意或創新思維。如此,才有機會做出包含技術創新和概念創新的優秀產品框架。
  2. 使用研發工具的能力:包含 DOE(Design of Experiment)、TRIZ(Theoria Resheneyva Isobretatelskehuh Zadach)、DFA(Design for Assembly)、DFMEA(Design Failure Mode and Effect Analysis)、允差設計……等研發工具都是前人整理出來的好方法,這些方法可以讓研發工作事半功倍,學習和運用這些研發工具可以加速研發工作的進展,堅持土法煉鋼的研發工程師必須花費更多力氣。
  3. 微觀的技術能力:研發人員不只要有框架設計的能力,還要有微觀的技術能力;微觀的技術能力是瞭解每一個系統行為的原理,瞭解最底層的專業知識,可能是物理的或化學的,以判斷系統行為是那些力或化學反應或相互作用造成的。
  4. 正確的專業技術成就導向與自我概念:這裡包含好幾件事情,一個是專業技術導向,這是說熱愛技術,把專業技術當作生活的重要目標;二是技術成就,這是說在意技術的成就,所以會重視可靠度,確認技術可行性,不可行的技術意味不是一種成就,如此,就會關心自己所開發產品的可靠度,把顧客對產品的優異評價作為成就;三是正確的自我概念,如果自我概念錯誤,會誤認自己專業技術很好,事實卻不一定如此。

管理研發人員的兩個平衡

管理研發人員絕對不能做的事情是把研發當作業員用,要研發人員一個蘿蔔一個坑的趕專案進度。把研發當作業員用會讓研發人員不再專注技術研究,而只是把產品兜出來,這樣的產品不會有競爭力。

但是也不能放任研發人員,必須清楚瞭解整個產品開發的所有技術議題,讓研發人員分工合作進行技術開發。經營者和研發主管必須瞭解框架設計時定義的技術議題,給研發人員足夠的資源,進行過程管理。

這兩個平衡如果沒有掌握好,就可能造成因管理過度而失去技術競爭力,或是因管理不足而進度落後。

結論

開發新產品就如此而已,哈!其實是,如此但不而已。也就是說,一個好的研發工作和研發人員就這樣,可是僅僅這樣就很難很難了。

經營者如果不是技術背景出身,往往會放棄深入研發,因為認為自己已經學不會。希望這篇文章可以讓經營者和研發人員重新出發,克服各種技術困難。

在〈經營指南,之八,研發〉中有 1 則留言

  1. 我最喜歡的一門學問,雖然它超難超難,但要學會經營的最核心學問,只能紮實的下功夫!跟義和團買武器是打不贏仗,跟巫師學治病,可能會送上小命!值得大家分享!

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