新產(chǎn)品研發(fā)技術風險管理研究報告報告及應用

-.z新產(chǎn)品研發(fā)技術風險管理研究與應用產(chǎn)品創(chuàng)新能力是當今企業(yè)的核心競爭力.復雜產(chǎn)品的研發(fā)存在著大量的不確定因素，具有很高的研發(fā)風險，如不及時控制，將對產(chǎn)品生命周期的后繼階段帶來很大的影響或損失，甚至造成整個研發(fā)工作的失敗.研發(fā)風險包括市場風險、技術風險、管理風險等，而技術風險是復雜產(chǎn)品研發(fā)的最主要風險.產(chǎn)品研發(fā)必須通過一定的研發(fā)過程才能獲得最終產(chǎn)品，所以研究復雜產(chǎn)品研發(fā)的技術風險，不僅要從研發(fā)目標——產(chǎn)品著手，還必須分析研發(fā)過程.復雜產(chǎn)品研發(fā)技術風險管理將貫穿產(chǎn)品研發(fā)整個過程.與復雜產(chǎn)品研發(fā)的技術風險相關的研究主要集中在以下兩個方面.(1)產(chǎn)品技術風險研究現(xiàn)狀韓國科學院原子核量子部的JunSuHa采用頭腦風暴法，通過專家尋找核動力工廠的風險因素，用層次分析法和貝葉斯網(wǎng)絡估算風險.美國國防部對產(chǎn)品研發(fā)標準活動采用檢查表來識別和評估風險.黃靜、程車偉等人運用模糊綜合法分析評價風險的影響效應，并在武器裝備的研發(fā)工程中劃分技術風險等級.K.*u采用模糊理論分析發(fā)動機失效影響.Gran采用貝葉斯網(wǎng)絡對可編程控制系統(tǒng)進展風險評估.Burton采用貝葉斯網(wǎng)絡進展機電一體化產(chǎn)品的失效模式分析.雍岐東采用成效評價方法綜合評價技術風險多因素.在技術風險的識別研究中，目前主要根據(jù)專家經(jīng)歷識別風險;在風險事件與因素邏輯關系上，現(xiàn)有的研究未建立合理的風險分析模型，對產(chǎn)品研發(fā)技術風險的全面評估尚未有效展開.(2)過程建模與過程風險的研究現(xiàn)狀Yassine采用設計構造矩陣(designstmcturematri*，DsM)，通過工程管理工具將設計任務分解，采用有向圖網(wǎng)絡表達設計任務之間的依賴關系對過程建模.Smith從設計管理的角度評價現(xiàn)有五類產(chǎn)品開發(fā)過程(管理)模型.Krause提出將質(zhì)量功能配置方法(qualityfunctiondevelopment，QFD)和失效模式分析(failuremodeandeffectanalysis，F(xiàn)MEA)方法用于產(chǎn)品設計檢查與反應活動，在產(chǎn)品信息集成的根底上進展過程集成.倪炎榕提出了網(wǎng)絡化快速產(chǎn)品開發(fā)過程模型，將開發(fā)過程分成異步執(zhí)行的產(chǎn)品任務過程和多個活動間的協(xié)作過程，表達了產(chǎn)品開發(fā)的整體性.曹守啟定義了復雜產(chǎn)品開發(fā)過程，建立了面向過程規(guī)劃的復雜產(chǎn)品開發(fā)過程模型.以上過程模型都是面向過程集成、快速產(chǎn)品設計、過程規(guī)劃等，而不是針對技術風險的分析與控制.Yassine從并行工程過程規(guī)劃角度，分析串聯(lián)、局部重疊和并行活動的時間風險，但缺乏對活動間的耦合關系、條件關系的分析，缺乏對過程技術風險全面的分析與評估。Browning從產(chǎn)品研發(fā)過程規(guī)劃的角度，分析本錢和進度，并從過程本錢和進度不確定性角度分析工程風險，但缺乏對各個研發(fā)活動執(zhí)行質(zhì)量的分析，以及活動問的信息傳遞對產(chǎn)品研發(fā)的影響分析.綜上所述，目前產(chǎn)品研發(fā)技術風險研究的主要問題如下：①絕大多數(shù)的技術風險管理方法屬于靜態(tài)法，適合于產(chǎn)品研發(fā)工程啟動前的風險預測和評估.但風險管理將伴隨著復雜產(chǎn)品研發(fā)的整個過程，成為產(chǎn)品研發(fā)工程管理的重要組成局部，而目前缺乏對復雜產(chǎn)品研發(fā)技術風險動態(tài)管理體系研究.②缺乏對產(chǎn)品研發(fā)的技術風險一體化識別與評估模型的研究.筆者從產(chǎn)品系統(tǒng)和研發(fā)過程系統(tǒng)兩個維度識別技術風險，研究并建立復雜產(chǎn)品技術風險管理體系構造.1復雜產(chǎn)品研發(fā)的技術風險產(chǎn)品研發(fā)是根據(jù)市場需要、技術條件和成果，在時間和資源約束下，運用新材料、新技術開發(fā)出滿足市場和客戶需求的新產(chǎn)品.隨著產(chǎn)品研發(fā)過程的不斷推進，將產(chǎn)生中間設計產(chǎn)品，如需求分析完成后得到產(chǎn)品需求規(guī)格說明書即需求產(chǎn)品，經(jīng)概念設計后得到概念產(chǎn)品，詳細設計后得到詳細產(chǎn)品，工藝設計后得到工藝產(chǎn)品，經(jīng)制造、試驗得到樣機或最終產(chǎn)品。產(chǎn)品研發(fā)風險包括市場風險、管理風險、技術風險等，這里側重研究復雜產(chǎn)品研發(fā)的技術風險.產(chǎn)品研發(fā)的技術風險是指在產(chǎn)品研發(fā)過程中因技術因素導致的風險.所產(chǎn)生的風險事件是產(chǎn)品性能水平不能滿足研發(fā)要求、研發(fā)周期延長或研發(fā)本錢增加，甚至研發(fā)失敗.技術風險事件是由各種技術風險因素引起的，如零件材料選擇不當、研發(fā)活動之間的銜接不合理等.技術風險因素很多，加之研發(fā)外部環(huán)境的變化，如天氣、振動、路面狀況、操作者的行為或鄰近的其他人員或設備等影響，導致技術風險事件發(fā)生的不確定性.因此，技術風險事件不只是一種，可以有多種，它是各種后果的概率分布，如圖1所示.圖1多種風險后果的概率分布2復雜產(chǎn)品研發(fā)技術風險二維模型產(chǎn)品系統(tǒng)和研發(fā)過程系統(tǒng)是產(chǎn)品研發(fā)主要涉及的兩大系統(tǒng).產(chǎn)品系統(tǒng)是研發(fā)過程系統(tǒng)的輸出，最終輸出的是用戶所期望的特定產(chǎn)品.研發(fā)過程輸出包括需求產(chǎn)品、概念產(chǎn)品、詳細產(chǎn)品、工藝產(chǎn)品和最終產(chǎn)品——樣機.最終產(chǎn)品可以是硬件、軟件或軟硬件.產(chǎn)品研發(fā)過程系統(tǒng)是產(chǎn)品研發(fā)所經(jīng)歷的所有階段或步驟及其所有活動的有序集合，因而又稱產(chǎn)品研發(fā)生命周期或研發(fā)工程生命周期.采用順序、并行和迭代相結合的方法可以完整而有效地定義復雜產(chǎn)品研發(fā)過程.影響復雜產(chǎn)品研發(fā)風險的技術因素來自于產(chǎn)品系統(tǒng)和研發(fā)過程系統(tǒng)，產(chǎn)品系統(tǒng)的風險事件為產(chǎn)品質(zhì)量事件，而研發(fā)過程系統(tǒng)的風險事件除了產(chǎn)品質(zhì)量事件外，還有研發(fā)本錢的增加及研發(fā)周期的延長等事件.所以，從分析和控制技術風險的角度看，復雜產(chǎn)品研發(fā)技術風險包括產(chǎn)品技術風險和產(chǎn)品研發(fā)過程技術風險.產(chǎn)品技術風險是指由于產(chǎn)品構造配置不合理，產(chǎn)品子系統(tǒng)、零部件設計存在缺陷，導致產(chǎn)品性能降低，簡稱為產(chǎn)品技術風險.產(chǎn)品研發(fā)過程技術風險是指由于產(chǎn)品研發(fā)過程規(guī)劃與設計不合理而導致研發(fā)周期延長、本錢增加或產(chǎn)品質(zhì)量下降，簡稱研發(fā)過程技術風險產(chǎn)品技術風險是由產(chǎn)品組分(零部件或程序代碼)、組成元素之間關系和產(chǎn)品使用環(huán)境組成的函數(shù)式中：是產(chǎn)品組分;是產(chǎn)品組分之間的相互關系;E剛為產(chǎn)品使用環(huán)境.研發(fā)過程技術風險是各活動和各活動之間的相互關系和研發(fā)環(huán)境的函數(shù)式中：是產(chǎn)品研發(fā)活動;是各活動之間的相互關系;為研發(fā)環(huán)境.產(chǎn)品研發(fā)技術風險由產(chǎn)品技術風險和研發(fā)過程技術風險所組成，表示成二維模型就是對于任意時刻，有3體系構造復雜產(chǎn)品研發(fā)技術風險管理體系構造由功能層次和過程層次組成，如圖2所示.圖2復雜產(chǎn)品研發(fā)技術風險管理體系構造3.1復雜產(chǎn)品研發(fā)技術風險管理功能層次復雜產(chǎn)品研發(fā)的技術風險管理功能包括技術風險識別、技術風險評估、制訂風險處理方案、技術風險跟蹤和技術風險控制。IDEF(intergrationdefinitionforfunctionmodeling)是美國空軍80年代初ICAM(integratedcoputeraidedmanufacturing)工程在構造化分析和設計方法根底上開展的一套系統(tǒng)分析和設法.復雜產(chǎn)品研發(fā)的技術風險管理功能模型用IDEFO表示，如圖3所示.圖中，技術風險管理的控制條件包括技術風險管理資源和技術風險管理需求.前者指投入技術風險管理的人、財、物、時間、信息等，后者指客戶對產(chǎn)品研發(fā)風險的質(zhì)量、時間、價格等要求.由于研發(fā)要求不同，技術風險管理的具體需求也不同。圖3技術風險管理流程下面對技術風險管理過程逐一分析.3.1.1技術風險的識別這是技術風險管理的第一步，是確定何種技術風險因素可能影響研發(fā)工程，或在目標產(chǎn)品使用過程中出現(xiàn)因?qū)夹g問題考慮不周而產(chǎn)生的危害.(1)產(chǎn)品技術風險識別從產(chǎn)品研發(fā)的源頭——市場調(diào)研開場，分析產(chǎn)品的需求是否存在缺陷;接著從產(chǎn)品的功能出發(fā)，尋找功能缺陷，即產(chǎn)品技術風險.此外，還可以從?工程需求說明書?的合格性標準出發(fā)，分步檢查，查找需求設計缺陷.將功能逐級分解，分析功能以及功能之間的關系和目標產(chǎn)品的行為對環(huán)境的影響，找出目標產(chǎn)品在未來使用中可能出現(xiàn)的問題.隨著產(chǎn)品設計的深入，技術風險識別也由系統(tǒng)向子系統(tǒng)、部件、零件逐級進展.(2)研發(fā)過程的技術風險識別研發(fā)過程可以分解為假設干設計階段——需求設計、概念設計、詳細設計、試制、試驗驗證等，每個階段又是由不同的研發(fā)任務組成，每個研發(fā)任務又可細分為各種活動.階段、任務、活動均為過程元素.在這些過程元素中，以活動作為風險分析單元.產(chǎn)品研發(fā)活動本身就包含了大量的技術因素.通過對每一活動可能會出現(xiàn)的風險因素進展技術風險識別，歸納總結研發(fā)過程中的每一活動，作為問題清單，由研發(fā)人員識別該活動是否存在技術風險.此外，各階段之間、任務之間、活動之間都存在著一定的邏輯關系，包括順序、并行、迭代關系.從活動與活動之間的關系中尋找潛在的技術風險因子.通過對活動內(nèi)和活動間的技術風險識別，得到技術的風險來源、風險征兆、風險類別和風險場景.3.1.2技術風險評估技術風險評估就是將已識別的技術風險，通過一定評估方法計算出風險的大小，并分析風險因素的敏感性(或稱影響度)，包括產(chǎn)品技術風險評估和研發(fā)過程技術風險評估.3.1.3制訂技術風險處理方案根據(jù)技術風險的大小即可確定技術風險的嚴重性，根據(jù)嚴重性風險排序，即可制訂風險處理方案.有些技術風險與其他風險嚴密相關或穿插重疊，需要綜合分析和處理;有些技術風險還需進一步跟蹤研究，待時機成熟再加以控制.在制訂風險處理方案時，通過敏感性分析，將敏感性高的風險因素作為控制風險的核心.3.1.4技術風險跟蹤一般來說，技術風險的不確定性隨著時間的推移而減小.這是因為技術風險存在的根本原因是由于缺少信息和資料.隨著開發(fā)過程的進展和時間的推移，有關技術風險的信息和資料越來越詳盡，因此，對風險的把握和認識也會變得越來越清晰.通過技術風險跟蹤，可以監(jiān)視技術風險狀態(tài).當技術風險超過需控制的標準，即通過系統(tǒng)預警系統(tǒng)(觸發(fā)器)，進入制訂風險處理方案階段.3.1.5技術風險控制技術風險控制包括預防風險、減輕風險、轉(zhuǎn)移風險、儲藏風險和回避風險等.風險預防是一種主動的風險管理策略，包括防止風險因素出現(xiàn)及減少已存在的風險因素.減輕風險就是通過緩和或預知等手段，降低風險發(fā)生的可能性或緩解風險帶來的不利后果，以減少風險.風險轉(zhuǎn)移不是降低風險發(fā)生的概率和減輕不利后果，而是將風險轉(zhuǎn)移到有能力解決或有能力承受該風險的其他組織.風險轉(zhuǎn)移可通過兩種途徑實現(xiàn)，一是向其他組織轉(zhuǎn)移，二是在研發(fā)過程的不同階段(如開發(fā)、樣品試制等階段)內(nèi)轉(zhuǎn)移.承受風險是指有意識地選擇風險后果，因為減少風險是要付出代價的.儲藏風險是指根據(jù)工程風險規(guī)律，事先制定應急措施和科學高效的工程風險處理方案，一旦工程實際進展情況與方案不同，就采用應急預案.回避風險是指當風險潛在威脅發(fā)生的可能性太大，不利后果太嚴重，又無其他策略可用時，主動放棄工程，從而躲避風險的一種策略.但問題是可能失去開展或成功的時機。3.2復雜產(chǎn)品研發(fā)技術風險管理過程層次技術風險管理是產(chǎn)品研發(fā)工程管理的有機組成局部，貫穿于整個研發(fā)過程.技術風險管理過程與產(chǎn)品的研發(fā)過程相匹配，是一個動態(tài)的管理過程.理論上，產(chǎn)品研發(fā)過程的任一時間，均需風險管理.但實際應用中，由于風險管理需要相應的資源和投入，必然帶來管理本錢，所以必須注重風險管理效率，實施適當?shù)娘L險管理過程.一般情況下，在產(chǎn)品研發(fā)的重要階段(或里程碑)，風險管理是降低風險、提高管理效率的有效方法.如在產(chǎn)品需求分析階段，進展系統(tǒng)級技術風險管理;在產(chǎn)品概念設計階段，進展子系統(tǒng)級技術風險管理;在產(chǎn)品詳細設計階段，進展零部件級技術風險管理;在產(chǎn)品工藝設計階段，進展工藝級技術風險管理;在產(chǎn)品制造階段，進展制造級技術風險管理等.產(chǎn)品研發(fā)技術風險管理過程由系統(tǒng)級技術風險管理、子系統(tǒng)級技術風險管理、零部件級技術風險管理等層次組成，從高層到底層，上一層的技術風險如不加以控制，一般會將風險傳遞到下一層次，同時下一層次的技術風險控制也會對上一層次的技術風險產(chǎn)生影響.隨著產(chǎn)品研發(fā)過程的推進，技術風險管理的*圍不斷擴大，深度不斷增加.4應用案例現(xiàn)以國家“八六三〞重大專項“100nm分辨率步進掃描投影光刻機〞研制為例，采用上述復雜產(chǎn)品研發(fā)技術風險管理體系構造，研究分析復雜產(chǎn)品研發(fā)的技術風險，為風險控制提供決策依據(jù).光刻設備是傳送電路圖案至晶片外表的裝備，是涉及光學、機械、控制、測量等各領域穿插結合的產(chǎn)品.而100nm步進掃描投影光刻機各個環(huán)節(jié)的精度幾乎全部是該領域的極限難題，同時，生產(chǎn)這種高精度產(chǎn)品需要考慮在較低精度等級時不需要考慮的許多因素，這使得機器的復雜性大為增加，對可靠性帶來極大的負面影響.光刻設備由整機框架、控制系統(tǒng)、照明投影系統(tǒng)、掩模臺和工作臺系統(tǒng)、硅片傳輸系統(tǒng)、掩模片傳輸系統(tǒng)、調(diào)平調(diào)焦系統(tǒng)、對準系統(tǒng)、環(huán)境控制系統(tǒng)、檢測系等組成.光刻設備系統(tǒng)不僅子系統(tǒng)多，構造組成復雜，而且功能多，性能指標要求高.光刻設備有六大功能：數(shù)據(jù)管理功能，流片功能，測試分析與校準功能，維修維護功能，環(huán)境保證功能和狀態(tài)改變功能.這些功能又可分解為許多子功能.高精度光刻設備性能要求很高，對各個子系統(tǒng)的要求也很高.設備子系統(tǒng)與子系統(tǒng)之間、子系統(tǒng)與部件之間或部件與部件之間高度關聯(lián)，往往一個性能指標受很多因素的影響.正是由于上述因素，使得光刻設備的研制具有高度復雜性.在研發(fā)時間短、經(jīng)歷缺乏、核心技術尚不成熟的條件下，產(chǎn)品研發(fā)存在著很高的風險，特別是技術風險.所以，在產(chǎn)品研發(fā)過程中必須加強對技術風險的分析和控制.4.1風險管理小組光刻設備研發(fā)工程組特設了風險管理小組，專門負責對產(chǎn)品系統(tǒng)以及產(chǎn)品研發(fā)過程系統(tǒng)技術風險進展分析和控制.風險管理領導小組構成見圖4.圖4風險管理領導小組組織構造4.2技術風險管理根據(jù)上述復雜產(chǎn)品研發(fā)技術風險二維模型，光刻設備研發(fā)技術風險管理在產(chǎn)品技術風險維和研發(fā)過程技術風險維進展.(1)產(chǎn)品技術風險管理產(chǎn)品產(chǎn)生技術風險的因素是產(chǎn)品構造