解决方案

敏捷式研发创新管理流程DFSS—前端预防设计

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/AIM久勝創新總經理兼首席創新官 詹長霖

研發創新管理對大部分的企業來說都是心裡的痛,如同我們葉顧問所說的:那怕是一些大企業嘗試導入IPD來解決痛點,也只是換另一個劇情痛點。究竟研發創新管理的困境與問題有那些,我列舉幾項,看看是否你企業也有同樣問題:

*千金難買早知道
*在努力4個月後;才驚覺到8個月前才做過相似度80%的研發案
*研發案的重點「關鍵品質特性(CTQ)」是什麼?目標規格如何建立?
*專案資源配置順序?
*研發預算的刀口?
*起先想賺6%,但出貨時賠10%(單位目標總成本如何預估)
*加班加不完,但進度嚴重落後,因每天忙「救火」即使加班救火改善,品質需求始A終無法滿足,因舊系統或技術改善有限
*外購與自製物料、組裝與加工制程、採購供應商管理、現場監控等的管理重點?
*突破創新機會點在哪?始可發揮最大突破創新效益,徹底超越競爭對手


建議課程:運用DFSS六標準差設計解決研發設計難題

簡要說明一下「敏捷研發創新管理方法」重點,這方法應該可以大幅度改善你企業的研發創新管理痛點。一般標準型產品研發流程按順序包括產品規劃、產品概念發展、系統層級設計、細部設計、測試調整和量產準備等六階段程式,適用於現階段市場有確切或潛在需求的各類型產品。但有些產業因產品生命週期短(手機業)、制程精密度有一定上限(半導體業)、人身安全(製藥業)、終端使用者無明顯市場區隔(電腦作業系統)、產品次系統眾多(汽車業)與高度客制化(高爾夫球杆)等不同原因,可能省略、快速重複或順序倒置某些六階段程式,但均不會超出此六階段的範圍。

根據產業研究機構Aberdeen Group研究報告顯示,一項產品從研發、製造、上市及銷售的過程中,約80%的成本是在產品設計研發與制程規劃概念發展時就已經決定。新產品設計與研發始於概念發展;而終結于量產成功。其中歷經產品概念發展(如何滿足功能規格、品質需求與目標成本)、產品結構設計、細部設計、原型(Prototype)或樣本功能測試、實驗模擬小量試作(Lab. Pilot Run, LPR)、工程量試(Engineering Pilot Run, EPR)、前導量試(Pilot Run, PR)與量產階段。若工程設計變更(Engineering Change, EC)次數過多;則產品研發時程延宕且產品研發成本甚钜,並嚴重影響產品上市速度。再者,因工程設計變更時常發生,故高頻率的工程設計變更應控制於「產品概念發展」階段以大幅降低產品研發成本。


產品巿價劇烈波動的產業競爭與微利時代,產品必須持續快速設計變更與創新才可應付多元化的外觀、規格、品質需求與目標成本,亦即一設計變更或創新的產品觀念,必須極快速被驗證是否同時滿足客戶規格、品質需求與目標成本,才可決定此設計變更或創新的產品觀念是否可持續進行,以防止巨額的工程設計變更成本浪費於工程量試、前導量試與量產階段。

再者,產品研發流程順序錯置及決策急促不嚴謹;各階段檔資料遺漏、忽略與內涵不足,導致產品研發專案常來回救火或中途廢止,深究原因乃長久以來產業界以製造能力見長,故產品研發流程常隨多元化客戶需求而變動,缺乏產品研發流程中的嚴謹規範,此為現階段第一個努力目標。

例如「產品概念發展」階段長久以來被業界忽略或快速通過,但此階段應視為「產品前端預防設計」;藉以定位產品規格設計、制程設計、品質設計與生產現場管理的主要問題,避免或提出解決方案,且為兼顧功能規格、目標成本、穩健品質與突破創新的最佳機會點,而非利用「測試調整」階段拯救功能規格、成本與品質,也失去突破創新機會點(在此階段自由度已所剩無幾),此為現階段第二個思考方向。

「產品前端預防設計」的觀念即為五階段品質機能展開(Five-Phase Quality Function Deployment, QFD1-QFD5)的內涵(如下圖),可預先檢驗產品概念的功能、結構、採購、制程、品質、綠色環保與生產現場監控手段中的主要問題,加以工程設計變更或避開,進而縮短產品的研發時程、成本和增加直通率。



第一階段的QFD(QFD1)是將顧客需求(VOC)轉為設計需求 ,並可聚焦于達成專案目標的少數設計重點,故可將有限專案資源進行有效配置。而將負責產品結構設計的QFD2與易組裝設計(Design for Assembly, DFA)結合以簡化產品結構,易制性設計(Design for Manufacturing, DFM)可得最佳制程參數或公差設計,故其結果可與QFD3結合。如此一來,物料選擇(原物料、零元件與模組)、制程決定與生產條件皆有合理、連串及嚴謹的研發設計程式,後再配合既定的生產批量與固定成本(設置成本與各式刀、工、夾、治和模具)QFD4是將考慮產品在生產現場時所可能發生的問題,透過此方法達成降低產品在製造過程中所發生的不良率,即為失效模式與效應分析(FMEA),可視作為品質設計(Design for Quality, DFQ) ,生產現場的複雜度可視為管理成本,配合QFD5為採購管理的品質機能展開,可快速驗證一設計變更或創新的產品觀念是否同時滿足客戶規格和品質需求的目標成本(購料成本+組裝成本+固定成本+加工成本+管理成本=目標成本),此乃目標成本設計。

而產品規劃階段更需以嚴謹與公正制度化的方式進行,並定期(每週或每月)檢視或探討更新的必要,避免損失商機或誤判為商機,徒然浪費成本與獲利衰退,應充份瞭解客戶的現階段與未來潛在需求,配合市場接受度;聚焦於利基產品研發並逐步切換獲利衰退的產品,此為現階段第三個思考方向-產品研發專案組合的重新審視。

雖然各項研發設計常受限於客戶指定、資源有限與功能矛盾等,例如客戶指定某些關鍵目標規格或使用某些品牌的關鍵零元件,人力資源有限無法快速推動研發專案,欲使產品抗摔性增加;但同時其重量將增加而不易攜帶,在種種限制下雖然自由度降低;但仍存在眾多突破創新的契機。

但現階段創新與研發的整合能力始終無法大幅提升,必須注入研發新思維與執行力才可急起直追,使用舊經驗仍不免原地踏步,此乃第四個迷思。創新構思問題解決法(TRIZ)包含問題定義與矛盾分析、系統資源利用、理想化系統與最終結果、問題解決的演化模式、矛盾矩陣、40項創新發明原則等刺激創意的方法與步驟,快速解決設計需求或關鍵品質要素的矛盾衝突,故可加速創新產品產出並提升附加價值。

過去研發人員經常以專利檢索、試誤法、腦力激蕩等方式來協助開發,有別於這些方法,近年來發展迅速的TRIZ為一系統化創新性問題解決理論,其技術方法中的矛盾矩陣廣泛使用在取捨問題解決,能協助創新發明者快速找到更佳的思考途徑,並為提升產業界的創新能量注入ㄧ強心針。TRIZ應用于系統化創新構思並解決矛盾問題,快速激發最可能解決指定問題的TRIZ創新原則與指導方向。解決的問題包含工程技術或產品結構,系統化進行累積知識與經驗學習,極有利於現階段與後續研發專案順利及時結案。以前端預防設計(五階段品質機能展開)定位突破創新機會點,以TRIZ發揮最大突破創新效益,徹底超越競爭對手,始可趨近世界級Six Sigma的品質水準,並落實Five Sigma的品質要求。