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制造成熟度管理方法研究

2012-09-26高彬彬董雅萍

制造技术与机床 2012年3期
关键词:成熟度评价

高 原 高彬彬 董雅萍

(①北方科技信息研究所,北京 100089;②北京机床研究所,北京 100102)

在制造业项目管理中,制造风险管理至关重要。如果这些风险得不到有效管理和控制,将导致产品性能下降、成本增加、项目进度拖后。近几年,美国军方投入大量人力物力,针对武器装备研制项目中的制造风险,研究制定了制造成熟度等级(MRL,Manufacturing Readiness Levels)标准。2008年12月,美国国防部(DoD)颁布了最新国防采办指令DoDI 5000.02,明确指出应加强技术成熟度管理和制造成熟度评价。到目前为止,美军一直在不断修订完善制造成熟度体系。

从美国的实际经验来看,制造成熟度能够帮助处理产品技术和产品制造中存在的风险,还可用来验证并促进新技术的成功应用,加强制造业项目管理。因此,研究和借鉴美国国防部的制造成熟度标准、评价方法与程序,推广应用制造成熟度量化评价,对完善我国科技项目评价体系,提高我国科研生产管理水平具有重要意义。

1 制造成熟度的发展过程

多年来,美国国防部采办项目中,对于制造状态和风险评价采取了多种方式,如生产状态审查、制造管理/生产能力审查等。但是在这些审查中,缺乏度量和描述制造风险和成熟状态的标准,并且在科技项目和采办项目的早期阶段也没有进行这些审查。从上世纪90年代起,这些审查的频率和严格程度已经急剧降低。由于制造风险管理力度不足,采办人员的制造知识、技能和能力也随之下降。制造风险管理问题事实上几乎从国防部的采办文件中消失,对成本、进度和性能的影响也随之显现。

1995年,美国推出了技术成熟度(TRL,Technology Readinees Levels)的概念,并在西方国家的装备采办过程中广泛应用。TRL可作为度量和描述技术与设计风险的工具,能够深入判断技术和设计潜在的问题和风险。TRL对改进项目管理和减少项目进度延迟起到了重要作用,在一定程度上满足了项目要求,降低了风险,但是无法解决由于制造问题而导致的风险。美国政府问责署(GAO)的研究表明,美国已经为制造风险管理能力的不足付出高昂的代价。例如,在2008年的《主要武器系统采办评审报告》指出,96个项目,总采办成本增加2 964亿美元,增长幅度达到25%,而平均进度延迟22个月。报告显示,在采办的主要流程中,在关键决策点,缺乏制造知识是成本增加、进度延迟的首要原因。

为了弥补制造知识的不足,重建制造风险管理能力,提高科技项目的技术转化能力,能够对产品生产的经济有效性进行评价,需要建立一种制造成熟度评价体系。因此,美国国防部(DoD)研究制定了制造成熟度等级(MRL)标准。在美国国防部的采办策略中,一直就有与制造相关的内容。DoDI 5000.02指令对采办生命周期内的制造问题有了新的政策要求,要求制造成熟度的管理贯穿于装备采办流程的各个阶段。在装备方案分析阶段,该指令要求进行备选方案分析,以评价制造可行性;在技术开发阶段,要求使用样机或原型件来评价制造工艺;在工程与制造研发阶段,要求关键制造工艺的成熟度应在关键设计评审后进行评价,工程与制造研发阶段应该在制造工艺已经在试生产环境得到有效验证时才能结束;在生产与部署阶段,要求制造过程处于可控状态,没有重大的制造风险。

国防部高级科技管理人员认为,对于武器装备采办项目,及时、经济地把技术引入武器项目中,制造成熟度是关键。采用MRL等级标准进行制造成熟度评价和制定相关计划,已经成为国防部先期技术演示(ATD)项目和其他透明度较高的科研课题所必须进行的工作,这些项目的主管应负责制造成熟度等级体系的建立和管理。

2 MRL和TRL密切相关

20世纪70年代美国NASA首先提出技术成熟度概念。20世纪80年代技术成熟度理论和评价方法得到进一步发展,NASA提出了技术成熟度等级标准和评价方法。20世纪90年代NASA将技术成熟度评价方法应用于空间发展计划。2000年以来,美国国防部将技术成熟度引入采办条例,开始推行技术成熟度评价方法。当前,技术成熟度评价方法已广泛应用于美国国防采办和科研管理,并建立了较为完备的技术成熟度评价组织管理体系。美国应用经验已经证明,技术成熟度评价方法是一种普遍采用的强有力的科研管理工具,使得技术专家与科研管理人员能够很好地结合起来,使科研资源分配更加合理,进一步提高科研管理的科学性。

TRL是一个衡量某一特定技术的成熟状态的标准,TRL使得不同类别的技术之间可以进行成熟度的比较。TRL等级体系具有9个等级,其定义如下:

TRLl:基本原理已被发现和报告;

TRL2:技术概念和用途已被阐明;

TRL3:通过关键功能的实验和分析,概念特性得到验证;

TRL4:组件或试验台在实验室环境中得到验证;

TRL5:组件和试验台在相关环境中得到验证;

TRL6:系统/子系统模型或原型机在相关环境中得到验证;

TRL7:系统原型机通过现场验证;

TRL8:实际系统完成,并在试验和演示中得到验证;

TRL9:实际系统通过现场验证。

技术成熟度评价的评价对象和制造成熟度评价的评价对象有所不同。技术成熟度评价的评价对象是关键技术元素(CTE),即这些元素在项目所采用的技术中是最基本、最关键的元素,或是新的技术元素,或者是项目以新的方式使用的比较成熟的技术元素。而制造成熟度评价的评价对象是制造,即制造工艺、材料、质量、成本和生产设施等。产品的技术成熟度和制造成熟度的验证环境和条件大致相同,但其着眼点不同。产品的技术成熟度验证着重于基本原理、概念、功能和设计等。而产品的制造成熟度验证则着重于产品的可制造性,产品能不能批量生产,产品质量和成本能不能达到目标要求,最终能不能投入市场满足客户需要等。

制造成熟度和技术成熟度是密不可分的,MRL与TRL都是衡量相关风险的标准。技术不成熟和设计不稳定都将影响制造成熟状态,这是经常发生的事情。如果产品技术不成熟或设计不稳定的话,制造成熟度就无从谈起。因此,在每一个制造成熟度等级定义中都包含了相应的技术成熟度等级,也就是说当制造成熟状态达到某一等级时,其技术成熟状态必须达到相应的技术成熟度等级。

3 制造成熟度等级划分及其评价流程

3.1 MRL的等级划分

自从美国国防部开始研究制定制造成熟度以来,已经发布多个版本的手册、指南草案。2001年美国联合国防制造技术委员会(JDMTP)建立了一个由国防部和工业部门专家组成的工作组,开发了一套MRL定义标准。2003年9月,国防部在TRA手册的附件中首次提出这套MRL定义。2007年2月,JDMTP发布了“制造成熟度等级指南(草案)”,进一步说明了制造成熟度理论、定义和评价方法。2009年5月,JDMTP发布了“制造成熟度评价手册(草案)”,其目的是丰富制造成熟度理论的内涵,在国防部内部推行制造成熟度评价(MRA)。2010年1月又发布了《制造成熟度等级手册》等。每次发布的文件对制造成熟度的相关内容进行了一定的更新,但其主要的核心思想和内容不变。综合近几年发布的各种文献,总结其制造成熟度的等级划分如下:

MRL1:确定基本原理;

MRL2:确定制造概念;

MRL3:制造概念得到验证;

MRL4:具备在实验室环境下生产技术验证件的能力;

MRL5:具备在相关生产环境下生产零部件原型的能力;

MRL6:具备在相关生产环境下生产原型系统或子系统的能力;

MRL7:具备在典型生产环境下生产系统、子系统或部件的能力;

MRL8:试生产能力通过验证,准备进入小批量生产;

MRL9:小批量生产通过验证,准备进入大批量生产;

MRL10:大批量生产通过验证,转向精益生产。

在MRL的10个级别中,MRL1~MRL3对应于方案分析阶段之前的基础研究和应用研究。基础研究着重于新材料与新工艺的确定,应用研究则着重于新材料与新工艺的优化。MRL4~MRL6的每一级的详细定义中都有相应的TRL等级。MRL定义中的某些要素可以直接用于先期技术演示(ATD)或制造技术(ManTech)等科技项目。MRL7~MRL10通常与科技项目(S&T项目)无关,一般认为 MRL6已经足够支持技术转移,因为科技项目通常不会对具有较高制造成熟度的技术进行投资。

3.2 MRL等级详细定义

在2010年1月所发布的美国国防部的“制造成熟度等级手册(草案)”中,详细阐述了MRL的等级体系,共有10个等级,其详细定义如下:

MRLl:确定基本原理

MRL1是制造成熟度的最低等级,其特征是以学术研究方式开始基础研究。为了实现计划目标,应指出可能存在的制造能力不足和机遇。

MRL2:确定制造概念

MRL2等级的特征是确定新的制造概念,将基础研究转化为应用研究。应用研究包括确定所用材料和加工方法,进行书面研究和分析,开始研究产品的制造可行性和制造风险。

MRL3:制造概念得到验证

MRL3等级的特征是开始通过分析研究或实验室实验,验证制造概念。此成熟度等级是指科研项目中的应用研究和早期的制造技术开发。产品的制造可行性、材料的可加工性和加工工艺的可用性都已经描述出来,但还需要进一步评价和验证。在实验室环境中,已经开发出具备有限功能的实验模型。

MRL4:具备在实验室环境下生产技术验证件的能力

制造成熟度达到MRL4时,技术成熟度至少应该达到TRL4,该等级表明已经进入技术开发阶段。此时,制造技术开发所需投资已经确认;可制造性、可生产性和质量保证措施已经到位,能够生产技术验证件;原型机的制造风险已经确认,风险降低计划已经制订;目标成本已经确定,制造成本动因也已经确定;设计概念的可生产性评价已经完成;所设计的关键性能参数已经确定;工装、设施、材料处理和技能的专用需求也已经确定。

MRL 5:具备在相关生产环境下生产零部件原型的能力

制造成熟度达到MRL5时,技术成熟度至少应该达到TRL5。这个制造成熟度等级表明工业基础评价已完成,潜在的供应商已得到确认;制造策略得到优化并与风险管理计划集成于一体;使能/关键技术和组件的鉴定已经完成;在生产相关环境下,原材料、工装、试验设备和人员技能都在零部件生产中得到验证,但是有些制造工艺和方法还在开发中;制造技术开发计划已经启动或正在进行;关键技术和零部件的可生产性评价正在进行;用于评价制造成本的模型已经建立。

MRL6:具备在相关生产环境下生产原型系统或子系统的能力

制造成熟度达到MRL6时,技术成熟度至少应该达到TRL6。这个制造成熟度等级通常表示科技开发已经完成,可以进入初始系统设计。初始的制造方法已经开发出来,大部分制造工艺已经确认和描述,但是系统自身仍有重大工程和设计更改;关键零部件的初步设计和关键技术的可生产性评价已经完成;原材料、工装、设备和人员技能已经在生产相关环境下、在系统和/或子系统生产中得到验证;针对目标成本评价制造成本分析已进行,并且为达到成本要求或建立新的基线,项目风险降低计划已准备就绪。成本分析应该包括设计折衷;进行可生产性研究,并制定系统开发计划;工业能力评价(ICA)已经完成;准备周期长且关键的供应链组成已经确认。

MRL7:具备在典型生产环境下生产系统、子系统或部件的能力

制造成熟度达到MRL7时,技术成熟度至少应该达到TRL6或TRL7。将进行关键设计评审(CDR)后评价。系统的详细设计工作正在进行;材料规范获得批准,可用的原材料满足试生产进度要求;制造工艺和方法已经在生产典型环境下得到验证;详细的可生产性折衷研究和风险评价正在进行;成本模型随着详细设计已经更新,达到系统级并对照分配的目标进行了跟踪;优先考虑单位成本减少计划,并正在进行;供应链和供应商质量保证要素已经得到评价,准备周期长的采购计划已经准备就绪;生产工装和测试设备的设计和开发已经启动。

MRL8:试生产能力通过验证,准备进入小批量试生产

制造成熟度达到MRL8时,技术成熟度至少应该达到TRL7或TRL8。详细系统设计已经基本完成并足够稳定;所有的原材料都能满足小批量生产进度要求;制造工艺和产品质量已在试生产环境下得到验证,并且可控,准备进入小批量生产;任何已知的可生产性问题都不会对小批量生产造成重大风险;详细设计推动了工程成本模型的建立,并用实际数据对该模型进行了验证;工业能力评价(ICA)已经完成,供应链已经建立并且稳定。

MRL9:小批量生产能力通过验证,准备进入大批量生产

制造成熟度达到MRL9时,技术成熟度至少应该达到TRL8或 TRL9,此技术成熟度等级表明系统、部件或零件已经预先生产好或正在生产中,或已经实现小批量试生产,准备进入大批量生产。所有系统工程/设计要求都应该得到满足,使系统更改达到最少;重要的系统设计特征稳定,并在试验与评价中得到验证;可用的原材料满足计划的批量生产进度要求;在小批量生产环境下,质量水平能够满足所设计的关键特征的容差要求;生产风险监控正在进行;小批量试生产成本目标已达到,根据实际数据,对学习曲线进行了分析;大批量生产成本模型已经建立,并进行持续改进和更新。

MRL10:大批量生产能力通过验证,转向精益生产

MRL10是制造成熟度的最高等级,技术成熟度至少应该达到TRL9级。此时工程/设计更改极少,通常只限于质量和成本改进;系统、组件或零件正在大批量生产,并满足工程、性能、质量和可靠性要求;所有原材料、工装、检测和试验设备、设施和人力都已满足大批量生产要求;批量生产单位成本满足目标要求,大批量生产所需资金充足;精益生产实践已经建立,持续过程改进正在进行。

3.3 影响制造成熟度的风险因素

应该怎样描述成功制造?在制造过程中,风险来自何处?美国国防部对成功制造进行了多维描述,明确指出制造风险来自9个领域,这些领域通常称为影响制造成熟度的风险因素,它们是:

(1)技术和工业基础 分析国家技术和工业基础对产品的设计、开发、生产、运行、系统持续维护和最终报废(环境影响因素)的支持能力。

(2)设计 掌握不断演变的系统设计的成熟度与稳定性及其对制造成熟度的任何影响。

(3)成本和资金 分析是否有足够的资金投入,支持达到制造成熟度的目标等级,研究与实现制造成本目标有关的风险。

(4)材料 分析与材料(包括基本材料/原材料、组件、半成品件和部件)相关的风险。

(5)加工能力和控制 分析制造工艺不能反映关键特性设计意图(可重复性和经济可承受性)的潜在风险。

(6)质量管理 分析质量控制和进行持续改进的风险和相应管理计划。

(7)制造人员 评价支持制造计划所需人员的必备技能和可获得性。

(8)设施 分析关键制造设施(主承包商、子承包商、供应商、销售商和维护/修理商)的能力与潜力。

(9)制造管理 分析从设计转化为实际运行系统所需要的要素的管理情况,分析满足项目的经济可承受性和可获得性目标的全部要素。

上述关联因素还可分解为若干子因素,用于详细描述制造成熟度和制造风险。也就是说,当制造成熟度达到某一等级时,这9个领域的工作应该达到的目标,这样就有一个共同遵守的比较客观的评价准则。例如当试生产能力通过验证,准备进入小批量试生产时,制造成熟度应达到MRL8。MRL8的详细定义就从9个方面说明了应该完成哪些工作,只有完成了这些工作,制造成熟度等级才能评为MRL8,产品研制才可以进入小批量试生产。如果有些工作还没有达到目标要求,制造成熟度等级就不能评为MRL8,产品研制就不能进入小批量试生产。同时,也为我们的制造成熟计划指出了改进方向,只有把这些工作做好,才能小批量试生产。

3.4 制造成熟度评价流程

实施制造成熟度评价的目的是:(1)定义当前制造成熟度级别;(2)确定制造状态不成熟之处、有关制造风险及其所需成本;(3)为制造成熟计划和风险降低计划的制定提供有力根据。制造成熟度评价是利用制造成熟度等级体系,对制造风险状态获得有效把握的重要措施。制造成熟度评价(MRA)的主要流程如图1所示。

3.4.1 计划与准备阶段

(1)启动评价准备工作

主要包括收集项目信息,确定评价范围和日程,成立评价组,熟悉项目情况。通常政府计划/项目办公室应该指导对主承包商的评价,主承包商应该指导分承包商的评价。

(2)培训

针对相关人员,进行MRL相关知识的培训,包括MRL定义、方法等。

(3)确定目标

针对评价项目具体情况,确定评价对象及其MRL目标值等。

3.4.2 评价阶段

(1)自评价

自评价过程应确定将要使用的每个关键技术和制造方法的当前MRL等级;计划结束时,每个关键技术或制造方法的MRL将达到的目标等级;在先期技术演示(ATD)或技术概念演示(ACTD)时,哪个MRL等级适合提供该技术的原始设备制造商(OEMs),以便在产品设计时选用。

(2)现场评价

现场评价时,应该配备承包商人员,便于评价小组现场访问;对于提供关键部件或子组件的公司,现场访问不可行时,评价小组应该认真分析承包商编写的自评价报告。

现场评价能够直接观察车间活动的情况,能够与承包商专家进行讨论,这比从简报或文献中了解的情况更加真实。一般的现场评价流程如下:

①承包商介绍评审议程、评价进度和设备情况;

②评价组向承包商简要说明现场访问的目标和期望;

③承包商对他们的自评价结果进行总结和讨论;

④评价小组及其成员现场访问;

⑤评价小组成员和承包商与主题有关专家之间进行一对一讨论或小组讨论,讨论重点应放在关键领域;

⑥评价小组举行内部会议,记录和讨论观察情况;

⑦评价小组向承包商简要介绍讨论结果。

对于小项目,可能由几个人组成的小组花费一天的时间,就能完成现场访问。重大项目则需要多次现场访问,可能需要超过几个月的时间,需要较大的团队,但不是所有的成员都要参加每次现场访问。

自评价和现场评价完成后,评价团队完成评估报告并上交。这时制造成熟度的评价结果可以纳入项目的信息中,供项目管理人员参考,项目管理人员可根据这些信息制定项目成熟化计划。

4 制造成熟度评价的应用

4.1 美国军方应用概况

制造成熟度(MRL)在美国军方的应用正在逐步扩大。在美军武器装备研制项目中,陆军“未来战斗系统”项目曾采用MRL;导弹防御局(MDO)在所有开发项目中都采用MRL;国防部相关发展计划也都开始重视并采用MRL;空军小企业创新研究计划(SBIR)2009年的项目招标书中,已采用 MRL描述项目要求。如“钛合金电子束增材制造工艺”项目,项目要求在第一阶段,开发并验证技术可行性,制造成熟度应达到MRL4;在第二阶段,具备初步试生产能力,制造成熟度应达到MRL7。2009年,美国国防部发布的制造技术规划(ManTech)最新战略中,将“积极保证对可制造性和制造成熟度给于强有力的制度性关注”作为其4个战略重点之一,并提出应制定有效的政策和方法,推广应用制造成熟度管理和评价。2010年,制造技术规划已采用MRL描述项目要求。一些主要的美国国防部武器系统供应商和原始设备制造商(OEM)已采用MRL评价技术,使其成为产品研制的一部分。主承包商和其他OEM可以依据MRL评价结果来确定哪项技术能纳入产品研制,以降低成本、进度和性能方面的风险。

4.2 民用领域应用情况

虽然制造成熟度最早由军方提出并开发,最先在军用领域应用,但是制造成熟度的理念同样适用于民用领域,近年来,民用领域多次尝试采用制造成熟度评价来管控风险,其中美国能源部(DoE)国家再生能源实验室(NREL)的应用最为典型。

NREL开发了适用于“氢燃料电池与基础技术”(HFCIT)计划和PEM(聚合物电解质薄膜)燃料电池工业现状的MRL等级体系。由于考虑了市场数据,NREL的 DoE PEM MRLs等级体系不同于国防部MRLs等级体系。DoD方法的重点是采办,而 DoE PEM MRLs方法重点则放在PEM制造。

HFCIT计划的制造成熟度评价效果如下:

(1)建立HFCIT的制造目标执行情况的报道标准;

(2)与制造能力的薄弱环节和风险范围有关的信息能够指出制造研究与开发的发展方向;

(3)能够收集到由于知识产权和竞争的原因难于获得的有关工业情况信息;

(4)由于参照所有国家标准和制造商企业标准,评价是全面的、恰当的;

(5)以制造成熟度为基础,讨论有关市场情况,使HFCIT计划决策者,能够识别各种燃料电池市场的最佳进入点和退出点;

(6)与其他同类制造商进行比较,对制造商能力进行不记名评价,评价是公正的。

NREL的制造成熟度等级体系与DoD的制造成熟度等级体系大致相同,共有10个等级,即 MRL1~MRL10。这两个等级体系的定义有所不同,NREL的制造成熟度等级体系是从“制造可行性评价”到“大规模生产验证”,制造状况越成熟,制造成熟度等级就越高。小批量试生产的制造成熟度为MRL-7,这是支持PEM燃料电池系统或堆栈进入市场的生产等级;大规模生产(FRP)制造成熟度为MRL10,这是支持成熟市场所需的生产等级。

NREL的制造成熟度等级定义如下:

MRL-1:制造可行性已评价;

MRL-2:制造概念已定义;

MRL-3:制造概念已开发;

MRL-4:实验室制造工艺演示;

MRL-5:制造工艺开发;

MRL-6:关键制造工艺原型建立;

MRL-7:原型制造系统建立;

MRL-8:制造工艺成熟度演示;

MRL-9:制造工艺得到验证;

MRL-10:大规模生产得到验证和精益生产实践到位。

另外,在制造成熟度风险因素方面,NREL对于风险子因素的考虑与国防部不尽相同,其重点关注的风险因素及子因素如下:

(1)技术和工业基础的子因素:技术成熟度,分承包商和生产能力;

(2)设计的子因素:工程计划是否支持不断发展的设计制造?可制造设计,制造计划是否对系统和部件的可生产性进行评价?工具设计计划;

(3)物料的子因素:物料标准化,物料可用性和处理;

(4)成本和资金的子因素:按成本设计,成本动因,成本减少计划;

(5)加工能力与控制的子因素:制造工艺,制造过程控制;

(6)质量的子因素:质量策略,供应链质量;

(7)制造人员的子因素:专门技能与培训;

(8)设施的子因素:设施要求;

(9)制造计划、调度与控制的子因素:制造策略和计划。

在制造成熟度评价流程方面,NREL的评价流程和美国国防部大致相同。但是,NREL的制造成熟度评价具有自己的特色,NREL把评价工作的重点放在“承包商自评价”和“现场访问”两个环节上。NREL将制造成熟度评价成功地应用于PEM燃料电池制造,其成功应用经验值得我们借鉴。

5 启示与建议

我国在产品研制、制造技术攻关、科研成果工程化过程中存在着诸如研制成本居高不下、研制周期拖后、批量生产问题突出等现象。制造风险是否得到有效控制是影响科研项目成功与否的关键因素。

从美国的经验来看,积极推广应用技术成熟度TRL和制造成熟度MRL的量化评价,对降低制造风险,提高科研成果的利用率起到了良好的作用。尤其是制造成熟度MRL,其重点是产品的可生产性,对于我国重大科技产品的研发制造以及制造企业的产品研发、生产管理具有更加重要的参考价值。因此,我国迫切需要建立制造成熟度标准和制造成熟度评价机制。

5.1 将制造成熟度管理思想引入科研管理和制造企业管理体系

加强风险意识,控制成本,保证产品研制进度是制造企业关注的重点,是提升制造能力的关键。对于产品研制来说,目前我国科研管理和技术评价工作缺乏对整个研制过程的关键节点的有效控制和把握。目前,美军已经将制造成熟度评价纳入采办制度,成为国防采办的依据。

我国也应该高度重视制造成熟度管理,尽早将制造成熟度管理思想融入到科研管理和制造企业管理体系中。在项目招标、产品研制、技术开发、产品生产、成果评审中,考虑制造成熟度问题,将制造成熟度作为项目研究和实施效果的评价依据。因此,建议在科研管理和制造企业管理体系中引入并贯彻制造成熟度思想,即便目前制造成熟度量化评价体系尚未建立,也应适当采取定性评价,为未来成功实施制造成熟度量化评价奠定基础。

5.2 通过研究制造成熟度评价典型实例,充分吸取国外先进经验

目前我国对制造成熟度评价的研究刚刚开始,其思想内涵还未完全理解,主要是知识不够全面,需要学习补充。研究几个应用实例是不够的,实例越多,可以汲取的知识就越多,眼界就越宽阔。这样做可以少走弯路,节约资源,加快应用进程。在典型应用实例的研究中,应着重考虑以下几方面:

(1)借鉴国外制造成熟度等级体系,结合我国科研管理和制造企业的实际情况,为我国制造成熟度等级体系的建立,提供切实可行的意见或方案。

(2)研究国外制造成熟度评价典型实例的成功经验与教训,对我国制造成熟度评价的起步和发展,十分有用。在起步阶段,可以在中小型项目中,进行定性评价或模拟性评价,积累经验,逐步推广。

(3)分析制造成熟度评价流程中的每个环节,流程中的大部分环节我们还是比较熟悉的,因为在我国科研项目评审中就是这样做的,应着重研究那些比较生疏的环节。

(4)借鉴国外经验时,应实事求是,对其具体做法进行合理的选择,例如对各种技术评审进行增删或合并。适度的技术评审十分必要,过多的技术评审将浪费资源,拖延进度。

5.3 制造成熟度与技术成熟度管理并行推广

以美国为代表的西方国家首先建立了技术成熟度TRL量化评价体系,并在推广应用中获得了良好的效果,但是TRL不能描述技术转移到生产过程中的问题。为补充TRL的不足,近几年来才抓紧研究和制定制造成熟度评价体系,并不断研究和完善TRL体系。与此同时,在美国国防部的采办项目中推行了制造成熟度评价制度,并取得了良好的效果。

目前,我国国防科技工业借鉴先进国家经验,非常重视技术成熟度TRL评价体系的建立与推广,国防科工局已经开展了相关工作,就TRL的内涵、作用、标准、评价方法等,对相关国防科研生产单位进行了培训,在相关科研项目立项过程中也开始初步采用TRL评价。但是我国在制造成熟度MRL标准制定和评价方面仍是空白,我们应当深入分析我国的需求,结合我国产品研发流程和生产特点,借鉴美军的思想与经验,建立我国制造成熟度MRL标准与量化评价体系。在推行方式上,应将TRL和MRL并行推广,以满足制造业立项论证和产品研制的要求。

5.4 推广第三方独立评审机制

采取第三方独立评审机制是成功实施制造成熟度量化评价的关键措施。就目前我国工业的科研机构设置情况来看,情报研究、成果推广等机构对制造装备的科研生产事项、国内外情况均有较好的了解,非常适合承担第三方独立评审工作。应对这些机构进行深入考察,选拔实力较好,具有潜力的单位培养为我国制造业的首批第三方独立评审机构,同时,这些机构也可成为研究和建立制造成熟度评价体系,宣传推广制造成熟度管理的生力军。

在第三方独立评审机构中,还应配备与制造有关的多学科技术权威和专家,他们不仅通晓理论,了解国内外发展情况,还应具有丰富的科研和制造经验。这些专家可以是专职的,也可以是兼职的。当然,他们参加某项目的制造成熟度评价小组时,他们必须与该项目无关,没有利害关系,真正具有独立地位。

5.5 加强MRL和MRA的宣传与培训

要在制造业成功实施制造成熟度量化评价,应大力加强MRL和MRA相关知识的宣传与培训。由于MRL是一个新的概念,其体系结构复杂,涉及内容广泛、专业性强,必须要使相关人员都能了解制造成熟度的理念、含义和要求,才能为制造成熟度量化评价的成功实施奠定基础。另外,制造成熟度评价工作涉及的单位和人员众多,MRL和MRA的培训工作必须覆盖制造业内广大科研生产人员,其中包括来自管理机构、科研部门、生产企业的科研管理人员、研发设计人员和工程技术人员等,从而为高效实施评价工作提供人力资源保证。

5.6 将建立制造成熟度管理体系作为一项系统工程重点考虑

在我国制造业建立制造成熟度管理体系是一项复杂的系统工程。在体系建设中,还有一些问题需要进一步商讨,例如:

(1)建立相关的管理机构,这些机构可以是新建立的,也可以是现有管理机构兼管;

(2)了解我国科技项目管理是如何降低和规避制造风险,这是建立制造成熟度和制造风险管理体系的基础;

(3)对于大型科研项目和复杂产品研制,全面实施制造成熟度评价十分必要;对于小型项目和比较简单的产品,可以根据需要,针对几个问题,实施局部制造成熟度评价,就可能满足目标要求,从而提高评价效率。

(4)每个项目、每个企业都应根据我国的制造成熟度等级体系标准,结合项目或企业的特点,制定自己的制造成熟度等级详细定义,提高评价工作的可行性和有效性。

[1]OSD manufacturing technology program in collaboration with the joint service/industry MRL working group[R].Manufacturing Readiness Level Deskbook,2010.

[2]WHEELER D,ULSH M.Manufacturing readiness assessment for fuel cell stacks and systems for the back-up power and material handling equipment emerging markets[R].Technical Report NREL/TP -560 -45406,2009.

[3]JIM Morgan.Manufacturing Readiness Levels(MRLs)and Manufacturing Readiness Assessments(MRAs)[R],2007.

[4]高彬彬,高原,高志强,等.美国国防部大力推行制造成熟度评估体系[J].国防科技情报,2010(19).

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