田锋：研发体系理想模型是怎样炼成的？
在《工业研发的转型，必然是中国企业数字化转型的“上甘岭”》一文中，我们给出了复杂产品的研发体系的理想模型，如图1所示。文中还指出：研发数字化转型的蓝图应该基于该模型来设计，数字化转型的过程，就是研发体系向理想体系进化的过程。最近很多读者提问：本模型是怎么来？本文就此模型的来龙去脉展开讨论。
图1. 复杂产品研发体系理想业务模型
复杂产品的研发体系包含多种要素，各要素之间具有各种模式的联系。系统工程专家HALL提出一个三维框架，较好地解释了这些要素之间的关系。以此框架为理论基础，形成了复杂产品研发体系三维框架，如图2所示。
图2. 复杂产品研发体系三维框架
本框架的三个维度分别描述如下：
1. 时间维：描述产品或系统研发的进程。在企业中往往被称为“系统成熟度”或“研发阶段”。随着时间的推移，研发阶段逐步推进，系统成熟度逐步提升，直至产品研发完成。
2. 逻辑维：描述产品开发的思考逻辑、开发方法和实施步骤，在企业中称为“系统设计”和“产品实现”。在该维度上，每个阶段会走完一个完整“V”字，然后转入下一个阶段。
3. 知识维：在产品研发的各个阶段和流程的各个步骤，都会有知识的使用和新知识的产生。这构成了第三个维度——知识维。主要管理企业在产品研发中的研究和积累。在企业中往往称为“能力建设”。
在这三个维度中，时间维是管理视角，逻辑维是技术视角，知识维是智慧视角。分析如下：
1. 时间维是管理视角。管理的目标是保证产品和服务满足客户需求的程度和进度。程度是质量管理，进度则是项目管理。时间维考察客户需求的满足程度是否在随着时间逐步提升，产品特性是否正在接近指标要求。如果是，说明产品成熟度在提升。否则，时间的逝去和阶段的推进并不代表成熟度的提升。此维度要么向前，要么停止，不能后退，恰似时间的属性。后退意味着对成果的否定，对结论的推翻，也意味着出现了质量事故，研发项目的进度将被颠覆。科学界还没找到时间可逆的方法，穿越回过去也许永远是科幻。如果有一天真的找到了，是不是会成为颠覆人类和世界的灾难？
2. 逻辑维是技术视角。沿着V模型的技术执行过程，是沿着预定路线，采用相应工具和方法，获得正确结果的过程，如图3所示。V模型在时间维的每个阶段存在，意味着在不同成熟度阶段，此过程是多次迭代、往复循环的。
图3. 技术开发流程
3. 知识维是智慧视角。该维度由知识的五个分类构成，基于知识工程和知识增值思想，知识工程具有五个层次。研发体系中知识的积累和应用层次决定了研发的智慧程度。知识层次越高，研发的智慧程度越高。目前普通企业研发所用知识的层次通常在显性化、有序化和共享化层次，先进企业开始使用自动化和智能化知识。这个维度没有固定的方向和预定的路线，取决于企业的历史积累。有积累，某个阶段或某个流程则可以跃迁到上一个智慧层级飞翔；没有积累，该阶段或流程就贬黜到下一个层级爬行。这种上下只代表企业积累的厚度，既非迭代，也非颠覆。
HALL三维模型中嵌入的V模型是应用系统工程理论对产品设计过程进行分解和展开而形成的。该模型给出了产品设计的完整过程，如图4所示。
图4. 基于V模型的正向设计
理想的产品设计过程的起点是涉众需求，经过需求定义、功能分解、系统综合、物理设计、工艺设计、产品试制、部件验证、系统集成、系统验证和系统确认等阶段，最后完成产品的验收。V模型的右边部分既是产品交付，又是对左边相应阶段的验证。如果验证出现问题，会回到左边相应阶段进行修正。这个过程称为“正向设计”。
为了保证V左半边的五个设计过程结果正确，需要引入五个小V循环，分别是需求分析、功能分析、系统分析、工程仿真和制造仿真，以期通过计算、分析、模拟或仿真等手段对设计进行确认和优化。如图5所示（后文为了图形的简洁，有些图省去了“制造仿真”）。
图5. 产品研发的完整过程
这样最终确定的研发体系是由多个V嵌套的模型。整体来看，多V模型的最左侧是设计过程，最右侧是试验与验证过程，最底层是试制过程，中间则是一系列仿真过程。
多V模型是对一般产品研发过程的抽象，它基本适用于所有产品的研发过程。但从企业角度看，它仅从技术视角表达了产品研发体系。企业完整的研发体系还应包括管理和知识两个层次：管理层包括需求管理、项目管理、流程管理和质量管理等要素，知识层则包括五大类知识（或资源）：实物、数据、信息、模式和技术等，从而形成企业产品研发体系模型如图6所示。
图6. 复杂产品研发体系模型
承担复杂系统研发任务的企业一般都是由多家子企业构成的集团或产业链联盟。每家子企业的研发体系都是一个包含了管理、开发（技术）和知识的多V模型。集团或联盟的研发体系是由多个多V模型构成的复杂体系。多个模型之间，首先需要建立业务协同体系，主要包括数据协同和信息协同；其次需要建立知识（资源）共享体系，当代研发知识（资源）共享最先进的体系是研发云。如图7所示。
图7. 集团企业的研发体系构成
因此，集团化研发体系还要包括协同层和共享层。这样，最终完整研发体系的抽象模型是由协同、管理、技术、知识和共享五个层次构成的多V模型，如图8所示，本图就是本文一开始引用的图片。
图8. 复杂产品研发体系理想业务模型
本模型称为研发体系理想业务模型，可以简称为体系理想模型或理想业务模型，包含了完整的研发要素及业务构件（图中每一个矩形或菱形就代表一个业务构件）。任何一家研发型企业的业务模型都是本理想模型的子集或某个成熟度级别。越是复杂产品的研发，或企业成熟度越高，其业务模式与本模型越一致。对于简单产品的研发企业，其业务现状是这个模型的子集。对于研发成熟度不高的企业，其业务现状是这个模型的较低成熟度状态。
下一篇文章《研发缺乏理想，数化沦为打怪》，我们将讨论这个模型的重要价值，并根据此模型来指导企业的研发数字化转型。
在《工业研发的转型，必然是中国企业数字化转型的“上甘岭”》一文中，我们给出了复杂产品的研发体系的理想模型，如图1所示。文中还指出：研发数字化转型的蓝图应该基于该模型来设计，数字化转型的过程，就是研发体系向理想体系进化的过程。最近很多读者提问：本模型是怎么来？本文就此模型的来龙去脉展开讨论。
图1. 复杂产品研发体系理想业务模型
复杂产品的研发体系包含多种要素，各要素之间具有各种模式的联系。系统工程专家HALL提出一个三维框架，较好地解释了这些要素之间的关系。以此框架为理论基础，形成了复杂产品研发体系三维框架，如图2所示。
图2. 复杂产品研发体系三维框架
本框架的三个维度分别描述如下：
1. 时间维：描述产品或系统研发的进程。在企业中往往被称为“系统成熟度”或“研发阶段”。随着时间的推移，研发阶段逐步推进，系统成熟度逐步提升，直至产品研发完成。
2. 逻辑维：描述产品开发的思考逻辑、开发方法和实施步骤，在企业中称为“系统设计”和“产品实现”。在该维度上，每个阶段会走完一个完整“V”字，然后转入下一个阶段。
3. 知识维：在产品研发的各个阶段和流程的各个步骤，都会有知识的使用和新知识的产生。这构成了第三个维度——知识维。主要管理企业在产品研发中的研究和积累。在企业中往往称为“能力建设”。
在这三个维度中，时间维是管理视角，逻辑维是技术视角，知识维是智慧视角。分析如下：
1. 时间维是管理视角。管理的目标是保证产品和服务满足客户需求的程度和进度。程度是质量管理，进度则是项目管理。时间维考察客户需求的满足程度是否在随着时间逐步提升，产品特性是否正在接近指标要求。如果是，说明产品成熟度在提升。否则，时间的逝去和阶段的推进并不代表成熟度的提升。此维度要么向前，要么停止，不能后退，恰似时间的属性。后退意味着对成果的否定，对结论的推翻，也意味着出现了质量事故，研发项目的进度将被颠覆。科学界还没找到时间可逆的方法，穿越回过去也许永远是科幻。如果有一天真的找到了，是不是会成为颠覆人类和世界的灾难？
2. 逻辑维是技术视角。沿着V模型的技术执行过程，是沿着预定路线，采用相应工具和方法，获得正确结果的过程，如图3所示。V模型在时间维的每个阶段存在，意味着在不同成熟度阶段，此过程是多次迭代、往复循环的。
图3. 技术开发流程
3. 知识维是智慧视角。该维度由知识的五个分类构成，基于知识工程和知识增值思想，知识工程具有五个层次。研发体系中知识的积累和应用层次决定了研发的智慧程度。知识层次越高，研发的智慧程度越高。目前普通企业研发所用知识的层次通常在显性化、有序化和共享化层次，先进企业开始使用自动化和智能化知识。这个维度没有固定的方向和预定的路线，取决于企业的历史积累。有积累，某个阶段或某个流程则可以跃迁到上一个智慧层级飞翔；没有积累，该阶段或流程就贬黜到下一个层级爬行。这种上下只代表企业积累的厚度，既非迭代，也非颠覆。
HALL三维模型中嵌入的V模型是应用系统工程理论对产品设计过程进行分解和展开而形成的。该模型给出了产品设计的完整过程，如图4所示。
图4. 基于V模型的正向设计
理想的产品设计过程的起点是涉众需求，经过需求定义、功能分解、系统综合、物理设计、工艺设计、产品试制、部件验证、系统集成、系统验证和系统确认等阶段，最后完成产品的验收。V模型的右边部分既是产品交付，又是对左边相应阶段的验证。如果验证出现问题，会回到左边相应阶段进行修正。这个过程称为“正向设计”。
为了保证V左半边的五个设计过程结果正确，需要引入五个小V循环，分别是需求分析、功能分析、系统分析、工程仿真和制造仿真，以期通过计算、分析、模拟或仿真等手段对设计进行确认和优化。如图5所示（后文为了图形的简洁，有些图省去了“制造仿真”）。
图5. 产品研发的完整过程
这样最终确定的研发体系是由多个V嵌套的模型。整体来看，多V模型的最左侧是设计过程，最右侧是试验与验证过程，最底层是试制过程，中间则是一系列仿真过程。
多V模型是对一般产品研发过程的抽象，它基本适用于所有产品的研发过程。但从企业角度看，它仅从技术视角表达了产品研发体系。企业完整的研发体系还应包括管理和知识两个层次：管理层包括需求管理、项目管理、流程管理和质量管理等要素，知识层则包括五大类知识（或资源）：实物、数据、信息、模式和技术等，从而形成企业产品研发体系模型如图6所示。
图6. 复杂产品研发体系模型
承担复杂系统研发任务的企业一般都是由多家子企业构成的集团或产业链联盟。每家子企业的研发体系都是一个包含了管理、开发（技术）和知识的多V模型。集团或联盟的研发体系是由多个多V模型构成的复杂体系。多个模型之间，首先需要建立业务协同体系，主要包括数据协同和信息协同；其次需要建立知识（资源）共享体系，当代研发知识（资源）共享最先进的体系是研发云。如图7所示。
图7. 集团企业的研发体系构成
因此，集团化研发体系还要包括协同层和共享层。这样，最终完整研发体系的抽象模型是由协同、管理、技术、知识和共享五个层次构成的多V模型，如图8所示，本图就是本文一开始引用的图片。
图8. 复杂产品研发体系理想业务模型
本模型称为研发体系理想业务模型，可以简称为体系理想模型或理想业务模型，包含了完整的研发要素及业务构件（图中每一个矩形或菱形就代表一个业务构件）。任何一家研发型企业的业务模型都是本理想模型的子集或某个成熟度级别。越是复杂产品的研发，或企业成熟度越高，其业务模式与本模型越一致。对于简单产品的研发企业，其业务现状是这个模型的子集。对于研发成熟度不高的企业，其业务现状是这个模型的较低成熟度状态。
下一篇文章《研发缺乏理想，数化沦为打怪》，我们将讨论这个模型的重要价值，并根据此模型来指导企业的研发数字化转型。
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