從產品的全生命周期出發(fā)，研究“數(shù)字化轉型”的時候，人們總結出一套普適的規(guī)律、要素和模式，并特別強調數(shù)據的核心價值和驅動力角色。即使把生命周期的各個環(huán)節(jié)打開來看，這些規(guī)律也同樣適用，但研發(fā)環(huán)節(jié)似乎是個例外。

的確，研發(fā)是產品全生命周期中最不一樣的環(huán)節(jié),大多數(shù)數(shù)字化轉型的理念、邏輯、模式和工具，都不再適用于研發(fā)。而且，工業(yè)研發(fā)對今天的中國又有特別重要的意義。仿制輕松安逸，原創(chuàng)千難萬險，中國工業(yè)自主研發(fā)的道路充滿艱辛。所以，工業(yè)研發(fā)的數(shù)字化轉型，必然是中國企業(yè)數(shù)字化轉型的“上甘嶺”。

數(shù)字化轉型本質是技術驅動的業(yè)務變革。數(shù)字化轉型的核心并不在“數(shù)化字”，而在于“業(yè)務”，是業(yè)務要轉型，數(shù)字化只是新業(yè)務的新載體，所以不能“為數(shù)字化而數(shù)字化”。真正有價值的數(shù)字化轉型，都是借助數(shù)字化手段，實現(xiàn)業(yè)務的升級甚至變革，研發(fā)的數(shù)字化轉型也是如此。

從理想模型到數(shù)字化藍圖

我們認為，所有復雜產品的研發(fā)體系都存在一個理想模型，研發(fā)數(shù)字化轉型的藍圖應該基于該模型來設計，從而形成數(shù)字化轉型的路徑和方案。數(shù)字化轉型的過程，就是研發(fā)體系向理想體系進化的過程。

根據現(xiàn)代產品研發(fā)特征，我們提出企業(yè)完整研發(fā)體系的理想模型，如圖1所示。該模型是由協(xié)同、管理、開發(fā)、知識和共享五個層次構成的多V模型。

圖1.研發(fā)體系理想模型

本模型包含了完整的研發(fā)要素及業(yè)務構件，其中的每一個矩形或菱形就是一個業(yè)務構件。任何一家研發(fā)型企業(yè)的業(yè)務模型都是本理想模型的子集或某個成熟度級別。越是復雜產品的研發(fā)，或企業(yè)成熟度越高，其業(yè)務模式就與本模型越一致。對于簡單產品的研發(fā)企業(yè)，其業(yè)務現(xiàn)狀是這個模型的子集。對于研發(fā)成熟度不高的企業(yè)，其業(yè)務現(xiàn)狀是這個模型的較低成熟度狀態(tài)。

研發(fā)體系理想模型是研發(fā)型企業(yè)發(fā)展的對標模型，可以指導我們進行業(yè)務模式規(guī)劃、能力規(guī)劃、知識（資源）規(guī)劃以及數(shù)字化規(guī)劃。與此對標，本企業(yè)所欠缺的或不完善的業(yè)務構件，就是我們未來應該建設的內容。根據企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃，可以形成研發(fā)體系未來建設和完善的計劃和步驟，這樣將形成體系的長遠規(guī)劃。

理想模型的提出，有助于解決中國企業(yè)普遍存在的一道難題：數(shù)字化部門難以從業(yè)務角度出發(fā)規(guī)劃、建設和推進企業(yè)數(shù)字化轉型，導致數(shù)字化和業(yè)務兩張皮。理論上講，理想業(yè)務模型中每個業(yè)務構件可以轉移到一個數(shù)字化系統(tǒng)中。因此，我們可以一一對應地提出每個業(yè)務構件的數(shù)字化系統(tǒng)，填入圖2的右邊框架中，就形成了研發(fā)數(shù)字化藍圖，甚至我們可以針對某企業(yè)或行業(yè)提出每個系統(tǒng)的參考系統(tǒng)。

圖2.從理想模式到數(shù)字化藍圖

通過與理想業(yè)務模型對標，獲得企業(yè)研發(fā)體系的發(fā)展規(guī)劃，進而獲得數(shù)字化轉型規(guī)劃。通過研發(fā)體系的進化節(jié)奏，可推導出數(shù)字化轉型節(jié)奏。

在研發(fā)理想模型中，根據業(yè)務的相似性和關聯(lián)性對模型中所涉及的業(yè)務進行歸類。以此為依據，對研發(fā)數(shù)字化藍圖的子系統(tǒng)做相應歸類，形成最終的數(shù)字化研發(fā)平臺的應用架構，如圖3所示。。

圖3.數(shù)字化研發(fā)平臺

數(shù)字化研發(fā)平臺既是數(shù)字化研發(fā)體系的組成部分，又是研發(fā)體系數(shù)字化轉型的載體。理論上講，所有的研發(fā)業(yè)務構件都數(shù)字化之后，研發(fā)人員不需要離開本平臺，就可以完成產品的研發(fā)和設計。需要說明的是，數(shù)字化研發(fā)平臺并非是一套軟件，而是一系列數(shù)字化系統(tǒng)構成的集成化平臺。根據企業(yè)的數(shù)字化研發(fā)目標，基于云計算架構，利用面向服務的柔性集成框架，將企業(yè)所有與研發(fā)有關的數(shù)字化系統(tǒng)協(xié)同整合，形成數(shù)字化研發(fā)平臺。這些系統(tǒng)除數(shù)字化研發(fā)體系咨詢和建設方所提供的系統(tǒng)外，還包括第三方系統(tǒng)、企業(yè)已有系統(tǒng)和未來引入的系統(tǒng)。

研發(fā)數(shù)字化轉型“三級跳”

企業(yè)的研發(fā)數(shù)字化轉型無法一蹴而就。不同企業(yè)的發(fā)展階段、企業(yè)使命及研發(fā)戰(zhàn)略的差異，使得其數(shù)字化研發(fā)所處的狀態(tài)不同，其所選擇的研發(fā)數(shù)字化轉型的方案需要與其狀態(tài)匹配。對研發(fā)數(shù)字化轉型進行規(guī)劃時，需要確定：依據目前技術水平，在可預期的有限時間內，體系建設所能達到的藍圖，并制定合理的建設路線。

通常來說，研發(fā)數(shù)字化轉型需要經過“三級跳”，每次跳躍的模式不同，分別是：1.精益轉型；2.正向變革；3.智慧革命，如圖4所示。

圖4.研發(fā)數(shù)字化轉型“三級跳”

在數(shù)字化研發(fā)的不同階段，達到不同的進化級別，分別是精益級、正向級和智慧級。不同階段的主驅動力有所差異：

精益轉型的主驅動力是數(shù)字化流程；

正向變革的主驅動力是數(shù)字化模型;

智慧革命的主驅動力是數(shù)字化知識。

不同進化級別所采用的技術手段不同，因此具有不同的轉型特征：

精益轉型階段主要采用的是流程工程手段；

正向變革階段主要采用的是模型工程手段；

智慧革命階段主要采用的是知識工程手段。

不同級別獲得的轉型效益不同：

精益轉型階段獲得的效益是效率提升;

正向變革階段獲得的效益是創(chuàng)新能力;

智慧革命階段獲得的效益是反脆弱性。

一級跳：精益轉型

在精益轉型階段，研發(fā)流程數(shù)字化是關鍵特征。本階段需要把研發(fā)流程顯性化，并在研發(fā)管理軟件中建立數(shù)字化形態(tài)的流程，然后將已經確定性的研發(fā)任務、研發(fā)工具、顯性知識和質量要求，與研發(fā)活動緊密綁定，使其深入融合在研發(fā)流程中，消除兩張皮現(xiàn)象，讓工具、知識和質量真正發(fā)揮實效。本階段，研發(fā)體系獲得最大效益是效率的提升。

中國某船舶工業(yè)研究院基于精益轉型思想，完成了研發(fā)模式轉型并取得實效。

第一，通過精益研發(fā)框架的構建，規(guī)范了研發(fā)流程、協(xié)同研發(fā)數(shù)據，實現(xiàn)產品研發(fā)的流程化和標準化，使研發(fā)工作按照流程開展，使研發(fā)過程可視、可控、協(xié)同和協(xié)調；

第二，完成了研發(fā)數(shù)字化工具的體系化建設，讓每個研發(fā)活動都具有數(shù)字化工具支撐；

第三，通過對產品研發(fā)知識的梳理，構建了數(shù)字化形態(tài)的專業(yè)知識庫，實現(xiàn)了數(shù)字化知識和數(shù)字化流程的伴隨；

第四，完成了產品研發(fā)全生命周期中所有質量資源的數(shù)字化，讓質量管控策略落實到數(shù)字化流程的每個關鍵工作包。

二級跳：正向變革

在正向變革階段，產品模型數(shù)字化是關鍵特征。本階段，沿著系統(tǒng)工程V模型，從涉眾需求開始，經過需求定義、功能分解、系統(tǒng)綜合、物理設計、工藝設計、產品試制、部件驗證、系統(tǒng)集成、系統(tǒng)驗證、系統(tǒng)確認、產品驗收全過程，完全用數(shù)字化模型表達產品的所有信息，在消除二義性、減少質量隱患、高效協(xié)同和積累成果方面都有無與倫比的優(yōu)勢。本階段，研發(fā)體系獲得最大效益是創(chuàng)新能力的提升。

在美國，從NASA到先進工業(yè)企業(yè)，基于系統(tǒng)工程和正向設計方法進行產品和系統(tǒng)的研發(fā)和制造，已經至少有60年的時間。2018年美國國防部正式對外發(fā)布國防部數(shù)字工程戰(zhàn)略。借助此工程，美國國防部使現(xiàn)有采辦流程和工程活動提升為基于模型驅動的集成化實踐，極大提升生命周期各階段分析能力和決策水平，支持武器系統(tǒng)的快速規(guī)劃、敏捷設計、高效制造與精準保障，使美軍超越快速變化的威脅和技術進步，更快地向作戰(zhàn)部隊交付先進能力，同時更具經濟可承受性和持續(xù)保障性。

三級跳：智慧革命

在智慧革命階段，研發(fā)知識數(shù)字化是關鍵特征。本階段，將研發(fā)過程所有活動需要的所有類別的知識進行梳理，利用各類知識加工方式對其進行增值加工，形成數(shù)字化形態(tài)的智能知識插件，通過智能匹配的方式融入到與之高度匹配的研發(fā)活動中，使得研發(fā)活動完成過程由數(shù)字化、自動化的知識所支撐。另外，通過建立與物理產品實時互動的數(shù)字孿生體，利用數(shù)字孿生體持續(xù)進化的生命體特征，持續(xù)提升物理產品的智能化特征。本階段，研發(fā)體系和智能產品獲得最大效益是反脆弱性的提升。

歐盟在利用知識工程建立復雜產品的研制體系方面卓有成效。近年來，歐盟通過企業(yè)間合作開展覆蓋產品整個研制過程的虛擬企業(yè)跨域協(xié)同研制體系建設，以空客公司為主組織的某項目是典型代表。這是歐盟委員會共同資助的數(shù)字化項目，是歐洲航空工業(yè)協(xié)會（AECMA）航空遠景框架內容的一部分。本研制體系強調知識工程的重要作用，建立了完善的知識體系和知識應用方法，除了將資深專家的經驗整理形成情景相關的、自動搜索和推送的、經過增值加工的自動化知識外，還將各種最佳實踐與研制過程的各個子體系緊密連接,最終提供了一個基于知識工程和系統(tǒng)工程的協(xié)同工作環(huán)境，包含了分布式并行工程方法及知識管理方法的虛擬產品設計和驗證平臺，支持數(shù)字孿生飛行器和數(shù)字孿生發(fā)動機的研發(fā)。

研發(fā)數(shù)字化轉型路線圖

總結來講，在精益轉型階段，企業(yè)的主要矛盾是資源松散、模式落后，需要通過流程聚合資源，提升效率；進入正向變革階段，即研發(fā)模式精益轉型之后，企業(yè)的主要矛盾是創(chuàng)新模式和技術能力的缺乏，本階段亟需創(chuàng)立正向模式，補強創(chuàng)新能力；在智慧革命階段，企業(yè)的研發(fā)模式已經優(yōu)化，創(chuàng)新能力已經建立，其主要矛盾是缺乏高可持續(xù)發(fā)展能力和隨需應變的柔韌特性，亟需通過對知識靈活、充分和智能化的應用，讓企業(yè)降低對組織穩(wěn)定性的依賴，人員和知識協(xié)同工作，并隨著價值的變化而靈活聚散。

圖5.研發(fā)數(shù)字化轉型路線圖

基于以上的理解，我們最終繪制出工業(yè)企業(yè)研發(fā)數(shù)字化轉型框架圖，如圖5所示。通過流程工程、模型工程和知識工程等核心工程的開展，可實現(xiàn)企業(yè)精益模式轉型，建立正向設計能力，同時規(guī)劃未來智慧發(fā)展路線，最終建立面向智能制造時代的現(xiàn)代工業(yè)研發(fā)體系。全圖呈現(xiàn)出“信息化在左，數(shù)字化在右；知識在前方，智慧在遠方”的理念。