产品创新能力是当今企业的核心竞争力．复杂产品的研发存在着大量的不确定因素，具有很高的研发风险，如不及时控制，将对产品生命周期的后继阶段带来很大的影响或损失，甚至造成整个研发工作的失败．研发风险包括市场风险、技术风险、管理风险等，而技术风险是复杂产品研发的最主要风险．产品研发必须通过一定的研发过程才能获得最终产品，所以研究复杂产品研发的技术风险，不仅要从研发目标——产品着手，还必须分析研发过程．复杂产品研发技术风险管理将贯穿产品研发整个过程．
与复杂产品研发的技术风险相关的研究主要集中在以下两个方面．
(1)产品技术风险研究现状韩国科学院原子核量子部的Jun Su Ha采用头脑风暴法，通过专家寻找核动力工厂的风险因素，用层次分析法和贝叶斯网络估算风险．美国国防部对产品研发标准活动采用检查表来识别和评估风险．黄静、程车伟等人运用模糊综合法分析评价风险的影响效应，并在武器装备的研发项目中划分技术风险等级．K．Xu采用模糊理论分析发动机失效影响．Gran采用贝叶斯网络对可编程控制系统进行风险评估．Burton采用贝叶斯网络进行机电一体化产品的失效模式分析．雍岐东采用功效评价方法综合评价技术风险多因素．在技术风险的识别研究中，目前主要根据专家经验识别风险；在风险事件与因素逻辑关系上，现有的研究未建立合理的风险分析模型，对产品研发技术风险的全面评估尚未有效展开．
(2)过程建模与过程风险的研究现状Yassine采用设计结构矩阵(design stmcture matrix，DsM)，通过项目管理工具将设计任务分解，采用有向图网络表达设计任务之间的依赖关系对过程建模．Smith从设计管理的角度评价现有五类产品开发过程(管理)模型．Krause提出将质量功能配置方法(quality function development，QFD)和失效模式分析(failure mode and effect analysis，FMEA)方法用于产品设计检查与反馈活动，在产品信息集成的基础上进行过程集成．倪炎榕提出了网络化快速产品开发过程模型，将开发过程分成异步执行的产品任务过程和多个活动间的协作过程，体现了产品开发的整体性．曹守启定义了复杂产品开发过程，建立了面向过程规划的复杂产品开发过程模型．以上过程模型都是面向过程集成、快速产品设计、过程规划等，而不是针对技术风险的分析与控制．
Yassine从并行工程过程规划角度，分析串联、部分重叠和并行活动的时间风险，但缺乏对活动间的耦合关系、条件关系的分析，缺乏对过程技术风险全面的分析与评估。
Browning从产品研发过程规划的角度，分析成本和进度，并从过程成本和进度不确定性角度分析项目风险，但缺乏对各个研发活动执行质量的分析，以及活动问的信息传递对产品研发的影响分析．
综上所述，目前产品研发技术风险研究的主要问题如下：①绝大多数的技术风险管理方法属于静态法，适合于产品研发项目启动前的风险预测和评估．但风险管理将伴随着复杂产品研发的整个过程，成为产品研发项目管理的重要组成部分，而目前缺乏对复杂产品研发技术风险动态管理体系研究．②缺乏对产品研发的技术风险一体化识别与评估模型的研究．
笔者从产品系统和研发过程系统两个维度识别技术风险，研究并建立复杂产品技术风险管理体系结构．
1复杂产品研发的技术风险
产品研发是根据市场需要、技术条件和成果，在时间和资源约束下，运用新材料、新技术开发出满足市场和客户需求的新产品．随着产品研发过程的不断推进，将产生中间设计产品，如需求分析完成后得到产品需求规格说明书即需求产品，经概念设计后得到概念产品，详细设计后得到详细产品，工艺设计后得到工艺产品，经制造、试验得到样机或最终产品。
产品研发风险包括市场风险、管理风险、技术风险等，这里侧重研究复杂产品研发的技术风险．
产品研发的技术风险(technical risk，表示成，)是指在产品研发过程中因技术因素导致的风险．所产生的风险事件是产品性能水平不能满足研发要求、研发周期延长或研发成本增加，甚至研发失败．
技术风险事件是由各种技术风险因素引起的，如零件材料选择不当、研发活动之间的衔接不合理等．技术风险因素很多，加之研发外部环境的变化，如天气、振动、路面状况、操作者的行为或邻近的其他人员或设备等影响，导致技术风险事件发生的不确定性．因此，技术风险事件不只是一种，可以有多种，它是各种后果的概率分布，如图1所示．
图1 多种风险后果的概率分布
2复杂产品研发技术风险二维模型
产品系统和研发过程系统是产品研发主要涉及的两大系统．产品系统是研发过程系统的输出，最终输出的是用户所期望的特定产品．研发过程输出包括需求产品、概念产品、详细产品、工艺产品和最终产品——样机．最终产品可以是硬件、软件或软硬件．产品研发过程系统是产品研发所经历的所有阶段或步骤及其所有活动的有序集合，因而又称产品研发生命周期或研发项目生命周期．采用顺序、并行和迭代相结合的方法可以完整而有效地定义复杂产品研发过程．
影响复杂产品研发风险的技术因素来自于产品系统和研发过程系统，产品系统的风险事件为产品质量事件，而研发过程系统的风险事件除了产品质量事件外，还有研发成本的增加及研发周期的延长等事件．所以，从分析和控制技术风险的角度看，复杂产品研发技术风险包括产品技术风险和产品研发过程技术风险．
产品技术风险是指由于产品结构配置不合理，产品子系统、零部件设计存在缺陷，导致产品性能降低，简称为产品技术风险(technical risk of product，表示成)．产品研发过程技术风险是指由于产品研发过程规划与设计不合理而导致研发周期延长、成本增加或产品质量下降，简称研发过程技术风险(technical risk 0f process，表示成)．
产品技术风险是由产品组分(零部件或程序代码)、组成元素之间关系和产品使用环境组成的函数
式中：是产品组分；是产品组分之间的相互关系；E刚为产品使用环境．
研发过程技术风险是各活动和各活动之间的相互关系和研发环境的函数
式中：是产品研发活动；是各活动之间的相互关系；为研发环境．
产品研发技术风险由产品技术风险和研发过程技术风险所组成，表示成二维模型就是
对于任意时刻，有
3体系结构
复杂产品研发技术风险管理体系结构由功能层次和过程层次组成，如图2所示．
图2 复杂产品研发技术风险管理体系结构
3．1 复杂产品研发技术风险管理功能层次
复杂产品研发的技术风险管理功能包括技术风险识别、技术风险评估、制订风险处理计划、技术风险跟踪和技术风险控制。IDEF(intergration definition for function modeling)是美国空军80年代初ICAM(integrated coputer aided manufacturing)工程在结构化分析和设计方法基础上发展的一套系统分析和设法．复杂产品研发的技术风险管理功能模型用IDEFO表示，如图3所示．图中，技术风险管理的控制条件包括技术风险管理资源和技术风险管理需求．前者指投入技术风险管理的人、财、物、时间、信息等，后者指客户对产品研发风险的质量、时间、价格等要求．由于研发要求不同，技术风险管理的具体需求也不同。
图3 技术风险管理流程
下面对技术风险管理过程逐一分析．
3．1．1技术风险的识别
这是技术风险管理的第一步，是确定何种技术风险因素可能影响研发项目，或在目标产品使用过程中出现因对技术问题考虑不周而产生的危害．
(1)产品技术风险识别
从产品研发的源头——市场调研开始，分析产品的需求是否存在缺陷；接着从产品的功能出发，寻找功能缺陷，即产品技术风险．此外，还可以从《工程需求说明书》的合格性标准出发，分步检查，查找需求设计缺陷．将功能逐级分解，分析功能以及功能之间的关系和目标产品的行为对环境的影响，找出目标产品在未来使用中可能出现的问题．随着产品设计的深入，技术风险识别也由系统向子系统、部件、零件逐级进行．
(2)研发过程的技术风险识别
研发过程可以分解为若干设计阶段——需求设计、概念设计、详细设计、试制、试验验证等，每个阶段又是由不同的研发任务组成，每个研发任务又可细分为各种活动．阶段、任务、活动均为过程元素．
在这些过程元素中，以活动作为风险分析单元．产品研发活动本身就包含了大量的技术因素．通过对每一活动可能会出现的风险因素进行技术风险识别，归纳总结研发过程中的每一活动，作为问题清单，由研发人员识别该活动是否存在技术风险．此外，各阶段之间、任务之间、活动之间都存在着一定的逻辑关系，包括顺序、并行、迭代关系．从活动与活动之间的关系中寻找潜在的技术风险因子．
通过对活动内和活动间的技术风险识别，得到技术的风险来源、风险征兆、风险类别和风险场景．
3．1．2技术风险评估
技术风险评估就是将已识别的技术风险，通过一定评估方法计算出风险的大小，并分析风险因素的敏感性(或称影响度)，包括产品技术风险评估和研发过程技术风险评估．
3．1．3制订技术风险处理计划
根据技术风险的大小即可确定技术风险的严重性，根据严重性风险排序，即可制订风险处理计划．有些技术风险与其他风险紧密相关或交叉重叠，需要综合分析和处理；有些技术风险还需进一步跟踪研究，待时机成熟再加以控制．在制订风险处理计划时，通过敏感性分析，将敏感性高的风险因素作为控制风险的核心．
3．1．4技术风险跟踪
一般来说，技术风险的不确定性随着时间的推移而减小．这是因为技术风险存在的基本原因是由于缺少信息和资料．随着开发过程的进展和时间的推移，有关技术风险的信息和资料越来越详尽，因此，对风险的把握和认识也会变得越来越清晰．通过技术风险跟踪，可以监视技术风险状态．当技术风险超过需控制的标准，即通过系统预警系统(触发器)，进入制订风险处理计划阶段．
3．1．5技术风险控制
技术风险控制包括预防风险、减轻风险、转移风险、储备风险和回避风险等．
风险预防是一种主动的风险管理策略，包括防止风险因素出现及减少已存在的风险因素．减轻风险就是通过缓和或预知等手段，降低风险发生的可能性或缓解风险带来的不利后果，以减少风险．风险转移不是降低风险发生的概率和减轻不利后果，而是将风险转移到有能力解决或有能力承受该风险的其他组织．风险转移可通过两种途径实现，一是向其他组织转移，二是在研发过程的不同阶段(如开发、样品试制等阶段)内转移．接受风险是指有意识地选择风险后果，因为减少风险是要付出代价的．储备风险是指根据项目风险规律，事先制定应急措施和科学高效的项目风险处理方案，一旦项目实际进展情况与计划不同，就采用应急预案．回避风险是指当风险潜在威胁发生的可能性太大，不利后果太严重，又无其他策略可用时，主动放弃项目，从而规避风险的一种策略．但问题是可能失去发展或成功的机会。
3．2复杂产品研发技术风险管理过程层次
技术风险管理是产品研发项目管理的有机组成部分，贯穿于整个研发过程．技术风险管理过程与产品的研发过程相匹配，是一个动态的管理过程．理论上，产品研发过程的任一时间，均需风险管理．但实际应用中，由于风险管理需要相应的资源和投入，必然带来管理成本，所以必须注重风险管理效率，实施适当的风险管理过程．一般情况下，在产品研发的重要阶段(或里程碑)，风险管理是降低风险、提高管理效率的有效方法．如在产品需求分析阶段，进行系统级技术风险管理；在产品概念设计阶段，进行子系统级技术风险管理；在产品详细设计阶段，进行零部件级技术风险管理；在产品工艺设计阶段，进行工艺级技术风险管理；在产品制造阶段，进行制造级技术风险管理等．产品研发技术风险管理过程由系统级技术风险管理、子系统级技术风险管理、零部件级技术风险管理等层次组成，从高层到底层，上一层的技术风险如不加以控制，一般会将风险传递到下一层次，同时下一层次的技术风险控制也会对上一层次的技术风险产生影响．随着产品研发过程的推进，技术风险管理的范围不断扩大，深度不断增加．
4应用案例
现以国家“八六三”重大专项“100nm分辨率步进扫描投影光刻机”研制为例，采用上述复杂产品研发技术风险管理体系结构，研究分析复杂产品研发的技术风险，为风险控制提供决策依据．
光刻设备是传送电路图案至晶片表面的装备，是涉及光学、机械、控制、测量等各领域交叉结合的产品．而100nm步进扫描投影光刻机各个环节的精度几乎全部是该领域的极限难题，同时，生产这种高精度产品需要考虑在较低精度等级时不需要考虑的许多因素，这使得机器的复杂性大为增加，对可靠性带来极大的负面影响．
光刻设备由整机框架、控制系统、照明投影系统、掩模台和工作台系统、硅片传输系统、掩模片传输系统、调平调焦系统、对准系统、环境控制系统、检测系等组成．光刻设备系统不仅子系统多，结构组成复杂，而且功能多，性能指标要求高．光刻设备有六大功能：数据管理功能，流片功能，测试分析与校准功能，维修维护功能，环境保证功能和状态改变功能．这些功能又可分解为许多子功能．
高精度光刻设备性能要求很高，对各个子系统的要求也很高．设备子系统与子系统之间、子系统与部件之间或部件与部件之间高度关联，往往一个性能指标受很多因素的影响．
正是由于上述因素，使得光刻设备的研制具有高度复杂性．在研发时间短、经验缺乏、核心技术尚不成熟的条件下，产品研发存在着很高的风险，特别是技术风险．所以，在产品研发过程中必须加强对技术风险的分析和控制．
4．1风险管理小组
光刻设备研发项目组特设了风险管理小组，专门负责对产品系统以及产品研发过程系统技术风险进行分析和控制．风险管理领导小组构成见图4．
图4 风险管理领导小组组织结构
4．2技术风险管理
根据上述复杂产品研发技术风险二维模型，光刻设备研发技术风险管理在产品技术风险维和研发过程技术风险维进行．
(1)产品技术风险管理
产品产生技术风险的因素是产品结构、零部件等．由于产品结构、零部件等存在缺陷，导致产品技术风险的产生，即产品不能满足设计的功能要求．分析产品技术风险的路径就是从客户需求出发，分析产品的功能．如产品不能满足功能性能等质量要求，则产生技术风险事件．其风险因素可能是结构形式的问题，也可能是零部件的问题．分析过程如图5所示．
图5 产品技术风险管理
(2)过程技术风险管理
光刻设备研发项目实施了标准的研发流程，并将研发流程固化在reamcenter Project软件中．任何子系统研发流程基本类似，都有需求设计(定义)、概念设计(初步设计)、详细设计(技术设计)、工艺设计和制造与验收诸阶段组成．
在研发过程的每个阶段的重要活动，或阶段与阶段之间的交接活动(即里程碑)必须进行产品的技术风险管理．当各系统、子系统、零部件的设计由一个阶段进入另一阶段时，风险管理小组对设计阶段的风险进行识别与评估，以决定研发是否进入下一阶段或重新回到前面的某一活动．表1为概念设计阶段结束后的工作台掩模台系统技术风险分析．
表1 工作台掩模台系统技术风险分析
通过应用上述技术风险管理方法，不仅验证了本文提出复杂产品研发技术风险管理的有效性，也对保证光刻机设备研发的成功具有重要的实用价值．
5结语
针对研发目标产品和研发过程的复杂性，提出了技术风险二维模型和技术风险管理体系结构，可应用于大型复杂产品的研发技术风险管理中．基于本文提出的技术风险管理体系结构，可进一步进行产品技术风险和过程技术风险的定量分析和风险控制。
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