在完成與通過產品/市場契合驗證與可行性分析與評估之後,產品開發團隊即可進行產品構想設計與產品開發專案計畫的研提相關工作,此為產品開發過程的重要關卡;通過之後,即代表企業確認產品定義與產品使命,並承諾將給予產品開發團隊所需的人力與物力,其可開足馬力,進入全面設計發展的階段;由於事關重大,一般而言其審查作業由企業的高階主管拍板定案。
本文即闡述產品構想設計與產品開發專案計畫的內涵,以及審查內容。
壹、產品構想設計
本工作的主要目的為將產品/市場契合活動所清楚定義的產品概念、特色、屬性、功能、以及產品利益與訴求,進一步建立產品的架構、功能、構型、尺寸、重量…等等;並進行各功能的構想設計(結構、電氣、通訊、控制、機構…),以確保各功能可充分滿足顧客/使用者的需求。
在這個過程中,產品開發團隊需充分掌握設計對象(顧客/使用者)的使用目的、使用情境、環境與條件、必要功能,同時也考慮產品的可靠度、成本、交貨期、以及本企業的設備能力、技術、…等因素,使產品的設計構想定型;一個完整的構想設計應包含以下四大內容:
1. 產品系統功能與功能展開
2. 產品架構與示意圖
3. 工作分解架構
4. 系統規格
1. 產品系統功能與功能展開
首先依照顧客/使用者的需求建構產品系統功能架構圖;圖一為噴墨式印表機的產品功能架構圖,圖中顯示噴墨式印表機有一個印字頭,印字頭需要在X軸、Y軸來回跑動,所以需要X軸定位與Y軸定位;印表機需要印字的紙張,所以需要一個儲存未列印紙張的裝置、儲存列印後紙張的裝置、以及拾紙器;印表機為了與使用者溝通,因此需要建構一個使用者介面,一方面顯示印表機的狀態,一方面供使用者輸入;為了讓印表機運作,需要產生控制印表機動作指令以及接收並執行電腦傳來的指令,因此需要中央處理單元與主機溝通的介面;當然,印表機需要一個機體結構來將所有的系統整合成一個整體、維持各元件的相對位置、並支撐重量;此外,各功能間的資訊傳遞關係也需在圖上標示,結果如圖一所示。
圖一、噴墨式印表機功能架構圖
2. 產品架構與示意圖
在完成產品功能架構之後,產品設計團隊接著將圖一的各個功能進行整合,並構思以功能模組或元件的方式實現,例如:將印字頭的X軸定位、Y軸定位、拾紙器整合成列印機構;將使用者介面與印表機狀態顯示整合成使用者介面板;將印表機控制、與主機溝通與連線整合成印表機電路版;…等等,如圖二所示。
圖二、噴墨式印表機功能模組架構圖
在將噴墨式印表機各功能整合成功能模組或元件之後,則可進一步構思整個產品的設計示意草圖與構想的實體圖,如圖三、圖四所示。
圖三、噴墨式印表機產品構想示意草圖
圖四、噴墨式印表機示意圖(以HP噴墨式印表機為例)
在完成功能模組架構圖與產品構想示意草圖與示意圖之後,則進一步建構產品架構圖(Product Breakdown Structure, PBS),由於噴墨式印表機產品簡單,產品架構也不複雜,如圖五所示;一般而言,此階段的展品架構圖(PBS)僅需建構三層即可,以讓利害關係人對產品的架構有一大致的瞭解;圖六則為太空運輸系統的產品架構圖(PBS),以供參考。
圖五、噴墨式印表機產品架構圖(PBS)
Copy自:NASA/SP-2007-6105 Rev1,Systems Engineering Handbook
圖六、太空運輸系統的PBS
3. 工作分解架構(Work Breakdown Structure)
產品專案計畫在完成產品架構建構之後,即應將產品專案的各個工作分解成更小且可管理的小專案,我們稱之為工作分解架構(Work Breakdown Structure,簡稱:WBS)。
工作分解架構將整個專案計畫分解成更好管理的細小專案,以達成可分工、可執行、可管理、可追蹤、可計算成本、可時程管理、甚至可外包的目的;也就是工作分解架構由其終端使用目的開始展開,並就其大小、時間長短、責任劃分(亦即,系統、次系統、元件、任務、次任務、與工作包(work packages))依次細分為可管理的組成;WBS在網路上的資料很多,於此就不在贅述。
圖七則為戰鬥機系統的WBS,圖七最左邊紅色框框的部分為飛機本體,例如:飛機機身、推進系統、應用軟體、…等等,其餘部分則是各個工作(works),例如:系統工程/計畫管理、系統測試與評估(SE T&E)、訓練、資料、…等等;由此可知WBS並不是僅僅將產品拆解成產品架構圖,而是將產品整個生命週期的所有工作都納入管理。
圖七、戰鬥機系統WBS(copy自MIL-HDBK-881)
如前所述,BWS為將大型專案分解成更好管理的細小專案,可將每個工作指派給特定的工作小組負責或外包;圖八為飛機火控雷達系統接收器的工作項目與工作指派;圖八上半部為該項目的WBS、左半部為負責單位(示意圖)的工作內容,包括:機械設計(mechanical design)、電子設計(electrical design)與草圖與檢核(drafting/checking);上半部與左半部交接的矩陣格窗(cell)則是該工作的會計帳號與工作包(work packages),工作包包括:工作內容與項目、規格、工作方法、規範、時程、經費、人力、驗收條件…等等。
copy自Systems Engineering Fundamentals
圖八、WBS與工作分派
大型專案藉由工作拆解成一個個的小專案,則可以進行任務指派、外包、成本歸戶、型態管理、…等等,因此WBS為專案或系統工程中常用且必要的工具,圖九為WBS的管理內涵。
圖九、WBS的管理內涵
4. 系統規格
在進行產品分解架構(PBS)與工作分解架構(WBS)之時,另一項重要的工作則為系統規格的擬定與規格的下放(allocation);在沒有前例可循時,這是一項艱難的工作,需跨領域的團隊透過大量的模擬、分析、雛形件測試、…等等工作才得以完成;圖十為雷達系統規格與規格的下放(allocation),雷達統的規格參數複雜,這裡就不詳細討論;但我們可以看一下成本這一項,雷達系統的總成本為5萬美金,而次系統A的成本為1.7萬美金、次系統B的成本為2.5萬美金、次系統C的成本為0.8萬美金,三個次系統成本的加總正好是5萬美金,這就是將成本下放(allocation)的意涵。
圖十、雷達系統規格與規格展開(allocation)
貳、產品開發計畫研提
在完成以上工作之後,即進入新產品開發計畫的研提工作;其最主要的目的係藉由詳細的產品說明、專案管理作為、成本效益、資源需求、…等等的具體化,以期獲得高階主管的認可,進而進入全速產品開發階段;其內容包括(但不限於):
(1)產品的設計概念(圖四、圖三、圖二)、特色、屬性、功能及產品利益與訴求
(2)產品任務宣言(mission statement)(詳見:產品/市場契合驗證與可行性分析與評估)
(3)市場分析:目標客群、市場規模、競爭分析
(4)產品分解架構(PBS)(圖五、圖六)、功能、構型、尺寸、重量…等等
(5)產品規格(圖十)
(6)產品開發的流程、時程、目標成本、所需的資源、人力及技術
(7)產品專案管理
- 工作分解架構(圖七)以及產品開發應進行的工作與必須注意的事項;
- 各開發階段與各工作應完成的具體成果與使用的方法或標準;
- 訂定工作展開的順序、資源、以及產品各開發階段的負責人及其所應承擔的責任與權限(圖八);
- 專案執行進度與狀況管理、品質與成本的確認方法與程序;
- 計畫變更或修正時所應進行的流程;
- 訂定哪些地方採用新功能模組、新技術、新材料、新設備、新方法,以及其品質確認方法;
- …
(8)行銷計畫與製造計畫
(9)資源需求:人力、經費、設備、時程
(10)財務規劃與效益分析
(11)風險評估、假設與限制條件、組織(企業)配合事項
至於產品開發計畫書中有關產品設計應納入的項目,包括(但不限於):
- 機能(功能)、性能
- 主要尺寸
- 重量、體積
- 使用環境條件
- 負荷的限度及實驗要求事項
- 安全係數
- 壽命、可靠度
- 與其他設備、裝置的介面等的必要限制條件
- 安全性
- 目標成本
- 設計產出的要求,包括(但不限於):設計分析報告、圖面、材料、零件表、材料、零件規範書、FMEA(失效模式與效應分析)、…等等
- 其他,包括(但不限於):使用說明書、附屬品、相關認證、法律與合規、環保、…等等。
參、產品開發專案審查
在完成產品開發專案計畫研提之後,則進行相關的審查會議;若通過則代表企業承諾大量的人力、物力與時間投入本產品的開發,並在會議中確認產品的定義與產品的使命;由於事關重大,故本會議由企業高階主管主持並拍板定案。
本會議的主要目的為檢視產品相關的基本概念並加以確認,目的包括(但不限於):
- 產品是否確實掌握市場或顧客的需求?
- 產品的設計與規格是否反應並滿足了這些需求?
- 產品是否具有市場競爭力?
- 產品是否可為企業帶來可觀的利潤?
- 產品是否滿足法律規章所制訂的要求?
- 實現產品功能/需求所使用的技術手段是否妥當?
- …
詳細的審查內容包括(但不限於):
- 細部的市場分析結果
- 使用者需求、期望及利益之定義
- 產品定義:目標市場、定位、價格、產品規格
- 顧客/使用者驗證結果及購買意願分析結果
- 競爭分析,內容包括:競爭對手、市場佔有率、產品特色、價格、…
- 行銷管道與銷售構想
- 可能採用的技術與風險評估
- 技術開發所需的經費、時間、資源預估是否合宜
- 可能的製造方式與製造成本
- 設備及資產需求預估
- 法律規章與環保評估
- 財務分析(投資效益、總投資金額、投資回收期、及敏感度分析)
- …等等
若通過,則進入新產品開發管理流程的第四個步驟:設計展開。
結語
在實務上,產品開發專案審查是一個重要的關卡;在通過之前,企業傾向以最少的資源進行產品/市場契合與市場分析的工作,此時產品開發團隊還是處於「暫時性的組織」,隨時可能解散;通過之後即代表企業承諾大量的人力、物力與時間投入本產品的開發,暫時性的產品開發團隊才變成正式的專案組織。
由本文的描述可知,要將產品構想具體落實是一件艱鉅的工作,這是一項需要多年實戰經驗的產業老手才能完成的;當然若不是全新的產品,而是衍生性產品、新穎化產品其難度就可大幅降低。
許多新手創業者在證實產品/市場契合之後,卻無法將產品具體落實而卡關,其原因在此,需特別留意。
參考資料
Systems Engineering Fundamentals, Department of Defense, Systems Management College, JANUARY 2001.
MIL-HDBK-881A, Department of defense handbook – work breakdown structures for defense material items, July 2005.
NASA/SP-2007-6105 Rev1, Systems Engineering Handbook, NASA, December 2007.