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业务流程再造在汽车车身设计开发中的应用 |
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作者：叶永亮 艾维全 |
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1 业务流程再造简介
业务流程再造(BPR)基本定义如下：“BPR是对企业的业务流程作根本性的思考和彻底性重建，其目的是在成本、质量、服务和速度等方面取得显著的改善，使得企业能最大限度地适应以顾客、竞争、变化为特征的现代企业经营环境。”在传统劳动分工的影响下，作业流程被分割成
各种简单的任务，人们将精力集中于个别任务效率的提高上，而忽略了最终目标，即满足顾客的需求。而实施BPR，就要有全局的思想，从整体上确认企业的作业流程，追求全局最优，而不是个别最优。
2 BPR在汽车车身设计开发中的必要性和可行性
目前，虽然国内大多数主机厂都建立了统一的数据库并大量采用计算机和网络技术，但由于开发流程的局限，车身设计开发主要偏重于制造规划的同步工程，即主要考虑零件能否制造出来，而很少同步考虑车身成本和质量的设计与控制等因素，或者即使考虑了成本和质量，也没有把成本与质量放到和性能同等重要的地位，没有完全发挥同步工程的优势。因此，自主品牌要想挑战国内外老牌汽车公司的市场优势地位，迫切需要对目前的流程进行BPR，要把产品开发从“满足设计要求”转变为“满足顾客需求”，以保证设计开发出来的车型在投产时能在时间、性能、成本和质量等方面具有综合竞争的优势，即能更好地满足顾客需求，从而获得市场认可。
2．1 目前国内汽车车身设计开发流程
目前国内自主汽车车身设计只局限于制造上的同步工程(见图1)，车身成本和质量等关键控制点要等到车身设计数据完全冻结以后再进行控制，车身工程师在设计时只考虑性能和制造工艺的要求，不仅容易造成设计性能过剩，而且成本很难控制。同时没有质保等相关人员和供应商的同步介入，无法及时获得优化改进意见与建议，质量上也很难保证。一旦车身成本和质量超过预定要求，就很有可能要把冻结的设计推翻，返回概念设计从头开始，造成时间失去控制，否则的话为保证时间进度就只能牺牲成本和质量。对于任何一个主机厂来说，以上丽种结果都是不愿意看到也无法接受的，所以迫切需要对车身设计开发流程进行BPR。
2．2 BPR后的汽车车身设计开发流程
BPR后的汽车车身设计开发流程中，车身成本及质量的设计与控制是和性能及时问的控制同步进行的，如图2所示。在概念设计阶段，采购、制造、质保、财务、市场、销售与售后等相关人员同步参与，通过组建跨系统的产品开发小组，对车身主要性能、成本和质量目标等进行同步定义和评估，并在概念设计阶段就挑选能满足上述综合目标的供应商参与同步工程，这样就能在总体最优的情况下锁定概念设计。然后在具体的车身结构设计同步工程中进行进一步的细化和控制，这样既避免了后期由于成本或者质量问题而推翻原有设计开发方案，大大降低了项目的整体风险，也能保证在性能、成本和质量等方面具有综合竞争优势。当然，这对整个设计开发体系也提出了更高的要求，要求打破现有流程和体系的限制，进行彻底改造。
图2 BPR后的汽车车身开发流程
3 汽车车身设计开发BPR的几个关键技术
3．1 产品开发小组
产品开发小组(PDT)是为满足BPR要求而专门组建的跨职能部门的多功能、多流程的工作团队，PDT彻底打破了原有职能部门和流程的界限，从而实现真正意义上的同步工程，是BPR的根本保证。PDT一般以产品工程师为核心，集成采购、制造、质保、财务、市场、销售和售后等多个系统的相关人员，在保证满足顾客需求和全局最优的前提下，负责为每个零部件系统制定开发计划，并将计划贯彻执行到产品从概念形成到运行、报废及回收的全生命周期。车身设计开发一般根据需要成立多个PDT同时开发，每个PDT在组内成员合理分工的前提下，大家共同工作，PDT成员通过网络技术和共享数据库，随时对设计出的产品和零件从全生命周期的各个方面进行审查。一般来说除了考虑产品功能、可生产性、可装配性、可测试性、可维修性、可运输性、可循环利用性和环境友好性外，主要考虑如何实现低成本和高质量。在保证满足开发进度与顾客要求的前提下，PDT通过全方位的同步工程，寻求和实施全生命周期内的最佳设计开发方案，以保证在性能、成本和质量等方面获得综合竞争优势。
3．2 车身成本设计与控制
产品成本设计(PCD)是面向产品设计全过程。根据产品设计信息对产品的目标成本进行估算建模、优化控制和分析决策的智能方法、技术和系统。其目的旨在配合功能，引导和优化产品开发设计。由于车身零件及制造工艺的复杂性，同时车身设计开发时也缺乏足够的信息和工具来获得新开发产品的成本信息，所以车身成本设计与控制的难点是如何建立车身成本模型。车身成本模型的建立是成本分析的基础，在此基础上再结合以往历史经验，就可以获得比较准确的成本目标并加以控制。车身零部件一般可以简单分为白车身和车身附件两种，这两种成本模型的建立、评估和控制方式有所不同。
3．2．1 白车身成本模型
白车身成本模型一般由白车身材料、冲压与焊接、零件包装运输、财务管理、零件售后与维修成本模型、报废与回收成本模型等子模型组成，这些子模型一般都可以通过建立某种数学关系来模拟，属于分析模型的范畴。下面以白车身材料成本模型为例，来说明白车身材料成本I，是如何设计与控制的。
V=Σ(T X S×c／u)
式中：r为白车身整体重量；S为白车身不同钢材的百分比；C为不同钢材的价格；U为钢材在实际零件的材料利用率；Σ表示求和。白车身材料成本模型的建立目的就是在保证车身设计目标的前提下，力求材料成本的降低。y值越小越好。。控制白车身材料成本，主要从以下3个方面加以考虑和控制。
首先是合理选材。一般来说，习惯将白车身材料按照强度等级分为普通、中等、高强度和超高强度等4个等级，可以根据车身模态刚度、碰撞性能要求的不同，对不同部位选定不同的强度等级。另外还要结合整车防腐蚀性能要求和国内外钢厂的实际供货能力和材料价格等实际情况，初步选择既能满足设计要求又比较经济且能大量长期供货的白车身材料。
其次是提高材料利用率。提高材料利用率对降低材料成本也是很关键的，提高材料利用率的一般方法有优化车身结构设计、材料种类、落料料片轮廓、合理套材、采用先进制造工艺等。最后要严格控制白车身整体重量。保证在满足车身性能目标的前提下，通过对白车身结构和材料种类的优化，最大限度地减少白车身重量。
3．2．2 车身附件成本模型
由于车身附件主要考虑的是功能，而实现相同功能的零部件结构形式是多种多样的，很难定量其成本特征，所以车身附件成本模型属于概念模型的范畴。车身附件成本模型一般用设计概念说明书(DCS)来表述。DCS一般通过罗列同一车身附件不同的结构形式、单件成本、质量、开发周期、开发费用、专利归属等方面的信息，来进行综合比较，以便在有限的几个方案内选择出相对综合最优的方案。
3．3 车身质量设计与控制
大量研究表明，在所有的差错中，80%以上的差错可以在产品规划和开发中找到成因，这些质量上的差错日后几乎难以克服，如果在产品规划和开发阶段就能发现这些差错则很容易改正过来。车身质量设计与控制的目的就是通过质量驱动设计，来满足顾客在产品全生命周期内的需求，以保证从设计开发开始就避免出现任何一种方式的差错，以免在以后的阶段不得不花费高昂的额外费用和时间去消除这些差错。质量驱动的车身设计开发以质量功能配置和潜在失效模式及后果分析这两点作为基础。
3．3．1质量功能配置(QFD)
QFD作为一种产品开发设计方法，通过建立顾客需求与产品工程特性之间的关系矩阵，确定工程目标值。产品设计人员通过QFD的配置矩阵，就可以确定设计过程中哪些质量特征对于顾客需求满足是重要的以及重要性程度，确定制造过程中哪些工艺步骤和工艺控制参数对于零件的制造质量影响较大，应进行重点控制，以保证产品质量。
QFD是并行工程中一种用户驱动的产品开发系统化方法，代表了从被动的、反应式的传统产品开发模式到一种主动的、预防式的现代产品开发模式的转变。它将注意力集中于规划和问题的预防上，而不仅仅集中于问题的解决上。通过QFD，对实现产品最终目标即顾客需求有较大影响的关键特征及其控制参数等确定下来，这样就可以在后续过程中采取相应的措施，大大缩短了产品开发周期，最终保证产品质量，最大限度地满足顾客需求，从而提高产品的市场竞争能力。
3．3．2 潜在失效模式及后果分析(FMEA)
FMEA是在产品开发阶段减小风险提高可靠性的一种设计分析方法，它是故障模式和影响分析的组合，通过对产品各组成单元潜在的各种故障模式及其对产品功能的影响进行分析，把每一个潜在故障模式按它的严酷程度予以分类，并在现有技术的基础上采取预防改进措施以消除这些风险或将这些风险减小到可接受的水平，以最终保证产品可靠地满足顾客需求。及时性是成功实施FMEA．的最重要因素之一，它是一个“事前的行为”，而不是“事后的行为”。为达到最佳效益，FMEA必须在故障模式被纳入产品之前进行。FMEA被明确规定为车身设计人员必须掌握的技术，FMEA有关资料被规定为不可缺少的文件。某车门铰链的FMEA示例说明见表2，该示例没有包括问题识别及以后的改进、验证和具体实施措施。
4 结语
BPR后的汽车车身设计开发流程应用到某自主品牌车型设计开发中，很好地满足了车身设计开发性能要求和顾客需求，同时缩短设计开发时间约20％，降低了物料成本约15％，大大减少了后续制造和质量控制的难度和风险，取得了很好的效果。BPR后的汽车车身设计开发流程对于国内车身自主设计开发在理论和实践方面也具有一定的指导意义。(end)
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(1/2/2009) |
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