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提高客车企业零件重用率的方法 |
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作者： |
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由于我国地域广阔，各地的气候、交通及经济发展情况差异较大，再加上近年来我国客车产品出口份额不断增加，使得客车企业需要采用差异化的产品来应对复杂多变的市场；另一方面，随着全球能源危机问题的日趋严峻，如何节能减排，控制企业的经营成本，成为了各个企业关注的焦点。除了采用科学的管理方法，在产品的生成制造过程中严格控制成本外，设计重用是用最小的内部差异化实现最大的外部差异化以降低经营成本的有效途径，零件重用则是设计重用的具体体现。本文将结合客车行业特点，简要论述提高零件重用率的各种方法。
1 提高零件、BOM及图纸的管理水平
1.1 保证图纸和BOM的完整准确
对于汽车行业乃至整个机械行业来说，图纸和BOM(物料清单)是技术环节永恒的主题，图纸是工程交流的语言，BOM是企业采购、物流、生产乃至售后服务等环节的核心数据。
准确的图纸能使工程技术人员掌握零件的形状和功能等，准确的BOM能使工程技术人员了解零件在各个产品中的使用情况。显然，完整准确的图纸和BOM是零件重用的基本保障。
1.2 零件名称规范化
零件名称是零件的重要属性，是零件的自然语言表述，是检索的重要依据。零件名称规范化带来的最大好处是便于检索，举例来说，如果零件名称不规范，对于变速箱这类零件，就可能出现变速箱、变速器及变速器总成等名称，增加了检索难度，而且检索结果可能不完整；如果零件名称规范，统一称之为变速箱，则易于零件检索和重用。
对于零件名称的规范，可以通过编制企业零件名称字典来完成，对于客车企业可参考QC/T265-2004《汽车零部件编号规则》中的零件名称，结合本企业的产品情况编制，企业零件名称字典形成后，可以通过PDM(产品数据管理)或PLM(产品生命周期管理)系统的支持进行实施。另外，企业零件名称字典要根据行业及企业的发展不断更新。
1.3 零件分类管理
零件分类管理是将企业中的产品数据（特别是典型零件）按其结构特征、用途、工艺特性及材料特征等进行分类，使用户能够高效地查询相关信息，使企业的产品数据可供整个企业所有被授权用户透明、方便地调用，为产品数据的重用，特别是零件的重用提供支持。
良好的零件分类管理能够大幅度提高零件的重用率，大多数PDM或PLM系统采用层次分类法，如图1所示。这样的分类方法能够使工程技术人员快速地找到某一类零件。
图1 分类目录示意图
除了按功能分类外，还可以按照零件成本、产品系列等等建立不同的分类目录，同一零件可以属于不同的分类目录。对于具体零件，应使用事务特性表描述其专有特性，比如，发动机的额定功率、额定扭矩等属于其专有特性，如表1所示。
分类目录和事务特性表是零件分类管理的基本元素，通过二者的组合检索方可找到所需的零件。
另外，除对零件本身进行分类外，还可以对模块级别（如转向系统、冷却系统等）的产品数据进行分类管理，对一些优秀的设计成果进行分类，形成企业的知识库，不但达到了零件重用的目的，而且达到了知识重用的水准。
2 提升研发设计手段
2.1 数字样机技术
随着CAD(计算机辅助设计)技术的不断发展，数字样机技术已经被广泛地应用于制造行业，对于客车企业来说，采用数字样机技术，可从以下几个方面提高零件重用率：
1)数字样机技术保证了BOM、数字模型和工程图的一致性，如前文所述，这是零件重用的基础；
2)采用数字样机协同设计技术，在产品设计过程中可以尽可能使用已有零件，在数字样机中对零件是否可重用进行验证；
3)利用数字样机进行可视化评审，全面且直观，可以对零件的重用情况进行把控；
4)借助零件分类数据，可对同类零件进行合并整理，减少零件种类。在这方面，数字模型具有很大的优势，可通过CAD软件对比不同零件间的几何特征差异。图2是两个相似零件进行模型对比的结果，可以看出，这两个零件的不同之处主要在于四个通孔的直径略有差异，凸台的厚度有差异。这些信息对判断这两个零件是否可以用其中一个代替有很大的帮助。
图2 相似零件模型对比示例
2.2 模块化设计
模块化设计是近年来制造业关注的焦点，其涉及范围广泛，本文仅就产品族建立及系列化技术做简要论述。
产品族是指一组具有相同特征、构件或子系统，以满足某个细分市场需求的产品集合。如：将某客车企业的中巴车产品划分为一个产品族，假设有7.9m、8.9m和9.9m三个长度系列的车型。那么，可以通过定义该产品族的共同特征来分析零件的重用情况。
假设该产品族在车身部分有以下共同特征：①前围造型；②后围造型；③侧围外轮廓线。那么，该产品族的主要零件通用化程度情况如表2所示。
通过表2可以看出，通过产品族的特征统一，车身的大部分主要零件实现了通用化，从而实现了用少量内部差异化来满足大部分市场需求的目标，为实现大批量定制提供了保障。
对于无法实现通用化的零件，可以采用系列化技术进行设计，以减少零件的种类，如在客车企业中，因配置繁多，使用了多种规格的V15型汽车皮带，假设有以下种类（按长度）：
按照系列化的思路，可以对上述的皮带种类进行精简，这里按照优先数系的方法进行分析（优先数系是由公比分别为5√10、10√10、20√10、40√10、80√10(√代表根号)，且项值中含有10的整数幂（正或负）的理论等比数列导出的一组近似等比的数列。各数列分别用符号R5、R10、R20、R40、R80表示，称为R5数系、R10数系、R20数系、R40数系和R80数系，优先数系是模块化设计和产品标准化的一个重要理论依据，可参考GB/T 321-2005《优先数和优先数系》和GB/T19763-2005《优先数和优先数系的应用指南》1，采用R40数系作为标准从上述皮带规格中进行筛选，保留与优先数最接近的种类，则只需保留：
原有的50种皮带削减为17种，减少了皮带种类66%。当然，这里仅仅是按照系列化技术的方法进行理论分析，能否满足生产制造的实际需要，还要受到很多其它因素的制约，需要进一步分析。
2.3 产品配置管理
有了良好的设计手段，还需要对设计成果进行有效地组织，这孰需要对产品进行配置管理。按照国际标准ISO/TR10007——技术状态管理指南的定义，配置是指对产品中相互关联的产品功能特性和物理特性进行表示。产品配置管理以BOM为核心，把定义最终产品的所有工程数据和文档联系起来，对产品对象及其相互之间的联系进行维护和管理，ISO/TR10007对产品配置管理的职责划分及流程做了详尽的说明，本文不做详细论述，仅简要说明配置管理对于提高零件重用率所发挥的作用。
由于客车产品复杂多变，且大多采用订单式生产模式，采用配置管理能够使企业的各个部门共享统一的产品配置信息，有效地建立销售业务与研发设计之间的关联。通过完善的产品配置，可以很好地引导客户选择其所需的产品，进而实现设计的重用；同时，可通过配置管理不断积累产品在实际生产、销售过程中所增加的配置状态，不断减少面向订单设计的比例，控制零件种类的增加。
产品配置应尽量建立在产品族上，而不是建立在具体的产品上，这样能更大程度地提高配置的通用性，实现设计的重用。
3 科学控制设计变更
设计变更是指对原设计文件中所表达的设计状态的改变和修改。设计变更的原因一般有设计订正、品质提升、成本控制及适应政策法规等，一个优秀的变更能提商零件重用率，减少零件种类，而一个糟糕的设计变更，可能会增加不必要的零件种类，甚至造成产品缺陷。因此，科学地控制设计变更不仅对提高零件重用率有重要意义，而且对公司的产品质量、经营成本控制都是非常重要的。设计变更一般由技术部门发起，通过流程进行审批和执行，设计变更会影响到公司采购、物流、生产制造乃至售后服务等各个环节，因此设计变更流程是一个企业级流程。
为了使设计变更流程的审批和执行环节能够清楚地了解变更的内容，可借助PDM或PLM系统将设计变更的内容细化，如表3所示。
有了上述清晰的变更内容，再搭配合理的变更流程，才能够有效地控制设计变更过程，对于设计变更流程，可参考一些先进的标准，如德国汽车工业协会的VDA4965——工程变更管理建议，详细定义了ECM(工程变更管理)流程的数据模型、应用场景、协作模型及参与角色，并将ECM流程细化为ECR(工程变更需求管理)子流程、ECO(工程变更指令)子流程和MCO(制造变更指令)子流程，按照该标准的理念，变更流程中除了要制定严格的审批流程外，还应充分考虑公司乃至合作伙伴中的各个环节，如表4所示。
4 关注零件的实际使用情况
上述的各种方法都是从研发设计角度予以论述的，除此之外，为了提高零件的重用率，还应关注零件的实际使用情况。可以对生产或财务等数据进行分析，得到各个零件的使用数量和使用频率，保留那些使用数量大、频率高的零件，并且尽量用这些零件代替那些使用数量小、频率低的零件，从而削减零件的种类。
5 结束语
本文结合客车行业的特点，对提高零件重用率的方法进行了论述，旨在阐明客车企业如何在满足市场需求的同时，通过科学合理的方法实现零件的重用，进而降低企业的经营成本。文中提到的各种方法相互关联、互为补充，这些方法同样适用于其它多晶种、小批量的生产制造型企业。(end)
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(6/27/2012) |
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