汽車精益設(shè)計(jì)在研發(fā)成本分析與降本方案的應(yīng)用

張偉 馬立璞 廉大偉

（北汽集團(tuán)越野車研究院）

汽車精益設(shè)計(jì)在研發(fā)成本分析與降本方案的應(yīng)用

張偉 馬立璞 廉大偉

（北汽集團(tuán)越野車研究院）

本文首先介紹了精益設(shè)計(jì)思想，其次結(jié)合應(yīng)該成本分析工具Design Profit軟件，對汽車拖車鉤現(xiàn)有結(jié)構(gòu)優(yōu)化和應(yīng)該成本計(jì)算，最終得出優(yōu)化后方案引起單車成本的改變。

精益設(shè)計(jì)；應(yīng)該成本；降本方案

一、精益設(shè)計(jì)基本思路和方法

1. 精益設(shè)計(jì)基本思路

“精益(Lean)”，精，即少而精，不投入多余的生產(chǎn)要素，只是在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間生產(chǎn)必要數(shù)量的市場急需產(chǎn)品；益，即所有經(jīng)營活動(dòng)都要有益有效，具有經(jīng)濟(jì)性。

精益思想(Lean Thinking)源于20世紀(jì)80年代日本豐田發(fā)明的精益生產(chǎn)(Lean Manufacturing)方式，在制造業(yè)中的應(yīng)用，即“精益生產(chǎn)(Lean production)”。其核心是以整體優(yōu)化的觀點(diǎn)合理地配置和利用企業(yè)擁有的生產(chǎn)要素，消除生產(chǎn)全過程一切不產(chǎn)生附加價(jià)值的勞動(dòng)和資源，達(dá)到增強(qiáng)企業(yè)適應(yīng)市場多元化需求的應(yīng)變能力，獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益。

總而言之，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)源頭，通過優(yōu)化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，找出并消除各種不必要的浪費(fèi)，即對于繁瑣的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)進(jìn)行精簡，對于關(guān)鍵的環(huán)節(jié)又可以進(jìn)行優(yōu)化和加強(qiáng)，從而在質(zhì)量、利潤和成本之間取得一個(gè)平衡，目的就是追求產(chǎn)品設(shè)計(jì)的最優(yōu)化。

2. 精益設(shè)計(jì)基本方法

圖1 Design Profit設(shè)計(jì)基本思路

精益設(shè)計(jì)基本方法主要通過材料優(yōu)化、工藝優(yōu)化、功/性能優(yōu)化及平臺(tái)化等方面進(jìn)行產(chǎn)品的成本控制。

（1）材料變更：通過同系列材料分析，變更為具備降本空間的材料，或完全變更材料及加工工藝。

（2）料厚變更：減小料厚，通過增加加強(qiáng)筋等方式提供強(qiáng)度，或消除部分強(qiáng)度過剩。

（3）表面處理變更：變更為具備降本空間的表面處理，如鍍鉻→鍍鋅→噴漆→發(fā)黑等。

（4）減少個(gè)數(shù)：減少零部件個(gè)數(shù)，降低成本，如無相對運(yùn)動(dòng)零部件合并、減少螺栓。

（5）使用廢除：判斷不需要的件就廢除，如卡扣、螺栓、支架、警示標(biāo)簽等。

（6）長度變更：廢除多余的部分、減少材料費(fèi)用，如線束、管路、螺栓等。

圖2 DP應(yīng)該成本一頁紙報(bào)告

圖3 前后拖車鉤安裝位置

（7）功能優(yōu)化：將多功能集成一起，或去除多余功能，如后門模塊集成。

（8）減少配置：去掉不需要的配置等。

（9）減少工序：通過優(yōu)化形狀來減少?zèng)_壓工序，優(yōu)化結(jié)構(gòu)減少焊接、注塑等的工序。

（10）模塊化設(shè)計(jì)：滿足更高專業(yè)化要求和更大規(guī)模化生產(chǎn)制造，同時(shí)減少零件數(shù)量。

（11）通用化設(shè)計(jì)：使用同一零部件盡可能多的在多個(gè)車型上使用，減少模具、生產(chǎn)、運(yùn)輸、保管等費(fèi)用，借用供應(yīng)商批產(chǎn)的成熟件。

（12）標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)：盡量選用汽標(biāo)或國標(biāo)件，減少專用件數(shù)量。

（13）系列化設(shè)計(jì)：系列平臺(tái)產(chǎn)品，有些零部件可以根據(jù)系列化的原則來進(jìn)行設(shè)計(jì)。

（14）其他：零部件國產(chǎn)化、新技術(shù)的應(yīng)用等。

二、應(yīng)該成本定義和計(jì)算工具

1. 應(yīng)該成本定義

整車應(yīng)該成本包含四個(gè)要素：

（1）材料成本：已分析零件的原材料成本；未分析零件的采購成本。

（2）機(jī)器成本：已分析零件生產(chǎn)過程中機(jī)器成本；裝配過程中使用的工具成本。

（3）勞動(dòng)力成本：主機(jī)廠和供應(yīng)商勞動(dòng)力成本。

（4）質(zhì)量成本：當(dāng)質(zhì)量問題發(fā)生時(shí)所招致的成本。

2. 應(yīng)該成本計(jì)算工具

本文使用應(yīng)該成本分析工具Design Profit?，是一款在業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的，旨在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造過程中，最大化質(zhì)量目標(biāo)、價(jià)值和利潤的產(chǎn)品設(shè)計(jì)軟件。它著眼于設(shè)計(jì)，這幾乎是所有組織成本（零部件，工裝設(shè)備，采購活動(dòng)等）的源頭。Design Profit?提供了一套高效和切實(shí)有效的方法來實(shí)施設(shè)計(jì)改進(jìn)的措施，整體設(shè)計(jì)思路如圖1所示。

在Design Profit?中，基準(zhǔn)設(shè)計(jì)分析-基線分析是所有重新設(shè)計(jì)思路對比的一個(gè)基礎(chǔ)?；€裝配成本地圖可視化表示出每一個(gè)零件，工具和操作，使得所有團(tuán)隊(duì)成員能快速領(lǐng)會(huì)和抓住設(shè)計(jì)的復(fù)雜度和它的制造過程。

Design Profit?能夠捕捉，分類和優(yōu)先級排序設(shè)計(jì)思路，頭腦風(fēng)暴工作表記錄下設(shè)計(jì)思路，并根據(jù)它們的創(chuàng)新等級進(jìn)行評價(jià)并分配到特定的重新設(shè)計(jì)等級中（1，2 或 3級）。這樣使得設(shè)計(jì)思路和特定的重新設(shè)計(jì)成本地圖聯(lián)系起來，并且和在基線與重新設(shè)計(jì)成本地圖中相關(guān)的符號聯(lián)系起來。

最后將以標(biāo)準(zhǔn)報(bào)告的形式將數(shù)據(jù)組織起來（見圖2），生成執(zhí)行總結(jié)報(bào)告并對比每一個(gè)設(shè)計(jì)等級的各種衡量指標(biāo)，諸如材料，人工和質(zhì)量成本等。

總而言之，Design Profit分析的目的是通過結(jié)構(gòu)化的和詳細(xì)的方法和流程，提供一系列客觀的衡量指標(biāo)來幫助決策。

三、某車型拖車鉤應(yīng)該成本分析與降本方案

1. 現(xiàn)狀態(tài)拖車鉤結(jié)構(gòu)分析

該車型前拖車鉤由兩個(gè)拖鉤焊接到車架上而成，拖車鉤由型材直接折彎成型。后拖車鉤由兩個(gè)對稱鈑金件焊接后，用四個(gè)螺栓及螺母裝配到車架上，其中鈑金件采用沖壓工藝，如圖3所示。

2. 現(xiàn)狀態(tài)拖車鉤應(yīng)該成本分析

對前、后拖車鉤結(jié)構(gòu)分析后形成零部件清單如表1。

表1 前、后拖車鉤零部件清單

根據(jù)前、后拖車鉤的結(jié)構(gòu)和零部件清單和工藝，在DP軟件中搭建成本地圖最終計(jì)算出現(xiàn)狀態(tài)拖車鉤應(yīng)該成本如表2。

表2 前、后拖車鉤應(yīng)該成本

3. 優(yōu)化后拖車鉤結(jié)構(gòu)分析

通過對現(xiàn)狀態(tài)拖車鉤的結(jié)構(gòu)和應(yīng)該成本分析，考慮其作用是遇險(xiǎn)救援及事故牽引，在滿足設(shè)計(jì)牽引力要求上可以減少鍛造、沖壓等制造成本比較高的零部件，統(tǒng)一使用型材直接折彎成型焊接到車身，簡化拖車鉤結(jié)構(gòu)及工藝，優(yōu)化方案如下：

（1）將前、后拖車鉤結(jié)構(gòu)統(tǒng)一成一種拖車鉤結(jié)構(gòu)。

（2）將拖車鉤結(jié)構(gòu)簡化為型材折彎成型。

（3）將前拖車鉤減少數(shù)量，由2個(gè)改為1個(gè)。

（4）將前、后拖車鉤從車架橫梁改為布置到車架右側(cè)縱梁前后如圖4。

圖4 優(yōu)化后前、后拖車鉤結(jié)構(gòu)及位置

4. 優(yōu)化后拖車鉤應(yīng)該成本分析根據(jù)優(yōu)化后的零部件結(jié)構(gòu)、數(shù)量和工藝，在DP軟件中搭建應(yīng)該成本地圖計(jì)算出優(yōu)化后拖車鉤成本如表3。

表3 優(yōu)化后拖車鉤應(yīng)該成本

通過對比現(xiàn)狀態(tài)和優(yōu)后的前、后拖車鉤數(shù)量和成本零部件數(shù)量由12個(gè)減少到2個(gè)，零部件減少10個(gè)，整車應(yīng)該成本降低15.18元，降本金額明細(xì)如表4。

表4 優(yōu)化前后整車成本變化

四、結(jié)論

本文首先初步介紹了精益設(shè)計(jì)基本思路，同時(shí)梳理了精益設(shè)計(jì)的思想在汽車行業(yè)中可以運(yùn)用的14項(xiàng)基本方法，其次對本文使用的用于整車和零部件成本優(yōu)化的Design Profit軟件進(jìn)行了介紹，明確了該軟件計(jì)算的過程和其使用到的應(yīng)該成本專業(yè)名詞的定義，最后詳細(xì)通過某車型前、后拖車鉤優(yōu)化降本案例進(jìn)行分析，從其現(xiàn)狀態(tài)的結(jié)構(gòu)、應(yīng)該成本和優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)、應(yīng)該成本等方面進(jìn)行詳細(xì)的描述和計(jì)算分析，最終通過DP軟件成本地圖搭建和應(yīng)該成本計(jì)算，得出該車型前、后拖車鉤包括裝配零部件在內(nèi)零部件數(shù)量由12個(gè)減少到2個(gè)，零部件減少10個(gè)，整車應(yīng)該成本可降低15.18元，為企業(yè)采購零部件成本控制提供了客觀依據(jù)。類似于這樣的降本優(yōu)化思路方案還有很多仍需我們工程師不斷創(chuàng)新、不斷優(yōu)化為中國汽車研發(fā)貢獻(xiàn)一份力量，使我國汽車行業(yè)在全球市場競爭中占有一席之地。

[1] 楊海成.精益設(shè)計(jì)[J].中國制造業(yè)信息化,2007年24期.

[2] 北汽價(jià)值工程小組.《 Design Profit手冊》.

[3] 張雅麗.機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工程,2008(24)：25-27.