基于裝配效率的同步工程優(yōu)化方法研究

孫亦炯

（上海汽車集團股份有限公司乘用車分公司，上海 201804）

引言

當前，汽車行業(yè)進入存量市場，市場競爭越發(fā)激烈，控制成本與提升效率成為企業(yè)關注的重點，主流的降本增效方法注重生產(chǎn)一線的方法改進與效率提升[1]。本文提出基于裝配效率的同步工程方法，將精益生產(chǎn)的理論、降本增效的方法在產(chǎn)品的同步工程階段實施，以降低零件BEC（Base Engineering Content，基本工程工時，指進行焊接、涂膠、噴漆、裝配等增值工作的操作時間）為目標提出設計優(yōu)化并推動改進。通過某企業(yè)的實踐，基于裝配效率的同步工程能更早識別、解決裝配問題，提高裝配效率，降低整車BEC。

1 產(chǎn)品設計對裝配效率的影響

在產(chǎn)品的生命周期中，產(chǎn)品設計、材料、人力、日常管理均對產(chǎn)品及其成本產(chǎn)生影響，圖1 給出了各環(huán)節(jié)的影響程度對比[2]。從中可以看出，產(chǎn)品設計環(huán)節(jié)占產(chǎn)品所花費成本的5%，但對產(chǎn)品最終狀態(tài)的影響卻占到70%的比重，對產(chǎn)品影響最大。產(chǎn)品設計直接決定產(chǎn)品結構，我們希望在產(chǎn)品設計階段便考慮裝配，推動有利于裝配的設計落地。

汽車行業(yè)長期采用BEC 作為衡量產(chǎn)品設計影響制造效率的核心指標[3]。BEC 越大，花費的必要時間越長，制造效率越低。若能將裝配效率作為產(chǎn)品設計標準之一，在同步工程階段識別降低裝配效率的不良設計并推動設計變更，將有助于降低BEC，提高制造效率。

2 同步工程優(yōu)化產(chǎn)品設計工作方法

同步工程是產(chǎn)品開發(fā)階段，研發(fā)各部門之間、研發(fā)與制造、采購等部門之間相互協(xié)調(diào)，同步進行產(chǎn)品開發(fā)的工作流程，是開發(fā)時就考慮到整個產(chǎn)品生命周期內(nèi)的所有因素（包括質(zhì)量、成本、進度和用戶要求）的一種系統(tǒng)性方法[4]。在同步工程階段識別裝配問題并推動設計變更，能夠優(yōu)化產(chǎn)品設計，提高裝配效率。

2.1 設定車型BEC 目標值

同步工程重點關注整車的功能、結構、質(zhì)量、成本、節(jié)點等維度，裝配效率在過去屬于結構設計的附屬，在同步過程中不被重視。我們將裝配效率作為同步工程的一環(huán)，以BEC 作為其考核依據(jù)。確定車型的整車BEC 狀態(tài)值與BEC 目標值，是優(yōu)化產(chǎn)品設計的基礎。

整車BEC 狀態(tài)值是某車型當前狀態(tài)下的零件BEC 之和。BEC 目標值是該車型實現(xiàn)功能與定位的最低BEC。BEC 狀態(tài)值與目標值之間的差距，即是結構優(yōu)化的目標。

由于車型的造型、尺寸、定位、驅(qū)動力等差異，不同車型的零件設計與零件數(shù)量各不相同，由此造成整車BEC 狀態(tài)值不同。對于全新開發(fā)的車型，以整車零件清單為基準，通過MTM 方法可核算該車型的整車BEC 狀態(tài)值。對于改款車型，根據(jù)車型變化點在老款車型整車BEC的基礎上增刪，可迅速生成改款車型BEC 狀態(tài)值。汽車BEC 狀態(tài)值的構成如表1所示。

表1 汽車BEC 狀態(tài)值構成

對于車型的BEC 目標值，根據(jù)車型定位、參考車型、早期預研及初步設計，可確定車型基本信息，評估實現(xiàn)其功能、定位的最簡配置所需BEC 即為BEC 目標值。將整車零件分為基礎功能件、輔助功能件和附加功能件?；A功能件是組成必不可少的零件，輔助功能件是輔助、加強基礎功能的零件，附件功能件是提高車型定位的額外零件。如表2 所示，以汽車雙叉臂式懸架為例。

表2 汽車雙叉臂式懸架構成

以某公司某全新車型為例?，F(xiàn)有零件清單包含2 000 多個零件，核算其整車BEC 狀態(tài)值為10 000多秒。根據(jù)車型功能與定位，預估其BEC 目標值比BEC 狀態(tài)值比低1 000 s 左右，因此存在1 000 s的優(yōu)化空間。零件設計優(yōu)化以縮小差距為目標。

2.2 零件設計優(yōu)化

在產(chǎn)品開發(fā)的早期階段，通過對標競品車的零件結構，識別產(chǎn)品的設計缺陷并提出優(yōu)化建議。優(yōu)化方向主要從減少零件數(shù)量、降低裝配難度、模塊化設計、減少緊固件的數(shù)量和種類四個維度進行產(chǎn)品的優(yōu)化。滿足質(zhì)量要求情況下，減少零件數(shù)量、減少緊固件數(shù)量和種類，符合研發(fā)、制造、采購的共同訴求，這是重點推動方向。降低裝配難度與模塊化設計由于存在零件結構重新設計與招標，制造的訴求常常與開發(fā)、質(zhì)保、采購的訴求相抵觸，推動難度較大。表3 列出了四個維度的實際案例與優(yōu)化建議。

表3 零件設計優(yōu)化方向與案例

將優(yōu)化建議匯總形成零件優(yōu)化清單。該清單包含按零件所屬部門、涉及工程師、優(yōu)化前設計、優(yōu)化方向、本公司是否第一次使用、優(yōu)化BEC、工程反饋結論等信息。匯總整理的清單流轉至零件所屬研發(fā)部門。研發(fā)部門接受優(yōu)化建議，則BEC 狀態(tài)值與目標值差距縮小。若由于成本、質(zhì)量等因素設計無法滿足優(yōu)化建議，則作為研發(fā)部門不接受建議，記錄其原因，作為偏離認可。

2.3 零件對標

零件對標是確定優(yōu)化方向和建議的主要方式。通過對標本公司與競品公司車型的零件，分析不同車型的設計思路及其設計優(yōu)劣，結合實際情況得到零件具體的設計優(yōu)化方案。

以發(fā)動機罩鉸鏈點爆器為例進行說明，表4 列出了該零件不同的布置和緊固方式設計。

表4 不同車型的點爆器設計差異及其優(yōu)劣

從上表可知，從裝配效率維度評判，A 車型裝配效率最低且操作不便，是最差的設計。B、C、D 車型均有其可取之處。因此，對本零件提出優(yōu)化建議：優(yōu)先參考B、C 車型，重新設計零件，變更緊固方式；若建議無法實現(xiàn)，建議參考D 車型，螺栓焊接在車身，將螺栓緊固改為螺母緊固，便于現(xiàn)場操作。

2.4 達成一致目標

研發(fā)階段對零件裝配考慮不充分，造成的裝配問題在制造階段很難解決，甚至無法消除，這對現(xiàn)場裝配效率影響極大。將裝配效率理念貫穿于同步工程全過程，能提早發(fā)現(xiàn)裝配問題。優(yōu)化零件設計，能一勞永逸解決制造階段的裝配問題。

經(jīng)過零件相關方之間的多輪溝通，最終達成各方一致認可的目標。對于研發(fā)部門接受的設計優(yōu)化建議，將其作為BEC 優(yōu)化目標。對于研發(fā)部門不接受的優(yōu)化建議，不作設計要求，不作為BEC 優(yōu)化目標。以S 公司某車型為例。在過程中，制造部門共提出優(yōu)化建議100 多項，研發(fā)部門接受建議大部分，少部分不接受，不接受部分不作設計要求。制造工程師將以優(yōu)化后的BEC 狀態(tài)值作為工藝布置和人員配置的依據(jù)。

3 結語

以裝配效率提升為目標的同步工程工作方法是以降低整車BEC 為工作目標和評價標準，設定BEC目標是基礎，零件設計優(yōu)化和部門溝通是關鍵，通過研發(fā)、制造、質(zhì)保、采購等多部門的溝通協(xié)調(diào)，最終達成一致目標，即降低BEC的目標，共同推動裝配效率提升。通過本方法，能夠提前發(fā)現(xiàn)并優(yōu)化影響裝配效率的不良設計，減少生產(chǎn)中零件難裝配的情況，降低整車BEC，提高裝配效率。在實際操作中實施本工作方法，能大大降低整車BEC，有助于企業(yè)制造效率的持續(xù)改善，提高企業(yè)競爭力。