论企业如何开展实施三化设计提升产品竞争力0416.docx
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论企业如何开展实施三化设计提升产品竞争力0416
论企业如何开展实施“三化”提升产品竞争力
苏成玉
(昌辉汽车电器(黄山)股份公司 安徽·黄山)
【摘要】
“通用化、系列化(平台化)、组合化(模块化)”(简称“三化”)是标准化的重要内容和主要形式,开展“三化”设计是重要的设计思想和设计准则之一。
分别以促进产品稳健性设计;产品快速变种开发;工艺典型化、参数化、自动化规划设计及产品大批量、规模化生产”为导向,开展实施“三化”,不但可以提高产品设计成熟度;提高企业市场快速反应与适应性能力;而且可以改善或提升生产过程能力;保证产品质量一致性和可靠性;达到降低产品成本、减少产品质量损失,增厚企业利润的经济目的。
以奇瑞平台化组合开关为例,通过数据分析论证昌辉股份在质量经营模式框架图“三个阶段”开展“三化”所取得成果,并为企业打造品牌价值与提升产品竞争力贡献价值。
【关键词】通用化;系列化(平台化);组合化(模块化);成本;质量损失;利润
引言
昌辉汽车电器(黄山)股份公司(简称“昌辉股份”)创立于1975年,是一家自主研发制造汽车关键零部件的国家级高新技术企业。
历经四十多年转变、执行、突破、创新、发展,现已发展成为汽车电子电器行业的领军企业。
主要产品:
组合开关、点火开关及车锁、功能开关、汽车门把手、阀门产品、SRC、SAS、BCM、PEPS、ESCL等汽车电子电器产品。
见图1、图2.
主要配套:
上汽、吉利、长城、
奇瑞、众泰、一汽、广汽、江铃、
江淮、长安、福田、北汽、比亚迪、
东风、戴姆勒、福特、卡特比勒等
五十多家客户。
见图3。
当前全球经济放缓,伴随着汽车市场保有量的日益增张,汽车消费开始走向低迷;整车销售降价压力增加,造成汽车零配件市场销量持续下滑,产品利润空间不断压缩。
同时面对用户“多样化,变化快”的市场需求;主机“高品质、短周期、低成本、快反应”的发展战略;标杆企业“新技术、新材料、新工艺、新设备”的日新月异;让众多汽车零配件企业遭遇发展瓶颈。
在如此大环境下,企业如何做到“物竞天择,适者生存”。
需要各企业研究探讨如何在生产保供、成本控制、研发周期、“四新技术”、质量管控、市场占有率等方面能够快速攻坚克难,克敌制胜?
早日摆脱企业头顶那支“达摩克利斯之剑”!
然而,实践证明通过开展实施“三化设计”(零件通用化设计、部件模块化设计、产品系列化设计),不仅可以帮助企业打造过硬的“品牌价值”,不断提升产品市场竞争力,而且能够帮助企业快速响应市场变化,抢占市场发展先机。
“三化”是“通用化、系列化(平台化)、组合化(模块化)”的简称。
是标准化的重要内容和主要形式,开展“三化”设计是重要的设计思想和设计准则之一。
“三化”设计是一种有效的设计方法和优化设计的重要内容,“三化”是产品开发的重要策略,是标准化原理和标准化方法在产品研制中的具体运用。
产品“三化”程度是产品设计水平高低的重要标志,直接涉及产品质量、生产周期、制造成本、用户满意度、售后服务各方面。
“千里之行,始于足下”。
企业若能行之有效地开展实施“三化”,达到提升市场竞争力目标。
其首要任务是夯实“三化”实施基础。
一、夯实“三化”实施基础。
1、树立“三化”思想。
从“三化’基本概念入手。
树立“三化”思想是为了引导全员运用“三化”方法来开展各项“质量工程或质量经营活动”,不但可以“降本增效”;而且可以降低质量损失,帮助企业创品牌、拓市场、上规模、促效益。
通用化:
是指在尺寸互换性和功能互换性的前提下,对某些零件或部件的种类、规格,按照一定的标准加以精简统一的标准化形式。
一般针对基础件通过标准化方式建立零件簇,形成标准化零件库。
产品设计的通用化程度在某种意义上可用通用化系数来衡量:
通用化系数=通用件件数(或品种数)/零件总件数(或品种总数)
模块化:
又称“组合化”或“积木化”。
是指在结构和功能互换性的前提下,对某些既有独立功能,又可拆解的部件或组件的结构种类、核心技术,参数、指标等进行合理规划,并设计、生产出一系列通用模块或标准模块、模组的标准化形式。
一般针对部品、部件通过标准化方式建立部品簇,形成标准化部件库。
通用模块或标准模块常见可互换结构模式:
嵌套式层次结构(内插式结构)如中控面板开关安装的各类堵盖、小开关;外插式结构如线束类护套总成;层叠式结构如带(雾灯)旋钮总成的组合开关;套装式结构如遥控类钥匙总成;装架(屏)式结构如标准模架;拼装式结构如仅按钮盖存在标刻图案差异的各类按钮类开关;单元组合式结构如分体式的组合开关。
系列化:
又称“平台化”。
是指在产品通用化和模块化前提下,根据同一类产品的发展规律和使用需求,将其主要功能、技术指标、工程参数按一定数列作合理安排或规划,还对其型式结构等进行规定或统一,从而有目的地指导同类产品平台化发展的一种标准化形式。
一般针对平台化产品通过标准化方式建立产品簇,形成产品标准化库。
2、确立“三化”方向,从“三化”之间的相互关系及目的入手。
确立“三化”方向是为了建立零部件及产品标准化库,达到简化、统一同类零部件、产品的种类和规格、最大限度地扩大同类零部件的使用范围,实现规模效益,提升产品竞争力。
见图4。
3、建立“三化”机制,从创建“三化”工作流程入手。
建立“三化”机制是为了规范“三化”实施工作流程,便于引导全员共同参与“三化”实施活动,为促进企业打造品牌价值,提升市场竞争力提供有效方法。
见图5。
图5“三化”工作流程图
二、开展“三化”打造品牌价值,提升产品竞争力的有效方法
方法一:
以“促进产品稳健性设计”为导向。
开展“三化”,提升了产品设计成熟度,促进了稳健性设计。
不但满足了产品设计可靠性;而且降低了产品设计容错率,减少工程更改,降低了研发成本、减少资源浪费。
在企业打造品牌价值,提升产品竞争力方面贡献度最高。
稳健性是指产品对各种干扰因素的抵抗能力,反映为产品质量特性的变异程度。
稳健性设计则体现出同一设计型号的不同产品在各种干扰因素存在时,质量特性值(产品功能、性能等技术指标)仍然很接近,变异程度很小。
按照质量大师“田口弦一”的质量思想,“质量损失”与“信噪比(SNR)”是衡量产品稳健性设计的两项重要指标。
1、质量损失是指产品特性值y与目标值m不相等时,就认为造成了质量损失。
田口玄一博士用损失函数描述质量损失的实际状况。
如图6。
当产品特性值y在其目标值m附近变动时,损失函数L(y)缓慢增加,当y偏离m较远时就迅速增大。
产品的质量是有变异的,对同一批产品而言要用平均损失反应损失的程度,即损失函数的数学期望E(L)=E(y-m)2=var(y)+δ2
通过降低平均损失减少质量损失。
见图7。
2、信噪比(SNR)是指信号量与噪音(干扰因子或噪声因子)的比率(信噪比的值通过样本数据的均值、方差、数量等计算出),信噪比越大表示产品越稳健。
信噪比的另一种定义是变差系数的倒数,即信号的均值和标准差的比值SNR=μ/σ。
μ是信号的均值或期望值,σ噪声的标准差或它的估计值。
通过分析P图找出调节因素(因子)对信噪比的敏感程度,再综合比较法选出对信噪比最敏感因素以组成最稳健搭配。
即灵敏度设计,减少偏倚。
见图7、图8。
方法二:
以“促进产品快速变种开发”为导向。
“KANO模型”反映出科技进步,以及用户不同层次的质量需求,产品呈现多样化,变化快地开发模式。
以促进产品快速变种开发为导向开展“三化”,不仅可以提高企业市场快速反应与适应性能力,而且能够有效控制零部件开发成本,减少工模夹检具开发数量;达到有效利用资源,减少人力、物力的投入,缩短开发周期,减少各项验证费用。
见图9。
方法三:
以“促进工艺典型化、参数化、自动化规划设计及产品大批量、规模化生产”为导向。
通过质量经营模式框架图(见图10)体现出企业,在产品设计阶段,以促进产品稳健性设计为导向开展实施“三化”设计,在投入少量研发成本情况下,可达到降低产品研发成本,减少产品质量损失,增厚企业利润目的。
并为促进工艺典型化、参数化、自动化规划设计;促进产品大批量、规模化生产创造输入条件。
在工程设计阶段,以促进工艺典型化、参数化、自动化规划设计为导向开展实施“三化”设计,在投入少量过程开发成本情况下科学合理地引进或配置新技术、新材料、新工艺、新设备(“四新技术”)等,可改善或提升生产过程能力,降低过程开发成本,减少产品质量损失,增厚企业利润。
在生产制造阶段,以促进产品大批量、规模化生产为导向开展实施“三化”设计,可保证产品质量一致性和可靠性,可降低产品制造成本、产品质量损失,增厚企业利润。
三、昌辉股份是如何开展实施“三化”打造品牌价值,提升产品竞争力
图11:
以奇瑞平台化组合开为例
图11奇瑞平台化组合开关
T21FL车型
T19车型
T18车型
M1AEV
T15车型
T21L车型
MIDEV车型
A13TFL车型
M1AEVMY2车型
A13T车型
M1A车型
A13T车型
昌辉股份以奇瑞平台化组合开关为例,用统计数据分析展示开展实施“三化设计”以来的成果。
分别从质量经营模式框架图“三个阶段”展示产品设计阶段,零部件通用化率,研发周期,研发投入成本;工程设计阶段,工艺典型化,过程开发周期,过程开发成本;生产制造阶段,生产规模及产品质量损失表现。
1、产品设计阶段:
车型
奇瑞零件号
昌辉型号
零件通用化
新开发零件数量
(件)
借用零件数量
(件)
零件通用化率
T21FL
T21-377401(基型产品)
T21-3774010
JK7043
55
0
0%
T21-3774010BB
JK7043A
1
54
98.18%
T21-3774010BC
JK7043B
0
0
100%
T21-3774010BD
JK7043C
2
53
96.36%
T21-3774010BE
JK7043D
0
0
100%
M1A
T21-3774010CE
JK7043E
2
53
96.36%
T21-3774010CF
JK7043F
0
0
100%
T21-3774010CL
JK7043G
1
54
98.18%
T21-3774010CM
JK7043H
1
54
98.18%
A13T
T21-3774010BK
JK7043J
0
0
100%
T21-3774010BL
JK7043K
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0
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M1AEV
T21-3774010CJ
JK7043L
0
0
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T21-3774010CK
JK7043M
0
0
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T15
T21-3774010AB
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T21
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0
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T1E
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54
98.18%
T15
T21-3774010
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T15俄罗斯
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T18国际
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0
100%
M1AEVMY2
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JK7043AR
0
0
100%
总结:
奇瑞平台化组合开关通过“三化”设计,零部件通用化率≥96.36%。
车型
奇瑞零件号
昌辉
型号
设计平台化
实验等效性
模具投入
设计开发周期(天/人)
设计实验费用投(万元)
节省实验验证费(万元)
模具投入数量(副)
T21FL
T21-377401
(基型产品)
T21-3774010
JK7043
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0
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JK7043A
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0
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JK7043C
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JK7043D
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M1A
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JK7043E
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T21-3774010CF
JK7043F
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0
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2
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T21-3774010CM
JK7043H
22
2
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A13T
T21-3774010BK
JK7043J
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1
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T21-3774010BL
JK7043K
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M1AEV
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JK7043L
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T15
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JK7043P
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T21
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T21-3774010BD
JK7043V
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T15
T21-3774010
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T15俄罗斯
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T18国际
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A13T
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1.9
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JK7043AK
15
1
1.9
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M1A
808000360AA
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15
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808000361AA
JK7043AM
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808000362AA
JK7043AN
15
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1.9
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JK7043AP
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A13T智利
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JK7043AQ
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1.9
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M1AEVMY2
808000359AA
JK7043AR
15
1
1.9
0
总结:
奇瑞平台化组合开关通过“三化”设计,产品“平台化”设计周期缩短≥86.06%。
减少研发成本≥86.06%;节约研发成本≥140.5万元人人民币。
2、工程设计阶段
典型化工艺
注塑
冲压
热处理
电镀
设备、设施
全自动注塑机
半自动级进模冲压设备
铍青真空环保热处理炉
半自动镀银、镀铬线
工艺参数化,
通用化率
100%
工艺装备
通用化率
100%
工艺装备
自动化率
100%
70%
/
70%
是否工艺参数化 是否 是否过程防错 是否 是否非标自动化 是否
1)通用化零件加工典型化工艺
2)通用化部品部件组装典型工艺
典型化工艺
移印
焊接
PCBA焊接
机器人涂油
部件组装
压铆
设备、设施
半自动彩色移印机
机器人焊接
SMT全自动焊接
半自动喷油机或非标注油装备
拨叉组件半自动组装机
非标半自动铆接机
工艺参数
通用化率
100%
工艺装备
通用化率
≥70%
80%
100%
100%
100%
100%
工艺装备
自动化率
70%
80%
100%
80%
80%
70%
是否工艺参数化 是否 是否过程防错 是否 是否非标自动化 是否
3)系列化产品组装典型工艺
典型化工艺
产品组装
旋螺钉
标刻
性能检测
外观检查
设备、设施
半自动组装线
半自打螺钉机
半自动激光标刻机
半自动微机检测台
CCD外观检测台
工艺参数化,
通用化率
100%
工艺装备
通用化率
≥80%
100%
100%
100%
100%
工艺装备
自动化率
55%
70%
70%
70%
70%
是否工艺参数化 是否 是否过程防错 是否 是否非标自动化 是否
总结:
奇瑞平台化组合开关通过“三化”设计,工艺实施典型化≥15种;“工艺100%参数化;工艺参数
通用化达100%;工艺装备非标自动或半自动化率≥55%;工艺装备通用化率为70%
车型
奇瑞零件号
昌辉
型号
过程防错
过程能力CPK
过程设计开发
工装设计开发
防发生
防流出
零部件
产品
开发周期(天/人)
节约
成本
(万元)
通用率
节约成本(万元)
T21FL
T21-3774010(基型产品)
T21-3774010)
JK7043
20
13
1.69~2.17
1.69~2.17
1.68~2.02
1.68~2.02
180
≥3.1
0
0
T21-3774010BB
JK7043A
20
13
25
≥3.1
80%
≥6
T21-3774010BC
JK7043B
20
13
35
≥2.9
100%
≥6
T21-3774010BD
JK7043C
20
13
25
≥3.1
80%
≥6
T21-3774010BE
JK7043D
20
13
40
≥3.2
100%
≥6
M1A
T21-3774010CE
JK7043E
20
13
25
≥3.1
80%
≥6
T21-3774010CF
JK7043F
20
13
25
≥3.1
100%
≥6
T21-3774010CL
JK7043G
20
13
25
≥3.1
80%
≥6
T21-3774010CM
JK7043H
20
13
20
≥2.8
80%
≥6
A13T
T21-3774010BK
JK7043J
20
13
20
≥2.8
100%
≥6
T21-3774010BL
JK7043K
20
13
25
≥3.1
100%
≥6
M1AEV
T21-3774010CJ
JK7043L
20
13
25
≥3.1
100%
≥6
T21-3774010CK
JK7043M
20
13
25
≥3.1
100%
≥6
T15
T21-3774010AB
JK7043N
20
13
30
≥3.0
100%
≥6
T21-3774010DB
JK7043P
20
13
25
≥3.1
100%
≥6
T21-3774010DD
JK7043Q
20
13
25
≥3.1
100%
≥6
T21-3774010DK
JK7043R
20
13
25
≥3.1
100%
≥6
T21
T21-3774010BF
JK7043S
20
13
30
≥3.0
100%
≥6
T21-3774010BH
JK7043T
20
13
25
≥3.1
100%
≥6
T21-3774010BB
JK7043U
20
13
25
≥3.1
100%
≥6
T21-3774010BD
JK7043V
20
13
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T21-3774010BK
JK7043W
20
13
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≥6
MIDEV
808000155AA
JK7043X
20
13
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100%
≥6
T15
T21-3774010
JK7043Y
20
13
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≥3.3
100%
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T15俄罗斯
808000235AA
JK7043Z
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T17俄罗斯
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15
≥3.3
100%
≥6
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