提高客車企業零件重用率的方法

由于我國地域廣闊，各地的氣候、交通及經濟發展情況差異較大，再加上近年來我國客車產品出口份額不斷增加，使得客車企業需要采用差異化的產品來應對復雜多變的市場；另一方面，隨著全球能源危機問題的日趨嚴峻，如何節能減排，控制企業的經營成本，成為了各個企業關注的焦點。除了采用科學的管理方法，在產品的生成制造過程中嚴格控制成本外，設計重用是用最小的內部差異化實現最大的外部差異化以降低經營成本的有效途徑，零件重用則是設計重用的具體體現。本文將結合客車行業特點，簡要論述提高零件重用率的各種方法。

1 提高零件、BOM及圖紙的管理水平

1.1 保證圖紙和BOM的完整準確

對于汽車行業乃至整個機械行業來說，圖紙和BOM(物料清單)是技術環節永恒的主題，圖紙是工程交流的語言，BOM是企業采購、物流、生產乃至售后服務等環節的核心數據。

準確的圖紙能使工程技術人員掌握零件的形狀和功能等，準確的BOM能使工程技術人員了解零件在各個產品中的使用情況。顯然，完整準確的圖紙和BOM是零件重用的基本保障。

1.2 零件名稱規范化

零件名稱是零件的重要屬性，是零件的自然語言表述，是檢索的重要依據。零件名稱規范化帶來的最大好處是便于檢索，舉例來說，如果零件名稱不規范，對于變速箱這類零件，就可能出現變速箱、變速器及變速器總成等名稱，增加了檢索難度，而且檢索結果可能不完整；如果零件名稱規范，統一稱之為變速箱，則易于零件檢索和重用。

對于零件名稱的規范，可以通過編制企業零件名稱字典來完成，對于客車企業可參考QC/T265-2004《汽車零部件編號規則》中的零件名稱，結合本企業的產品情況編制，企業零件名稱字典形成后，可以通過PDM(產品數據管理)或PLM(產品生命周期管理)系統的支持進行實施。另外，企業零件名稱字典要根據行業及企業的發展不斷更新。

1.3 零件分類管理

零件分類管理是將企業中的產品數據（特別是典型零件）按其結構特征、用途、工藝特性及材料特征等進行分類，使用戶能夠高效地查詢相關信息，使企業的產品數據可供整個企業所有被授權用戶透明、方便地調用，為產品數據的重用，特別是零件的重用提供支持。

良好的零件分類管理能夠大幅度提高零件的重用率，大多數PDM或PLM系統采用層次分類法，如圖1所示。這樣的分類方法能夠使工程技術人員快速地找到某一類零件。

圖1 分類目錄示意圖

除了按功能分類外，還可以按照零件成本、產品系列等等建立不同的分類目錄，同一零件可以屬于不同的分類目錄。對于具體零件，應使用事務特性表描述其專有特性，比如，發動機的額定功率、額定扭矩等屬于其專有特性，如表1所示。

分類目錄和事務特性表是零件分類管理的基本元素，通過二者的組合檢索方可找到所需的零件。

另外，除對零件本身進行分類外，還可以對模塊級別（如轉向系統、冷卻系統等）的產品數據進行分類管理，對一些優秀的設計成果進行分類，形成企業的知識庫，不但達到了零件重用的目的，而且達到了知識重用的水準。

2 提升研發設計手段

2.1 數字樣機技術

隨著CAD(計算機輔助設計)技術的不斷發展，數字樣機技術已經被廣泛地應用于制造行業，對于客車企業來說，采用數字樣機技術，可從以下幾個方面提高零件重用率：

1)數字樣機技術保證了BOM、數字模型和工程圖的一致性，如前文所述，這是零件重用的基礎；

2)采用數字樣機協同設計技術，在產品設計過程中可以盡可能使用已有零件，在數字樣機中對零件是否可重用進行驗證；

3)利用數字樣機進行可視化評審，全面且直觀，可以對零件的重用情況進行把控；

4)借助零件分類數據，可對同類零件進行合并整理，減少零件種類。在這方面，數字模型具有很大的優勢，可通過CAD軟件對比不同零件間的幾何特征差異。圖2是兩個相似零件進行模型對比的結果，可以看出，這兩個零件的不同之處主要在于四個通孔的直徑略有差異，凸臺的厚度有差異。這些信息對判斷這兩個零件是否可以用其中一個代替有很大的幫助。

圖2 相似零件模型對比示例

2.2 模塊化設計

模塊化設計是近年來制造業關注的焦點，其涉及范圍廣泛，本文僅就產品族建立及系列化技術做簡要論述。

產品族是指一組具有相同特征、構件或子系統，以滿足某個細分市場需求的產品集合。如：將某客車企業的中巴車產品劃分為一個產品族，假設有7.9m、8.9m和9.9m三個長度系列的車型。那么，可以通過定義該產品族的共同特征來分析零件的重用情況。

假設該產品族在車身部分有以下共同特征：①前圍造型；②后圍造型；③側圍外輪廓線。那么，該產品族的主要零件通用化程度情況如表2所示。

通過表2可以看出，通過產品族的特征統一，車身的大部分主要零件實現了通用化，從而實現了用少量內部差異化來滿足大部分市場需求的目標，為實現大批量定制提供了保障。

對于無法實現通用化的零件，可以采用系列化技術進行設計，以減少零件的種類，如在客車企業中，因配置繁多，使用了多種規格的V15型汽車皮帶，假設有以下種類（按長度）：

按照系列化的思路，可以對上述的皮帶種類進行精簡，這里按照優先數系的方法進行分析（優先數系是由公比分別為5√10、10√10、20√10、40√10、80√10(√代表根號)，且項值中含有10的整數冪（正或負）的理論等比數列導出的一組近似等比的數列。各數列分別用符號R5、R10、R20、R40、R80表示，稱為R5數系、R10數系、R20數系、R40數系和R80數系，優先數系是模塊化設計和產品標準化的一個重要理論依據，可參考GB/T 321-2005《優先數和優先數系》和GB/T19763-2005《優先數和優先數系的應用指南》1，采用R40數系作為標準從上述皮帶規格中進行篩選，保留與優先數最接近的種類，則只需保留：

原有的50種皮帶削減為17種，減少了皮帶種類66%。當然，這里僅僅是按照系列化技術的方法進行理論分析，能否滿足生產制造的實際需要，還要受到很多其它因素的制約，需要進一步分析。

2.3 產品配置管理

有了良好的設計手段，還需要對設計成果進行有效地組織，這孰需要對產品進行配置管理。按照國際標準ISO/TR10007——技術狀態管理指南的定義，配置是指對產品中相互關聯的產品功能特性和物理特性進行表示。產品配置管理以BOM為核心，把定義最終產品的所有工程數據和文檔聯系起來，對產品對象及其相互之間的聯系進行維護和管理，ISO/TR10007對產品配置管理的職責劃分及流程做了詳盡的說明，本文不做詳細論述，僅簡要說明配置管理對于提高零件重用率所發揮的作用。

由于客車產品復雜多變，且大多采用訂單式生產模式，采用配置管理能夠使企業的各個部門共享統一的產品配置信息，有效地建立銷售業務與研發設計之間的關聯。通過完善的產品配置，可以很好地引導客戶選擇其所需的產品，進而實現設計的重用；同時，可通過配置管理不斷積累產品在實際生產、銷售過程中所增加的配置狀態，不斷減少面向訂單設計的比例，控制零件種類的增加。

產品配置應盡量建立在產品族上，而不是建立在具體的產品上，這樣能更大程度地提高配置的通用性，實現設計的重用。

3 科學控制設計變更

設計變更是指對原設計文件中所表達的設計狀態的改變和修改。設計變更的原因一般有設計訂正、品質提升、成本控制及適應政策法規等，一個優秀的變更能提商零件重用率，減少零件種類，而一個糟糕的設計變更，可能會增加不必要的零件種類，甚至造成產品缺陷。因此，科學地控制設計變更不僅對提高零件重用率有重要意義，而且對公司的產品質量、經營成本控制都是非常重要的。設計變更一般由技術部門發起，通過流程進行審批和執行，設計變更會影響到公司采購、物流、生產制造乃至售后服務等各個環節，因此設計變更流程是一個企業級流程。

為了使設計變更流程的審批和執行環節能夠清楚地了解變更的內容，可借助PDM或PLM系統將設計變更的內容細化，如表3所示。

有了上述清晰的變更內容，再搭配合理的變更流程，才能夠有效地控制設計變更過程，對于設計變更流程，可參考一些先進的標準，如德國汽車工業協會的VDA4965——工程變更管理建議，詳細定義了ECM(工程變更管理)流程的數據模型、應用場景、協作模型及參與角色，并將ECM流程細化為ECR(工程變更需求管理)子流程、ECO(工程變更指令)子流程和MCO(制造變更指令)子流程，按照該標準的理念，變更流程中除了要制定嚴格的審批流程外，還應充分考慮公司乃至合作伙伴中的各個環節，如表4所示。

4 關注零件的實際使用情況

上述的各種方法都是從研發設計角度予以論述的，除此之外，為了提高零件的重用率，還應關注零件的實際使用情況。可以對生產或財務等數據進行分析，得到各個零件的使用數量和使用頻率，保留那些使用數量大、頻率高的零件，并且盡量用這些零件代替那些使用數量小、頻率低的零件，從而削減零件的種類。

5 結束語

本文結合客車行業的特點，對提高零件重用率的方法進行了論述，旨在闡明客車企業如何在滿足市場需求的同時，通過科學合理的方法實現零件的重用，進而降低企業的經營成本。文中提到的各種方法相互關聯、互為補充，這些方法同樣適用于其它多晶種、小批量的生產制造型企業。