產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段的勞動(dòng)生產(chǎn)率控制方法

嚴(yán) 駿

（上海大眾汽車有限公司，上海 201805）

1 應(yīng)用勞動(dòng)生產(chǎn)率控制方法的目的

近年來(lái)，隨著汽車行業(yè)的迅猛發(fā)展和愈來(lái)愈激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，汽車市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)常演變?yōu)楫a(chǎn)品成本的競(jìng)爭(zhēng)，使汽車產(chǎn)品的設(shè)計(jì)也越來(lái)越多地演變?yōu)槌杀镜脑O(shè)計(jì)。作為汽車行業(yè)中的工業(yè)工程部門，其職責(zé)是從勞動(dòng)生產(chǎn)率角度來(lái)控制產(chǎn)品的人工成本。在工作實(shí)踐中，為了確保產(chǎn)品在制造環(huán)節(jié)具有較高的勞動(dòng)生產(chǎn)率，即以合理的、盡可能低的生產(chǎn)工時(shí)來(lái)裝配車輛，就必須在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段進(jìn)行勞動(dòng)生產(chǎn)率控制。以往在投產(chǎn)以后再去為提高勞動(dòng)生產(chǎn)率而更改產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)工藝和操作方法，通常很難實(shí)現(xiàn)，而且成本高昂，從圖 1可清楚地看出這樣的關(guān)系。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，一個(gè)產(chǎn)品約 80%的成本是在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段決定的，因此在產(chǎn)品的研發(fā)和設(shè)計(jì)階段就對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，對(duì)后續(xù)規(guī)劃、生產(chǎn)等環(huán)節(jié)決定的成本有著至關(guān)重要的影響，這就要求必須在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段就對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)在生產(chǎn)工時(shí)方面的合理性和經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行評(píng)估，并根據(jù)評(píng)估結(jié)果對(duì)設(shè)計(jì)改進(jìn)的可能性提出定量說(shuō)明。具體來(lái)說(shuō)，就是工業(yè)工程部門應(yīng)做好以下兩方面的工作：

1）把裝配一個(gè)產(chǎn)品所遇到的所有困難度加以匯總，從而來(lái)描述產(chǎn)品在裝配適宜性方面的設(shè)計(jì)質(zhì)量。

2）與不同的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比較，與競(jìng)爭(zhēng)企業(yè)的產(chǎn)品進(jìn)行比較，并且促進(jìn)設(shè)計(jì)部門有針對(duì)性地優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。

這樣做的目的是幫助設(shè)計(jì)部門了解和評(píng)定設(shè)計(jì)中會(huì)使裝配遇到困難的薄弱環(huán)節(jié)，促進(jìn)其有針對(duì)性地優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，最終設(shè)計(jì)出能以最少的生產(chǎn)工時(shí)來(lái)裝配的產(chǎn)品，使產(chǎn)品在隨后的制造和裝配階段達(dá)到較高的勞動(dòng)生產(chǎn)率。

2 設(shè)計(jì)階段產(chǎn)品的生產(chǎn)工時(shí)評(píng)價(jià)方法

在長(zhǎng)期的工業(yè)工程實(shí)踐中，發(fā)現(xiàn)影響產(chǎn)品裝配生產(chǎn)工時(shí)的主要因素有：零件數(shù)量、零件的通用性、零件裝配的困難程度等。其中影響零件裝配困難程度的主要因素有：1）零件自身特征：質(zhì)量、主要尺寸、連接點(diǎn)的數(shù)量等；2）零件的安放或與其他部件的連接特征：可接近性、視野障礙、連接輔助等。據(jù)此，使用表 1來(lái)評(píng)估零件的裝配困難程度。

表1 零件裝配困難程度評(píng)估表

使用表1進(jìn)行評(píng)估的步驟是：

1）將一個(gè)裝配操作分解成若干個(gè)裝配工步；

2）從質(zhì)量、主要尺寸、連接點(diǎn)數(shù)量、有無(wú)障礙、有無(wú)定位輔助、是否需調(diào)整和使用工具的數(shù)量這 7項(xiàng)指標(biāo)，對(duì)每一工步的操作困難現(xiàn)象進(jìn)行計(jì)數(shù)；

3）將每一項(xiàng)指標(biāo)的計(jì)數(shù)累加得到該項(xiàng)的次數(shù)；

4）將每一項(xiàng)指標(biāo)的次數(shù)與對(duì)應(yīng)的權(quán)重相乘，得到該項(xiàng)的合計(jì)值；

5）將各項(xiàng)的合計(jì)相加得到整個(gè)裝配操作的評(píng)估值。

評(píng)估值是一種確定裝配困難程度的設(shè)計(jì)參數(shù)，該數(shù)值越大，表示裝配操作越困難。反之，表示裝配操作越容易。此外，評(píng)估值還清晰地、量化地展示了優(yōu)化的潛力。

3 應(yīng)用實(shí)例

以車輛裝配車間中最常見(jiàn)的、用于線束固定的夾緊圈的設(shè)計(jì)方案評(píng)估為例，具體說(shuō)明評(píng)估表的用法和其在設(shè)計(jì)方案優(yōu)化中的作用。

圖2所示的方案1是夾緊圈的初始設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，由夾緊圈、自攻螺釘和膨脹管 3個(gè)零件組成。運(yùn)用評(píng)估表評(píng)估其裝配困難程度的過(guò)程如下。

1）將裝配操作分為5個(gè)工步

（1）將膨脹管插入固定孔；

（2）用錘子將膨脹管敲入固定孔；

（3）放置夾緊圈至膨脹管；

（4）將自攻螺釘放至膨脹管；

（5）用電動(dòng)槍旋緊自攻螺釘。

2）對(duì)每一工步的操作困難現(xiàn)象進(jìn)行計(jì)數(shù)

（1）對(duì)膨脹管質(zhì)量（＜2 kg）計(jì)數(shù)1次，無(wú)其他裝配困難現(xiàn)象出現(xiàn)；

（2）對(duì)使用工具（錘子）數(shù)量計(jì)數(shù)1次；

（3）對(duì)夾緊圈質(zhì)量（＜2 kg）計(jì)數(shù)1次，對(duì)無(wú)定位輔助計(jì)數(shù)1次；

（4）對(duì)自攻螺釘質(zhì)量（＜2 kg）計(jì)數(shù)1次；

（5）對(duì)使用工具（電動(dòng)槍）數(shù)量計(jì)數(shù)1次。

3）將每一項(xiàng)指標(biāo)的計(jì)數(shù)累加得到該項(xiàng)的次數(shù)

依次得到“質(zhì)量（＜2 kg）”項(xiàng)的次數(shù)3次，“無(wú)定位輔助”項(xiàng)的次數(shù) 1次，“使用工具數(shù)量”項(xiàng)的次數(shù)2次。

4）將每一項(xiàng)指標(biāo)的次數(shù)與對(duì)應(yīng)的權(quán)重相乘，得到該項(xiàng)的合計(jì)值

依次得到“質(zhì)量（＜2 kg）”項(xiàng)的合計(jì)值120，“無(wú)定位輔助”項(xiàng)的合計(jì)值 60，“使用工具數(shù)量”項(xiàng)的合計(jì)值200。

5）將各項(xiàng)的合計(jì)值相加得到整個(gè)裝配操作的評(píng)估值380

具體評(píng)估結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 方案1的裝配困難程度評(píng)估表

續(xù)表2

工程師得到對(duì)方案 1的評(píng)估結(jié)果后，與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的夾緊圈結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比分析，取消了螺釘和膨脹管這 2個(gè)固定部分零件，采用固定部分與夾緊圈一體式的結(jié)構(gòu)，見(jiàn)圖3所示的方案2。運(yùn)用評(píng)估表評(píng)估了方案 2的裝配困難程度，評(píng)估過(guò)程同方案1，不再贅述，評(píng)估結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 方案2的裝配困難程度評(píng)估表

顯而易見(jiàn)，經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，零件數(shù)由原來(lái)的3個(gè)降至1個(gè)，需使用的工具數(shù)由原來(lái)的2個(gè)降至 1個(gè)，這些設(shè)計(jì)更改使夾緊圈的裝配困難程度降低，下降程度高達(dá)47%。

4 結(jié) 論

實(shí)踐證明，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段采用面向生產(chǎn)工時(shí)控制的設(shè)計(jì)方法，有助于快速對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)和選擇，提高了產(chǎn)品的裝配友好性，從而最大程度上避免產(chǎn)品投產(chǎn)之后的設(shè)計(jì)更改帶來(lái)的費(fèi)用，把成本高昂的事后更改轉(zhuǎn)換為成本極低的事前更改；其次，這是一種評(píng)價(jià)速度快、簡(jiǎn)單、易學(xué)的評(píng)價(jià)工具。此外，這種評(píng)價(jià)工具還為設(shè)計(jì)方案的對(duì)標(biāo)提供了一個(gè)理想的工具和方法，通過(guò)與不同結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品進(jìn)行比較，使零部件設(shè)計(jì)方案的對(duì)標(biāo)變得快速和簡(jiǎn)單，開拓了設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)思路和創(chuàng)造性。

在大量的實(shí)際應(yīng)用中，可以將提高零件裝配友好性的方法大致歸納為以下幾種：

1）零件和功能的集成化，減少零件數(shù)量；

2）簡(jiǎn)化零件的連接方式和減少連接軸；

3）增加輔助定位和導(dǎo)向；

4）緊固件和扭矩的統(tǒng)一化。

總之，在采用這一方法后，可以在產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案確定之前，從生產(chǎn)工時(shí)角度對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案進(jìn)行量化評(píng)估和控制，從而在源頭上確保了產(chǎn)品在制造過(guò)程中的勞動(dòng)生產(chǎn)率，也在產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員和工業(yè)工程師之間建起一座有效合作的橋梁。

[1]德國(guó)MTM協(xié)會(huì)．面向制造的產(chǎn)品設(shè)計(jì)[M]．2010.