結(jié)合精益生產(chǎn)思維談并行工程的優(yōu)勢

謝雙　楊勝統(tǒng)　堯永春

摘要：文章從精益生產(chǎn)的核心消除浪費出發(fā)，對比分析、歸納得到了產(chǎn)品開發(fā)過程的“七種浪費”，進而從抑制浪費的角度直觀地驗證了并行工程開發(fā)的優(yōu)越性，最后對常用的并行開發(fā)技術(shù)進行了介紹，希望能對讀者有所啟發(fā)。

關(guān)鍵詞：精益生產(chǎn)；產(chǎn)品開發(fā)；并行工程；“七種浪費”；工程模式 文獻標識碼：A

中圖分類號：F426 文章編號：1009-2374（2017）01-0178-04 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.01.085

自日本豐田公司強勢崛起、力壓世界汽車巨頭，成為汽車制造的霸主，精益生產(chǎn)模式成為全球?qū)W習熱點，遍地開花。如今經(jīng)過半個世紀的發(fā)展，精益生產(chǎn)已相當完善和成熟，特別是在制造過程降低成本、提高效率方面，發(fā)揮的巨大作用和帶來的經(jīng)濟收益十分顯著；它極大地促進了生產(chǎn)制造精細化、差異化的實現(xiàn)。因此，隨著市場經(jīng)濟的發(fā)展及全球化進程的推進，制造過程不再成為瓶頸，產(chǎn)品如何更好地更新?lián)Q代滿足客戶的需要成為新的重點課題。這樣的背景下，美國率先在產(chǎn)品開發(fā)中提出并應用了并行工程（Concurrent Engineering，簡稱CE）的理念，且卓有成效，于是CE迅速成為了研究和學習的熱點。經(jīng)查證，關(guān)于并行工程概念、特性及具體應用方面的論述已比較多，但鮮有結(jié)合精益生產(chǎn)思維闡述并行工程的優(yōu)越性方面的文章。本文借鑒精益思維，定義了產(chǎn)品開發(fā)過程的“七種浪費”，力圖從并行工程中尋求抑制浪費的措施。

1 精益生產(chǎn)思想及“七種浪費”簡述

精益生產(chǎn)又稱精良生產(chǎn)，其中“精”表示精良、精確、精美，“益”表示利益、效益等，自20世紀50年代由日本豐田汽車公司的大野耐一等人創(chuàng)立以來，迅速在全球范圍內(nèi)獲得認可、重視及推廣，在借鑒豐田生產(chǎn)方式（TPS）基礎上，很多知名企業(yè)都改進建立了自己的精益生產(chǎn)方式，如通用全球制造系統(tǒng)（GMS）、德爾福制造系統(tǒng)（DMS）、福特生產(chǎn)方式（FPS）、法雷奧生產(chǎn)系統(tǒng)（VPS）等。盡管大家定義的名稱不同、運用過程也存在差異，但其核心都是一致的，即實現(xiàn)及時制造、消除一切浪費。

簡單地說，精益生產(chǎn)的就是要實現(xiàn)“5個精確”（或“5個恰當”）和“2個零”：將精確（恰當）數(shù)量的零件，通過精確（恰當）的包裝和運輸，在精確（恰當）的時間，送達精確（恰當）的位置，完成精確（恰當）的裝配，生產(chǎn)過程“零缺陷”，按需制造“零庫存”。實現(xiàn)“5精確、2個零”的精益生產(chǎn)過程，就是消除浪費的過程。

那何為浪費呢？根據(jù)漢語詞典的解釋，浪費是指生產(chǎn)和生活中對人力、物力和財力等資源不合理使用的一種行為和現(xiàn)象；多表示由于管理和配置的失誤，導致消耗的資源超出了完成某項活動本身所需要的資源數(shù)量。在精益思想中，制造產(chǎn)品過程中正向改變產(chǎn)品特性（符合客戶需求和產(chǎn)品制造標準）的直接操作時間，稱為增值時間；其他操作時間都稱為非增值時間。非增值時間又分為兩類：第一類是為了實現(xiàn)增值作業(yè)必不可少的輔助動作的操作時間，比如取放工具、工裝安裝時間等；第二類是完全不創(chuàng)造價值卻又實際存在的操作時間，如步行、等待、管理工作等。所以精益生產(chǎn)中消除浪費就是縮短非增值時間的過程。圖1所示為流水線上某工位循環(huán)往復的操作的8個步驟，只有步驟4是正向改變產(chǎn)品特性的，其操作時間為增值時間，其余均為非增值時間；1、3、6為第一類非增值時間，2、5、7、8為第二類非增值時間。

按生產(chǎn)過程中存在形式差異，精益生產(chǎn)將浪費歸納為七種，簡稱“七種浪費”，見圖2。

第一，過度生產(chǎn)。指違反“及時生產(chǎn)”的原則、制造過多或過早造成的浪費，直觀表現(xiàn)為帶來缺件或溢庫。假如客戶需求產(chǎn)品1000件，卻提前生產(chǎn)出1500件，造成庫存積壓、資金周轉(zhuǎn)不暢、生產(chǎn)不均衡等其他諸多問題，被稱為“最大的浪費”。

第二，多余動作。表現(xiàn)為工位內(nèi)布局不恰當、操作指導書設計不合理引起的操作員存在增值操作以外的動作，也包含員工未按標準化而自帶的過多操作。

第三，物料搬運。表現(xiàn)有工序間距離過長，物料未按制定的路線運輸、物料包裝不符合標準、處理溢出物料過程等。

第四，等待浪費。包含工作不均衡、設備故障多而效率低、供貨不及導致的人工等待，也包含設備閑置等待浪費，還有生產(chǎn)計劃經(jīng)常變動導致的換產(chǎn)等待浪費。

第五，庫存浪費。包括材料庫存、在制品庫存及成品庫存，庫存帶來的有產(chǎn)品積壓變質(zhì)風險、占用倉儲空間、造成先進先出等管理問題、產(chǎn)生不必要的搬運等系列浪費，所以精益生產(chǎn)將庫存稱為“萬惡之源”，力求“零庫存”。

第六，過多操作。是指在已滿足產(chǎn)品質(zhì)量標準（客戶需求）之外提高特性所付出的額外操作，在已固定售價的前提下，這顯然是客戶所樂見的，但是對廠家來說卻是資源浪費。

第七，返修浪費。即對不良品進行修正造成的損耗，包含人力、設備、耗材及交貨延遲，精益生產(chǎn)崇尚“零缺陷”就是為了消除該類浪費。

七種浪費中，多余動作可能隱藏于任何操作員的所有工作中；其余的六種浪費之間則可能相互觸發(fā)，它們之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系如圖3所示：

2 產(chǎn)品開發(fā)過程中的“七種浪費”

傳統(tǒng)的產(chǎn)品開發(fā)過程是一個串聯(lián)的過程，按順序逐一完成上游工作再進入下一工序，除了相鄰工作有聯(lián)系外，各工作間幾乎是獨立的存在，與之匹配的各部門間也缺乏溝通交流。這必然導致工作團隊溝通渠道不暢，目標不一致、相互需求不明確，進而引發(fā)各種沖突，甚至引發(fā)上游多項工作的返工，圖4為各環(huán)節(jié)間常見的返工走向示意圖。根據(jù)上一部分闡述，這就存在著極大的浪費。

那么是否可以將精益思想應用到產(chǎn)品開發(fā)中，歸納出相應的“七種浪費”呢？筆者嘗試歸納如表1所示：

第一，計劃異動。與正常的生產(chǎn)制造不同，產(chǎn)品開發(fā)屬于項目、是非常規(guī)性的活動，受諸多因素的影響，計劃往往會隨進度而調(diào)整。便于解釋，引入正常的計劃變動和異常計劃變動概念，前者是整個團隊開發(fā)效率提升、進程提前、前后工序均能正常銜接，利于項目更快更好完成，而主動優(yōu)化計劃的活動；后者是由于某一環(huán)節(jié)突然延誤而導致原定計劃無法執(zhí)行，被動調(diào)整計劃的活動，譬如缺料、設備未按期到貨、設計數(shù)據(jù)丟失、圖紙交付滯后、產(chǎn)品性能需重大調(diào)整等。顯然兩種計劃變動都會造成一定的消耗，但一般計劃正常變動的消耗在可承受范圍內(nèi)并于其他方面給項目換來更大的價值，利大于弊；而計劃異動所消耗的時間、人力、物力在整個項目范圍內(nèi)無法抵消，因此將計劃異動列為產(chǎn)品開發(fā)的浪費之一。

第二，管理浪費。對應于工位布置或操作指導書不當，產(chǎn)品開發(fā)過程中溝通、協(xié)調(diào)、審批等管理活動更具普遍性，因此以管理過程的不良消耗作為一種浪費種類型。典型管理浪費包括組織機構(gòu)不穩(wěn)定人員頻繁變動、團隊職責定義不清晰、怠工不作為、審批流程繁瑣、溝通渠道不暢、無效會議等低效、無效管理活動。與多余動作可能存在于生產(chǎn)制造的每一個過程，管理浪費也普遍隱藏于產(chǎn)品開發(fā)的每一個環(huán)節(jié)，不容忽視。

第三，轉(zhuǎn)運浪費。有實物的非常規(guī)流動，如因計劃調(diào)整而引發(fā)物料、設備、工具轉(zhuǎn)移；也包含數(shù)據(jù)的異常流動，例如串行溝通渠道，數(shù)據(jù)更新后無法實現(xiàn)點對點交流，需要逐一傳遞，傳輸時間及風險增加。

第四，等待浪費。典型事例有：計劃不合理出現(xiàn)上下工序銜接空檔，上游工作滯后導致下工序無法推進，決策不及時，分工不均衡導致人或設備局部閑置等引發(fā)的浪費活動。

第五，庫存浪費。主要指設備、工具、數(shù)據(jù)、人員等配置和材料、制品過多滯留庫房。

第六，過多操作。泛指在滿足產(chǎn)品標準之外的過度設計和多次加工。

第七，返工浪費。指不能滿足產(chǎn)品標準或客戶要求引發(fā)的返工，包含計劃方案、圖紙報告、工藝規(guī)劃、設備安調(diào)、樣品制造等修正過程。

同樣的，產(chǎn)品開發(fā)過程的“七種浪費”也并非相互獨立的，相互影響和轉(zhuǎn)化關(guān)系更為復雜，如圖5所示。由圖可知，管理浪費可觸發(fā)其他6種浪費，而其余的6種浪費活動都可能引起計劃異動浪費，因此這二者是最普遍的浪費。

在傳統(tǒng)的串聯(lián)式產(chǎn)品開發(fā)過程中，各部門到點加入、獨立運作，開發(fā)周期長，缺乏統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理就是缺失有效的溝通渠道，導致目標不一致、相互需求理解有差異，顯然這些都容易引發(fā)“七種浪費”（圖6），致使開發(fā)效率低下和成本增加。為了改善這種情況，并行工程的開發(fā)模式應運而生，并迅速得到廣泛認可和推廣。

3 并行工程簡述

1986年，美國國家防御分析研究所發(fā)表的R-338報告中，完整提出了并行工程（Concurrent Engineering，CE）的概念，即“并行工程是集成地、并行地設計產(chǎn)品及其相關(guān)過程（包括制造過程和支持過程）的系統(tǒng)方法”。這種方法要求設計之初就全盤考慮產(chǎn)品設計、制造過程各環(huán)節(jié)，打破傳統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)的部門藩籬不良影響，強調(diào)參與者群體協(xié)同工作的效應，亦即要求產(chǎn)品開發(fā)人員在設計伊始，就考慮產(chǎn)品整個生命周期中從概念形成到報廢處理的所有因素（產(chǎn)品質(zhì)量、成本、進度計劃、市場定位及用戶需求），拉動企業(yè)內(nèi)的各部門溝通明晰客戶需求、明確相互制約條件及要求，避免后續(xù)因溝通不暢而帶來的反復返工。因此，并行工程實際是通過在產(chǎn)品設計階段即集中企業(yè)資源于規(guī)劃階段，多謀劃以減少后續(xù)沖突，實現(xiàn)縮短開發(fā)周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量及用戶滿意度等目標，行之有效的管理方法。

從并行工程的產(chǎn)生背景及釋義可知，它具備以下四個方面特點：

第一，并行性：區(qū)別于傳統(tǒng)產(chǎn)品的串聯(lián)開發(fā)方式，并行工程需各部門產(chǎn)品開發(fā)工作同步開展（見圖7），盡可能地減少前置任務對后續(xù)工作的影響。為了確保并行開發(fā)的有效性，產(chǎn)品數(shù)據(jù)需實現(xiàn)同步更新，確保實時唯一。

第二，一致性：一方面并行工程要求產(chǎn)品設計之初，集中各部門對產(chǎn)品市場定位、質(zhì)量高度、成本控制、進度計劃、制造策略等協(xié)商并達成共識，團隊成員目標一致可有效為后續(xù)溝通減少或化解沖突；另一方面各區(qū)域基于同一產(chǎn)品數(shù)模工作，共用一個知識庫及管理平臺，數(shù)據(jù)信息一致。

第三，約束及繼承性：各模塊工作同步開發(fā)，產(chǎn)品設計、（制造）工藝規(guī)劃、客戶需求、質(zhì)量要求等相互制約因素必然集中沖突在一起，所以并行工程要求產(chǎn)品設計之初建立約束條目，以應用于指導整個設計過程；而為了進一步的縮短開發(fā)周期和提高效率，已完成的約束條款將分門別類地形成知識庫，供后續(xù)項目繼承使用。

第四，集成管理：首先是項目團隊人員集成管理，實現(xiàn)各部門、各模塊負責人能快速響應，迅速消解沖突，推動領(lǐng)導決策，確保計劃緊密執(zhí)行；其次是信息的集成管理，建立適當?shù)臋?quán)限矩陣，確保數(shù)據(jù)唯一，同步更新，機密安全。

集成管理是并行工程重點和難點工作，良好的組織協(xié)調(diào)是促進和保障并行性、一致性、約束和繼承性實現(xiàn)的基礎。

4 并行工程能有效抑制浪費

下面從其特性出發(fā)，分析并行工程對于降低產(chǎn)品開發(fā)過程浪費的有效性，見表2。

表2 并行工程特性抑制浪費類型列表

特性說明 并行工程

特性 主要抑制的浪費類型

項目團隊集成，組織穩(wěn)定，高效溝通；數(shù)據(jù)集成，同步更新，統(tǒng)一發(fā)布 集成管理 管理浪費，等待浪費，轉(zhuǎn)運浪費，計劃異動

目標一致，數(shù)據(jù)&

信息一致 一致性 計劃異動，庫存浪費，管理浪費，等待浪費，轉(zhuǎn)運浪費，過多操作

明確關(guān)聯(lián)工序的需求，建立需求知識庫供后續(xù)產(chǎn)品參考 約束及

繼承性 返工浪費，管理浪費，等待浪費

并行開展工作 并行性 等待浪費，庫存浪費

第一，集成管理性。產(chǎn)品開發(fā)開始即將不同部門的成員組成穩(wěn)定的項目團隊，分析產(chǎn)品的所有因素；分級確定協(xié)調(diào)管理負責人，響應機制，直至整個項目結(jié)束，可有效地抑制溝通不暢、人員變動、決策不及時等引發(fā)的管理浪費、等待浪費；統(tǒng)一的溝通平臺，確保數(shù)據(jù)的同步更新和發(fā)布，可抑制信息的轉(zhuǎn)運浪費，能集中分析、聯(lián)動應對計劃調(diào)整，降低產(chǎn)品計劃異動，促進計劃正向發(fā)展。

第二，一致性。項目初期，經(jīng)過對擬開發(fā)產(chǎn)品各環(huán)節(jié)所有因素的討論，已明確了產(chǎn)品概念、市場地位、質(zhì)量水平、投產(chǎn)時間等基本信息，作為所有開發(fā)成員設計的基礎，可降低過多操作和管理浪費；而后分解明確各階段性工作時間節(jié)點，業(yè)務量，避免因時間點及業(yè)務量理解出入引起的計劃異動和等待浪費；過程中數(shù)據(jù)、信息和計劃一致，可減少無謂的會議（管理浪費），能針對性的備貨，消除庫存浪費和轉(zhuǎn)運浪費。

第三，約束及繼承性。約束性包括質(zhì)量水平、投產(chǎn)時間等基本產(chǎn)品信息約束，還包括各工序、部門間相互之間的需求，比如銷售對產(chǎn)品設計提出的客戶需求、工藝裝備能力對產(chǎn)品設計的限制、后工序?qū)ι嫌吻爸霉ぷ鞯臅r間要求等，以上約束信息提前相互確認、協(xié)商，能有效地避免返工、減少等待時間。將這些約束性條件及其他產(chǎn)品開發(fā)經(jīng)驗整理歸檔，后期產(chǎn)品開發(fā)繼承使用，可以減少會議溝通、整理等管理動作，降低管理浪費。制造需求（Manufacturing Requirements，簡稱MR）就是目前汽車制造廠應用比較成熟的約束條件，它是在產(chǎn)品開發(fā)前期，制造工程師基于開發(fā)車型特點和工廠生產(chǎn)環(huán)境（設備能力、工藝需求、操作空間），整理出來的需求；前饋給產(chǎn)品設計工程師，作為產(chǎn)品開發(fā)時考慮的因素。MR建立數(shù)據(jù)庫后，后續(xù)根據(jù)相應車型、平臺、工裝要求等進行篩選，實現(xiàn)繼承應用，甚至固化成為生產(chǎn)工藝標準文件。

第四，并行開展各項工作，有效協(xié)調(diào)前后工作，能進一步縮短開發(fā)周期，抑制等待浪費，減少材料、設備、數(shù)據(jù)的倉儲時間（庫存浪費）。

綜上，并行工程模式應用可以顯著的降低產(chǎn)品開發(fā)中的浪費問題，減少開發(fā)周期、提高效率，同時面向客戶設計，相對于傳統(tǒng)的串聯(lián)模式有著明顯的優(yōu)越性。因此，近年來其已成為制造業(yè)研究和應用的熱點，尤其是在汽車制造及其附屬產(chǎn)業(yè)，如今國際汽車巨頭日本豐田、美國通用等在并行工程的應用上已日益成熟、形成體系；盡管起步不同，水平參差不齊，并行工程開發(fā)技術(shù)也在國內(nèi)各汽車制造廠中得到了普遍應用，成為主流的產(chǎn)品開發(fā)模式。

5 并行工程支撐技術(shù)簡介

經(jīng)上所述，可知并行工程具有明顯的優(yōu)越性，然而這些優(yōu)越性如何獲取或者能實現(xiàn)多少，取決于并行工程產(chǎn)品開發(fā)的水平。集成管理程度和靈活性越高，目標和數(shù)據(jù)一致性越好，信息同步性越佳，約束及繼承性使用越順暢，產(chǎn)品開發(fā)的并行性就越好，對應的抑制浪費及降本增效效果就越優(yōu)。為促進并行工程的應用效果而使用的一些輔助方法和先進工具，稱為并行工程支撐技術(shù)。

常用的并行工程技術(shù)有：

第一，組織重構(gòu)。開發(fā)模式由串聯(lián)形式變?yōu)椴⒙?lián)，各部門由獨立順序作業(yè)變?yōu)榧泄ぷ鳎紫纫匦聵?gòu)建符合并行工程的組織機構(gòu)及相關(guān)運行機制，要指定專門的協(xié)調(diào)負責人、技術(shù)決策者、管理統(tǒng)籌者，并予以充分授權(quán)，以實現(xiàn)快速決策、及時協(xié)作和靈活響應。

第二，開發(fā)過程重構(gòu)。依靠團隊的力量，對原串行開發(fā)流程的每一個環(huán)節(jié)，進行解剖分析，整理出關(guān)鍵工序清單、關(guān)聯(lián)工序的前置及后續(xù)工作清單，理清每一工序的約束條件（客戶需求、法規(guī)限制、設計能力、生產(chǎn)設備能力等）和時間周期，在此基礎上，再討論、分析、構(gòu)建成最初的并行工程開發(fā)流程，后續(xù)實施過程中不斷驗證完善。

第三，計算機技術(shù)。這包括兩個方面：一方面是計算機應用技術(shù)用于提高開發(fā)的效率及驗證其正確性，如CAD（計算機輔助設計）、CAM（計算機輔助制造）、CAE（計算機輔助工程）；另一方面是基于計算和網(wǎng)絡實施的協(xié)同環(huán)境平臺，比如數(shù)據(jù)維護和發(fā)布系統(tǒng)、問題管理系統(tǒng)、電話會議系統(tǒng)、產(chǎn)品進度跟蹤系統(tǒng)等，穩(wěn)定的協(xié)同環(huán)境能有效地促進集成管理，縮短數(shù)據(jù)的整理統(tǒng)計時間，確保信息一致和同步。

第四，反向工程技術(shù)。反向工程是指從模型（或事物）逆向分析出數(shù)據(jù)的方法，可以迅速地獲得手工樣品、對標產(chǎn)品的準確參數(shù)，作為產(chǎn)品概念設計和詳細設計的參考。

第五，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。并行工程考慮產(chǎn)品整個生命周期所有環(huán)節(jié)，各部門、各環(huán)節(jié)同步開發(fā)，客戶需求如何傳遞到正確的設計者、設計者之間需求沖突、管理者（協(xié)調(diào)者、決策者）如何快速獲取并應對沖突點，這些問題應用適當?shù)幕ヂ?lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)可獲得良好改善。

6 結(jié)語

因為明顯的優(yōu)勢，隨著新技術(shù)的不斷發(fā)展，相信并行工程將獲得更廣泛應用；與時俱進，不斷融合互聯(lián)網(wǎng)等前沿技術(shù)及新思維，并行工程產(chǎn)品開發(fā)將獲得長足的發(fā)展，更有效地削減浪費，提高效率。

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作者簡介：謝雙（1984-），男（壯族），廣西桂林人，上汽通用五菱汽車股份有限公司工程師，研究方向：汽車集成開發(fā)及沖壓制造；楊勝統(tǒng)（1978-），男，廣西凌云人，上汽通用五菱汽車股份有限公司工程師，研究方向：汽車集成開發(fā)與制造；堯永春（1972-），男，廣西玉林人，上汽通用五菱汽車股份有限公司高級工程師，碩士，研究方向：汽車集成管理技術(shù)；蔣士洪（1968-），男，廣西柳州人，上汽通用五菱汽車股份有限公司高級工程師，研究方向：汽車集成開發(fā)與

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（責任編輯：周 瓊）