車身鈑金件敏捷開發(fā)過程中的流程優(yōu)化

寧燕，李成

（1.上汽通用五菱股份有限公司，廣西 柳州545000；2. 湖南大學(xué)，長沙410082）

0 引言

消費(fèi)者對汽車的要求逐步提高激發(fā)了汽車市場的激烈競爭。我國雖然有著全球最大的汽車市場，但是進(jìn)入2018年后，汽車產(chǎn)銷增速不斷放緩，車市整體走弱，市場的波動(dòng)較大，汽車產(chǎn)銷量具有較大的不確定性。

伴隨著市場競爭，加之國Ⅵ排放、合資比例放寬等新政策的發(fā)布等影響，給汽車行業(yè)帶來了汽車產(chǎn)品的開發(fā)周期與生命周期的不斷縮短[1]，使得汽車產(chǎn)品的迭代不斷加速，汽車行業(yè)平均的產(chǎn)品研發(fā)周期縮短至1～2 a。消費(fèi)4.0時(shí)代的今天，汽車成為了快消品，汽車產(chǎn)品平均的生命周期比過去縮短至2～3 a。

因此，在上述背景下，各汽車企業(yè)為滿足市場需求而持續(xù)、快速推出不同的新車型，以應(yīng)對汽車行業(yè)、消費(fèi)者、政策的多重變化與需求。這些對汽車的敏捷開發(fā)、敏捷制造提出了新的要求。

1 多項(xiàng)目并行開發(fā)遇到的困境

以某公司為例，根據(jù)自身戰(zhàn)略規(guī)劃與市場需求，計(jì)劃密集推出一些新的車型。自2019年開始項(xiàng)目從供應(yīng)商定點(diǎn)到小批量生產(chǎn)階段（SOP）的時(shí)間由原來平均1 a以上縮減為不足6個(gè)月，同時(shí)同步開發(fā)項(xiàng)目數(shù)量也成倍增長。由此帶來了一些負(fù)面的效應(yīng)。

1）項(xiàng)目開發(fā)人員的數(shù)量并未顯著增加，如果還按照原有的思路進(jìn)行項(xiàng)目的開發(fā)，將會(huì)導(dǎo)致各區(qū)域人力資源嚴(yán)重不足，不能很好地保證項(xiàng)目開發(fā)的進(jìn)度與開發(fā)的質(zhì)量，后續(xù)需要花費(fèi)更多的人力物力進(jìn)行善后。

2）在汽車的開發(fā)與設(shè)計(jì)過程中會(huì)難以避免地出現(xiàn)一些設(shè)計(jì)變更，這些設(shè)計(jì)變更會(huì)導(dǎo)致項(xiàng)目開發(fā)成本的增加[2]。常規(guī)的零件開發(fā)流程如圖1所示。

圖1 沖壓零件常規(guī)開發(fā)流程與周期

由圖1可知，供應(yīng)商在未開始制作工裝模具時(shí)，用于設(shè)計(jì)評審的時(shí)間有6（2+2+2=6）周。主要重復(fù)時(shí)間體現(xiàn)在數(shù)據(jù)發(fā)布后優(yōu)化設(shè)計(jì)、零件模具和夾具設(shè)計(jì)方案優(yōu)化等，如果零件較為復(fù)雜，需要的時(shí)間還會(huì)更長。通過繼續(xù)分析發(fā)現(xiàn)：a.供應(yīng)商在拿到設(shè)計(jì)數(shù)模后，根據(jù)工藝、設(shè)備等要求提出的設(shè)計(jì)更改問題數(shù)量較多，需要反饋建議，經(jīng)過與產(chǎn)品工程師（PE）的反復(fù)溝通后最后確認(rèn)更改，這一階段的時(shí)間一般為2周左右。從管理的角度而言，這2周時(shí)間是屬于等待浪費(fèi)；b.由于開發(fā)周期較短，存在一些結(jié)構(gòu)性的更改未能及時(shí)或者有效地實(shí)施，這會(huì)導(dǎo)致零件的一致性較差，進(jìn)而導(dǎo)致量產(chǎn)后的零件不良品數(shù)量增多，最終導(dǎo)致了制造和管理成本大幅度增加。以某MPV車型的后大梁加強(qiáng)板為例，該零件在設(shè)計(jì)時(shí)，存在Z向無搭接問題，導(dǎo)致該零件Z向尺寸不穩(wěn)定，即使后續(xù)通過工裝增加Z向定位勾銷也無法100%解決。因此，該零件量產(chǎn)時(shí)合格率僅為60%，即40%零件需要返修。后續(xù)增加返修工1名進(jìn)行返修，使得每年損失成本較大。后續(xù)通過實(shí)配搭接高度，目前合格率為85%。后續(xù)新車型借用該支架，為解決該問題，產(chǎn)品工程師更改了設(shè)計(jì)，并且重新制作了新的模具，因此帶來了額外的成本，同時(shí)還犧牲了投產(chǎn)的時(shí)間和投產(chǎn)后的質(zhì)量損失。

3）雖然供應(yīng)商進(jìn)入供應(yīng)鏈體系的時(shí)候，經(jīng)過各區(qū)域的嚴(yán)格審核，但是項(xiàng)目開發(fā)周期短，供應(yīng)商定點(diǎn)時(shí)間匆忙，存在供應(yīng)商水平之間的差異。開發(fā)周期充足的情況下，不同供應(yīng)商之間的差異不大，然而開發(fā)周期的縮短會(huì)體現(xiàn)出不同供應(yīng)商之間的差異。例如，A供應(yīng)商首次全工裝零件合格率狀態(tài)差，后續(xù)需要花費(fèi)很多時(shí)間、人力、財(cái)力進(jìn)行整改，最后投產(chǎn)狀態(tài)還沒有達(dá)到要求；B供應(yīng)商首次全工裝零件合格率狀態(tài)很好，后續(xù)只需要花費(fèi)很短的時(shí)間和成本進(jìn)行提升，投產(chǎn)狀態(tài)好。進(jìn)一步調(diào)查發(fā)現(xiàn)B供應(yīng)商在模具供應(yīng)商的選擇和管理、設(shè)計(jì)方案的評審、加工進(jìn)度跟蹤方面要優(yōu)于A供應(yīng)商，且模具技術(shù)實(shí)力也更為先進(jìn)。

4）供應(yīng)商設(shè)備種類較多，主機(jī)廠開發(fā)的模具與零件供應(yīng)商機(jī)床不匹配導(dǎo)致更改周期加長，帶來了成本的增加。常常因?yàn)楣?yīng)商定點(diǎn)較晚，未能將某零件需求及所使用的生產(chǎn)線信息輸入到前期模具設(shè)計(jì)中，從而導(dǎo)致后期更改。例如：大梁單工序模改為多工位模，前隔板手工線生產(chǎn)模改為自動(dòng)化線生產(chǎn)模，供應(yīng)商生產(chǎn)線機(jī)床安裝位置與主機(jī)廠的標(biāo)準(zhǔn)不一致，后期需要調(diào)整主機(jī)廠開發(fā)的模具，這將會(huì)增加額外的開發(fā)費(fèi)用，并產(chǎn)生嚴(yán)重的項(xiàng)目延期。

2 多項(xiàng)目并行快速開發(fā)的對策與案例

經(jīng)過以上的分析，反復(fù)的后期設(shè)計(jì)變更、前期策劃不充分導(dǎo)致關(guān)鍵自制非外觀件（PB件）模具與生產(chǎn)設(shè)備不匹配、PC（整車廠自制的小零件）件模具開發(fā)流程不清晰，導(dǎo)致零件質(zhì)量開發(fā)狀態(tài)不滿足要求，反復(fù)調(diào)試。這3個(gè)主要原因影響了車身零件開發(fā)過程中時(shí)間、質(zhì)量和成本。

為此，團(tuán)隊(duì)思考如何能在現(xiàn)有流程上進(jìn)行優(yōu)化，集中人力資源，跨部門合作形成“車身聯(lián)合開發(fā)團(tuán)隊(duì)”，并將后期大量的更改前移，盡早盡快地解決潛在的設(shè)計(jì)、制造問題，這是本文研究的方向。

團(tuán)隊(duì)利用多年工作經(jīng)驗(yàn)，摸索創(chuàng)新出“車身聯(lián)合團(tuán)隊(duì)開發(fā)流程”，各區(qū)域聯(lián)合作戰(zhàn)，共同開發(fā)，具體改變有以下幾點(diǎn)：

1）增加定點(diǎn)前的“設(shè)計(jì)優(yōu)化工作”。由制造工程師（ME）或產(chǎn)品工程師（PE）組織質(zhì)量工程師（SQ）/潛在供應(yīng)商進(jìn)行定點(diǎn)前的設(shè)計(jì)評審工作，包含了數(shù)模結(jié)構(gòu)評審、零件工藝分析問題解決、零件搭接評審、關(guān)鍵零件工藝過程清單分析及制定，旨在通過前期小組成員合作將設(shè)計(jì)優(yōu)化的問題在數(shù)模發(fā)布前進(jìn)行更改，減少后期更改產(chǎn)生的時(shí)間、成本的浪費(fèi)。與此同時(shí)，在工藝策劃分析時(shí)評估材料利用率、零件成型分析等因素，能降低零件單件成本并提升零件質(zhì)量狀態(tài)。幾個(gè)并行開發(fā)項(xiàng)目實(shí)踐的對比情況如圖2所示。

圖2 項(xiàng)目開發(fā)變化前后供應(yīng)商提出的設(shè)計(jì)優(yōu)化的對比

從圖2可知，某轎車與某MPV車型為2019年項(xiàng)目，供應(yīng)商提出的設(shè)計(jì)變更數(shù)量較多，而在今年某SUV車型項(xiàng)目按照新思路、新理念實(shí)施開發(fā)后，供應(yīng)商后期提出的設(shè)計(jì)優(yōu)化建議和未更改數(shù)量均下降50%，極大地縮短了開發(fā)周期。

同時(shí)，在功能評估（FE）造車、可售車（S）造車階段，總成零件尺寸平均合格率較其他車型有明顯提升，同時(shí)零件材料利用率較其他車型對比均有提升，如圖3所示。

圖3 項(xiàng)目開發(fā)變化前后總成合格率的對比

2）自制非外觀件（PB件）開發(fā)流程優(yōu)化，即A/B點(diǎn)供應(yīng)商提前介入。初步方案如下：a.模具技術(shù)要求（SOR）編寫前，將對應(yīng)總成零件的A/B點(diǎn)供應(yīng)商的需求收集，同時(shí)車身聯(lián)合開發(fā)小組和供應(yīng)商一起確定最后的方案；b.模具設(shè)計(jì)方案評審由制造工程師組織質(zhì)量工程師/AB點(diǎn)零件供應(yīng)商技術(shù)人員參與評審，模具設(shè)計(jì)時(shí)盡可能兼容AB點(diǎn)供應(yīng)商的機(jī)床，如不能執(zhí)行則由車身聯(lián)合開發(fā)團(tuán)隊(duì)做決策；c.如果最后定點(diǎn)的零件供應(yīng)商由于一些原因不在A/B點(diǎn)范圍，那需要根據(jù)實(shí)際情況再討論如何解決。按照此方案在某MPV項(xiàng)目中運(yùn)用后，由于自制非外觀件（PB件）模具與機(jī)床不匹配導(dǎo)致后續(xù)更改的損失降為0，同時(shí)減少了大約1個(gè)調(diào)整周期的時(shí)間，起到了明顯的成效。

圖4 項(xiàng)目開發(fā)變化前后模具更改費(fèi)用的對比

3）從零到有建立了自制關(guān)鍵零件（Y1/Y2）類零件模具開發(fā)及管理流程：a. 評審并圈定關(guān)鍵模具供應(yīng)商清單，產(chǎn)品工程師發(fā)布的自制關(guān)鍵零件必須在關(guān)鍵模具供應(yīng)商清單中進(jìn)行選取，同時(shí)后期由質(zhì)量工程師組織團(tuán)隊(duì)成員從技術(shù)、質(zhì)量、成本、進(jìn)度方面的表現(xiàn)對模具供應(yīng)商進(jìn)行評價(jià)，動(dòng)態(tài)維護(hù)關(guān)鍵模具供應(yīng)商清單，同時(shí)后續(xù)將引導(dǎo)模具供應(yīng)商專業(yè)化發(fā)展；b. 由制造工程師負(fù)責(zé)組織相關(guān)人員對自制關(guān)鍵類零件模具設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評審，同時(shí)負(fù)責(zé)提升自制關(guān)鍵零件尺寸合格率，改變此前由零件供應(yīng)商自行管理的局面。

按照此流程在某SUV項(xiàng)目中進(jìn)行了嘗試，關(guān)鍵零件平均合格率明顯提升，比以往車型提升了9%（原來的83%提升到現(xiàn)在的92%），總成尺寸合格率也提升了6%，初見成效。

圖5 關(guān)鍵零件開發(fā)與控制

3 多項(xiàng)目并行敏捷開發(fā)總結(jié)

市場需求推動(dòng)項(xiàng)目開發(fā)的優(yōu)化。基于已有的、當(dāng)前的開發(fā)流程，本文提出成立“車身聯(lián)合開發(fā)團(tuán)隊(duì)”，并根據(jù)前期實(shí)踐制定了流程表。按照質(zhì)量管理體系的思維，制定并完善了每個(gè)項(xiàng)目的交付物。

對于需要協(xié)同開展工作的事項(xiàng)，通過跨區(qū)域討論形式進(jìn)行，形成簽字版文件。同時(shí)，技術(shù)團(tuán)隊(duì)成立了工藝科，原制造工程師工作將交由工藝工程師（SE）負(fù)責(zé)。其它組織機(jī)構(gòu)與職能沒有較多的變化，從供應(yīng)商定點(diǎn)，到試制樣件（OTS）、不可銷售車制造（NS）、可銷售車（S）及小批量生產(chǎn)（SOP）等各階段的同步、敏捷開發(fā)流程如圖6所示。

4 結(jié)語

圖6 車身鈑金件聯(lián)合開發(fā)團(tuán)隊(duì)與敏捷開發(fā)

在“車身聯(lián)合開發(fā)團(tuán)隊(duì)”創(chuàng)建與摸索的過程中，團(tuán)隊(duì)成員的思想進(jìn)行了激烈的碰撞，逐步達(dá)成一致，并且試行了一些項(xiàng)目，取得了良好的改善。接下來的新項(xiàng)目將完全按照車身聯(lián)合開發(fā)團(tuán)隊(duì)流程來進(jìn)行跟蹤管理，同時(shí)將逐漸完善流程管理。

團(tuán)隊(duì)將在此合作的基礎(chǔ)上繼續(xù)探討和研究更多好的工具、方法、流程來使車身零件開發(fā)流程更便捷、成本更低、質(zhì)量更好，例如：建立系統(tǒng)支持車身聯(lián)合開發(fā)團(tuán)隊(duì)的數(shù)據(jù)收集；模具供應(yīng)商的專業(yè)化發(fā)展，模具的平臺化發(fā)展；針對量少車型的降成本模具發(fā)展；新工藝的使用使模具投資成本下降，零件供應(yīng)商的專業(yè)化發(fā)展；焊接工藝的效率提升；焊接工藝及設(shè)備的鎖定及后續(xù)的平臺化發(fā)展等。