試論小型機加企業(yè)如何提高設(shè)計的工作效率

張勇

（上海航空機械有限公司，上海 201314）

對于自主研發(fā)、生產(chǎn)和銷售型企業(yè)而言，新產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)是企業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素之一，產(chǎn)品的設(shè)計好壞決定了企業(yè)后續(xù)一段時間內(nèi)的銷售業(yè)績。隨著工業(yè)化和信息化的發(fā)展，以及計算機輔助設(shè)計軟件的幫助，產(chǎn)品的更新?lián)Q代頻率較上世紀(jì)已經(jīng)是天壤之別。研發(fā)能力已經(jīng)成為企業(yè)綜合實力的重要組成部分，特別是在提倡民族自主品牌建設(shè)和科技創(chuàng)新的今天，設(shè)計工作的效率和質(zhì)量能夠為企業(yè)創(chuàng)造巨大的價值。

由于小型企業(yè)人力、物力和財力的資源限制，導(dǎo)致管理能力普遍存在局限性，產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)缺少系統(tǒng)的規(guī)劃和要求，產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)的質(zhì)量和效率很大程度上取決于技術(shù)員的個人能力。加上產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)工作的復(fù)雜性和不確定性較大，在技術(shù)對接、創(chuàng)意構(gòu)思和結(jié)構(gòu)優(yōu)化等諸多設(shè)計環(huán)節(jié)的工作量不易考核，導(dǎo)致小型企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計的工作效率問題易被忽視。

1 企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計現(xiàn)狀分析

1.1 中大型企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計現(xiàn)狀

根據(jù)企業(yè)產(chǎn)品和規(guī)模的差異，每個企業(yè)都有各自的研發(fā)管理模式。中大型企業(yè)的人力資源配置充分，管理制度精細(xì)、崗位職能清晰，有條件開展企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)庫的建立。中大型企業(yè)一般都會制定企業(yè)自己的設(shè)計手冊，用于規(guī)范產(chǎn)品設(shè)計工作，指導(dǎo)技術(shù)員開展產(chǎn)品各零部件的詳細(xì)工程設(shè)計工作。同時，通過數(shù)據(jù)庫的搭建實現(xiàn)零部件參數(shù)化設(shè)計，需要多大規(guī)格的零件能夠直接從數(shù)據(jù)庫中調(diào)取，大大提高了產(chǎn)品設(shè)計的工作效率。

1.2 微型企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計現(xiàn)狀

根據(jù)現(xiàn)行的我國對工業(yè)類微型企業(yè)的界定標(biāo)準(zhǔn)，從業(yè)人員20人以下或營業(yè)收入300萬元以下的為微型企業(yè)。微型企業(yè)大多以生產(chǎn)加工型居多，從事產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)的較少。具備產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)能力的微型企業(yè)一般也只從事單一產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)工作，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)相對簡單，設(shè)計人員數(shù)量少，溝通方便，省去了很多管理工作。

1.3 小型企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計現(xiàn)狀

小型工業(yè)企業(yè)從業(yè)人員一般在20～300人之間，以150人的小型機加型研發(fā)企業(yè)為例，研發(fā)人員一般在20～30人左右。不同于微型機加企業(yè)的來圖加工或單一產(chǎn)品研發(fā)，小型機加企業(yè)一般從事某一領(lǐng)域產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)工作，產(chǎn)品具有多樣化，需要一定的研發(fā)能力和管理能力。但不同于中大型企業(yè)的規(guī)范化，小型企業(yè)的人力配置和管理水平相比中大型企業(yè)薄弱很多。在產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)時一般都根據(jù)客戶要求安排人員進行設(shè)計，通過師傅帶徒弟、項目討論等方式開展具體設(shè)計工作，缺乏設(shè)計手冊等文件指導(dǎo)。導(dǎo)致技術(shù)員在開展設(shè)計時全憑個人理解，容易造成設(shè)計反復(fù)，同類零件個別尺寸的差異也要單獨設(shè)計出圖，造成設(shè)計浪費，導(dǎo)致設(shè)計效率降低。

2 問題分析和改進建議

2.1 提高“三化”設(shè)計水平

“三化”是通用化、系列化、組合化的統(tǒng)稱，是標(biāo)準(zhǔn)化的重要形式，對縮短研制周期，降低研制風(fēng)險，節(jié)省壽命周期費用，提高裝備質(zhì)量、可靠性和綜合保障能力等都具有重要作用。而“三化”設(shè)計水平低，產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)低是導(dǎo)致小型機加企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計效率較低的主要原因之一。以千斤頂產(chǎn)品設(shè)計為例，在開展“三化”設(shè)計前，某型機身千斤頂共有零部件117種188件，成件、標(biāo)準(zhǔn)件共有81種310件，詳見表1。

表1 某型千斤頂零件數(shù)量統(tǒng)計表

標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)的種類很多，其含義和計算方法也各有不同，常見的有種數(shù)系數(shù)、件數(shù)系數(shù)、應(yīng)用性系數(shù)、重復(fù)性系數(shù)、重量系數(shù)和結(jié)構(gòu)要素標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)等，以種數(shù)系數(shù)和件數(shù)系數(shù)為例，其具體計算公式如下：

經(jīng)計算，該型千斤頂產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化種數(shù)系數(shù)為40.91%、標(biāo)準(zhǔn)化件數(shù)系數(shù)為62.25%。

在保持千斤頂實際零部件數(shù)量不變的情況下，通過“三化”設(shè)計，將部分零部件進行通用化設(shè)計，使其轉(zhuǎn)變?yōu)槌杉鄳?yīng)部件上的標(biāo)準(zhǔn)件也納入到部件的管理中。經(jīng)“三化”設(shè)計后，該型千斤頂共有零部件46種63件，成件、標(biāo)準(zhǔn)件共有66種186件，詳見表2。

表2 某型千斤頂“三化”設(shè)計后零件數(shù)量統(tǒng)計表

經(jīng)計算，“三化”設(shè)計后的標(biāo)準(zhǔn)化種數(shù)系數(shù)為58.93%、標(biāo)準(zhǔn)化件數(shù)系數(shù)為74.70%，與原系數(shù)相比均有一定提高。由于計算時僅統(tǒng)計到“三化”設(shè)計后的部件種類和數(shù)量，未進一步統(tǒng)計到部件中的零件，因此標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)的提高能夠定性的反映出設(shè)計工作量的減少、工作效率的提高，但尚不能定量的體現(xiàn)。

2.1.1 功能模塊劃分

在具體產(chǎn)品設(shè)計時，通用化、系列化、組合化設(shè)計一般都是綜合進行的。在開展“三化”設(shè)計前必須對產(chǎn)品功能模塊劃分清楚。機身千斤頂采用三腳架式結(jié)構(gòu)，根據(jù)功能模塊劃分主要由支撐功能、頂升功能、液壓動力和移動搬運四大功能模塊組成，功能區(qū)域劃分如圖1所示。

圖1 機身千斤頂主要功能模塊劃分圖

根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點，進一步對各功能模塊的零部件開展功能分析和“三化”設(shè)計，詳細(xì)功能模塊框圖如圖2所示。

圖2 機身千斤頂詳細(xì)功能模塊框圖

2.1.2 零部件通用化、系列化設(shè)計

從圖示可以看出，支撐功能模塊主要由三腳架、拉桿和地腳組件三部分組成，根據(jù)千斤頂?shù)膮?shù)不同，其長度、直徑等也需要進行更改，影響零部件直徑尺寸的主要是千斤頂?shù)念~定載荷。因此，在“三化”設(shè)計時，首先約束額定載荷參數(shù)，也就是額定載荷相同或相近的千斤頂采用一個系列的通用件。相同載荷、不同高度的千斤頂斜支柱和拉桿的接口可以通用化設(shè)計，長度進行系列化設(shè)計，在不同千斤頂設(shè)計時可直接根據(jù)長度標(biāo)注即可。除長度尺寸為變量外，其余尺寸均為固定值，如圖3所示。在選用時只需給出基礎(chǔ)型號和長度，如孔距300mm的LG-01型拉桿選用時標(biāo)注為：

圖3 拉桿通用化、系列化設(shè)計圖

同噸位的千斤頂?shù)啬_組件受力情況相近，除球頭螺桿長度需要根據(jù)千斤頂?shù)母叨冗M行調(diào)整外，其余零件均為通用件。因此，可將地腳組件設(shè)為成件，開展通用化、系列化設(shè)計，將螺桿長度設(shè)為變量，選用時只需標(biāo)注基礎(chǔ)型號加螺桿長度，

如球頭螺桿長度為300mm的DJZJ-01型地腳組件標(biāo)注為：

零部件“三化”設(shè)計的核心在于條件約束和變量設(shè)置，通過功能分析先對適用范圍進行限定，適用范圍確定后就能把零件的大部分尺寸固化。再根據(jù)零件特點設(shè)置一到兩個變量尺寸，即可實現(xiàn)零部件的系列化設(shè)計。通過對千斤頂其他功能模塊零部件的分析，實現(xiàn)了10種零部件的“三化”設(shè)計，具體如表3所示。

表3 某型千斤頂零部件“三化”設(shè)計統(tǒng)計表

通過選用上述成件，同類千斤頂在設(shè)計時，可減少51種零件的設(shè)計，少繪制設(shè)計圖63張、少編制工藝63份。

2.1.3 建立成件數(shù)據(jù)庫

根據(jù)不同載荷級別，逐步補充千斤頂產(chǎn)品的基礎(chǔ)成件數(shù)據(jù)庫，包括三維模型，在同類產(chǎn)品設(shè)計時可以直接選用現(xiàn)有成件，只需要繪制剩余的專用件和編制BOM表即可完成一型產(chǎn)品的設(shè)計工作。根據(jù)上一章節(jié)零件數(shù)量初步計算，一份圖樣和工藝文件編制時間按平均2h·人計算，原117種零件需要234h·人，“三化”設(shè)計并建立數(shù)據(jù)庫后只剩46種零件，需要92h·人，工作效率可提升60%。

2.2 發(fā)揮團隊管理優(yōu)勢

小型機加企業(yè)管理比較薄弱，在產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)時往往按項目隨機分配人員，導(dǎo)致人員項目穿插多，不同項目負(fù)責(zé)人在安排工作時易出現(xiàn)項目工作沖突等問題，導(dǎo)致設(shè)計工作效率降低。由于項目組之間人員為穿插結(jié)構(gòu)，非固定團隊，導(dǎo)致人員流動時，易造成其負(fù)責(zé)項目工作脫節(jié)，需要新加入的同事花費較多時間熟悉前期工作情況，造成效率降低。以設(shè)計團隊為單元管理，將設(shè)計員按三到四人進行分組，每個小組為固定人員，共同參與某幾個項目的設(shè)計開發(fā)工作，有利于項目負(fù)責(zé)人熟悉每位成員的專業(yè)能力及其優(yōu)缺點，便于工作統(tǒng)一安排，提高設(shè)計工作效率。即便是出現(xiàn)個別小組成員流動，剩余成員也了解項目情況，能夠直接上手工作，減少項目熟悉時間。

3 結(jié)語

通過零部件“三化”設(shè)計和團隊管理模式的方法能夠減少同類產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)時間，提高小型機加企業(yè)的設(shè)計工作效率。但是每個企業(yè)的管理模式、制度建設(shè)和人員構(gòu)成都存在差異，因此提高工作效率的方法也不能一概而論，需要因地制宜，綜合分析企業(yè)在設(shè)計開發(fā)過程中的優(yōu)缺點，制定針對性的措施才能有效地提高企業(yè)設(shè)計開發(fā)的工作效率。