轉換器產品“三化”設計工作實踐研究總結

王怡心 余 超 羊露瑤 李 嬋 葉淵璐 沈淑麗

（公牛集團有限公司 慈溪 315314）

前言

隨著消費市場的不斷細分和擴大，為迎合客戶多元化需求，產品除滿足基礎功能需求外，還需為客戶提供更多的“驚喜”需求，因此產品的結構更加復雜化，產品的品類更加多樣化。為了產品快速上市，搶占先機，就要求產品縮短研發周期、降低制造成本并保證質量可靠。實現這一目標需要科學且有效的管理，那么“三化”工作便是其中的關鍵一環。

那么什么是產品“三化”設計？產品“三化”通常是指通用化、系列化和模塊化。產品“三化”設計是指工程師設計產品時需遵循“三化”的原則，用盡可能少的時間和投入，充分利用現有成果，快速設計產品的一種設計理念。通用化的零部件即稱為通用件，它可在類似產品中實現通用互換。標準件是通用件的高級形式，它是按照國標或企標等要求而生產，具有明確的規定。模塊化設計出的組件具有很強的通用性，不同組件可實現不同功能，可根據需要組合不同的組件，像“搭積木”的方式快速完成產品設計，模塊化是“三化”設計中的核心和精髓[1]。

本公司轉換器業務線產品的零部件主要可分為專用件、借用件、通用件和標準件等。“三化”工作的目的就是要提高產品的標準化系數（量化指標），其中對于通用件和標準件（后面簡稱“通標件”）的管理是“三化”工作的基礎也是重要部分。其次，信息化環境如數據存儲庫和智慧研發設計平臺的搭建都對“三化”工作的開展有著不可忽視的支撐作用。除此之外，本公司轉換器業務線在注重自身經驗的積累外，也在幫助和指導著其他業務線相關工作的開展。本文對實際的“三化”工作實踐進行研究總結，并對未來的“三化”推進工作做出進一步的思考。

1 通標件的新增管理

本公司轉換器業務線對通標件具有明確的分類。標準件分類見圖1，通用件分類見圖2。除此之外，一些電子組件也作為通用件來使用，如LED 組件、USB 組件、漏保組件、防雷組件等。對于一些特殊產品線，基于產品自身特點，定義了特有的通用件，如外殼/框類、出線板、封蓋、座子、防雷模塊等。

圖1 標準件主要分類

圖2 通用件主要分類

結構工程師在產品設計中有新增通標件的需求時，對其審核大致要經過以下步驟：首先會經過標準化工程師，進行新增必要性的標準化審查，盡量引導和建議工程師選用零部件庫里已有的零件；后如確有必要新增，結構工程師需填寫《零部件通用性分析報告》，經部門領導的審核同意后，交至標準化處，取得圖紙編號，便可進行后續操作。

對于通標件的圖號和料號均具有唯一性，不允許出現重號避免錯誤，并且圖號需遵循一定的標準要求進行編號，見圖3。編號格式里包含的標識符和分類號可便于快速識別出零部件對應的產品線和類型。

圖3 通標件圖紙編號格式

標準化工程師會建立匯總臺賬，并對臺賬進行動態維護更新，確保臺賬信息的時效性和完整性。臺賬包含部件的規格、材質、圖號、顏色等信息，為標準化審查提供直接依據，也便于對零部件的通用化工作進行監控和總結。

對于零部件的設計堅持“非必要，不新增”原則，宣導“三化”設計，增強“三化”意識，促進“三化”開展，定期向工程師進行制圖規范培訓，為產品設計“賦能”助力，并對設計圖紙進行標準化審查，整理分析圖紙問題，旨在提高設計效率和質量。與此同時，結合現有轉換器業務線的工作經驗，對新興業務線相關工作的開展提供了一定的指導和幫助。

2 標準化系數的統計管理

在對通標件進行管理的基礎上，產品標準化系數是產品開發過程中標準化審查的內容之一[2]，通過對產品標準化系數的統計，令產品設計的標準化程度能夠以一種量化的指標來直觀反應，展示“三化”工作的作用和效果，并推動標準化工作更深入地進行。

標準化系數是以產品型號為基礎來計算的，目前本公司產品標準化系數的計算方式如下：

式中：

N1—借用數；

N—零件總數。

其中借用包含借用件、外購件、標準件、通用件等，數量的計算是以最小不可拆解的零部件為統計單位。

標準化工程師建立《產品標準化系數臺賬》，見圖4，并對所有系列產品進行匯總統計，根據項目實際開展情況實時更新臺賬，一般當產品的總裝圖發布后，便可計算系數。

圖4 產品標準化系數臺賬

審查統計的產品有全新品類，有功能延展類，也有基礎升級類等。其中，基礎系列的延長線插座產品普遍系列化程度較高，除了上下蓋是專用件外，其余零部件基本均已實現通用化，這說明目前基礎系列產品技術平臺的運用較為成熟。軌道插座系列作為本公司全新品類產品，一經推出便深受大眾喜愛，隨著這一品類SKU 的不斷豐富，也逐漸建立起屬于自己的產品平臺，這對于后續類似產品的快速模塊化設計提供技術支撐。

3 基于PLM 系統的零部件數據存儲庫管理

目前，PLM 系統的應用已成為提升制造企業信息化管理的重要手段。依托于數字化平臺的支撐，可將這些通標件的數據納入到PLM 系統中進行管理，實現對產品全生命周期狀態的管理，并以PLM 系統數據為基礎來使用零部件。

目前對轉換器業務線所使用的通標件數據庫主要來源于集團級和業務級兩個層級，見圖5。集團級的數據庫可供公司所有業務線共享，可跨業務線進行借用，轉換器級的庫則只能供本業務線內部使用。數據庫由專人進行日常管理及維護，確保數據庫的準確性。數據庫中存儲有關于零部件的3D、2D 圖檔數據，還包括零部件的料號、物料描述、規格尺寸、特征參數等屬性數據，確保零部件的選用正確。對于零部件可以直接借用，不用重新出圖，節省開發時間。

圖5 主要通標件數據庫來源

對于零部件的升庫管理，由標準化工程師進行定期管控。標準化工程師在數據庫中優選出通用化程度較高、重復使用次數較多、性能指標較優良并且滿足料號和3D、2D 圖檔狀態均已發布的零部件，提出將其升庫至集團的申請，經相關領導的審批會簽同意后，完成升庫操作。有些升庫的通用件可延用原專用件的編號。升庫后的零部件可被其他業務線所借用，進一步提高公司整體的零部件通用化程度。

4 “智慧設計”研發設計平臺的搭建

將模塊化設計理念與數字化深度融合，搭建一個共享的研發數字化設計平臺，實現產品的快速設計工作。轉換器業務線于2020 年引入“智慧設計”研發平臺，經一年多的努力和調試，現已投入使用。

“智慧設計”系統內嵌入creo 設計軟件當中，能進行UDF 標注、知識分享、相似性分析、成本分析、CBB庫分析等。其中CBB 庫便是模塊化設計理念的直接體現，其組織結構見圖6。CBB 庫可方便查詢通標件、電子元器件等物料的詳細信息，包括可視化信息、示意圖及屬性等，并且可直接打開或裝配模型，方便調用這些通用模塊，實現快速設計，提高產品通用化程度。

圖6 CBB 庫組織結構

5 未來“三化”工作的進一步思考

產品“三化”工作主要就是利用好“三化”資源，并開展好“三化”設計。“三化”工作是一項系統性、持續性的工作，除了做好通標件管理的基礎工作，并利用好PLM 系統和智慧設計等數字化工具外，為了能更好地推進“三化”工作，可從制度規范、組織建設、知識沉淀及技術規劃等方面入手。開展“三化”工作的整體推進思路框架可見圖7。

圖7 “三化”工作推進思路框架

“三化”工作的有效開展，需要制度層面的規范和指導，制定相關標準文件，完善規范要求，比如《產品設計規范》、《設計圖紙制圖規范》、《產品平臺和CBB 管理規范》等，通過制度的約束來提升產品綜合設計質量。

“三化”工作的有效開展，需要組織層面的建設和保障，需要領導層自上而下的支持和推動，由于在實際工作中需要多部門間的協同工作，可建立“三化”工作專項推進小組來推動工作的開展，加強組織內的交流和協作，互聯互通，共同做好“三化”工作。

“三化”工作的有效開展，需要知識層面的沉淀和積累，隨著“三化”工作的實際推進及實物標準化項目的不斷落地，可借助“科技情報與知識管理”及“知識庫”等平臺，做好知識的積累和沉淀，實現知識經驗的共享和繼承，寶貴的知識經驗可在日后設計中幫助工程師規避雷區，避免錯誤，同時可供新人快速學習和成長，實現“三化”工作的價值。

“三化”工作的有效開展，需要技術層面的規劃，做好整體規劃，可結合公司的“三年技術規劃”，在技術規劃的指導下，為“三化”工作提供未來要求的總體框架，引領“三化”工作開展。

除此之外，“三化”工作的順利開展離不開良好的工作氛圍和外部環境，加強對工程師“三化”設計的培訓教育和學習，讓工程師充分認識到“三化”意識在產品設計中的重要性，并有意識的開展“三化”設計。在新品項目中強化“三化”評審，對“三化”設計作出審查和評估，最大限度提高設計繼承性，減少原材料、零部件的品種和規格。

6 結束語

“三化”工作的開展是縮短產品研制周期、降低開發成本及提高產品質量的關鍵，為企業持續提供市場競爭力。對標準件和通用件的管理是“三化”工作的基礎，標準化系數是“三化”工作的量化體現。借助于PLM 系統實現數據的管理，建立其數據存儲庫，并借助于“智慧設計”平臺，利用好產品平臺和CBB 庫進行產品設計，方便快速的對通用模塊進行重用，充分發揮模塊化設計的優勢。本文對實際工作當中的實踐經驗進行總結研究，并對未來工作做了進一步的思考，也希望在未來，公司的“三化”工作能更加深入細致，以實現更大的效益。