淺談“精益設(shè)計(jì)”理念在成本控制中的有效應(yīng)用

1、淺談“精益設(shè)計(jì)”理念在成本控制中的有效應(yīng)用洪明志引言：2008年以來(lái)，受金融危機(jī)的影響，我們公司面臨的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)壓力日趨增大，加上前些年的技術(shù) 領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)正在逐漸縮小，成本已逐漸成為決定產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的重要因素，公司在不斷提升產(chǎn)品質(zhì)量的 同吋，必須加強(qiáng)成本控制。最近，公司的組織結(jié)構(gòu)改革，績(jī)效考核的調(diào)整很大程度上正是考慮提高 成本的有效控制。在生產(chǎn)環(huán)節(jié)，公司這兩年已將“精益生產(chǎn)”充分的應(yīng)用。然而，產(chǎn)品成本的很大 程度上在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段就己決定了，具有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，設(shè)計(jì)階段決定了整個(gè)產(chǎn)品生命周期成本的 70%以上。的確，一旦產(chǎn)品設(shè)計(jì)完成，其成本在后續(xù)階段降低的空間是相當(dāng)有限的。于是，隨著“精 益生產(chǎn)”思想的

2、廣泛傳播，“精益設(shè)計(jì)”理念逐漸受到很多企業(yè)的重視°所謂“精益設(shè)計(jì)”是對(duì)“精益生產(chǎn)”的延伸。精益生產(chǎn)源于日本豐田的管理方式，它的核心思 想是消除浪費(fèi)、持續(xù)改善。“精益設(shè)計(jì)”就是將“精益生產(chǎn)”的精益理念延伸到設(shè)計(jì)階段，從而實(shí)現(xiàn) 產(chǎn)品全生命周期的成本控制。以下，以低成本標(biāo)定裝置的開(kāi)發(fā)為例，講解如何才能將“精益設(shè)計(jì)”理念在成木控制屮得到有 效應(yīng)用：一、設(shè)計(jì)輸入分析設(shè)計(jì)輸入可分為外部輸入和內(nèi)部輸入，外部輸入主要面向客戶、市場(chǎng)，內(nèi)部輸入主要是各個(gè)系 統(tǒng)之間的需求。無(wú)論是外部輸入還是內(nèi)部輸入，在方案開(kāi)始設(shè)計(jì)時(shí)就需要對(duì)其進(jìn)行確切的分析，如 果設(shè)計(jì)輸入不足，會(huì)造成產(chǎn)品功能缺失，如果設(shè)計(jì)輸入過(guò)多，會(huì)產(chǎn)生

3、剩余功能，而造成產(chǎn)品的先天 性浪費(fèi)。我們的工程師在千方百計(jì)的去理解客戶真正需求的同時(shí)，還需要想方設(shè)法掌握其他系統(tǒng)的確切 需求。標(biāo)定裝置最初的設(shè)計(jì)采用伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和高精度直線運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，當(dāng)時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)輸入的理解應(yīng)該 是不夠深刻的。低成本標(biāo)定裝置設(shè)計(jì)時(shí)，在方案設(shè)計(jì)階段，就對(duì)設(shè)計(jì)輸入進(jìn)行了大量的工作，不僅 同相關(guān)技術(shù)人員反復(fù)討論，還對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品的使用情況進(jìn)行了深入了解，同時(shí)對(duì)其工作原理進(jìn)行了充 分的分析，最終發(fā)現(xiàn)其實(shí)際的定位精度要求遠(yuǎn)沒(méi)有z前想象的那么高，并通過(guò)多方討論確定了定位 精度在以內(nèi)的范圍，從而為后續(xù)的低成本設(shè)計(jì)留出了設(shè)計(jì)空間。當(dāng)然，我們公司的產(chǎn)品基本都屬于跨多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的復(fù)雜系統(tǒng)，其內(nèi)部輸入往往同

4、復(fù)雜的外部 輸入一樣難以確定。就拿標(biāo)定裝置來(lái)說(shuō)，其設(shè)計(jì)輸入是成像算法的需求，成像算法對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)是外 行，只希望機(jī)械精度越高越好，而機(jī)械設(shè)計(jì)人員對(duì)成像算法更是外行，對(duì)成像算法的需求更是云里 霧里。因此，要想分析好跨學(xué)科之i'可的設(shè)計(jì)輸入，需要設(shè)計(jì)人員盡可能的拓寬其跨學(xué)科的知識(shí)面，在 進(jìn)行設(shè)計(jì)輸入分析時(shí)，敢于并且能夠向其他領(lǐng)域延伸，不要一味聽(tīng)從，也不要自以為是，更不要只 拍腦袋，一定要時(shí)時(shí)刻刻堅(jiān)持實(shí)事求是的思想，做到設(shè)計(jì)輸入有理有據(jù)。完成了設(shè)計(jì)輸入的確切分析，“精益設(shè)計(jì)”也就走完了第一步。二、突破性的創(chuàng)新設(shè)計(jì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中，要使“精益設(shè)計(jì)”理念得以充分的體現(xiàn)，還需要有突破性的創(chuàng)新思想。創(chuàng)新

5、 設(shè)計(jì)不僅在增加功能、提供品質(zhì)方面起著舉足輕重的作用，在簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)、低成本設(shè)計(jì)中往往產(chǎn)生意 想不到的效果。低成本標(biāo)定裝置的設(shè)計(jì)過(guò)程屮，在明確可以取消伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)后，一般人想到的是可以改用變 頻電機(jī)或者步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)，而我當(dāng)吋就采用了突破性的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，發(fā)現(xiàn)標(biāo)定裝置的運(yùn)動(dòng)只要求對(duì)幾 個(gè)有限的固定位置進(jìn)行定位，不在乎其運(yùn)動(dòng)過(guò)程，于是設(shè)計(jì)了帶鋸齒的定位尺作為位置輸入，用一個(gè)光電開(kāi)關(guān)當(dāng)位置觸發(fā)傳感器，另一個(gè)光電開(kāi)關(guān)當(dāng)計(jì)數(shù)器，用帶直流電機(jī)的電動(dòng)推桿作為驅(qū)動(dòng)，通 過(guò)兩個(gè)光電開(kāi)關(guān)的反饋來(lái)控制電動(dòng)推桿的起停，同時(shí)在程序上增加延遲停止來(lái)提高運(yùn)動(dòng)精度，最終 以最簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)方式，最低廉的成本實(shí)現(xiàn)了有一定定位精度要求的標(biāo)定裝

6、置的設(shè)計(jì)。加上對(duì)其所有零 部件的結(jié)構(gòu)、工藝優(yōu)化，最終以設(shè)計(jì)手段將低成本標(biāo)定裝置的成本控制到了極致，充分的展現(xiàn)了“精 益設(shè)計(jì)”理念。另外，在今年的大型產(chǎn)品測(cè)試與改進(jìn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)過(guò)程屮，對(duì)其屮的柵格準(zhǔn)直器的設(shè)計(jì)，也進(jìn)行 了突破性的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。測(cè)試與改進(jìn)平臺(tái)設(shè)計(jì)之前，去密云對(duì)實(shí)驗(yàn)用呆滯物料作了個(gè)摸底，發(fā)現(xiàn)了一 堆銹跡斑斑的柵格準(zhǔn)直器，其隔片全是鉤合金的。知道鉤比較貴，但是不知道貴到什么程度，也就 沒(méi)特別在意。后來(lái)和外協(xié)廠咨詢才知道，一個(gè)鴨合金柵格準(zhǔn)直器造價(jià)約5萬(wàn)元，當(dāng)時(shí)心頭一怔，真沒(méi) 想到上百萬(wàn)元的東西就這么銹跡斑斑的扔在墻角。隨著測(cè)試與改進(jìn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)工作的展開(kāi)，也需要 設(shè)計(jì)柵格準(zhǔn)直器，那堆銹跡斑斑的呆

7、滯物料還無(wú)法滿足設(shè)計(jì)要求，也沒(méi)法對(duì)其進(jìn)行改造。沒(méi)辦法， 只好重新設(shè)計(jì)，出方案時(shí)，我在想，如果還用鉤合金，豈不又要花好兒十萬(wàn)，不行！必須另辟蹊徑, 通過(guò)創(chuàng)新設(shè)計(jì)，大膽的設(shè)想能否用鉛誦合金來(lái)代替，將后準(zhǔn)直器合成一塊，設(shè)計(jì)成純鉛銖合金的柵 格準(zhǔn)直器呢？方案提出后，得到了物理算法的認(rèn)可，難題是能否加工成型，后來(lái)通過(guò)對(duì)加工工藝進(jìn) 行不斷優(yōu)化，現(xiàn)在在外協(xié)廠己基本試制成功，其成本不到2千元，也就是不到原來(lái)的4%,不僅為測(cè) 試與改進(jìn)平臺(tái)節(jié)省了成本，還使柵格準(zhǔn)直器將來(lái)用于高端產(chǎn)品成為可能。當(dāng)然，擁有豐富的想象力，同時(shí)也要講求實(shí)際；具備突破性的創(chuàng)新精神，同時(shí)也要對(duì)未經(jīng)證實(shí) 的技術(shù)持懷疑態(tài)度?！熬嬖O(shè)計(jì)”的過(guò)程一定

8、要堅(jiān)持科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)，以控制創(chuàng)新思想所帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。 在低成本標(biāo)定裝置創(chuàng)新方案提出后，我們?cè)诂F(xiàn)有艙外標(biāo)定裝置上進(jìn)行了原理驗(yàn)證測(cè)試，待原理驗(yàn)證 測(cè)試通過(guò)后又進(jìn)行了樣機(jī)的精度測(cè)試和可靠性測(cè)試，直到采用新技術(shù)卻沒(méi)有新風(fēng)險(xiǎn)后才大張旗鼓的 用丁.產(chǎn)品。突破性的創(chuàng)新設(shè)計(jì)是“精益設(shè)計(jì)”理念用于成本控制中的一大法寶。三、模塊化設(shè)計(jì)模塊化設(shè)計(jì)己被廣泛應(yīng)用于機(jī)床、電子產(chǎn)品、航空、航天等設(shè)計(jì)領(lǐng)域。從我們公司歷年的培訓(xùn) 資料可見(jiàn)，自04年就開(kāi)始推廣引用。然而模塊化設(shè)計(jì)的道路荊棘滿布，模塊化進(jìn)程往往停滯不前。我們公司早期發(fā)展走的是定制化路線，隨著市場(chǎng)的逐年擴(kuò)大，其產(chǎn)品種類越來(lái)越多，其生產(chǎn)管 理越來(lái)越復(fù)雜。隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)壓力

9、的增大，產(chǎn)品利潤(rùn)空間日趨減小，對(duì)產(chǎn)品的成本控制要求盡可能 的進(jìn)行大批量生產(chǎn)，然而受公司產(chǎn)品市場(chǎng)特點(diǎn)的限制，其批量一般很小。于是公司的個(gè)性化定制與 大批量生產(chǎn)間的矛盾也就愈發(fā)嚴(yán)重，模塊化設(shè)計(jì)就是解決這一矛盾的有效手段。低成本標(biāo)定裝置的設(shè)計(jì)充分的利用了模塊化設(shè)計(jì)思想，盡可能的壓縮空間尺寸，確保滿足多個(gè) 系統(tǒng)的空間要求，結(jié)合標(biāo)定塊的調(diào)節(jié)要求，增加標(biāo)定塊的安裝方式，靈活運(yùn)用不同配置零件，最終 不僅滿足了單、雙視角j車的使用要求，還可應(yīng)用于快檢、pb6000、雙能火車等系統(tǒng)。低成本標(biāo)定裝 置的實(shí)際應(yīng)用已逐漸體現(xiàn)了模塊化設(shè)計(jì)所帶來(lái)的好處：1、被后來(lái)開(kāi)發(fā)的fs6000所釆用，減少了其設(shè)計(jì)工作量；2、標(biāo)定裝置

10、的生產(chǎn)rflz前的隨各個(gè)系統(tǒng)生產(chǎn)變?yōu)槟K部件的批量化生產(chǎn)，提高了部件產(chǎn)品的 批量，降低了生產(chǎn)成本，同時(shí)可以對(duì)其進(jìn)行預(yù)投，為各系統(tǒng)的定制生產(chǎn)節(jié)省了時(shí)間；3、標(biāo)定裝置的模塊化生產(chǎn)，方便了組織管理，減少了管理和流程成本；簡(jiǎn)化了質(zhì)量控制，降 低了產(chǎn)品的缺陷率。模塊化設(shè)計(jì)從模塊化程度可分為零件層面的模塊化設(shè)計(jì)、部件層面的模塊化設(shè)計(jì)和產(chǎn)品層面的 模塊化設(shè)計(jì)（如下圖）。低成木標(biāo)定裝置的模塊化設(shè)計(jì)屬于部件層面的模塊化設(shè)計(jì)，要想從模塊化設(shè)計(jì)獲得更多的貢獻(xiàn), 在挖掘所有共性部件的模塊化設(shè)計(jì)的同吋，需要從系統(tǒng)著手深化模塊化設(shè)計(jì)，使其達(dá)到產(chǎn)品層面的 模塊化設(shè)計(jì)。模塊化設(shè)計(jì)過(guò)程中耍防止為了模塊化而模塊化，這樣往往會(huì)因?yàn)?/p>

11、模塊化而帶來(lái)大量的冗余結(jié)構(gòu), 反而增加生產(chǎn)管理成本。所設(shè)計(jì)的模塊的加工工藝性能、裝配維修性能、可靠性都需要進(jìn)行徹底的 優(yōu)化，減掉所有不必要的成本環(huán)節(jié)。真正的模塊化設(shè)計(jì)是“精益設(shè)計(jì)”的成功法則。四、現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法一一三維仿真設(shè)計(jì)三維仿真設(shè)計(jì)是現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的核心。通過(guò)三維建模，可以隨時(shí)看到其他部件的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，并 進(jìn)行隨時(shí)的模擬裝配，如果發(fā)現(xiàn)有設(shè)計(jì)不合理的情況，可以隨時(shí)的進(jìn)行更改和優(yōu)化，對(duì)于有些重要 的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，像連桿機(jī)構(gòu)，還可以進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，看看是不是會(huì)和其他的機(jī)構(gòu)發(fā)生干涉。三維仿真 設(shè)計(jì)不僅可以大大的縮短設(shè)計(jì)時(shí)間，還可以一改以往只有在零部件設(shè)計(jì)完成后才能校驗(yàn)的弊病，大 大的提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量和設(shè)計(jì)效率

12、。與此同時(shí)，也使得工程設(shè)計(jì)階段能夠真正的實(shí)行盡可能的同步設(shè) 計(jì)。在三維仿真的基礎(chǔ)上進(jìn)行有限元分析，去除一切多余材料，找到最優(yōu)化結(jié)構(gòu)，可以使其成本降 到最低。對(duì)于上文提到的模塊化系統(tǒng)，更加需要采用三維仿真設(shè)計(jì)，建立模塊化的數(shù)字模型和參數(shù)化的 配置，確保模塊化設(shè)計(jì)更加徹底，同時(shí)方便模塊的后續(xù)升級(jí)優(yōu)化。低成本標(biāo)定裝置全部采用三維設(shè)計(jì)，使其后續(xù)的升級(jí)優(yōu)化變得非常的快捷便利。三維仿真設(shè)計(jì)是“精益設(shè)計(jì)”的有效手段。五、總成本控制設(shè)計(jì)“精益設(shè)計(jì)”理念包含了設(shè)計(jì)過(guò)程中的成本精簡(jiǎn)，但必須保證設(shè)計(jì)過(guò)程中的必要投入。精益設(shè) 計(jì)需要從整體上、系統(tǒng)上，從精益求精的優(yōu)化上，來(lái)考慮整個(gè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)、設(shè)計(jì)進(jìn)程以及總體成本， 從而能夠達(dá)到更加高素質(zhì)、高水平、低成本的一種設(shè)計(jì)狀態(tài)。如下圖，成木曲線一的設(shè)計(jì)成木大于 成本曲線二，但是成本曲線一的總成本卻遠(yuǎn)小于成本曲線二。成本成本峨二為了更好的控制總體成本，精益設(shè)計(jì)過(guò)程中需要盡可能的向下游延伸：從采購(gòu)、管理到制造和 售后服務(wù)。盡可能的搜集新產(chǎn)品所需材料的價(jià)格、產(chǎn)品經(jīng)過(guò)工序、每小時(shí)的工資、制造費(fèi)用以及維 護(hù)成本等資料。低成本標(biāo)定裝置設(shè)計(jì)過(guò)程屮，進(jìn)行了詳實(shí)的設(shè)計(jì)輸入分析，進(jìn)行了原理實(shí)驗(yàn)，樣機(jī)測(cè)試。沒(méi)有 簡(jiǎn)單的采用伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，而是