长安汽车上海工程研究院宋道贵
一,深度运用同步工程是国内汽车自主研发的趋势;
国内、国际汽车市场竞争加剧,产品质量要求越来越高,汽车换代周期越来越短,成本要求越来越低。这就需要各汽车公司更好、更快进行新产品开发、投放,以满足用户不断提高的需求。为实现这一目,同步工程产品研发中深度运用显尤为重要。
同步工程简称“SE(Simultaneous Engineering)”,是对产品开发及其相关(制造和支持等)过程进行集成、并行系统化工作模式。IT技术和计算机辅助造型(CAS)、辅助设计(CAD)、辅助工程分析(CAE)和辅助制造(CAM)等新技术运用,为同步工程提供了强大技术支持。
同步工程(SE,SimultaneousEngineering),又称并行工程。定义如下:“对整个产品开发过程实施同步、一体化设计,促使开发者始终考虑从概念形成直到用后处置的整个产品生命周期内的所有因素(包括质量、成本、进度和用户要求)的一种系统方法。它把目前大多按阶段进行的跨部门(包括供应商和协作单位)的工作尽可能进行同步作业。”
SE有如下特点:(1)同步性:产品开发的各个子过程尽可能同步进行;(2)约束性:将约束条件提前引入
产品开发过程,尽可能满足各个方面要求;(3)协调性:各个子过程间密切协调以获得质量(Q)、时间(D)、成本(C)等方面的最佳匹配;(4)一致性:产品开发过程的重大决策建立在全组成员意见一致的基础上。
同步工程的目标是提高质量、降低成本、缩短产品开发周期。同步工程在实现上述目标过程中,主要通过以下方法:(1)开发有效性改进:使开发全过程方案更改次数减少50%以上;(2)开发过程同步:使产品开发周期缩短40%~60%;(3)设计和制造过程一体化:使制造成本降低30%~50%。
国内汽车企业越来越多地运用同步工程,使得产品的设计和实验、试制等阶段紧密地结合起来,既缩短了产品开发周期,又降低了研发费用。重视整个过程的协调性,是中国汽车自主开发走向成熟的一种表现。
传统开发模式及其不足
传统汽车产品开发采用顺序工程方法,即首先是确定造型,制订产品开发计划及预算,然后由产品研发部门进行产品设计,待设计完成后再由规划部门进行工艺设计与开发,接下来是对产品及工艺确认,包括生产准备和试生产等。该开发模式主要缺陷如下:
1.各部门之间信息沟通不足
设计阶段,产品相关信息不能及时提供给工艺部门、制造部门、质量控制部门、销售部门及相关供应商,难以获这些部门产品相关约束反馈,设计人员难以全面考虑制造过程及质量保证等问题。
2.产品开发周期过长
制造部门、质量控制部门和相关供应商不能早期介入项目,设计中不能考虑制造可行性及质量控制要求,使产品存先天缺陷,而这种缺陷往往到了项目后期才暴露出来,需要重新设计验证,造成大量人力、物力和时间浪费,造成新产品投产后还存不同程度质量缺陷,导致公司及品牌信誉受损。
同步工程运用及特点
从20世纪80年代起,各大汽车公司已产品开发各环节中广泛采用同步工程。一个全新轿车开发周期已从当时36~48个月缩短至现18~24个月左右。同时,产品开发质量到了进一步提高。如今,各大公司仍不断改进开发方法,力求进一步缩短开发周期。
同步工程之能促使产品开发速度和质量上取如此飞速进步,主其具有以下特点:
1.强调开发过程并行性
成立项目组和产品造型设计阶段适时发布信息、预分析等,使有关部门和相关供应商能在造型阶段就
及早参与项目,在方案设计阶段就能开展市场、工艺、模具和关键零部件可行性分析等。不同专业过程并行开展,使占项目开发周期较长开发过程以同步进行,以有效缩短开发周期。顺序开发与同步工程时间进度比较如图1所示。
图1 顺序开发与同步工程时间进度比较
顺序工程方法存产品开发周期长、成本高以及开发质量难以保证等问题,无法适应激烈市场竞争下汽车企业需要,,同步工程技术到了迅速推广应用。
汽车配套2.强调开发过程系统性
同步工程要求设计人员造型阶段就要开始综合考虑产品生命周期各个方面,包括产品定位、市场需求、成本、产品性能(可靠性、安全性、动力性、经济性和舒适性等)、工艺性、质量控制及报废与回收等。这就要求各专业人员及时提供各方面意见,系统考虑设计方案,产品设计阶段时作出正确工程决策,在设计阶段尽早暴露问题,把错误和缺陷消除设计阶段,提高设计质量,降低项目后续开发成本、制造成本及售后服务成本。顺序开发与同步工程成本比较如图2所示。
图2 顺序开发与同步工程成本比较
3.强调各相关职能间工作协同与集成
同步工程中,设计、制造、质量控制和销售等不再作为相互独立过程,作为一个系统有机组成部分。项目组是该系统组织模式,项目目标是将上述各过程联系一起纽带。共同目标,各相关职能开发过程中遇到复杂问题能够及时沟通信息,寻求最佳处理方案,利用供应商的知识经验可以避免同类问题的发生,有效提高工作效率和产品质量。顺序开发与同步工程质量问题比较如图3所示。
图3 顺序开发与同步工程质量问题比较
在新产品开发过程中,有很大一部分时间和金钱的损失是由于设计失误造成的。运用同步工程,可以尽可能地避免这种状况,使资源利用率最大化。深度运用同步工程成为国内汽车自主研发的趋势。
观点:质量、成本是设计出来的;
“比如说,在传统的设计过程中,设计和生产准备是完全脱节的。这就可能出现前期造型很漂亮,但是到了设计模具阶段才发现根本没有办法制造的窘境。运用同步工程后,在早期造型设计时,后期的工程师和供应商就开始介入。由他们考虑模具是否方便设计、制造,以及特殊造型是否方便工人安装、焊接,生产线的布置上是否存在障碍等问题。”
目前人们普遍采用的同步工程的定义是:同步工程是对产品开发及其相关过程(包括制造过程和支持过程)进行并行、一体化设计的一种系统化的工作模式。这种工作模式力图使开发者们从一开始就考虑到产品全生命周期(从概念形成到产品报废)中的所有因素,包括质量、成本、开发进度与用户要求等。现代汽车综合运用了多种技术、多个学科的成果,高性能的要求使其日趋复杂化,属于高技术产品。同步工程不仅在轿车整车,而且在部件(例如发动机及传动装置,采用新型工程塑料材料的车罩等)的产品开发中得到应用。通过同步工程的应用,轿车产品的开发周期已缩短至2~3年。
国内企业越来越多地运用同步工程,使得产品的设计和实验、试制等阶段紧密地结合起来,既缩短了产品开发周期,又降低了研发费用。重视整个过程的协调性,是自主开发走向成熟的一种表现。
国内汽车主机厂在自主研发领域不断取得进步,我们的零部件配套企业是否跟上了前进的步伐呢?
二,汽车自主研发同步工程需要供应商做什么工作?
根据同步工程的应用特点,要求设计和制造过程一体化,设计、制造、质量控制和销售等不再作为相互独立过程,而应作为一个系统有机组成部分。要求供应商在开发早期(SC阶段-技术方案预可研阶段)进入项目组,开发过程中遇到复杂问题能够及时沟通信息,寻求最佳处理方案,有效提高工作效率和产品设计质量;同步工程要求供应商在造型阶段就要开始协助项目组考虑工艺性、模具和关键零部件可行性、制造质量控制及报废与回收等;协助项目组制定设计方案,在产品设计阶段时作出正确工程决策,在设计阶段尽早暴露问题,把错误和缺陷消除设计阶段,降低项目后续开发成本、制造成本及售后服务成本。
供应商作为零部件制造部门如不能早期介入项目,设计中不能考虑制造可行性及质量控制要求,使产品存先天缺陷,而这种缺陷往往到了项目后期才暴露出来,需要重新设计验证,造成模具修改甚至报废、造成大量人力、物力和时间浪费,造成新产品投产后还存不同程度质量缺陷,导致公司及品牌信誉受损。
观点: 供应商研发能力是主机厂研发团队的重要补充;
同步工程要求供应商参与项目研发,完成以下的设计相关工作:
1,将模具、制造工艺要求提前引入产品开发过程;
2,协助项目组优化设计方案,降低制造和生产管理成本;
3,将产品制造过程质量控制要求提前引入产品开发过程;
4,在技术方案开发阶段,供应商介入,对效果图和CAS面进行分块分析,有效利用自身的工艺设备进行设计方案优化;对制造工艺可行性、降成本目标可实现性进行评估;
5,在方案确定的情况下,协助项目组完成工程化结构设计;
6,提供工程结构优化方案,使模具制造可行性、经济性、可靠性得以实现;
7,模流分析;优化工程结构,扩大工艺参数窗口,确保产品制造质量一致性;
8,GD&T图纸制作与检具设计方案确定;
9,掌握DFMEA产品失效模式,将风险预防措施输入APQP阶段PFMEA和控制计划;有效预防失效模式发生和降低失效模式发生频率;
10,对自己配套的产品不断对标(benchmark)研究,持续完善提高产品质
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