精益研发管理在轨道车辆制造公司的应用

　　0 引言

　　近年来，随着公司产品供货批量大、交期紧任务的到来，传统的设计和生产方式方法已不能满足要求。面对困难，公司运用流水作业方式来组织设计和生产。通过作业组织的变革、设计节拍的设置调整、设计工位的划分、异常拉动管理、目视化管理板的运用，摸索出一套特有的设计组织模式———流水线工位制节拍式设计，同时建立职能部室对现场以及职能部室之间高效的管理机制，即精益研发管理。通过精益研发管理在公司的应用，极大地提高了产品的设计和生产效率，同时避免了极大的浪费。

　　1 精益研发的内涵和特点

　　精益管理要求企业的各项活动都必须运用“精益思维”（Lean Thinking）[1]。对于“精益思维”来说，其核心就是通过人力、设备、资金、材料、时间和空间等资源的最小投入，创造尽可能多的价值，进而在一定程度上为顾客提供新的产品或服务。

　　企业组织开展精益研发活动主要是满足企业的实际需要，通常情况下，这种活动植根在企业研发实践中，一方面基于企业的需求，另一方面顺应制造业发展的趋势，同时引领未来信息化的发展。建设精益研发体系的核心是实现企业产品研发“精益化”、“精品化”，其实质是在不显着增加企业成本的基础上，不断提高产品的品质和技术含量，进而在一定程度上增加产品的附加值，强化自身的竞争力，帮助企业从“制造”走向“创造”[2，3]。

　　精益管理的“外形”必须具备三个特征，两个特点：三个特征：工位，节拍，流水线；二个特点：固定、稳定。它运用在研发设计中的三个特征即为：设计工位、设计节拍和设计流水线。

　　“设计工位”指按照管理职能和业务流程，把设计工作流程切分成的相对固定的、连续的若干设计模块和工作单元，单元里工作强调细化、固化。

　　“设计节拍”指按照项目设计流程的时间需求，均衡各设计工位作业内容，在本设计工位完成相关工作的具体作业时间。

　　“设计流水线”指按照业务流程以设计工位为单元形成的无缝联接、按照设计节拍形成连续的设计流程。

　　2 研发设计现状及需求分析

　　目前公司的研发管理与国内外一些先进的公司相比，还存在一定的差距，具体的问题现状主要体现在以下四方面：

　　①串联式流程。公司采用的串行运营模式：市场→设计→工艺→试制→批量生产，这种模式周期长，未能在各阶段开展有效的模拟验证，导致大量问题不能提前暴露，一直堆积，越积越多，一旦进入试制阶段，出现大量的问题，严重影响了项目进度。

　　②职能导向。研发流程管理主要是职能导向型，即是部门级流程管理。每个部门的流程制度一大堆，每个部门只了解到自己的任务和目标，以自己部门为圆心，而不关注其他部门的进展情况，是围绕职能走流程，而不是围绕流程讲职能，协同价值创造能力低，易混乱，不精益。

　　③并行作业。每个人负责的项目都是从头干到项目结束，整个研发设计过程不是分层设计，缺乏产品平台的支持。一个设计师负责从项目开始到项目结束的整个专业的研发工作，这样存在的最大后果就是：1）项目周期太长，出现设计师忙闲不均，严重影响设计资源的充分利用；2）不同项目的同一个系统由不同的设计师设计会出现迥异的风格，缺乏继承性；3）项目设计的优劣主要与参与项目人员的个人能力有关，导致设计水平层次不齐，往往导致一个人的水平代表了整个项目团队的水平。

　　④研发质量控制缺失。研发过程中缺少研发质量的管控，应该让每个设计师明白质量是设计出来的。设计过程制定了质量标准，决定了产品的固有质量。产品一经研发出来，产品的基因也就确定。

　　3 精益研发的方法和工具

　　精益研发是一种以精益为目标，以精益研发总线为统筹，以虚拟样机为载体的研发方法。是以企业的研发平台为基础，向外辐射，集成创新设计、协同仿真和质量设计三大核心技术，实现产品质量的跨越式提升。精益研发根据产品研发的流程与活动特征，通过产品维、逻辑维和知识维 3 个维度构成精益研发框架[4]。

　　精益研发方法学强调产品研发流程（即产品维）与设计方法学（即逻辑维）的结合。产品研发与设计活动应该分为四个域：客户域、功能域、物理域和工艺域。精益研发方法学提出的“4×4 法则”，即由设计活动的四个域和研发流程的四个阶段所构成的 4×4 矩阵，如图 1 所示。

　　

　　精益研发是企业实施差异化战略的一种有效途径，具有推动产品不断升级的使命，使产品实现高性能、高品质和高利润。为达此目标，精益研发管理实施五项技术：

　　①模块化设计：通过对产品各系统的分析和研究，把其中具备相同或相近的功能单元用标准化的原理进行统一、整合、简化，以通用单元形式展现。

　　②规范化设计：贯穿于整个设计开发过程的一个完整体系，主要包括有设计流程规范化、设计策划规范化、技术接口规范化、设计评审规范化、设计变更规范化、设计验证规范化以及设计异常管理规范化等，各过程相互融合。

　　③数字化设计：通过对系统、接口、区域和现场工位的数字化定义，实现产品的准确定位。

　　④标准化设计：通过对标准件、通用件、系列件的广泛应用、统一以及系统原理、接口的标准设计，称为标准化设计。标准化设计是提高产品的标准化率的重要措施，它是一切改善的基本。

　　⑤知识管理：通过知识工程的方法，积累和重用研发知识，让设计的经验和技术能代代传承下去。这是企业持续提升研发能力的重要保证。

　　4 以工位制为基础的精益研发
　　
　　在公司的应用研究精益研发是按照客户需求的产品图纸、标准、信息等文件的开发过程，而生产制造现场是按照其输出的结果，完成从原材料到实物产品交付的制造过程，研发所输出的所有内容都在生产制造现场得以实施。因此，构建精益研发的前提是基于精益化的生产制造现场，即流水线工位制节拍化生产，具体的应用研究分为四个步骤：统一标准、设计研发流程、流水作业和形成精益研发 W 模式。

　　4.1 统一标准 流水线工位制节拍化生产最大的特点是按工位组织作业、单件高效流动、问题快速暴露，一个工位就是一个最小的管理单元，一道工序就是最小的管理细胞。设计图纸、工艺文件都按照现场工位工序进行切分，也就是研发管理的输出最终都切分到每一个工序上，因此工位制节拍化生产制造现场必须固化稳定，标准统一；如果生产现场工位不稳定经常发生变化，那么以工位制为基础的精益研发就很难形成规范化和标准化的体系。

　　4.2 设计研发流程 流程管理是一种以规范化的构造端到端的卓越业务流程为中心，以持续提高组织业务绩效为目的的系统化方法，它是企业从粗放型管理过渡到规范化管理直至精细化管理的重要手段，而研发设计流程管理更可大幅缩短设计周期和降低成本并最终实现产品质量和效率的提升。

　　公司结合 EN 50126 标准，建立了以整车产品为主线的设计研发流程，由图纸流和实物流构成 V 字型框架，统一了各部门的研发流程，如图 2 所示。

　

　　自合同签订后，项目执行过程存在两大阶段，即信息处理阶段和实物生产阶段。在信息流阶段，设计、工艺、质量、成本、采购、质量等职能部门根据合同信息，开展相应工作，将合同需求转化为设计图纸、工艺要求、工位作业指导书等；在实物生产阶段，制造车间以作业指导书为标准，根据生产管理部门编制生产与物料控制计划，组织生产、采购等部门提供资源支持，成本、质量等部门对过程进行验证。

　　4.3 流水作业 设计、工艺、采购物流等工作的流水作业通过“切”、“削”、“琢”、“磨”，以“专业技术工位化管理”为目标，以研发的四个过程：设计策划、初步设计、技术设计和工作图设计为坐标，通过模块化、规范化、数字化、标准化的“四化”设计技术，将设计人员切分为高端、中端、低端三个等级水平，高端人才在设计策划和初步设计阶段开展工作，设计策划阶段是制定设计策划书，初步设计是设计和开发过程中重要的阶段，他们把握设计方向，确保设计质量，并达到充分提高人才的利用率的效果；中端人才在技术设计阶段开展工作，技术设计是初步设计的拓展和深入，他们起到承上启下的作用，能迅速理解上道工序传递的信息，能向下道工序输出关键点，确保项目快速开展；低端人才在工作图阶段开展工作，工作图设计是完成产品生产制造所需要的全部设计文件。他们能够不局限于专业限制，在得到前一阶段的设计信息，即可开展图纸的绘制工作，进而解决项目高峰期人员紧缺问题，达到人尽其才，才尽其用的效果。不同层级的人员在不同的设计阶段开展设计工作，且只设计和关注本阶段的工作，达到专人专事的目的，这样就可以更深入地研究本阶段的工作。同时，不同层级人员之间传递信息时要确保其信息的准确性、唯一性和便利性，且信息在传递过程中逐步增多、逐步完善。

　　上述的“切、削、琢、磨”具体的涵义就是：切分工位———以现场工位为基础，通过倒推的方式进行设计的工位切分；细化内容———以内容专业化为基础，通过流程建立和工位工作量化重组工位，将“四化”内容融入到具体工作；规范模板———根据最终工位建立工位模板和表单，固化内外部接口，实现公司的平台建设；实践改善———开展“计划-执行-检查-改善（PDCA）”循环改善，验证工位工作内容和标准模板，通过信息化建设，固化流水作业内容。

　　4.4 形成精益研发 W 管理模式 在流水线工位制节拍式生产方式上，进一步固定和稳定制造现场，并以现场工位制节拍生产为中心，倒推工艺和采购物流的工位制管理，构建工艺流水线和采购物流流水线，输出模拟生产线和模拟配送线；以工艺和采购物流的工位制为中心，倒推设计管理工位化，构建设计流水线。同时将可靠性、可用性、可维护性和安全性（简称 RAMS）质量管控与上述三条流水线进行有效融合，构建出精益研发 W 管理模式（如图3 所示），在研发设计过程中实现精益研发同步启动、系统输出体系，让设计、工艺、采购物流和设计质量人员协同作战，缩短研发周期、提高研发输出质量，为后续的项目执行提供有力支撑。

　　精益研发 W 模型整合设计流水线、工艺流水线、采购物流流水线和 RAMS 质量管控，通过在项目运作前期构建设计、工艺、采购物流与 RAMS 质量管控的高效高质量对接，实现精益研发过程的并行开发与协同作战，缩短研发周期、提高研发输出质量，为后续的项目执行提供有力支撑。

　　5 精益研发研究的预期成果

　　精益研发体系建立起了企业广义范畴的方法论，通过V 字型模式和W 管理模式的构建研发历程将不同职能的人员串起来，通过核心小组和阶段评审流程，打破了部门之间的隔阂和本位主义，方便成员在一起交流，互相学习。

　　具体体现在以下四方面：

　　①优化开发流程，全方位运用系统工作方法、并行工程、结构化设计等先进理论方法。研发流程中很多关键点上的改进效果显着。项目实施过程中，不要发生一起因为沟通问题引发的冲突或项目的停顿。

　　②根据市场需求、面向市场确定并推进新产品研发项目；市场人员的及时输入确保在新产品开发前了解市场的需求。在新产品开发过程中，如果无法及时更改就冻结市场需求的变化，所有的开发与研制过程都严格控制在系统规范管理流程中。

　　③知识工程建设正在实施，项目管理信息系统———产品全寿命周期管理（PLM）项目的实施，改变了以前信息、知识缺乏流通共享和传递的状况。

　　④通过“精益研发 W 管理模式”建设，实现了设计、工艺、采购等管理工位化，构建各单元之间清晰的接口管理流程，建立标准化、节点化的输入输出管理，形成了无缝联接的协同作战和供应伙伴关系，保证了项目安全、高效、经济执行。

　　6 结语

　　综观全球，精益管理模式是制造企业公认的、最有效的生产管理方式，对于制造企业而言，精益管理模式是最适用的一种生产组织管理模式，是新世纪的主流管理方式。

　　公司精益研发体系的研究应用能够显着提高企业研发效率，大幅度缩短产品开发的周期，研发成本得到有效控制，并提升了产品质量，有助于企业知识经验的传递与分享，使得设计、工艺、采购物流和质量人员协同作战，提高产品的先进性和技术附加值，并让质量成本要求落实到产品研发的每一个环节，以最小的投入获取最大效益。

　　参考文献：
　　[1]詹姆斯·P.沃麦克，丹尼尔·T.琼斯.精益思想[M].北京：商务印书馆，2001.
　　[2]田锋.精益研发方法学[J].机械工业信息与网络，2009（1）：50-52.
　　[3]安世亚太，企业精益研发体系建设[J].航空制造技术，2010（3）：89-90.
　　[4]张洪亮，牛占文．精益生产的延伸———精益设计[J]．科技管理研究，2010（2）：17－23．