軸承及相關產品研發工程師素質及研發原則

石寶樞，李國豪，李鑫

(1.浙江眾達傳動股份有限公司，浙江 金華 321025；2.襄陽汽車軸承股份有限公司，湖北 襄陽 441022;3.寧波圣龍汽車動力系統股份有限公司，浙江 寧波 315104)

國內、外軸承及相關企業成功與失敗的經驗說明，現代企業在市場上的競爭力，已從過去的單純以成本與質量為主的競爭轉向以新產品研發與設計的綜合能力為主的新一輪競爭。現代企業的競爭，越來越突出地表現為產品研發能力的競爭。所以，軸承及相關企業的科技進步和產業發展，呼喚著優秀的研發工程師。而如何做一位優秀的研發工程師，如何提高產品研發和設計水平，是每一位研發工程師所面對的異常重要和緊迫的課題。

1 研發工程師應具備的素質和意識

素質是指一個人的品德、知識、經驗和能力的綜合；意識是指一個人對客觀事物的反映。要成為一位優秀的軸承及相關產品的研發工程師，必須同時具備下述6項素質和10種意識。

1.1 6項素質

1.1.1 淵博的學識

作為研發工程師，根據其所從事的專業，應具有不同門類的知識結構。要全面、系統、準確、深入地通曉與掌握本行業、本領域相關的基礎理論和專業知識。軸承及相關產品具有多學科融合、交叉的特點。所以，該類產品的研發工程師要具有本專業橫向拓展、跨專業的理解和分析能力。只有具備扎實、淵博的自然科學和工程技術等基礎知識，才能為產品研發、設計及制造等專業技術工作積累深厚的理論功底，奠定堅實的專業基礎，這是做好軸承及相關產品研發工作的前提。

1.1.2 遠見卓識的洞悉力

作為軸承及相關產品的研發工程師，要站在本行業、本領域科技發展的前沿，占領制高點。全面、系統和詳細地了解本行業、本領域的歷史和現狀，隨時掌握本行業、本領域科技發展的動態，與時俱進。要站在本行業發展的高度去看問題，具有寬廣的視野、卓越的遠見、清晰的思路和深邃的洞悉力。要不斷接受新事物，推廣新技術，以促進本領域的科技進步。

1.1.3 精湛和過硬的崗位技能

作為研發工程師，應具備精湛和過硬的崗位技能。如軸承及相關產品的設計崗位，要具備熟練的識圖能力、繪圖能力、軟件應用能力、信息處理能力、采用標準的能力、良好的文檔處理能力和語言能力等。這是做好軸承及相關產品研發工作的必要條件。

軸承及相關產品有較高的科技含量，若對該類產品進行深層次機理的探究，必須要有全面、系統、精深和熟練的數學基礎。要具備將工程問題抽象成數學模型的能力，具備熟練求解和精確計算的能力，對計算的結果要具備分析與評價的能力。例如：筆者進行的各種等速萬向節傳動軸總成的研發與設計，經不斷的探索與潛心的鉆研，總結出各種設計、工藝及檢測等數學計算公式800余個，在國家級各種核心期刊發表的40余篇學術論文中，大多數是設計計算方面的內容。所以，數學是通往科學殿堂的鑰匙，是軸承及相關產品研發、設計的工具和重要方法，甚至是唯一的方法。

1.1.4 豐富的實際工作經驗

作為研發工程師，要善于學習、觀察、積累和總結以往工作中的經驗，借鑒前人和他人成功的經驗，吸取其失敗的教訓。對軸承及相關產品的研發，要全面和系統地探尋其規律，減少或避免工作失誤，少走彎路，提高產品研發的質量和效率。例如：筆者在組織開發、設計比亞迪汽車各種輪轂軸承和等速萬向節傳動軸總成等產品時，充分吸取了國內、外同行設計失敗的教訓，不盲目照搬國外樣品，進行自主創新設計，一舉獲得了成功。如果沒有多年的經驗積累，難免要經過長時間的摸索，甚至要走很多彎路。

1.1.5 良好的綜合能力

（1） 菌懸液的制備。將供試菌金黃色葡萄球菌、枯草芽孢桿菌、大腸桿菌分別接種到斜面牛肉膏蛋白胨培養基上，再培養18～24 h，取出后使用5 mL無菌生理鹽水洗出，稀釋成質量濃度為1×107～1×108CFU/mL的菌懸液置于無菌操作室內備用。

作為研發工程師，應具備良好的綜合能力。軸承及相關產品的研發和設計，不僅要精通產品知識，也要熟悉相關的設備、工藝、工裝及檢測等專業知識。研發工程師要具備良好的語言和文字表達能力、協調能力、社交能力、觀察試驗能力、調查研究能力、規劃設計能力和總結提高能力。要花費一定的時間和精力深入實際和生產現場，對日常眾多的生產、技術、質量等繁雜和棘手的問題，要善于全面、科學、深入、細致、務實、清晰和透徹的分析，準確、果斷地判斷，合情合理地溝通，進而迅速、創造性地加以解決和處理。力求使理論與實際相結合，原則性與靈活性相結合。做到既滿足用戶的質量要求，又能最大限度地提高效率、降低成本，使質量、效率和成本達到最佳的狀態。

1.1.6 踏實的作風和認真的態度

作為研發工程師，還要有堅持真理、開拓進取的精神；誠實守信、敬業愛崗、樂于奉獻的優秀品德；兢兢業業、踏踏實實、雷厲風行的工作作風；養成嚴謹、細膩的工作習慣。特別是認認真真的工作態度，認真度是事業成功、個人成長的關鍵，更是不可或缺的職業美德。

1.2 10種意識

1.2.1 大局意識

產品研發涉及到技術、經濟的方方面面，也是涉及到橫向和縱向多個部門的全局性的綜合性工作。所以，研發工程師應站在全局的高度，具有大局意識。包括思考問題、做事情、一系列技術方案的確定及工作輸出等，不要計較某部門或某個人暫時的、一時一事的得失，要從大局出發，局部利益服從整體利益，以獲得全局性的綜合效益。

1.2.2 質量意識

產品研發的根本目的是設計出的軸承及相關產品滿足客戶規定的功能要求。所以，研發工程師必須堅定不移地樹立質量意識，使產品研發和設計的一切工作輸出(技術文件、圖紙等)達到規定的技術、質量指標，滿足產品必要的功能和可靠性等質量要求。

所謂標準，是為了在一定范圍內獲得最佳的秩序，對重復性事物和概念所做的統一規定，標準產生的客觀基礎是科學、技術和經驗的綜合成果。軸承及相關產品的標準化程度非常高，所以，貫徹和執行標準可獲得最好的質量、最高的效率、最低的成本和最佳的秩序，也是國家非常重要的技術經濟政策。實際上，產品研發和設計的過程，就是貫徹和執行有關標準的過程，也是每位研發工程師必備的素質和基本功。必須真正地使產品設計最大限度地實現標準化、系列化、通用化和最優化。

1.2.4 效率意識

軸承及相關產品的市場競爭異常激烈。作為研發工程師，一定要有效率意識，效率包括工作(產品研發和設計)效率和工作輸出效率(設計產品的加工周期)。要最大限度地縮短研發周期，提高產品設計的速度。在確認各項設計方案時，首先考慮的是在滿足必要功能和質量的前提下，最大限度地提高產品的加工效率和自動化程度。

1.2.5 成本意識

作為研發工程師，要有經濟頭腦，具有成本意識。軸承及相關產品在市場上的競爭，最突出的表現就是價格上的競爭，所以，研發和設計的軸承及相關產品必須考慮經濟性。確定的技術方案和設計的產品，力求做到以最少的投入和最低的運行成本達到規定的效果。

1.2.6 服務意識

軸承及相關產品的研發是一個龐大的系統工程。不是一兩個人所能完成的，也不是一兩個部門所能承擔的，需要技術部門與非技術部門之間的配合，需要企業內部與外部之間的合作。所以，研發工程師要有服務意識。對與產品研發有關的企業內部與外部、橫向和縱向的所有部門和他人提供技術支持和技術服務，相機處理各種問題，這是研發工程師不可忽視的一項十分重要的份內工作。只有這樣，才能使軸承及相關產品的研發和設計工作順利開展。

1.2.7 現場意識

研發工程師要有現場意識，研發和設計的軸承及相關產品必須考慮工藝性，要充分考慮到生產現場的設備、工裝、夾具、刃具、檢具等的實際狀況及可行性。還要經常深入到生產一線，分析和解決各種實際問題，積累并總結現場經驗，持續改進并完善設計。

1.2.8 創新意識

創新是企業發展的動力。作為研發工程師必須要有創新意識。軸承及相關產品不會停留在一個水平上，總是在不斷推陳出新，總是在探索中前進，在創新中發展。

1.2.9 科學意識

科學發展觀是產品研發事業的指導思想，研發工程師必須牢固地樹立科學意識。要用科學的原理和方法分析問題和解決問題，產品設計要嚴謹務實，一絲不茍，精益求精。在充分學習和借鑒國內、外同行及他人先進技術和經驗的同時，絕不盲目迷信，絕不隨波逐流，絕不硬性照搬，要敢于創新和突破并執著于它。

1.2.10 學習意識

荀子說：“不積跬步，無以至千里；不積小流，無以成江海。”就是說，學問絕非一朝一夕所成，而是需要日日夜夜、涓涓細流的持久性積累。事實上，一位工程師的知識，大約10%是在大學獲得的，90%是在漫長的生活和工作實踐中不斷學習、更新、積累和補充的。所以，研發工程師要有學習意識，只有不斷學習，才能不斷提高自己的設計水平。

2 產品研發的“3高”原則

2.1 高起點

軸承及相關產品是至關重要的機械基礎件，其性能直接影響著主機的性能。所以，對軸承及相關產品設計的起點要高，要站在本行業及本領域科技發展的前沿和制高點，不斷滿足主機的新要求，高起點地制定產品的各項技術和質量指標。例如，現代汽車對其軸承及等速萬向節傳動軸總成產品普遍的要求是結構簡單、體積小、重量輕、承載能力強、耐沖擊、低噪聲及壽命長等，如這些關鍵性能指標定得過低，難以滿足整車的質量要求。但“高起點”并非要盲目地追求功能過剩的高指標，產品設計要建立在準確地理解和把握該產品的各項使用性能的基礎上。

2.2 高質量

要全面、準確和清晰地了解主機對產品的質量要求，確定的一切技術工作輸出(技術文件、圖紙等)始終要確保該產品的使用性能、安全性能和可靠性能。

2.3 高效益

產品研發的根本目的就是設計的產品在充分滿足使用性能的前提下，獲得良好、綜合的經濟效益和社會效益。所以，確定的一切技術工作輸出(技術文件、圖紙等)，要能夠實現最高的加工效率、最低的成本，實現產品的效益指標。

3 產品研發的7個設計原則

3.1 自主設計

對軸承及相關產品的研發與設計，在充分學習和借鑒國內、外同行及他人先進技術和經驗的同時，更要依靠自身的力量，即用自己的知識、經驗、能力、智慧、想象力、創造力和對產品的理解能力進行自主設計。只有這樣，才能牢牢掌握產品核心技術而不受制于人，并可不斷提高自身的專業技術水準和應變能力。

3.2 正向設計

所謂正向設計就是無現成的資料和樣品可供參考，根據待設計產品的市場需求、使用功能、條件和技術及質量等要求，在全面、系統、科學、正確、深入、細致和透徹地掌握該產品的機理和規律的基礎上，運用各種現代化的設計方法，對軸承及相關產品進行系統和精確的設計。做到知其然、還要知其所以然，真正實現科學、先進、可靠和合理的設計。

3.3 創新設計

軸承及相關產品的創新設計至少可從以下幾方面思考：(1)利用形態變換進行創新設計，如改變產品的形狀、位置、數目及尺寸等，可以得到不同的結構方案；(2)利用相互關系變換進行創新設計，如改變產品2種或2種以上零部件之間的運動形式、結合方式及鎖合方式等，可以得到不同的結構方案；(3)利用功能變換進行創新設計，如改變產品的物理、力學性能。

然后，再進行選擇和優化，可得到最終的創新設計結果。但軸承及相關產品的創新設計，要走出幾個誤區，并注意以下幾點：(1)產品的結構并非越復雜越好，在滿足必要功能的前提下，結構越簡單越好；(2)產品的結構并非越離奇越好，不要刻意、片面和脫離實際地追求古怪、離奇及難以實現的結構，一定要考慮其可行性；(3)創新要有利于提高產品的性能和加工效率，否則，是無意義的創新；(4)創新要有利于降低成本，否則，創造不出效益。

3.4 最優化設計

對任何一位設計者來說，總希望作出最優的設計方案，使所設計的軸承及相關產品具有最好的使用性能、最低的材料消耗與制造成本，以獲得最佳的經濟效益和社會效益。這就要使各零部件和結構要素實現科學、合理及最佳的匹配，以實現整個產品系統的最優化。軸承及相關產品的最優化設計包括以下內容：(1)將設計問題的物理模型轉變為數學模型，建立數學模型時要選取設計變量，列出目標函數(目標函數是設計問題所要求的最優指標與設計變量之間的函數)，給出約束條件；(2)在給定的載荷或環境等條件下，采用適當的最優化方法，求解數學模型，求目標函數的極值或最優值。

3.5 標準化設計

標準化程度是衡量產品水平的至關重要的指標。所以，標準化設計必須貫穿與軸承及相關產品設計的全過程，使圖樣和技術文件達到完整、正確、統一和清晰。產品設計時，應最大限度地采用標準件、通用件，以獲得最好的質量、最高的效率、最低的成本和最佳的秩序。

3.6 系列化設計

軸承及相關產品的顯著特點就是品種繁多、規格龐雜，故對該類產品進行系列化設計具有極為重要的意義。將產品的基本結構、主要參數和尺寸等做出科學及合理的規劃，確定先進、合理和適用的產品系列，以協調同類型產品之間的關系，使整個產品系列結構優化，功能最佳。

系列設計是以基型(基型是系列內最有代表性、規格適中、用量較大、生產較普遍、結構較先進及很有發展前途的型號)產品為基礎，對整個系列產品所進行的技術設計，其方法是：(1)首先在系列內選擇基型；(2)在充分考慮系列內產品之間通用的基礎上，對基型產品進行技術設計；(3)在設計全系列的各種規格產品時，要充分利用結構典型化和零部件通用化等方法，擴大通用化程度(即橫向擴展)；(4)設計變型產品或變型系列時，變型與基型要最大限度地通用，盡量做到只增加少數專用件即可發展一個變型產品或變型系列(即縱向擴展)。

3.7 通用化設計

按照互換性原則進行設計，即通用化設計，有利于高效率的專業化生產，大大簡化零部件的設計、制造和裝配過程，對縮短生產周期、提高效率、降低成本、便于使用和維修等均具有十分重要的意義。

4 設計舉例和實施效果

筆者進行的各種等速萬向節傳動軸總成產品設計的全過程，就是遵循以上原則。不盲目照搬國外樣品，根據產品的深層次機理和使用特點，對產品的主要結構和參數等均進行了創新和優化設計。使結構先進、合理，提高了承載能力和可靠性，簡化了工藝，提高了加工效率，降低了成本。

在設計過程中，系統地掌握了多種等速萬向節傳動軸總成的核心技術，擁有多項自主知識產權。其中，有16項被授予發明和實用新型專利。

如自主設計的比亞迪F0，F3和F6等車型的等速萬向節傳動軸總成產品，均一次性通過了靜扭、15萬次扭轉疲勞、7項綜合性能、可靠性和耐久性、8萬公里高速和強化路等嚴苛的試驗。不僅排除了極易發生的各種質量問題，而且各項技術及質量指標明顯超過了國內、外同類產品的水平。又如：汽車用球籠式等速萬向節，有幾千種不同規格的產品，尺寸非常雜亂，但幾何結構基本相同。必須進行標準化、系列化和通用化設計，否則，后續的一切工作將一籌莫展。以用量最大、最普遍、最成熟、規格適中和最有代表性的BJ95為基型進行設計。然后，再根據鐘形殼的最大外徑尺寸，以標準鋼球直徑為主要參數，規范成10個尺寸系列，每一系列的鋼球和保持架均通用，內部主要尺寸完全統一。且可向橫向和縱向擴展，發展成任意規格的球籠式等速萬向節產品。設計的系列產品圖樣統一發放，統一管理，集中修改，保持了高度的互換性，便于組織專業化量產，利于維修和配套，創造了顯著的綜合效益。

5 結束語

經過多年的設計實踐和不斷探索，總結出做好一位優秀的研發工程師應當同時具備的6項素質和10種意識，概括出軸承及相關產品(如各種等速萬向節傳動軸總成)研發的“3高7設計”原則。相信隨著產品設計理念的不斷拓展和創新，必將推動軸承及相關產品的科技進步和產業發展。