精益管理理念在軌道交通車輛產(chǎn)品研發(fā)中的應(yīng)用

王映晟

（中國北車集團(tuán)長春軌道客車股份有限公司，130062，長春∥高級(jí)工程師）

精益管理理念在軌道交通車輛產(chǎn)品研發(fā)中的應(yīng)用

王映晟

（中國北車集團(tuán)長春軌道客車股份有限公司，130062，長春∥高級(jí)工程師）

通過列舉一些可以在軌道交通車輛產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中運(yùn)用的精益理念和方法，結(jié)合目前國內(nèi)外對(duì)于精益管理思想的具體研究與應(yīng)用情況，提出將精益管理的理念應(yīng)用到軌道交通車輛產(chǎn)品的研發(fā)設(shè)計(jì)中來。闡述了如何在軌道交通車輛產(chǎn)品研發(fā)過程中應(yīng)用精益管理理念，并提出了進(jìn)行產(chǎn)品精益設(shè)計(jì)的一些建議：確保滿足用戶的需求，充分用精益西格瑪設(shè)計(jì)方法，產(chǎn)品的成本核算貫穿全過程等。

精益管理；軌道交通車輛；產(chǎn)品研發(fā)；設(shè)計(jì)優(yōu)化

Author'saddressCNR Changchun Railway Vehicles Co.，Ltd.，130062，Changchun，China

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，我國的軌道交通行業(yè)在未來仍將保持較快的發(fā)展速度。這為軌道交通裝備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了較大的市場空間，新車型推出的速度日益加快，產(chǎn)品設(shè)計(jì)愈加具有特色，產(chǎn)品研發(fā)過程的控制也愈加嚴(yán)格。新的發(fā)展形勢(shì)給每個(gè)軌道交通車輛制造企業(yè)的研發(fā)部門提出了非常高的要求。如何減少設(shè)計(jì)周期和設(shè)計(jì)成本、提高設(shè)計(jì)質(zhì)量、滿足用戶的需求，是每一個(gè)軌道交通車輛制造企業(yè)要解決的課題。本文闡述了如何在軌道交通車輛產(chǎn)品研發(fā)過程中應(yīng)用精益管理理念，并提出了進(jìn)行產(chǎn)品精益設(shè)計(jì)的一些建議。

1 精益管理概述

“精益”一詞起源于日本豐田汽車工業(yè)公司的“豐田生產(chǎn)方式”（Toyota Production System）［1］，其核心理念是減少甚至消除一切非增值活動(dòng)產(chǎn)生的“浪費(fèi)”。按此目的，逐步發(fā)展了一系列具體操作方式和方法，建立了一套國際公認(rèn)的現(xiàn)代企業(yè)管理和經(jīng)營模式。精益管理最初僅應(yīng)用在生產(chǎn)過程中，后來逐漸拓展到企業(yè)管理的各個(gè)領(lǐng)域。

一個(gè)研發(fā)設(shè)計(jì)過程體系的先進(jìn)性體現(xiàn)在是否“精益”。它是利用時(shí)效為本的方法對(duì)新產(chǎn)品從創(chuàng)意到開始生產(chǎn)階段進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)以最短的時(shí)間、期望的質(zhì)量、最低的成本完成產(chǎn)品研發(fā)工作。精益設(shè)計(jì)也是中國制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的不可缺少的重要途徑。近年來，國內(nèi)的軌道交通裝備制造企業(yè)紛紛申請(qǐng)進(jìn)行IRIS（國際鐵路質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)體系）認(rèn)證，其中，很重要的一部分就是對(duì)產(chǎn)品研發(fā)過程體系的再規(guī)范，使產(chǎn)品研發(fā)工作能夠按照國際通用標(biāo)準(zhǔn)來執(zhí)行。這不僅能提高工作效率和質(zhì)量，而且對(duì)最終產(chǎn)品的RAMS（安全性、可靠性、可用性和可維護(hù)性）提供程序上的保證。在IRIS要求中也體現(xiàn)了精益設(shè)計(jì)管理的思想：產(chǎn)品最終的質(zhì)量和可靠性有70%～80%是由產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程的工作質(zhì)量決定的。由此可見，對(duì)產(chǎn)品研發(fā)過程的控制在整個(gè)產(chǎn)品生命周期內(nèi)的重要地位。精益設(shè)計(jì)倡導(dǎo)在不同的產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段采用不同的設(shè)計(jì)技術(shù)和方法，優(yōu)化和規(guī)范產(chǎn)品研發(fā)體系及設(shè)計(jì)過程的工作內(nèi)容。通過實(shí)施精益管理，可有效提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量，減少后期工藝制造過程中的浪費(fèi)，顯著縮短新產(chǎn)品的開發(fā)周期；可實(shí)現(xiàn)知識(shí)積累和更新，減少由于研發(fā)人員流動(dòng)造成的研發(fā)過程數(shù)據(jù)資料損失的風(fēng)險(xiǎn)。

2 軌道交通車輛產(chǎn)品研發(fā)的現(xiàn)狀

軌道交通車輛產(chǎn)品開發(fā)過程是指從產(chǎn)品策劃或市場需求到整車批量生產(chǎn)之前的這段時(shí)間，包括與整車開發(fā)有關(guān)的所有相關(guān)的技術(shù)活動(dòng)和管理活動(dòng)。一般企業(yè)傳統(tǒng)的整車產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)過程采用的是三段設(shè)計(jì)模式，即方案設(shè)計(jì)—技術(shù)設(shè)計(jì)—施工圖設(shè)計(jì)。這個(gè)過程對(duì)現(xiàn)在提出的產(chǎn)品全生命周期概念來說并不完整。如果在前期設(shè)計(jì)的過程中考慮問題不是很全面的話，會(huì)造成后期的大量改動(dòng)；每次改動(dòng)都將重復(fù)一遍設(shè)計(jì)程序，從而延長了設(shè)計(jì)周期且增加了設(shè)計(jì)成本。這種設(shè)計(jì)模式無法滿足用戶的需求，會(huì)導(dǎo)致項(xiàng)目的收益下降甚至是虧本，尤其在產(chǎn)品開發(fā)任務(wù)越來越多的情況下更是如此。

從國際上看，軌道交通車輛制造行業(yè)逐漸推行的IRIS，比ISO 9001的要求更為細(xì)致，更為全面。例如，IRIS比ISO 9001增加了幾項(xiàng)重點(diǎn)內(nèi)容，如知識(shí)傳承、RAMS管理、LCC（全壽命周期成本）管理、配置管理、過程控制等。這些新的內(nèi)容都要求企業(yè)改進(jìn)固有的產(chǎn)品研發(fā)管理模式，尋找更為高效、更為完善、更為先進(jìn)的研發(fā)管理模式。

軌道交通車輛產(chǎn)品的研發(fā)是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)工程，研發(fā)過程涉及到的系統(tǒng)及模塊極多，需要車體、內(nèi)裝、牽引、制動(dòng)等系統(tǒng)在內(nèi)的工程技術(shù)人員的參與；在設(shè)計(jì)過程中還需要大量的基礎(chǔ)試驗(yàn)數(shù)據(jù)和測試結(jié)果作為基礎(chǔ)；為了使設(shè)計(jì)產(chǎn)品在后期的生產(chǎn)制造和運(yùn)行中出現(xiàn)的質(zhì)量問題盡可能少、運(yùn)行成本盡可能低，還需要工藝設(shè)計(jì)人員、產(chǎn)品使用及供應(yīng)商的參與。

3 研發(fā)設(shè)計(jì)中存在的問題及解決的思路

為了將精益管理思想與軌道交通車輛產(chǎn)品研發(fā)工作的實(shí)際情況更好地結(jié)合，進(jìn)而滲透到產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)，現(xiàn)將當(dāng)前在產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)中存在的主要問題梳理如下：

1）設(shè)計(jì)過程中輸入、輸出文件過程管理不規(guī)范；

2）供應(yīng)商技術(shù)管理不完善；

3）缺少故障數(shù)據(jù)支撐，運(yùn)營中出現(xiàn)的問題沒有總結(jié)記錄；

4）設(shè)計(jì)評(píng)審無詳細(xì)計(jì)劃，評(píng)審后期無跟蹤；

5）項(xiàng)目采用的標(biāo)準(zhǔn)件較少，造成設(shè)計(jì)資源浪費(fèi)，容易造成設(shè)計(jì)錯(cuò)誤。

上述問題體現(xiàn)了項(xiàng)目在從概念設(shè)計(jì)到生產(chǎn)的過程中存在的一些資源浪費(fèi)問題及管理問題。為此，可通過精益管理理念，制定如下精益改善措施：嚴(yán)格控制設(shè)計(jì)流程中各節(jié)點(diǎn)的輸入、輸出文件，建立文件的管理平臺(tái)，制定標(biāo)準(zhǔn)模板，制定相關(guān)管理規(guī)定；完善供應(yīng)商技術(shù)管理程序，健全供應(yīng)商選擇的管理辦法；對(duì)于設(shè)計(jì)評(píng)審沒有相應(yīng)計(jì)劃、標(biāo)準(zhǔn)件利用率低及樣件試制實(shí)施困難等問題，要編制設(shè)計(jì)質(zhì)量門流程，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)要按照流程制定相關(guān)的評(píng)審計(jì)劃。

4 精益管理工具在產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析

在產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)中，采用的精益管理理念被稱作精益西格瑪設(shè)計(jì)。

4.1 精益西格瑪設(shè)計(jì)的工作內(nèi)容、方法和原則

精益西格瑪設(shè)計(jì)的工作內(nèi)容包括客戶呼聲、產(chǎn)品開發(fā)、制造設(shè)計(jì)與裝配設(shè)計(jì)、生產(chǎn)準(zhǔn)備等。

精益西格瑪設(shè)計(jì)是利用時(shí)效為本的方法對(duì)新產(chǎn)品從創(chuàng)意到開始生產(chǎn)階段進(jìn)行設(shè)計(jì)。它的要素主要包括創(chuàng)意、客戶呼聲、概念開發(fā)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)準(zhǔn)備、開始生產(chǎn)等。通過運(yùn)用精益管理的方法進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)，其主要的工作方法就是改善突破法，主要的過程有集思廣益、提出改善方案、評(píng)估、模擬、選擇等。

精益設(shè)計(jì)較傳統(tǒng)設(shè)計(jì)能更有效地減少工程變更數(shù)量（如圖1所示）。

圖1 精益設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)工程變更量的影響示意圖

通過精益西格瑪設(shè)計(jì)，在整個(gè)時(shí)間運(yùn)作周期上也較傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法有較大改善。此外，精益西格瑪設(shè)計(jì)還對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)成本具有極大的影響，可以節(jié)約產(chǎn)品開發(fā)成本、降低產(chǎn)品自身成本及減少投資成本。同時(shí)，精益西格瑪設(shè)計(jì)對(duì)于產(chǎn)品質(zhì)量的影響也意義深遠(yuǎn)。首先，在概念設(shè)計(jì)的產(chǎn)品策劃時(shí)，從客戶呼聲出發(fā)研發(fā)產(chǎn)品以滿足功能需求；其次，在設(shè)計(jì)過程中對(duì)零部件的各方面性能的跟進(jìn)，防錯(cuò)方法的使用，以

及考慮采用更少的零件；最后，在生產(chǎn)準(zhǔn)備中能對(duì)流程進(jìn)行控制，開發(fā)防錯(cuò)夾具，隨時(shí)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的主要質(zhì)量問題。

精益西格瑪設(shè)計(jì)的原則是：利用跨部門產(chǎn)品開發(fā)團(tuán)隊(duì)，盡早開展工作，盡早收集和利用相關(guān)信息，了解信息所反映的操作模式，將設(shè)計(jì)、生產(chǎn)及現(xiàn)場支持視為統(tǒng)一的系統(tǒng)，達(dá)成共同愿景和團(tuán)隊(duì)共識(shí)。

傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法是分散設(shè)計(jì)：每個(gè)人提出代表1個(gè)觀點(diǎn)的1～2個(gè)概念，然后選擇其中1個(gè)概念，將其進(jìn)行細(xì)化設(shè)計(jì)；試制后進(jìn)行試驗(yàn)；一旦試驗(yàn)失敗，就要再回到原點(diǎn)重新提出概念方案。這種設(shè)計(jì)方法就可能會(huì)反復(fù)數(shù)次，浪費(fèi)了有效的產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)間。而精益西格瑪設(shè)計(jì)的方法是：每個(gè)子系統(tǒng)都有很多概念，也就是一開始就有很多的觀點(diǎn)；各種概念經(jīng)與對(duì)手比較，再作自我比較，消除弱項(xiàng)，識(shí)別出折衷的方案；對(duì)不同方案進(jìn)行組合，與此同時(shí)，探索多種替換方案而非執(zhí)著地抱著少數(shù)幾個(gè)方案不放，最終選擇出最佳的方案。這種設(shè)計(jì)方式就顯示出了設(shè)計(jì)評(píng)審的重要性，設(shè)計(jì)方案要由專家組來進(jìn)行評(píng)審。

4.2 精益西格瑪設(shè)計(jì)的各工作階段

精益西格瑪設(shè)計(jì)分為6個(gè)工作階段：階段0的工作是分析市場可行性，提出業(yè)務(wù)個(gè)案；階段1的工作是分析概念可行性，了解客戶需求并進(jìn)行概念開發(fā)；階段2的工作是進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)；階段3的工作是進(jìn)行生產(chǎn)準(zhǔn)備，并輸出圖紙；階段4的工作是開始生產(chǎn)，并對(duì)首件產(chǎn)品進(jìn)行鑒定；階段5的工作是生產(chǎn)后進(jìn)行評(píng)審。每個(gè)階段之間設(shè)置質(zhì)量門。

1）階段0：進(jìn)行市場可行性分析，提出業(yè)務(wù)個(gè)案并做出初步的費(fèi)用預(yù)算，也就是制定目標(biāo)成本，同時(shí)要指定團(tuán)隊(duì)的領(lǐng)導(dǎo)者。

2）階段1：進(jìn)行概念可行性分析，挑選開發(fā)團(tuán)隊(duì)，制定項(xiàng)目計(jì)劃，確定客戶需求；進(jìn)行競爭分析，定義產(chǎn)品規(guī)格，細(xì)化費(fèi)用預(yù)算，確定質(zhì)量目標(biāo)、生產(chǎn)目標(biāo)、主要合作伙伴和供應(yīng)商；提出很多個(gè)可行性方案，經(jīng)比選后取其一，并定義出風(fēng)險(xiǎn)。

3）階段2：進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)，提出詳細(xì)設(shè)計(jì)的初步零件清單及初步工程圖紙；訂購長周期采購的零部件和工裝模具，之后進(jìn)行首次設(shè)計(jì)評(píng)審。

4）階段3：生產(chǎn)準(zhǔn)備的工作包括最終設(shè)計(jì)評(píng)審、輸出詳細(xì)設(shè)計(jì)圖紙、進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)證和功能試驗(yàn)及可靠性測試。

5）階段4：進(jìn)行產(chǎn)品試制并在進(jìn)行首件鑒定后批量生產(chǎn)。

6）階段5：在開始生產(chǎn)后的3～9個(gè)月后進(jìn)行生產(chǎn)后評(píng)審，評(píng)審實(shí)際支出的費(fèi)用及運(yùn)作周期，同時(shí)重新審視產(chǎn)品開發(fā)流程是否有需改善的地方。

精益西格瑪設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)的是在產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)的各個(gè)階段都應(yīng)有改善地介入，在任何階段都有對(duì)業(yè)務(wù)流程，也就是產(chǎn)品開發(fā)流程的改善。在概念設(shè)計(jì)階段要緊跟客戶需求進(jìn)行改善；在詳細(xì)設(shè)計(jì)階段要對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行改善。

4.3 精益研發(fā)技術(shù)的實(shí)施方法

精益研發(fā)技術(shù)是降低設(shè)計(jì)成本的關(guān)鍵技術(shù)［6］，其具體意義是提升產(chǎn)品附加值及提高設(shè)計(jì)效率。

首先以3個(gè)“三分之一”為原則組建項(xiàng)目改善團(tuán)隊(duì)。即在項(xiàng)目改善團(tuán)隊(duì)中，三分之一是本部門人員，三分之一是支持部門人員，三分之一是其他不相關(guān)人員。項(xiàng)目改善團(tuán)隊(duì)成員針對(duì)用戶需求所列項(xiàng)點(diǎn)為公司和競爭對(duì)手打分，針對(duì)技術(shù)特性將公司和競爭對(duì)手進(jìn)行對(duì)比，并對(duì)這些技術(shù)特性提出公司的期望值。

現(xiàn)以開展軌道交通車輛塞拉門設(shè)計(jì)工作為例，對(duì)車門內(nèi)部緊急解鎖把手位置的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化改善。挑選2個(gè)技術(shù)要求：緊急解鎖把手應(yīng)布置在容易接近的部位；盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件、通用件，以減少零部件的品種和數(shù)量。用頭腦風(fēng)暴方式集思廣益，針對(duì)每個(gè)技術(shù)要求提出至少7個(gè)解決建議。假設(shè)將車門內(nèi)部緊急解鎖把手設(shè)置在門口兩側(cè)塞拉門罩板上的建議編號(hào)為2。經(jīng)小組討論得到的各種技術(shù)方案要求用圖形或文字進(jìn)行描述，并填寫建議表（見表1）。用概念評(píng)估表對(duì)各種技術(shù)方案進(jìn)行打分，評(píng)出各種技術(shù)方案的優(yōu)劣性。通過概念評(píng)估表可方便地比較各改善建議，以選擇最佳方案。項(xiàng)目改善團(tuán)隊(duì)將各技術(shù)方案按概念評(píng)估表分值排序，從高到低，進(jìn)行改善前及改善后的對(duì)比；經(jīng)集體討論決定最終采納的方案。

5 結(jié)語

通過對(duì)精益管理理念的分析，對(duì)比傳統(tǒng)的產(chǎn)品研發(fā)管理方式，給人們以很多啟示。傳統(tǒng)的產(chǎn)品研發(fā)管理方式主要存在以下欠缺有待改善：

1）從產(chǎn)品用戶處獲取的市場信息掌握得不夠及時(shí)、全面、完整，導(dǎo)致項(xiàng)目從投標(biāo)階段開始就缺乏對(duì)用戶需求的深入分析和了解；一開始的投標(biāo)技術(shù)方案就沒有完全體現(xiàn)用戶要求，產(chǎn)品的研發(fā)方向發(fā)生偏離。

表1 建議表

2）設(shè)計(jì)師在概念設(shè)計(jì)時(shí)缺乏以客戶需求為導(dǎo)向的正確概念。

3）嚴(yán)重缺乏設(shè)計(jì)成本意識(shí)，沒有處理好設(shè)計(jì)成本和設(shè)計(jì)質(zhì)量之間的關(guān)系，導(dǎo)致最后對(duì)設(shè)計(jì)成本無法控制的局面。

結(jié)合精益管理理念，現(xiàn)對(duì)整個(gè)產(chǎn)品研發(fā)過程的管理提出以下一些建議：

l）從市場需求產(chǎn)生開始，通過不同產(chǎn)品項(xiàng)目之間的對(duì)比，采用精益管理理念進(jìn)行產(chǎn)品的戰(zhàn)略決策。

2）無論產(chǎn)品研發(fā)處于什么階段，都要確保滿足用戶的真正需要，使每個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)都盡可能地增值。精益管理理念強(qiáng)調(diào)的就是盡量減少非增值的活動(dòng)。

3）充分運(yùn)用精益西格瑪設(shè)計(jì)方法，把每個(gè)產(chǎn)品的研發(fā)設(shè)計(jì)作為一個(gè)單獨(dú)的項(xiàng)目來執(zhí)行。這可大大地減少開發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)間和成本，提高研發(fā)效率，減少設(shè)計(jì)周期。

4）從方案設(shè)計(jì)開始，包括系統(tǒng)設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、產(chǎn)品試制等各階段，都應(yīng)貫穿產(chǎn)品成本的核算，減少在產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)進(jìn)程中的浪費(fèi)，管住產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)成本，以創(chuàng)造更多的效益和技術(shù)附加值。

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李克強(qiáng)總理考察中國鐵路總公司

2014年8月22日下午，中共中央政治局常委、國務(wù)院總理李克強(qiáng)在中國鐵路總公司考察時(shí)強(qiáng)調(diào)指出，鐵路是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)命脈，是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的先行官，也是人民群眾民生改善的重要依托。鐵路建設(shè)既是經(jīng)濟(jì)工程、發(fā)展工程，也是民生工程。

李克強(qiáng)指出，當(dāng)前要更好發(fā)揮鐵路在現(xiàn)代化建設(shè)中的重要作用，加大鐵路建設(shè)力度，為新型城鎮(zhèn)化建設(shè)和區(qū)域平衡發(fā)展創(chuàng)造條件。要讓近2億人口從大山和荒漠深處走出來。對(duì)于西部民眾來說，鐵路不僅縮短了到東部發(fā)達(dá)地區(qū)的時(shí)間和空間距離，也縮短了到東部發(fā)達(dá)地區(qū)的心理距離，幫助他們加速融入國家現(xiàn)代化進(jìn)程。

李克強(qiáng)指出，我每次出訪推銷中國高鐵特別有底氣。中國鐵路“走出去”戰(zhàn)略不僅能帶動(dòng)裝備和勞務(wù)出口，更能讓外匯運(yùn)用多元化，也推動(dòng)了中國裝備建設(shè)和管理運(yùn)營技術(shù)進(jìn)入國際市場，在競爭中持續(xù)提升自身的綜合實(shí)力。

李克強(qiáng)要求中國鐵路總公司不忘自己的社會(huì)責(zé)任，做到鐵路建設(shè)質(zhì)量第一、鐵路運(yùn)營乘客至上，要在保障安全的前提下提高工作效率、提高服務(wù)水平。

（摘自2014年8月26日《中國政府網(wǎng)》）

Application of Lean Concept in Research&Development of Rail Transit Vehicle Products

Wang Yingsheng

Through an introduction of the lean management concept（LMC）in the design process of rail vehicle products，and combined with the research and application of this concept all around the world，the principles and methods of applying LMC to the R&D of rail vehicle products are proposed.Then，some suggestions are put forward touse LMC in design according to users'demands，and to put the cost accounting through all the process by fully adopting the Lean Sigma Design method.

lean management；rail transit vehicle；product research and development；design optimization

U 270.2

2014-04-28）