基于客戶價值導向的精益成本管理探索

/北京航天發射技術研究所

北京航天發射技術研究所作為運載火箭及特種車輛地面設備專業研究所,擁有機、電、液、氣等多學科多專業。液壓傳動及元件設計作為研究所核心專業之一,服務于多種特種車輛,其主要工作任務是進行預先研究和特種車輛研制,提出技術方案、技術途徑,完成特種車輛(產品、項目)的開發研制,處理研制生產中的技術問題,參與產品驗收;參加地面試驗、任務試驗、定型試驗,參與有關特種車輛產品的鑒定、定型及批生產。由于液壓系統及元件在特種車輛型號中的廣泛應用,承載著特種車輛型號產品全部的動作功能,液壓產品的高精度要求以及試驗和使用的復雜性等因素決定了液壓傳動及元件設計專業不僅是特種車輛型號成本工程實施的重點部門之一,也是特種車輛型號降低成本、提升產品質量、滿足用戶需求的關鍵環節之一。液壓傳動及元件專業以客戶價值為導向,結合班組建設,經過多年產品設計、批生產售后服務等方面努力探索降成本方法,形成了基于客戶價值導向的精益成本管理方法,建立了精益成本管理體系,取得了明顯成效。

一、液壓專業精益成本管理及實踐

1.價值工程原理

精益成本管理工作目標是利用成本、質量、價格和銷量等因素之間的聯動關系,以及成本控制的優勢降低產品價格,達到改善產品質量的作用;在可利用資源有限的條件下,通過成本控制提高資源利用效率來精益成本管理內容,每種成本管理要素如功能、質量、可靠性及成本之間相互聯系、相互作用。

基于上述理論,液壓專業依照航天“第一次把事情做對”和“零缺陷”的管理方法,采用現代成本質量控制模式,結合成本工程實踐,建立了基于客戶價值導向的精益成本管理體系及方法(見圖1)。其基本思路是以客戶價值最大和產品成本最低目標為出發點,以價值工程分析為核心,從設計和管理多角度去探索成本降低的方法。

圖1 基于用戶價值導向的精益成本管理體系

價值工程分析的主要原理是通過對各型號或產品的功能分析,選定或設計產品的功能要素,以最低的成本實現必要功能。對于產品非必要功能,應通過優化技術方案,找到提高產品價值的替代方案,同時達到最佳的性價比。同時提高開發流程的標準化程度,簡化系統,推進產品化工程,使產品的結構最優、成本最低、可靠性最高。對于批生產階段產品,重點通過對生產流程的重組,將不必要的生產環節去掉,從而達到控制成本的目的。對于型號液壓系統及產品,其成本主要可分為研發成本 、質量成本、材料采購成本、生產成本,其成本控制主要圍繞這幾個方面進行。

2.功能價值工程分析

降低成本設計技術的研究不僅涉及到現代設計理論和方法, 還與價值工程、優化設計、CAD/CAM、特征設計、并行工程技術等各種新興學科和現代技術有關, 因此鼓勵班組成員從分析功能入手, 通過功能/ 成本的定性和定量分析, 做到技術和經濟結合、質量與成本結合。以功能分析為核心, 從傳統的結構設計轉移到功能設計以及如何實現這些功能。經過創造性的思考, 創造出實現這種功能的多種方案, 從中選出最優方案, 最終開發出高價值的產品。

一是功能價值分析原則。分析時要全面考慮、具體分析,避免概念化和一般化。使用可靠的信息和數據盡可能多地搜集企業成本資料,發揮研發設計的獨創性,打破現有的不合理條框,勇于創新和提高。

二是功能價值分析方法。通過分析選定產品的必要功能和服務,以最低的成本實現功能和服務的價值。找到提高產品價值的替代方案是價值工程分析的目標。產品性價比是產品的功能和成本的比值,性價比越高產品價值越大。通過功能略降低,成本大幅度降低,或功能大幅度提高,成本略提高。價值工程實現預定目標成本的方式有2種:第一種是通過去掉不必要的功能,降低工序復雜程度來實現成本降低。提高產品性價比是企業產品得以暢銷的有力武器,研發設計人員在目標成本的指導下設計出性價比較高的產品。第二種是在保持產品功能不變的前提下,降低制造成本。設計人員如果過度關注產品功能,就會陷入研發設計誤區,因此設計人員要推行標準化設計,降低成本。

三是研發、質量成本控制的原則。遵循研發成本控制的原則對研發過程有重要的指導意義,能夠使設計研發的成果為企業所用,有效降低生產成本。研發成本控制應遵循以下3個原則:

首先,去除不能帶來市場價值卻導致成本增加的功能。客戶最關注的是性價比。每種產品一般會有很多使用功能,每增加一種使用功能產品價值也會增加,從而導致生產成本隨之增加。企業能夠自主選擇和決定產品的功能,但市場和客戶只會選擇性價比好的產品。所以在設計產品時,一定要站在顧客的需求角度考慮,規避不能帶來良好性價比的功能。

其次,以目標成本作為衡量標準。價值和成本的目標是企業關心的核心。計算目標成本有利于企業和研發部門關注同樣的目標,進而研發符合目標功能、目標價格和目標品質的產品,以適應特定市場的需求。在設計產品或工藝品時,若設計方案的更改對產品成本產生顯著影響,我們應以目標成本作為標徒。產品目標成本的計算是由價格引導的成本計算。影響產品價格的因素很多,主要因素包括產品的性質、功能和市場競爭力3個方面。一旦根據產品的價格、功能和質量確定了產品的目標后,設計人員將會從目標價格中扣除目標利潤得到目標成本。目標成本是設計工作的動因,也是設計、生產階段關注的焦點,它為產品設計指明了方向,也為生產工序提供了衡量標準。設計人員應在產品工序設計階段使用目標成本計算方法,對設計方案進行改進,對降低產品制造成本起到引導作用。

第三,全面考慮成本控制與削減。在研發新項目時,組織采購、生產、工藝等相關部門的人員參與研發。從全局角度考慮成本的控制與削減,有效防止研發人員走入只關注表面成本而忽略隱性成本的誤區。

3.研發、質量成本控制注意事項

一是不能過度關注產品性能,忽略產品成本。在設計產品時避免走進“為了產品性能而進行研發設計”這個誤區,不能只注重產品性能而忽略其經濟性。

二是不能只關注產品的性能和外觀,卻忽略產品的生產成本。事實證明,由于受到消費者的經濟能力和認識水平的制約,功能最齊全、性能最好的產品通常不是市場上最受歡迎的。

三是不能忽略因研發不當而造成的產品額外成本,因此需要在研制階段與生產、采購等相關職能部門之間進行必要的信息溝通。調查顯示,在產品研發過程中實施工藝、用戶及采購早期參與后,研發成本可降低很多。

四是不能只急于開發新產品,忽略原產品再設計。急于開發新產品,忽略了對原產品替代功能的再設計會導致設計不合理,使產品的價格超出顧客的購買能力范圍。若只注重新款的研發速度而未注意削減成本,則對后續降低成本不利。

五是不能只關注表面成本而忽略隱性成本。產品的成本控制不僅要包含性能功能指標,還必須重點考慮產品的可靠性、安全性、維修性和保障性。

4.研發、質量成本控制的方法

一是研發成本控制方法。產品設計階段是研發的開始階段,它基本確定了新產品的使用物料及用量,確定了產品的生產成本。一旦產品投入生產后不能適應市場就會給企業帶來慘重的損失。因此要在產品設計階段有效降低成本,需要做到以下4點:

有明確的產品功能成本目標。研發新產品是為了滿足客戶需要。為了明確產品設計目標,企業設計前先要設定產品的客戶群體,并設定幾種不同的設計方案,在選擇最優方案基礎上進行設計。

設計人員要有成本意識。產品設計的最終目標是由設計人員完成。設計人員要有成本意識,時刻牢記產品性價比,這樣才能設計出物美價廉的產品。

工藝、用戶和供應商參與方案論證及設計。設計新產品時除了自身努力外,也要善于利用外部資源。工藝、用戶和供應商是設計可用的最佳外部資源。參與企業產品設計,會實現企業和工廠、客戶及供應商的“多贏”。由于設計結合了生產和工藝實際,產品的正常供應時間縮短,生產和供貨就能得到更好的保障。

推行零部件標準化。標準化是在實際操作過程中制定的最佳秩序和規則。推行零部件標準化的目的是為了提高部件的通用性,同時可以有效降低產品的維護保障成本,提高產品的使用性。

對設計對象進行標準化。設計對象的標準化包括采用標準數據和產品標準化。在產品設計中,選定數據的基準必須是標準數據。為了達到有效標準化,液壓專業對系統設計方案、油缸和閥塊等產品設計程序進行標準化和流程化,開發成本顯著降低。

加強對新產品性能成本比的分析，實現成本與性能的最佳結合。性能成本比是目標性能和目標成本的比值。通過新產品性能成本比分析能看出新產品是否符合目標性能的要求。若目標成本性能比低于實際成本性能比,則說明在設計成本和目標成本一致的情況下新產品的性能高于原產品,根據提高性價比降低新產品的性能來實現降低成本的目的。

加強材料成本控制。在新產品研發過程中,還應考慮某一項新材料的利用會不會導致其他成本的增加,所有的材料是否易于采購等因素。通過全面考慮,才能發揮研發部門的真正作用,實現成本的全面控制與削減。

二是質量成本控制步驟及方法。質量成本管理是企業持續發展的根基。根據美國質量協會統計,除原材料成本外,企業總運營成本中至少有25%是顯性質量成本,而隱性質量成本是顯性質量成本的3～4倍。在降低質量成本過程中,常常會認為降低產品原材料成本就是降低質量成本,或者認為顧客的要求已經非常嚴格,企業無法進一步降低質量成本。實際上,只要按照合理的質量控制程序和步驟(見圖2),就可以進一步提高產品質量,降低質量成本。對于軍品型號,重視質量成本控制尤為重要,控制和削減質量成本不僅對企業發展有重要意義,同時會產生巨大的社會效益和政治影響。在市場經濟競爭日趨激烈的情況下,企業只有一手抓用戶,一手抓質量,才能使自己擁有較大的發展空間,獲得更大的利潤。

產品質量控制包括成本質量分析、設計預防控制和生產質量控制等方面。目前產品生產進入微利化時代,沒有最低的質量成本,只有更低的質量成本。有人將質量成本比喻為“礦中金山”,通過對不必要的質量成本損失進行有效控制,將給企業帶來好比一座金山的經濟效益。為了有效控制產品的質量成本,必須進行以下幾個方面的工作。

質量成本分析方法。預防成本分析。根據預防成本的定義,可以看出若提高產品質量和可靠性,一般會增加預防成本。因為只有投入更多的時間和設計費用、人員培訓費用等資金,才能提高預防成本。鑒定成本分析。在產品服務質量可靠性提高時,一般會降低鑒定成本。管理人員通過質量鑒定可以發現質量問題并立即采取解決措施,使質量得到改善。日本很多企業就是采取這種方法提高產品質量降低鑒定成本的。日企中每位員工對發現的質量問題都非常重視,從不會讓有質量問題的產品進入后續生產線。這能讓企業快速發現并解決問題,有效降低鑒定成本。內部損失成本分析。在產品質量提高時,會降低內部損失成本。企業可采用預防措施減少不合格產品的發生,這樣可以降低材料報廢、再加工、識別故障、延期交貨等帶來的內部損失成本。外部損失成本分析。同鑒定成本和內部損失成本一樣,增加產品服務質量和可靠性時,外部損失成本也會降低。提高產品質量和可靠性,可減少產品售后的保修費用,同時還能為企業贏得良好的品牌效應,保持并擴大產品市場份額。

設計預防質量控制措施。正確界定產品,企業要根據用戶要求,對產品的外觀、功能、特性等進行深入了解,并努力將產品的特性規格化。產品的界定一定要清晰完整,不能模糊不清;確保設計輸入的明確和完整,在設計階段企業要全面考慮客戶的需求,針對客戶的不同需求,要有明確的人員和資源投入,不能遺漏客戶的任何需求;產品設計的輸出要達到標準化和規格化,正確的設計和確認。對產品輸出標準化后,應采用不用的實驗方法。此外,還應用明文規定的程序對設計的過程和結果進行驗證;設計時還應有其他參考量,不適當的設計會對制造產生嚴重影響,設計誤差和設計不良會出現制造、策略、測試等方面的質量問題。因此,產品設計時應參考在預定范圍內的設計要有安全保障,在預定生命內,產品的性能要十分可靠。設計產品時要考慮其是否容易生產,產品是否滿足客戶需求,要有清楚明了的工程圖和規格。

生產及過程質量控制措施。為改善產品質量和服務水平,設定一套永久方針和可行性計劃;采取新的質量成本管理理念;選擇供應商時不單看物料的價格;采用統計學等方法獲得質量成本的最新數據;人性化管理;將規定工組數量的工作方法廢除;組織解決企業內部各部門間的障礙;發現問題,改進問題,解決問題;不斷實施員工的在職訓練;明確確立生產管理中的奮斗目標。

質量成本控制原則。歸納起來質量成本控制原則主要包括設計人員水平、質量成本意識的提高;加強產品測試的覆蓋性和有效性,提高產品質量水平;基于成本和質量的系統優化設計,質量水平的提升;原材料、標準件、外購件和外協件驗收標準及質量控制;綜合考慮產品可靠性、安全性、維修性和保障性設計;自制產品的3類關鍵特性的優化及質量過程控制。

二、 液壓專業精益成本管理案例及實踐效果

1.基于油氣彈簧柔性生產線的共線組批生產

以用戶需求分析為牽引,面向產品、開展油氣彈簧統型,規劃產品體系;組建IPT團隊建立橫向協調平行工作機制,突破多批次小批量試批生產技術瓶頸和短線;突破多批次小批量試批生產的技術瓶頸和短線;優化工藝,研制配套專用工裝,降成本,提升效率;以產品3類關鍵特性為抓手,實現組批生產質量追溯和質量穩定性監視測量;理順協調關系,探索組批生產模式、型號鑒定、抽檢、交付和軍檢組織模式,實現油氣彈簧柔性生產線的共線組批生產。通過IPT團隊攻關,攻克以缸筒QPQ表面處理為代表的6項關鍵技術,順利通過360萬次可靠性試驗;工藝優化8項,實現了油氣彈簧柔性生產線的共線組批生產;生產周期減少2/3,成本下降30%,形成了年產1000套能力,確保了多型號研制并舉與批生產任務,成果在全國質量精益管理大會發布并獲獎。

一是以需求為牽引,設計為源頭,開展油氣彈簧產品統型。經梳理共有17種油氣彈簧,其中缸徑120mm 10種、缸徑100mm 1種、缸徑90mm 6種。對17種油氣彈簧空滿載載荷、減振性能、平衡位置、收攏與展長等特性開展對比分析以滿足特種底盤油氣混合和油氣分離2種減振方案需求,統型后油氣彈簧需滿足上述2種使用模式。按照組批生產零部件最大通用化原則進行產品統型,經過分析、統型,將17種油氣彈簧產品統型為缸筒外徑120mm和90mm 2個規格4種產品。

二是投入產出分析。根據批量法則Caguout公式CNK=A,N為每次投產的零件數量,C為一次生產投入,A和K是企業現有的制造技術條件下2個不變的系數。在保持制造技術條件不變的情況下,按型號管理生產和組批管理投產投入產出對比(見圖3)。可見采取組批生產模式后,會降低投入產出比,同時增加了組織應變能力。

三是評估產能,提升企業制造技術條件A和K。

四是多輪次小批量試批生產和產品成熟度提升。為充分檢驗油氣彈簧產品統型后批生產的穩定性和過程質量管控的有效性,開展基本型油氣彈簧3個批次,每批約100根小批量生產和120萬次臺架可靠性試驗。在小批量批生產過程和可靠性試驗過程中,先后暴露出油氣彈簧內缸筒鍍鉻工序不穩定和油氣彈簧120萬次臺架可靠性試驗漏油的問題。

五是集智攻關、組建IPT團隊,突破瓶頸。油氣彈簧內缸筒鍍鉻工序不穩定和油氣彈簧120萬次臺架可靠性試驗漏油問題涉及到設計、工藝、工序、特殊工藝過程等多個環節,需要多視角、多維度、多層次分析和解決。為此成立了以研究所產品副總師為組長的油氣彈簧IPT團隊,成員包括首席專家、設計、工藝、質量、生產主管、一線操作人員。建立橫向協調團隊,并構建不同管理部門、層面之間的資源協調模式,執行層采用并行工作模式,提高工作效率。IPT團隊工作按PDCA程序進行,開展專題策劃、計劃安排、組織實施、逐步深入、反復迭代的思路,明確工作職責和流程。通過IPT團隊,先后攻克了油氣彈簧高頻小振幅密封技術,內缸筒QPQ特種表面處理技術等多項關鍵技術。內缸筒QPQ特種表面處理工序質量穩定、成本和周期與鍍鉻工藝相比縮短50%,解決了鍍鉻過程控制難、周期長、成本高的問題,油氣彈簧通過360萬次加嚴可靠性試驗考核,其成熟度已初步具備組批批生產條件。

圖3 生產投入產出對比圖

六是制定與用戶溝通計劃,深入了解、引導用戶需求。油氣彈簧研制過程中專門制定了與用戶溝通計劃,分別在產品統型、研制過程瓶頸短線、質量問題處理、技術狀態變化、鑒定試驗和產品推介等階段設置溝通環節,積極聽取用戶意見和建議,使研制隊伍更加深入理解、把握和落實了用戶需求。

2.優化方案及元件選型，降成本

按照設計決定成本的理念,一個優秀的設計方案能夠極大程度降低產品全生命周期的成本。2017年對6個在研型號的經濟性進行審查,主要從優化系統方案、油源元件和標準件選型、大力推動統型產品化等角度進行降成本工作,在滿足了任務需求的同時,降低元件的采購、管理和試驗成本,也降低了自制件的加工成本。

不同廠家的元件雖然性能差異不大,但由于廠家定價、供貨渠道不同,價格差異非常大。因此,優化元件的選型是降成本工作的一個重要的措施。采用多路閥代替板式閥,增加系統集成化,降低管路布置復雜程度,節約采購及加工成本6萬;液壓系統密封件廠家由特瑞堡改為東山機械,減少50%采購成本;采用橡膠軟管代替金屬軟管,降低采購成本1萬。

3.持續推進24°錐管接頭應用，提高工藝性

液壓管接頭是液壓管路中的重要元件,直接影響管路密封性能和成本,傳統的37°接頭對安裝工藝要求嚴格,因安裝不當導致的滲漏情況時有發生,成本也較高。

24°接頭有密封可靠(雙重密封)、防咬死性能好、接頭形式豐富的特點,能夠有效解決滲漏的問題。目前,除需要與不銹鋼管進行焊接酸洗的2種接頭外,其它均選用碳鋼鍍鋅鎳,比起37°不銹鋼接頭成本可降低1/2～1/3,同時由于24°接頭形式多樣,可減少自制接頭的種類,降低自制接頭的種類和數量,節約成本,提高系統的標準化、通用化程度,提高保障性。該措施在多個新研型號中全部采用,已進入批生產階段的多個型號中已落實多年,降成本效果明顯。

4.推進自動化彎管及自動焊接技術，提高管路制作效率

以往的液壓系統管路彎制采用現場布管,并手工彎制而成,生產效率極低,管路成型后的管形差異較大,需要操作者多次反復修改且互換性差。引入數字化彎管技術后,管路成型精度高,生產周期短、效率高,易實現數字化、批量化生產,而且可保證產品的一致性、提高管路的互換性。早期管路與接頭焊接、采用手工焊,焊接質量難以保證,自試樣階段開始采用小導管自動焊接技術,根據管路規格不同分別選用封閉式和開放式焊接方式完成接頭自動焊接,在保證產品焊接質量和外觀一致的同時,焊接效率提高了約一倍。該措施在各型號中已落實。

5.外購閥件采用批抽檢檢驗，降低復驗成本

以往的外購閥件均需要進行入所復驗,復驗合格后方可裝車使用。對多年的復驗數據進行統計,發現大部分的普通閥件從未發生過復驗不合格的情況,存在優化復驗要求的空間。在某上裝液壓系統,共計有27個外購閥件,按原復驗要求每個閥件復驗需要約5小時。按每訂貨批次的10%抽取進行復驗,閥件復驗工時可降低90%。

6.優化自制元件試驗項目，降成本

以往的自制液壓元件,其試驗要求往往是批生產階段與研制階段類似,出廠驗收試驗與出廠試驗類似,導致了許多重復性試驗內容。對閥件的試驗要求進行系統的梳理,通過簡化檢驗項目、優化抽檢要求和測試要求的方法節約了成本。

7.優化油缸結構，降低采購和制造成本

優化起豎缸結構設計,由傳統的四級缸改為三級缸,降低起豎缸加工成本、密封件采購成本,節省成本16.3%;取消起豎缸萬向供油裝置,改為旋轉接頭,降低加工制造成本36.4萬元;前支腿由鎖緊套缸改為普通缸配合零泄漏液壓鎖方案,節約加工制造成本33萬元;支腿缸、起豎缸缸筒、活塞桿材料由30CrMnSiA改為27SiMn,降低成本1萬元。

8.產品化貨架產品的推廣應用

液壓專業結合產品化工作,統一規范儲備庫中型號共用產品,完成了液壓鎖成、安全閥、液壓缸、雙級行程截止閥、隨控閥、反饋控制閥、旋轉式伺服閥、泵聯軸器等8項產品成熟度定級、入貨架;實現了型號研制的產品化選用,優化規范了試驗項目,進一步降低了各型號設計成本和試驗成本;同時對液壓油箱附件、各類自制管接頭等零部組件進行統一歸納,形成了液壓自制管路接頭庫,供設計直接選用,降低了設計成本。

9.優化維護保障項目，統一備附件管理降成本

結合保障性提升工程,對某液壓系統維護保障經驗進行了總結,規范并優化了檢修流程,加強系統維護保障規范標準的推廣,進一步優化系統檢修、維護項目,優化系統中的備件,合理配置資源。在提高用戶滿意度的前期下,進一步降低產品備件成本、維護保障人力成本。

對備件庫1、2層的液壓系統備件進行清理,共整理出105箱2825件,按型號、種類分別進行了歸類存放,并建立完整的元件清單,供全室各型號共享。同時對于進行關鍵任務的臨時備件和自帶備件,一般從備件庫中選用,消除各型號單獨采購備件和備件重復、過期作廢的問題,有效的降低了靶場維護保障成本;對于部分產品結合產品整修改造和檢修任務,將備件合理利用,如某型號批整修中應用了大量的庫存備件,有效降低了檢修成本。

對某4種車型和某特種車進行統型設計,并整合其備件種類和數量,采用備件駐廠集中保管,不區分具體車型,使5種車型備件數量大量減少,且各車之間可相互使用備件。某統型狀態特種車液壓系統優化備件設置,針對可靠性較高且成本較高的元件采用2臺車共用1套備件的形式,共節約采購成本10.1萬元。針對某民品公司庫存的5000多件24o各類管接頭(合格證齊全,經過驗收),液壓專業結合民品和型號研制,在設計系統時,統籌設計優化管路和布置管路,在優化系統的基礎上,盡可能將各類庫存接頭進行選用和利用,有效利用各類管接頭300多件,后續剩余部分將在系統研制過程中繼續選用,有效節約了成本。

三、后續思路

液壓專業重點承擔著型號和軍民融合項目,質量和成本必須兼顧,對于型號降低成本并不意味著降低產品的功能性能指標和質量,還要求同時提高產品的性能和質量。因此, 成本具有廣義性,可以延伸為質量成本和功能成本,降低成本意味著用較低的代價獲得最佳的產品功能和質量, 即質量和成本的綜合優化,并作為專業研究引導成員正確理解成本工程的含義,消除誤區,做到有的放矢,綜合考慮。

在未來的各項研制工作中,液壓專業應不斷完善質量成本精益管理體系,通過對液壓系統成本構成分析,重點從用戶需求分析、方案優化、單機產品試驗優化、元器件選項/復驗、自動化水平、元件選型、產品化等層面入手,遵循降成本不降性能、降成本不降可靠性的原則,通過科學的設計方法、管理方法及先進的設計工具等不斷提升綜合成本管理水平,形成從設計、生產制造、維護保障全生命周期的產品成本控制措施,從設計之初進行統籌考慮,進一步深化成本分析與控制工作,提高設計人員設計決定成本的理念,進一步提升專業產品競爭力。