一種變革生產方式的高級標準化形式

劉方剛 張軍杰 王平

摘 要：工程機械行業逐漸進入存量市場，成本控制能力成為企業的核心競爭力。通用化作為一種標準化的高級形式，在產品快速迭代，零部件成本控制和設計可靠性提升方面發揮越來越重要的作用。特別是統型降本，通用化降本實踐已在工程機械、乘用車、家電行業得到廣泛的應用。本文主要介紹通用化在提升產品競爭力方面的關鍵作用，并歸納總結工程機械行業通用化降本方法論，為通用化降本在其他行業的應用推廣提供理論方法依據，發揮通用化在統型降本和產品競爭力提升方面的優勢。

關鍵詞：通用化，模塊化，標準化，降本，統型

DOI編碼：10.3969/j.issn.1674-5698.2023.07.002

0 引 言

隨著大基建、房地產市場的萎縮，工程機械競爭日漸白熱化。三一重工凈利潤率從2019年14.97%跌至2 0 22年5.3 4%，徐工集團也在5%～6%之間浮動。成本成為企業最核心的競爭力之一，工程機械企業能否平穩度過新一輪的行業下行周期，成本控制變得越來越重要。通用化作為一種產品設計、統型的思維，在產品快速迭代，零部件成本控制和提升設計可靠性方面發揮越來越重要的作用。特別是零部件統型降本，通用化降本實踐已在乘用車、工程機械、家電行業得到廣泛的應用[1-3]。

1 什么是通用化

通用化是指最大限度地擴大同一單元的使用范圍、減少其種類和規格，是標準化的高級形式，是模塊化的基礎。通用化分為繼承通用化、開發通用化、壓縮通用化、定標通用化。①繼承通用化：新系統開發時選用現有系統中可繼承的單元的一種通用化形式；②開發通用化：通過對未來發展需求的預測，有目的和選擇地設計、生產的通用化單元，在新系統開發時推廣使用的一種通用化形式；③壓縮通用化：將多個品種進行歸并，形成一種能廣泛使用的品種；④定標通用化：將通用性強、適用面廣的產品制定為標準而形成的通用化對象。

2 為什么是通用化

通用化可以增強規模效應，降低采購成本，同時減少零部件種類，提升零部件品質，節約開發和驗證時間，以應對生產方式的變革、模塊化設計的需求和零部件多樣化挑戰（如圖1所示）。

2.1 生產方式變革

從工業革命開始，工業生產方式從單件定制向大規模批量生產轉變；21世紀后，由大規模生產轉向規模個性化定制。生產效率和個性化配置的成為產品開發的主要矛盾，能否基于快速變化的市場和客戶新需求快速推出產品，考驗著企業的研發能力。

為應對上述變化，企業也在不斷壓縮產品開發周期，例如：吉利汽車全新車型開發周期從6 0個月，縮短到35個月，工程機械全新機型開發僅需12～15個月，改款機型則只有3～6個月。縮短開發周期意味著要盡可能減少全新零部件的開發，在設計階段充分考慮零部件、系統的通用性。

2.2 管理成本降低

如表1統計所示，新增一個物料編碼，從物料編碼申請到服務資料編制多達25個流程步驟，僅人力工時成本就達3000余元。

物料編碼的管理成本還包含低質量數據清洗、庫存管理、質量校驗、財務分析、I T系統資源占用等，根據華為測算，每個物料編碼管理成本為80 0美元/年。基于以上所述新增一個物料包含大量的管理成本，提高物料通用性，降低物料新增速度，能有效降低企業的管理成本。

2.3 零部件多樣化挑戰

產品的定制化伴隨著零部件種類的多樣化，物料編碼數量和種類的新增不僅帶來額外的管理成本，也對研發、制造、商務和服務各個業務體系提出了巨大的挑戰（如圖2所示）。

19 9 3年日產公司發現，僅僅當時生產的車型中，就使用了110種不同的散熱器、300種不同的煙灰缸、437種儀表盤、1200種車內地毯和6000種不同的緊固件。某電子企業有1500種電阻，其中包括電阻容差為1000歐姆的120個不同形式和尺寸的電阻。該企業通過統型將這150 0種電阻減少到不到200種。三一集團在2022年底零部件數量500多萬，同類零部件種類多（如：法蘭3.46萬，燈0.22萬），同類供應商多（燈具供應商96家）。

2.4 模塊化設計需求

模塊化是設計的基礎，在成本降低、縮短研發周期、節省人力資源方面有明顯的優勢[4]。模塊化是基于標準化的設計（如：硬件接口、安裝尺寸）[5，6]，打造通用性零部件，以實現模塊、系統的通用[7]。乘用車廣泛采用模塊化架構設計降低成本，如：沃爾沃SPA、大眾MQB[8]。沃爾沃通過模塊化設計（如圖3所示），使用一個架構覆蓋兩個級別三種類型的車型，實現不同品牌技術共享，專用件比例下降60%，零部件通用化率大于40%。

MQB是大眾集團橫置發動機模塊化平臺，較老平臺（P Q 2 5）縮減2 0 %生產成本、30%制造時間，發動機和變速箱種類減少88%。MQB通過模塊化、標準化設計，實現強大的平臺兼容性和車型衍生能力，兼容車型40款，單一產線產量每小時30～60輛，可選擇性配置20余項。

3 工程機械通用化實踐

3.1 零部件識別

大眾通過平臺化設計實現產品快速復制，沃爾沃通過通用化降低專用件比例。借鑒乘用車模塊化和通用化設計思路，結合工程機械特點（主機種類多、BOM結構各異、架構體系區別于乘用車），三一集團形成了通過族群-平臺-模塊-零件四級穿透的通用化工作開展方法，打造跨事業部/研究院平臺，工作裝置系列化，開展研究院、集團級通用化（如圖4所示）。三一通過開展集團級通用化和研究院級通用化，年立項項目50 0+，實現年降本1億元以上。通過通用化不僅實現直接的成本收益，還實現管理成本的顯著降低，通用化的物料編碼減少50%以上，編碼新增速率降低70%，同時通用化統型的成果可直接用在新項目的研發選型，顯著提升研發效率。

具體開展的工作包括：①針對泵車主機產品（以泵車、攪拌車和應急裝備為例）通過族群、平臺、模塊及零部件四級穿透，針對底盤、臂架可打造跨研究院平臺；② 針對泵車泵送系統、攪拌車上裝進行研究院系列化；③ 針對泵送料斗、轉塔轉臺和碼盤進行研究院通用化；④ 針對蓄電池、攝像頭液壓泵、液壓閥等開展集團通用化（如圖5所示，圖中編號與本段中的編號對應）。

通用化零部件識別共計3步：層級梳理，BOM結構梳理，拓撲關系梳理。

（1）層級梳理，本步驟主要確定主機的族群類別、子系統類別各平臺下模塊的類別。

（2）BOM結構梳理，本步驟以各子系統平臺為單元，進行通用化分析，通過BOM結構梳理形成平臺-模塊-典型零部件拓撲關系圖（如圖5所示）。

（3）拓撲關系梳理，本步驟主要確定典型零部件的通用性與通用性參數，確定通用性零部件與主機族群的拓撲關系，輸出典型零部件通用化方案。

3.2 零部件通用化實施方法

以蓄電池為例，對零部件通用化進行標準工作分解。如圖6零部件通用化共計7步：（1）導出所有蓄電池清單，并根據使用單位進行任務分解；（2）各使用單位根據現狀和規劃輸出統型清單；（3）根據各單位的清單，輸出集團級的統型清單，并發布形成《物料型譜企業標準》；（4）依據集團級統型清單，在系統中更改物料的狀態（優選、作廢、僅做配件）；（5）在統型的基礎上進行通用化規劃，使用2 0小時率額定容量、低溫起動電流規格、端子類型3個選型參數鎖定蓄電池的12種技術狀態；根據技術狀態重新進行供應商規劃（淘汰低質供方、引入新供方、合并供方進行價格談判）；（6）將通用化方案在集團發布，以供選型參考；（7）將通用化成果加入通用件庫，并根據通用件管控流程進行管控。

蓄電池經過通用化統型和規劃將原本115個編碼壓縮到47個，整合率59%，通過統型（低成本替代高成本）和集采（縮減供應商，提高采購量，重新價格談判），實現年降本348.7萬。

3.3 成果管控

零部件通用化能否廣泛應用，關鍵在于對通用化成果的落地管控。管控手段可以通過建立通用件庫和嚴控通用物料新增來實現。通用件庫建立：將通用件入庫管理，研發零部件選型時，直接從通用件庫中選擇，每年根據法規和技術升級對通用件庫進行迭代和更新；嚴控物料新增：當有編碼新增需求時，系統會提示并推薦通用件庫的物料，如不能滿足需求，編碼新增審批流程會到通用化中心審批，通用化中心組織多方評審決策是否新增編碼；如果需求合理，則允許新增并將新技術狀態的編碼更新到通用件庫（如圖7所示），以保持通用件庫的實效性和全面性。通過上述流程的管控，可有效避免無序和重復新增，大幅降低編碼新增的速度，已發揮通用化在提質降本中的作用。

4 結 論

生產方式的變革、物料管理成本激增、模塊化設計需求和物料種類日益多樣性都對物料通用化提出了更高的要求。本文以工程機械行業通用化實踐結合乘用車模塊化設計思想，從零部件識別、通用化方法到通用件的落地管控，系統介紹了工程機械行業通用化開展的方法論。三一通過開展通用化，實現年降本1億元以上，物料編碼減少50%以上，編碼新增速率降低70%以上，同時實現管理成本的顯著降低。本文通過理論結合實踐的方式論述通用化對降本增效和產品競爭力提升的關鍵作用，為其他行業開展通用化工作提供參考。

參考文獻

王超，李曉江，徐劍波. 乘用車天窗通用化策略[J]. 汽車工程師，2013（10）：20-23.

申茜茜，王小品，張益民.工程機械方向盤通用化及人機工程學設計[J]. 設計·計算， 2022（12）： 78-83.

陳桂芬. 標準化、通用化、模塊化設計在洗衣機上的應用[J]. 裝備制造技術， 2010（5）：192-194.

張純洪，吳迪. 模塊化生產對汽車產業的發展影響及其后發優勢分析[J]. 科學學研究，2008（4）：754-758.

金云風. 我國槍械接口“通用化”的思考[J]. 兵工標準化，1999（6）：3-7.

李春田，等. 標準化概論（第七版）[M]. 北京： 中國人民大學出版社， 2022：105-106.

馬鈞，任云. 整車企業產品開發策略發展趨勢——基于平臺的模塊化發展戰略[J]. 上海汽車，2010（1）：36-40.

陳勁，桂彬旺，陳鈺芬. 基于模塊化開發的復雜產品系統創新案例研究[J]. 科學管理，2006（6）：1-8.