基于模块化的车门进入系统设计流程优化研究

发布时间：2016-08-04 09:52

第一章 绪论 

近几年来,  出现了越来越多的汽车品牌和汽车制造商，相应的越来越多的车型也需要被研发出来。作为一家为各大汽车厂商做配套的汽车零部件生产公司，就意味着也需要设计生产更多的产品出来。而日益增长的车型产品数量和有限的人力物力之间的矛盾，成为了汽车配套厂商亟待解决的问题。本章将从整个汽车大环境的变化，国内外关于模块化设计的发展现况，来引出本文的研究目标，并做一些可行性的分析。 

1.1 课题背景及意义
上海霍富汽车锁具有限公司是一家德资的汽车配件生产厂家，公司主要为各汽车厂提供汽车进入系统的零件，如车门把手，车门基座，车门锁芯，钥匙，点火锁芯，后盖锁，油箱盖等零部件。 近几年来，随着汽车业的发展，公司需要面对越来越多的的不同客户，从仅仅为上海大众汽车有限公司配套供货，发展为需要为上海汽车有限公司，上海大众汽车有限公司，通用公司，海马汽车有限公司，吉利汽车，东风本田汽车有限公司，比亚迪汽车有限公司，观致汽车有限公司等近十家公司进行配套供货。 而对公司的产品开发部门来说，从仅仅按图生产，进行国产化开发工作发展到，为各大汽车厂全新开发十余款新的车门进入系统。 因此以往从总部拿一个国产化项目可以吃好几年的情况一去不复返。 不同的客户对需要开发的新产品的要求也各不相同，因此每当拿到不同的客户的设计任务书时，产品设计工程师总是需要绞尽脑汁构思新的产品结构。这些新的结构往往需要大量的时间去验证，审核。然而新进的设计师都比较年轻，而且大部分年轻工程师的人员流动情况也比较频繁，因此导致了大部分的工程师是缺乏相关产品的设计经验的。而缺乏设计经验也经常出现由于疏忽导致的设计事故。这就使得产品的开发设计周期长，设计质量无法保证，产品开发成本居高不下。 
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1.2 国内外发展现状 
近年来，汽车业在中国发展迅速，这同样意味着竞争也日趋激烈。车价的不断下调，汽车使用者对汽车的要求逐步上升，原料，人力成本的上升，严重的挤压了整个汽车产业链的利润空间。 因此如何在这样一个机遇和风险并存的大环境下，争取到一席之地，各大汽车厂商极尽一切所能，降低成本，提高效率。 模块化设计方式就是其中非常重要的一部分。 面向大规模定制的设计（DFMC）要求建立一个面向产品族的产品平台[1] 大众，通用利用模块化，平台化造车概念来进行大批量定制，大大的提高了自身的竞争力。在 2013 年的汽车销量中，这两家汽车厂占据了整年销量的四分之一强。  通用公司的“Pontiac Fiero”拥有模块化车身和其他构件，在实际生产中已经接近这一概念。克莱斯勒公司提出一个包括 28 个模块的生产概念。福特公司也在这一领域做了许多工作，尼桑好像是第一家想要大规模定制个性化汽车的公司，其汽车制造的远景规划是“5 个 A”——任何批量（Any volume），任何时间（Any time），任何人（Any body），任何地点（Any where），任何车（Any thing)。很少有比汽车更复杂的产品，也很少有比汽车更复杂的加工过程。如果汽车可以用总线模块化和所有其他技术进行大规模定制（对此很少有人怀疑），那么大多数产品或服务都可以进行大批量定值。
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第二章 现有车门进入系统设计流程分析 

既然要优化设计流程，那就说明现在的设计流程是存在问题的，因此，必须先要找出这些问题，然后分析这些问题的原因是什么，最后才能有针对性的进行优化。本章将着重分析这些问题及其原因。 

2.1 目前的设计流程 
公司目前官方发布的正式设计流程是这样的，如图 2-1 这套流程是根据 TS16949 进行编辑的，在体系要求上将整个产品设计分成了三个阶段，概念设计阶段，细节设计阶段和设计验证阶段。 第一阶段是概念设计阶段，主要的工作是和客户确认设计方案，包括制作，确认 BOM 清单，和客户确认，整理设计要求，并制作初版的 DFMEA，这一阶段的文件输出是 BOM 清单，设计任务书和初版 DFMEA，阶段结束的标志是完成第一阶段设计评审。 第二阶段是细节设计阶段，主要的工作是根据设计任务书上的客户要求来进行细节设计，完成 Prototype 设计的 3D，2D 图纸，进行数据分析，DFMEA，阶段结束的标志是完成第二阶段设计评审。 第三阶段是设计验证阶段，这个阶段主要是制作 Prototype 样件，，进行设计试验，并锁定设计数据，输出是正式的 3D，2D 图纸，设计试验的试验报告。阶段结束的标志是完成第二阶段设计评审。 
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2.2 目前的设计流程所存在的问题 
综上所述，目前的整个设计流程有官方的设计流程，有设计评审，对于公司层面来说这个流程肯定是没有问题的，因为整个集团都是在按照这个流程在进行设计工作。 但是就如前文所提的，公司也只有一个按汽车制造体系所规定的设计流程，任何一个汽车零配件生产公司，任何一个汽车零配件产品都可以按照这个流程进行设计。体系对我工作的要求是按计划进度进行设计评审，按计划进度提交报告，数据。也就是说这是一个公司级别的流程，而不是一个工程师用的流程，而且这也不是一个可以指导模块化设计的流程。 而具体到工程师的具体的设计工作上，可以大致归类为两种设计流程。 一就是把自己以往的设计结构，或者别的熟悉的设计结构直接拿来用，或者自己定义一些标准件，比如各种纽簧，螺钉，螺母，轴等，然后将其他运用这些标准件的项目数据上的结构直接拿过来，拼接一下，完成设计。 但是这种设计方法缺乏一套系统的，完善的设计流程，甚至就如前文所述，目前根本不存在这样一个可以指导设计工作的标准化的流程。
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第三章  模块化设计方法对于流程优化的研究.......18 
3.1 模块化设计方法对于设计流程的优化........18 
3.2 模块化设计中模块的划分..........21
3.3 模块化设计中的需求分析..........29
3.3.1 需求的整合和分解......29 
3.3.2 需求的分类....31 
3.4 模块化设计方法优化设计流程的原理........33 
3.5 本章小结........35 
第四章  车门进入系统模块化设计的标准化.........36 
4.1 需求的筛选和整理........36 
4.2 标准化的模块设计.......39
4.3 标准化模块对设计流程的优化......45 
4.4 本章小结........45 
第五章  车门进入系统的设计流程再造.....47
5.1 基于需求管理的模块化设计流程再造........47 
5.2 基于需求管理的模块化设计评审流程再造....50 
5.3 本章小结........52  

第六章 应用验证与成效 

6.1 应用案例验证

2013 年年底的时候，公司研发部接到一个任务，支持市场部同事参与一个新车门进入系统的竞标工作。这个项目时间进度非常紧，要求在接到 SOR 的两周之内作出竞标用的概念方案，在项目定点之后的两个月内需要发布设计数据，下达开模指令。时间非常紧迫。 一般来说，项目的概念方案只需要提供客户零件的外型尺寸，重量，材料信息等就可以参与报价，但是在客户的 SOR 要求里，却需要提供一些能满足客户要求的数据。这个等于是要求供应商在两周之内做出一版新的概念数据。这在以前看来基本上是不可能的。因为在以前，一个工程师在对一个车门进入系统进行结构建模的时间是 16 周。也就是将近四个月的时间。即使是两个工程师一起工作也最多减少 1 个月的时间，因为两个人做的数据需要更多的时间进行数据之间的协调和匹配，反而会花费更多的工时。 因此这个对以前的设计流程来说是一个不可能完成的任务。但是在采用了模块化设计方法之后，我果断的承诺了下来。我找了车门进入系统产品设计小组内的另外一个同事，两个人，一起协同完成这个项目。 

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总结

本文通过车门进入系统开发工程师遇到的问题，即设计项目井喷作为切入点。分析了公司设计开发流程，指出了其所存在的问题，并找到了原因，即产品设计与需求管理的脱节，和设计评审的形式化。   然后通过研究模块化设计方法，研究需求管理，创新的提出了适用于车门进入系统的模块化设计方法，即基于需求管理的虚拟模块的模块化设计方法。考虑到这种模块化设计方法需要大量的工作量来建立虚拟模块的数据库。因此我又引入了令虚拟模块标准化的这样一个研究方向。通过对虚拟模块标准化的研究，和对需求的整合研究，我确认了，采用标准化的模块化设计是可以起到降本增效作用的。并基于标准化模块的设计方法再造了车门进入系统的设计流程。   最后通过分析一个使用模块化设计方法的项目，还对比了一个没有使用模块化设计方法的项目，以及模块化设计在提高零件的通用化率上的作用，最后还统计采用了模块设计方法以来工程师完成的项目数量，等例证，来证明了模块化设计在降本增效和提高设计质量上的巨大作用。但是在获得成果的同时，我也看到了目前这个流程的一些不足之处。虚拟模块的数据库目前都是存在车门进入系统工程师的电脑中的，通过公司内局域网在车门进入系统工程师之间应用。但是从概念上讲，这个数据库其实并不是一个真正的数据库，这只是一个文件管理系统（File Management System-FMS）。在整体性，数据冗余度，信息共享和安全上面都比较欠缺。因此在往后的工作中，我需要制作出一个真正的复合数据库要求的模块数据库，来完善这个数据管理。
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参考文献(略) 

本文编号：84474