技术创新:实现高效率产品的标准化方法

发布时间:2016-04-07 编辑:IPCOO创新咨询管理平台 点击:15


按照标准开发和按照客户定制开发存在矛盾:首先,客户总是会提出个性化的新要求,定制化的产品比标准化的产品提供更高的使用价值,企业的利润会大大地提高。其次,为客户提供独一无二的商品或服务能显著提高企业的市场竞争力。此外,从需求出现到完成标准化需要一定的时间,充分满足需求的产品往往具有现行标准尚未包含的特殊性。

定制化产品和标准化产品的对立和统一就在于一方面定制产品能满足客户的需求,另一方面标准生产有利于规模效益。通过大规模定制化的产品开发,既能够获得定制化给企业带来的溢价和竞争力的好处,也能够保留标准化产品带来的高效率和低成本要求都是由顾客提出的,产品没有重复性。
 
满足定制的要求会使企业的产品多样化。而标准化产品有利于成批生产,尤其是大规模生产的条件下,产品及其构成要素的标准化使组织流水生产线、提高制造效率、降低制造成本成为可能。大规模定制就是企业采取既能够提高效率又能够实现定制化的策略和方法,大规模生产个性化定制的产品或服务,结合了以上两种生产方式的优点。

1.实现大规模定制化开发的标准化方法

实现大规模定制的基本原理,是实现产品的外部多样化、且减少产品的内部多样化。按照细分的市场和顾客的要求提供多样化的产品或服务,会使产品或服务的外部特征变得丰富、且产品之间存在明显的差异,这些差异化的外部特征超越了标准对商品的总体技术要求,是在满足标准基础上的增值特征。内部多样化通常表现为零件、特征、工具、原材料和工艺等方面过多的和不必要的种类,会降低生产的效率。

标准化和模块化是实现大规模定制的基础。标准化和模块化能够有效地增强企业外部多样化的能力同时减少内部多样化。具体方法有:

(1)增值法。
 
把产品设计为标准化部分和差异化部分的组合。考虑到行业标准对产品的要求,每个产品都可以分解为标准化的部分和差异的部分。产品中的某些共性部分如果经常使定用,也可以将其标准化。为了满足客户的特殊要求,企业只需要单独设计差异化的部分,用来满足不同客户的特殊需求。

(2)组合法。
 
产品由标准化的模块组合构成。模块化是现代标准化的高级形式,用以解决复杂产品或系统快速应变。模块本身是标准化的单元,本身具有独立的功能和接口,常常是由更小的模块构成的,组成模块的最小单元是标准化的元器件或材料。组成产品的模块不同、组合方式不同,产品的功能和用途就不同,因此,满足了产品的外部多样化要求。

(3)参数法。
 
组成产品的部分构件,其属性可以根据用户的需求进行设定或调节。属性设定是指一次性的处理,例如构件需要切割为某一尺寸,再例如电子设备在出厂时固化编程(PROM);属性调节是可逆的定制产品的方法,例如具有一定适应性的机械调节或电子调节、电子设备中可清除的可编程只读存储器( EPROM)的运用。基于标准的构件,参数化过程可以由制造者完成,有时候也可以由客户完成。

大规模定制化的产品开发,是从对产品族进行系统的产品定义开始启动产品开发过程。要在模块和定制之间确定最佳的平衡、在所有的产品工艺设计中确保采用最佳的结构。应全面实施并行设计。应对模块的功能结构和接口进行完善的定义,然后,将产品的设计分解成一些平行的开发项目。

模块化设计的策略和方法,重点在于产品设计中优化分割。传统的产品分割准则是按功能进行的,例如电子系统中的输入输出、处理、存储、电源、机箱和外设等。应考虑的其他准则包括但不限于:
 
①按照装配的便利,用这些模块也可以组成其他定制产品;
②基于现有的模块,新的模块应与现有模块的相关特征保持一致;
③集成:当一些模块常常会同时使用时,集成的子系统可以降低相互连接的装配成本;
④从维修服务的角度,要求将容易失效的部分作为能方便更换和维护的模块;
⑤把新技术置于易更换的模块中,降低故障风险;
⑥考虑升级的便利性,以及把某些零件和技术老化的影响降到最低。
模块化的产品分割应从客户满意度、可制造性、成本、可维护型、故障风险、销售便利等方面不断优化。对模块自身的设计,要注重通用性、多功能性、模块自身软硬件的健壮性、接口的标准性、模块之间适配的弹性等方面。

2.实现高效率产品生产的标准化方法

实现高效率产品生产的核心方法就是对零件、特征、工具和材料实施通用化,这样会显著减少零件数量。在制造过程中提高标准化能消除重复的零件,通过微小的设计更改使更多的原材料、零件或模具成为通用的。尤其应针对新产品尽早实施通用化。
 
减少内部多样性带来灵活性、效率、质量、成本四个方面的好处。在灵活性方面,零件足够少可以减少制造产品的准备工作、减少库存、减轻采购和物流管理负担,使产品能够按照任意批量进行生产。在效率方面,提高了响应速度,零件的可获得性提高、供应商容易快速交货、在质量方面,供应商减少、零件错误的可能性减少、持续改进能力提高。在成本方面,降低采购、库存和厂房空间及其他管理成本。

产品设计中的性能优化原则是导致零件数量增长的一个原因。随着技术的发展,工程师总是希望所设计的产品性能更好,例如更高的输出功率、更小的体积和重量、更低的能耗等,使工程师拒绝使用标准化的元件,临时生产合同是第二个重要原因。
 
在市场低迷或竞争激烈的时候,勉强按照合同生产未定型的设备,会带来大量临时物料的管理问题。目标短浅的商业策略会破坏标准化的努力。第三个原因在于不良的知识管理。如果工程师不熟悉现有的零件数据库则可能把“新”的零件加入到库中。

零件通用化是通过将某些首选零件进行标准化来减少零件种类、数目。既适用于外购零件,也适用于自制的零件。通用化方法确定新产品的最小零件清单。如果新的通用零件比已有产品中的旧零件有更好的性能,则可以将旧零件替换掉。要确定那些首选的零件,首先要了解每类零件的通用性,然后选择现有零件中使用频率最高的。根据经验,少数零件的使用量大,而多数的零件使用量小。
 
这要求建立一个零件表(物料清单数据库),当新产生的零件加入表中时,需要设计、材料、制造、采购和质量控制的工程师们组成审核组来判断。零件清单要定期进行复审,合并那些差别细小、重复的零件,在功能平行的零件中只保留部分高等级的零件,对多功能的零件和成本进行折中。采用通用零件表的严格程度反映了企业对柔性制造的要求高低。在装配、调试、检验、维修和服务过程中需要多种不同的工具。

工具的通用化将消除制造过程中更换工具等辅助性工作对大规模定制产生影响,带来便利性和经济性。应当按照标准进行工具的标准化,使之容易获得;考虑工具的通用性和多功能性;将通用工具和通用零件配套。产品的特征,例如机械加工中的尺寸、孔径、弯曲,电子设备中的电子元件值或其他电气指标,为了实现特征的通用化,只选择那些易于制造的特征,减少在设计特征值时的任意性。

原材料的通用化,大规模定制要求产品的原材料具有通用性。例如棒材或管材的统一,只保留长度的定制;板材标准化到同一厚度和材质,这样有利于使用同样的切割工艺;使用相同的原材料使模压和铸造的操作标准化;防锈涂层所使用的材料标准化,使涂覆工艺统一;在使用集成电路的设备中,减少可编程芯片的规格数量,使每一个空白芯片在生产线上都能对应一个专用的编程站等方法。

3.建立柔性的技术平台资产

提高快速适应市场变化、提高设计和制造的敏捷性,需要实现企业内部知识信高效流动。它的基础是建立柔性、共享的产品平台、技术平台资产库;在柔性产品平台上的可配置报价器;使企业拥有强大的技术能力和管理工具的高效率的集成制造系统;充分共享的知识管理体系。

产品平台是一组产品共享的设计与零部件集合。一个有效的产品平台可以更快更容易地制造许多派生产品,每种产品提供一个特定的市场部分所需要的特点和功能。共享一个共同的产品平台但具有不同的性能与特征以满足不同用户需求的一系列产品就是产品族。
 
一个坚实的平台是成功产品族的心脏,是一系列紧密相关的产品的基础。产品平台的规划包括在差异性和共同性之间进行权衡。一方面,一个产品提供多个类型可以带来市场效益;另一方面,扩大这些不同产品对组件的共享程度可以带来设计和制造的效益。经过差异性和共同性分析,产品平台可以独立于定制化的产品进行规划和开发。

企业的技术平台拓展了产品平台概念,是一个产品系列共享资产的集合,包括零部件、工艺、知识、人员与组织。技术平台为集成创新提供了支撑和运行基础的软硬件环境。企业所掌握的核心技术方案是技术平台的重要部分。核心技术具有复制和迁移特性,企业可以将核心技术能力组合到不同的创新中,从而形成新的创造和发展。因此可以说,技术平台包含产品平台中的基础元素。

柔性的技术平台资产特征包括技术资产的功能性、组合性、繁殖性、代谢性、高效性、架构性和通用性等七个方面,形成了企业有生命力的技术积累。功能性是指技术平台资产中的每一项技术积累都能实现完整的功能,实现该功能的方案经过测试和验证,而不是仅仅包括一种设想或者未完成的设计。组合性是指每一项技术资产相对独立,并且通过定义良好的边界或接口与其他技术资产相配合,能够组合形成新技术资产。
 
功能性和组合性反映了企业内部模块化设计规范的运用,形成丰富的企业内部的标准化数据。繁殖性是指技术资产的内容能够在企业内被开放性地引用,经过创新形成新的技术资产,记录资产之间的引用关系能够清楚地表明企业技术发展路线。应鼓励产品开发活动能充分地参考和引用已有的技术资产。代谢性是指当新的技术诀窍出现,使某些功能的实现更为经济或性能更好,则旧的技术单元能够被及时地淘汰和置换,以避免陈旧的技术模块被再次引用成为新产品的一部分。
 
高效性,是指技术资产中的单元模块能够被高效率地运用,这需要所引用的技术积累具备完备和规范的注录项目、方案说明、接口描述和可生产文件,以实现快速的检索、应用和验证。架构性,是指技术资产中的单元满足相同的体系架构模式,遵循共同的企业内部标准。通用性,是指能尽可能多地运用于不同的产品领域,最大化地实现技术共享。
技术平台资产库的构成应包含产品销售、产品规划、行业标准化、产品开发、生产制造的应用界面;包含原材料、软硬件模块和单元、通用架构、定制化的整机和系统等各层次的标准、技术规范、软硬件方案及物料清单;包含用于企业专利申请的技术方案及作为技术秘密保留的技术方案等。

企业技术平台资产,是企业进行知识管理( Knowledge Management)的重要目标。知识管理为企业实现知识共享提供新的途径。201 1年我国第一个知识管理国家标准体系“知识管理”  ( GB/T 23703)标准发布,将知识管理活动划分为六个环节:鉴别、创造、获取、存储、共享、应用。
 
从鉴别到存储的知识积累是实施知识管理的基础;知识共享是指一个组织内部的信息和知识要尽可能公开,使每一个员工都能接触和使用公司的知识和信息;知识的应用则是使知识体现其价值的关键环节。我国的知识管理实践还比较落后,但其实施与评价的方法与欧、美等发达国家或地区的知识管理标准相近,为企业柔性、共享的技术资产平台管理提供了手段。

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