■沈陽(yáng)機(jī)床集團(tuán) （遼寧 110142） 蔡哲民 朱 巖

機(jī)床產(chǎn)品并行研發(fā)探索與研究

■沈陽(yáng)機(jī)床集團(tuán) （遼寧 110142） 蔡哲民 朱 巖

摘要：本文通過(guò)產(chǎn)品串行與并行產(chǎn)品研發(fā)的比較，較全面總結(jié)了機(jī)床產(chǎn)品并行研發(fā)的特點(diǎn)和企業(yè)實(shí)際產(chǎn)品研發(fā)情況。按研發(fā)項(xiàng)目的過(guò)程，本文重點(diǎn)介紹了機(jī)床產(chǎn)品并行研發(fā)的基本管理模式，為企業(yè)研發(fā)流程提供借鑒的思路。

國(guó)內(nèi)外機(jī)床企業(yè)普遍重視產(chǎn)品研發(fā)，沒(méi)有新產(chǎn)品企業(yè)就沒(méi)有未來(lái)，成功的新產(chǎn)品研發(fā)是企業(yè)發(fā)展的保障。而傳統(tǒng)的研發(fā)方式已經(jīng)不適應(yīng)現(xiàn)代企業(yè)的需求，市場(chǎng)對(duì)機(jī)床研發(fā)提出了新的要求。

并行研發(fā)的特點(diǎn)

傳統(tǒng)的串行研發(fā)方式是由設(shè)計(jì)部門主導(dǎo)，按研發(fā)指令（設(shè)計(jì)任務(wù)書）展開(kāi)，基本的實(shí)施路線為:設(shè)計(jì)→工藝→制造→裝配→檢驗(yàn)→營(yíng)銷→服務(wù)，是自上而下的組織流程。

并行研發(fā)是以跨職能項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)為主導(dǎo)的，以市場(chǎng)為導(dǎo)向,產(chǎn)品全流程、全生命周期為核心的生產(chǎn)組織管理流程，有別于傳統(tǒng)串行研發(fā)，產(chǎn)品研發(fā)的目標(biāo)是滿足市場(chǎng)，以未來(lái)市場(chǎng)收入、利潤(rùn)為預(yù)期，定義產(chǎn)品特點(diǎn)和價(jià)格體系。并行研發(fā)具有：①研發(fā)速度快、周期短。②快速響應(yīng)市場(chǎng)。③投入小、產(chǎn)出快。④采用協(xié)同理念。⑤全面采用項(xiàng)目管理5大特點(diǎn)；并行研發(fā)的核心是“專門組織、通盤策劃、事前控制、消除壁壘”。

圖1

基本管理模式

以研發(fā)最大加工直徑200mm小規(guī)格數(shù)控車床為例，并行研發(fā)按項(xiàng)目進(jìn)展可分為研發(fā)、樣機(jī)及量產(chǎn)3大階段，各階段主要工作如圖1所示。

1. 研發(fā)階段

產(chǎn)品研發(fā)是新產(chǎn)品研發(fā)最重要的階段，研發(fā)介紹主要完成產(chǎn)品定義、概念設(shè)計(jì)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)3項(xiàng)具體工作。

（1）產(chǎn)品定義。是研發(fā)工作的前提，主要完成市場(chǎng)需求預(yù)

測(cè)、競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手分析、主要參數(shù)確定、目標(biāo)成本預(yù)估、確定市場(chǎng)售價(jià)等工作，以沈陽(yáng)機(jī)床中捷立加事業(yè)部研發(fā)VMC850E為例。

2008年中捷立加事業(yè)部根據(jù)市場(chǎng)需求狀態(tài)，通過(guò)市場(chǎng)分析，文教科研、普通機(jī)械加工等經(jīng)濟(jì)型產(chǎn)品將成為競(jìng)爭(zhēng)焦點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)型占立加需求的30%市場(chǎng)份額，而立加事業(yè)部在經(jīng)濟(jì)型領(lǐng)域還沒(méi)有開(kāi)發(fā)相應(yīng)產(chǎn)品，決定開(kāi)發(fā)經(jīng)濟(jì)型產(chǎn)品，同時(shí)VMC850規(guī)格是市場(chǎng)需求最大的。

按競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的銷售價(jià)格，確定850E系列產(chǎn)品市場(chǎng)售價(jià)和目標(biāo)成本。850規(guī)格經(jīng)濟(jì)型立加主要市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手是漢川、大連、寶雞和其他國(guó)內(nèi)機(jī)床企業(yè)，首先分析競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、性能及價(jià)格。通過(guò)分析認(rèn)定，這些機(jī)床廠家的立加產(chǎn)品共同的特點(diǎn)是，使用昆明臺(tái)正機(jī)械有限公司等企業(yè)生產(chǎn)的立加光機(jī)、配置數(shù)控系統(tǒng)、電器元件和整機(jī)防護(hù)，實(shí)施OEM式的生產(chǎn)組織。通過(guò)預(yù)測(cè)，認(rèn)定850規(guī)格立加競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手價(jià)格為：光機(jī)+數(shù)控系統(tǒng)+鈑金件+電器元件+毛利=最低售價(jià)P1。

中捷立加事業(yè)部以市場(chǎng)為導(dǎo)向，實(shí)施設(shè)計(jì)成本倒推，確定目標(biāo)銷售價(jià)為競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手最低售價(jià)P1，結(jié)合本事業(yè)部綜合管理費(fèi)用14%的水平，毛利率設(shè)定為5%，最終控制目標(biāo)成本價(jià)為：目標(biāo)成本價(jià)P2=P1-（14%+5%）P1。

設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)5%的目標(biāo)，機(jī)床的總成本為P2，一切設(shè)計(jì)工作依此為基礎(chǔ)，協(xié)同實(shí)施展開(kāi)。但在實(shí)踐中數(shù)控系統(tǒng)、鈑金件和電器元件等外購(gòu)件的價(jià)格是相對(duì)固定的，降價(jià)空間有限，設(shè)計(jì)中的成本只能從自身的制造、外協(xié)中想辦法。

（2）概念設(shè)計(jì)。概念設(shè)計(jì)階段主要完成機(jī)床整體布局、產(chǎn)品配置、功能設(shè)計(jì)、質(zhì)量定義、功能部件選擇、實(shí)現(xiàn)目標(biāo)成本等實(shí)際工作。以中捷立加事業(yè)部研發(fā)VMC850E立式加工中心為例。

機(jī)床整體布局VMC850E立式加工中心采用立式框架布局十字滑臺(tái)結(jié)構(gòu)，床身、工作臺(tái)、滑座、立柱、主軸箱等大件均采用高強(qiáng)度鑄鐵材料，X、Y、Z軸導(dǎo)軌副采用滾動(dòng)直線導(dǎo)軌，采用斗笠式刀庫(kù)，配備大流量冷卻泵及大容量水箱，導(dǎo)軌、滾珠絲杠副均采用中央集中自動(dòng)稀油潤(rùn)滑等具體的機(jī)床布局。

確定主要規(guī)格及技術(shù)參數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)產(chǎn)品特點(diǎn)，結(jié)合市場(chǎng)需求及競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手現(xiàn)狀確定機(jī)床的主要技術(shù)參數(shù)，如工作臺(tái)尺寸定義為1 000×500mm、最大荷重500kg，X/Y/Z軸行程為850mm /500mm /540mm，轉(zhuǎn)數(shù)范圍為50～8 000r/min、主電機(jī)功率7.5/11kW。合理確定機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)床幾何精度驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)采用國(guó)標(biāo)JB/T 8771.2—1998、機(jī)床定位和重復(fù)定位精度驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)采用JB/T 8771.4—1998，精度根據(jù)企業(yè)實(shí)際情況進(jìn)一步壓縮10%～20%，各項(xiàng)指標(biāo)明確到數(shù)值，X/Y/Z定位精度為0.020mm /0.015mm /0.015mm、重復(fù)定位精度0.012mm /0.010mm /0.010mm等一系列具體參數(shù)。

確定主要配置及功能部件，根據(jù)機(jī)床的市場(chǎng)定位和目標(biāo)價(jià)格，合理選擇機(jī)床配件，以VMC850E立式加工中心為例，考慮到機(jī)床目標(biāo)成本，主要配置以國(guó)產(chǎn)及中國(guó)臺(tái)灣為主。采用經(jīng)濟(jì)型的FANUC 0i-MATE系統(tǒng)、臺(tái)灣旭泰主軸組，絲杠導(dǎo)軌以南京工藝為主，刀庫(kù)采用呼和浩特產(chǎn)品等。

（3）產(chǎn)品設(shè)計(jì)。是研發(fā)投入人力、時(shí)間最多的階段，主要完成設(shè)計(jì)圖樣、技術(shù)文檔、BOM清單等設(shè)計(jì)工作，設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)模塊化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品通用化、系列化，產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)植入了協(xié)同理念，這主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：①設(shè)計(jì)人員主動(dòng)考慮是否能將外形或功能相近的零部件做成通用的。②盡管使用通用件、標(biāo)準(zhǔn)件會(huì)增加產(chǎn)品設(shè)計(jì)的困難，但是，設(shè)計(jì)人員只能夠使用通用件、標(biāo)準(zhǔn)件，絕不使用專用件，使用專用件時(shí)要有主管領(lǐng)導(dǎo)簽字。

圖2

設(shè)計(jì)員主動(dòng)配合新產(chǎn)品生產(chǎn)制造和客戶需求來(lái)進(jìn)行協(xié)同產(chǎn)品設(shè)計(jì)。這樣設(shè)計(jì)出來(lái)的產(chǎn)品不但能夠貼近市場(chǎng)，而且還能便于制造部門的裝配，保證工作效率。如圖2所示的VMC850E床身設(shè)計(jì)中，聽(tīng)取工藝員意見(jiàn)，床身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為斜面結(jié)構(gòu)，便于廢屑收集。床身側(cè)面無(wú)加工面,只加工上面，在實(shí)際加工中，利用龍門加工中心可一次裝卡，完成床身上面的全部加工工序。為減少換

刀，車間工藝員提出床身上螺紋孔尺寸應(yīng)盡量統(tǒng)一，設(shè)計(jì)人員通過(guò)分析采納了這一建議，將螺紋孔集中在M8、M12等幾個(gè)規(guī)格，實(shí)踐證明不僅加工時(shí)減少了換刀時(shí)間，而且簡(jiǎn)化了刀具管理，最大的好處是減少了刀具的采購(gòu)種類，通過(guò)批量訂貨降低了刀具采購(gòu)費(fèi)用。

2. 樣機(jī)階段

樣機(jī)制造是驗(yàn)證產(chǎn)品設(shè)計(jì)的必然選擇。與并行研發(fā)相同，樣機(jī)的制造是以跨職能項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)為主導(dǎo)的，以合同為依托，企業(yè)與跨職能項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)簽訂樣機(jī)制造合同并監(jiān)督執(zhí)行，跨職能項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)全權(quán)組織研發(fā)樣機(jī)制造、外購(gòu)件外協(xié)件采購(gòu)、整機(jī)安裝調(diào)試、樣機(jī)項(xiàng)目驗(yàn)收、樣機(jī)成果轉(zhuǎn)讓等具體工作。

（1）編制制造工藝方案。傳統(tǒng)的機(jī)床樣機(jī)制造，是在完成設(shè)計(jì)圖樣后，由工藝員編制生產(chǎn)、加工工藝指導(dǎo)車間生產(chǎn)與裝配。但“術(shù)業(yè)有專攻、學(xué)科有區(qū)別”，設(shè)計(jì)員很難全面了解機(jī)床各個(gè)部件的加工、裝配環(huán)節(jié)，而工藝員對(duì)機(jī)床結(jié)構(gòu)了解亦不全面。為便于加工，減少調(diào)整點(diǎn)，方便裝配，提升效率，并行研發(fā)側(cè)重引入?yún)f(xié)同理念，把工藝前置，工藝員與設(shè)計(jì)員一起實(shí)施設(shè)計(jì)，工藝員借助CAM、CAPP軟件，對(duì)設(shè)計(jì)模型實(shí)施工藝預(yù)生產(chǎn)，內(nèi)容涉及：核準(zhǔn)零件尺寸、公差及精度等加工要求，設(shè)定毛坯，確定工件裝卡方式，選擇加工刀具，確定加工方法，確定加工工藝路線，設(shè)定工藝參數(shù)等。

跨職能項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)組織完成樣機(jī)制造工藝方案、裝配工藝方案及檢驗(yàn)檢測(cè)報(bào)告、檢測(cè)方法，編制生產(chǎn)進(jìn)度表并監(jiān)督執(zhí)行。

（2）組織生產(chǎn)?？缏毮茼?xiàng)目團(tuán)隊(duì)全程參與樣機(jī)零部件加工及主管件采購(gòu)、組織樣機(jī)整機(jī)裝配及調(diào)試，組織企業(yè)相關(guān)單位實(shí)施樣機(jī)技術(shù)與項(xiàng)目驗(yàn)收。

在制造、裝配、檢驗(yàn)中整理實(shí)際加工中存在的問(wèn)題，并監(jiān)督設(shè)計(jì)員完成產(chǎn)品持續(xù)改進(jìn)，使樣機(jī)按計(jì)劃轉(zhuǎn)為產(chǎn)品。

（3）投入實(shí)際生產(chǎn)、獲取改進(jìn)信息。樣機(jī)制造完成后，轉(zhuǎn)入企業(yè)生產(chǎn)車間，企業(yè)在設(shè)備采購(gòu)、技改項(xiàng)目選型、設(shè)備更換等領(lǐng)域應(yīng)首先考慮采用自產(chǎn)樣機(jī)，樣機(jī)自用的價(jià)格要參考同類機(jī)床市場(chǎng)價(jià)格和樣機(jī)實(shí)際的材料與制造成本綜合評(píng)定。樣機(jī)自用后，使用單位要建立樣機(jī)使用、驗(yàn)證機(jī)制，及時(shí)將實(shí)際應(yīng)用情況及數(shù)據(jù)、發(fā)現(xiàn)的服務(wù)問(wèn)題，快速反饋給樣機(jī)開(kāi)發(fā)單位及跨職能項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，為樣機(jī)的持續(xù)改進(jìn)提供依據(jù)。寧夏小巨人是國(guó)內(nèi)第一座智能網(wǎng)絡(luò)化機(jī)床制造工廠，零件加工全部采用MAZAK設(shè)備、柔性自動(dòng)加工單元及托盤系統(tǒng)，MAZAK新產(chǎn)品樣機(jī)首先進(jìn)入自己的工廠獲取第一手的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，改進(jìn)完成、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定后再推向市場(chǎng)。

3. 量產(chǎn)階段

樣機(jī)試制成功后，研發(fā)成果轉(zhuǎn)為產(chǎn)品，跨職能項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)全程跟進(jìn)，企業(yè)根據(jù)市場(chǎng)定位和自身發(fā)展戰(zhàn)略確定新產(chǎn)品未來(lái)的產(chǎn)值、產(chǎn)量，并配置合適的資源?？缏毮茼?xiàng)目團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)企業(yè)戰(zhàn)略的落實(shí)，負(fù)責(zé)起草商業(yè)計(jì)劃、實(shí)施計(jì)劃，并逐條落實(shí)到生產(chǎn)與銷售，列入企業(yè)產(chǎn)銷綱領(lǐng)。

（1）打造標(biāo)準(zhǔn)化制造流程。標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)是解決該問(wèn)題最行之有效的最佳方法。構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)是產(chǎn)業(yè)化的前提，本階段跨職能團(tuán)隊(duì)的工作核心是構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)化、圖示化、數(shù)據(jù)化的精益制造流程，關(guān)注裝配、制造的各個(gè)細(xì)節(jié)。以直線導(dǎo)軌的安裝為例，應(yīng)嚴(yán)格參照?qǐng)D樣、工藝要求及標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)指導(dǎo)書來(lái)進(jìn)行，應(yīng)采用力矩扳手將導(dǎo)軌壓塊和導(dǎo)軌分別安裝到位，并且用漆筆做下標(biāo)記，便于日后維護(hù)與調(diào)整。浙江凱達(dá)5S管理很有特點(diǎn)，所有整機(jī)裝配完工后罩上真空膜停放在現(xiàn)場(chǎng)；加工后的床身導(dǎo)軌表面用蠟紙涂上防銹油，有序排放在作業(yè)區(qū)。

（2）建立供應(yīng)商產(chǎn)業(yè)鏈。選好外購(gòu)件、外協(xié)件生產(chǎn)廠家，合格的原材料是生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的物質(zhì)基礎(chǔ)?？缏毮軋F(tuán)隊(duì)牽頭選用高性能、高可靠性的數(shù)控系統(tǒng)、伺服驅(qū)動(dòng)裝置、配套功能部件、電器元件、檢測(cè)元件，才能保證機(jī)床可靠性，強(qiáng)化外購(gòu)件的管理，使其產(chǎn)品質(zhì)量、材料成本在可控范圍內(nèi)（見(jiàn)圖3）。

圖3

（3）構(gòu)建精品成為經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。目前機(jī)床行業(yè)普遍存在制

作不夠精良、工藝手段低下的問(wèn)題，國(guó)產(chǎn)機(jī)床的生產(chǎn)過(guò)程仍跳不出粗放的局面。機(jī)床的制造過(guò)程應(yīng)該是一個(gè)精細(xì)的制造過(guò)程，每一個(gè)零件的加工、每一道裝配工序都應(yīng)該是一個(gè)精雕細(xì)刻的過(guò)程。

任何產(chǎn)品只有經(jīng)國(guó)不斷的完善、不斷的持續(xù)改進(jìn)才能彌補(bǔ)設(shè)計(jì)缺陷，完善制作工藝路線，在實(shí)際應(yīng)用中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，不斷提高產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量，首先應(yīng)做到把事情做對(duì)，嚴(yán)格遵守工藝規(guī)范，實(shí)施全面質(zhì)量管理，將研發(fā)成果全面打造成市場(chǎng)上叫得響的精品。

團(tuán)隊(duì)建設(shè)

有別于傳統(tǒng)研發(fā)方式，并行工程是以協(xié)同協(xié)作為主的矩陣式管理，其工作人員以抽調(diào)為主，根據(jù)研發(fā)項(xiàng)目的進(jìn)展，因需要調(diào)入，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)是跨職能的產(chǎn)品研發(fā)、產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化全流程團(tuán)隊(duì)，對(duì)產(chǎn)品全生命周期負(fù)責(zé)。而配套的人力、勞資關(guān)系仍在企業(yè)原有體系中。研發(fā)團(tuán)隊(duì)隊(duì)伍精干，以專家、專業(yè)配置為主，獨(dú)立于現(xiàn)有經(jīng)營(yíng)體系之外，獨(dú)立運(yùn)作。

（1）團(tuán)隊(duì)職責(zé)與構(gòu)成設(shè)想。以研發(fā)最大加工直徑200mm小規(guī)格數(shù)控車床為例，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)根據(jù)進(jìn)度逐步擴(kuò)大，最終從項(xiàng)目小組成長(zhǎng)為產(chǎn)品線，團(tuán)隊(duì)人員構(gòu)成如表1所示。

①概念階段，主要的工作是對(duì)產(chǎn)品的技術(shù)及市場(chǎng)實(shí)施定位、確定價(jià)格，人員需求較少，以資深專家、業(yè)務(wù)骨干為主。②開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)階段，展開(kāi)技術(shù)、工藝設(shè)計(jì)，編制市場(chǎng)推廣方案，需要投入機(jī)械、電氣、液壓以及工藝等技術(shù)人員。③試制階段，根據(jù)研發(fā)圖樣、工藝，試制樣機(jī)并改進(jìn)設(shè)計(jì)，需要配置裝配、檢驗(yàn)等專業(yè)人員，而制造、采購(gòu)等環(huán)節(jié)依托企業(yè)原體系。④產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化、品牌化階段，根據(jù)市場(chǎng)成立專業(yè)團(tuán)體實(shí)施。

（2）研發(fā)團(tuán)隊(duì)組長(zhǎng)要求。組長(zhǎng)作為團(tuán)隊(duì)帶頭人及核心，對(duì)項(xiàng)目成敗起著至關(guān)重要的作用，基本素質(zhì)與能力要求可參看如下：①首先重視領(lǐng)導(dǎo)與展望才能，其次是技術(shù)與管理才能。②對(duì)公司整體戰(zhàn)略有清晰認(rèn)識(shí)與理解。③具有高級(jí)技術(shù)技能、工作經(jīng)驗(yàn)豐富。④矢志不渝，視項(xiàng)目的發(fā)展為自己的奮斗目標(biāo)。⑤對(duì)市場(chǎng)、對(duì)產(chǎn)品有深刻的理解。⑥工作經(jīng)驗(yàn)豐富，會(huì)針對(duì)問(wèn)題找出各種解決方案。⑦具備人員調(diào)動(dòng)以及為團(tuán)隊(duì)營(yíng)造出良好氣氛的能力。

表1

考核與激勵(lì)

研發(fā)項(xiàng)目的成功離不開(kāi)好的激勵(lì)機(jī)制。項(xiàng)目總承包是研發(fā)項(xiàng)目最好的激勵(lì)方式，對(duì)研發(fā)項(xiàng)目各階段實(shí)際完成的時(shí)間和完成質(zhì)量實(shí)施里程碑式考核，年度實(shí)施全年考核。

項(xiàng)目全過(guò)程實(shí)施全員激勵(lì)，分為階段性激勵(lì)和總目標(biāo)完成激勵(lì)，項(xiàng)目啟動(dòng)前，確定各階段性里程碑、總目標(biāo)及對(duì)應(yīng)的激勵(lì)方案。實(shí)施過(guò)程中，根據(jù)每階段里程碑完成情況即時(shí)兌現(xiàn)階段性激勵(lì)鼓舞士氣。項(xiàng)目完成后，根據(jù)完成情況兌現(xiàn)激勵(lì)。為激勵(lì)全員完成更高目標(biāo)，可采取階梯激勵(lì)法。如對(duì)3年毛利潤(rùn)考核，激勵(lì)系數(shù)由固定系數(shù)及階梯系數(shù)構(gòu)成。隨毛利潤(rùn)完成情況，階梯系數(shù)呈階梯性增長(zhǎng)。以完成毛利潤(rùn)500萬(wàn)元為例實(shí)施階梯激勵(lì)如表2所示，激勵(lì)額=毛利潤(rùn)額×（n+m）。

表2

參考文獻(xiàn)：

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收稿日期：（20141115）