颜四平

摘 要：汽车企业竞争日趋激励，提高产品设计效率及质量，并降低产品设计开发及生产制造的综合成本显得尤为重要，而产品的精益设计是最有效的方法之一。文章以方向盘总成精益设计为例，从方向盘总成需求分析开始，分八个步骤详细阐述了零部件精益设计开发基本流程，并收集29条可行性成本优化提案，已实现方向盘总成单车成本优化280元。建立了对标拆解方向盘总成精益设计数据库，并针对54个要素提出了精益设计方案，为新产品开发方向盘总成方案精益设计及成本优化提供有效参考。

关键词：精益设计;成本优化;方向盘

中图分类号：U461.99  文献标识码：B  文章编号：1671-7988（2020）09-102-03

Application of Lean Design in the Development of Steering Wheel

Yan Siping

（ Beijing Automobile Group Off-road Vehicle Co.， Ltd， Beijing 101300 ）

Abstract： It is very important for automobile enterprises to improve the efficiency and quality of product design and reduce the comprehensive cost of product design， development and manufacturing. Lean design is one of the most effective methods. Taking lean design of steering wheel assembly as an example， starting from the demand analysis of steering wheel assembly， this paper elaborates the basic process of lean design and development of spare parts in eight steps， and collects 29 feasible cost optimization proposals， which has achieved 280 yuan of steering wheel assembly single vehicle cost optimization. The lean design database of the standard disassembly steering wheel assembly is established， and the lean design scheme is proposed for 54 elements， which provides effective reference for the lean design and cost optimiza -tion of the new product development steering wheel assembly scheme.

Keywords： Lean Design; Cost Optimization; Steering Wheel

CLC NO.： U461.99  Document Code： B  Article ID： 1671-7988（2020）09-102-03

1 前言

產品设计是整个过程中最重要的一个环节，决定了产品的结构，装配方式，材料和制造方法，著名的影子理论表示，虽然产品设计只占产品总成本的5%，但却影响产品整个成本的70%-80%，因此，从设计的源头着手来控制产品质量和降低产品的成本是非常重要，而且是效果最为显著的。

产品设计模式总共经历了三个阶段^[1]，即原始产品设计模式，传统产品设计模式和基于制造和装配的设计模式（精益设计模式）。目前大部分汽车企业处在第二阶段传统产品设计模式，在保证产品的质量的同时还要降低成本，无疑是非常困难的。因此，需要在产品设计的每一个环节、步骤、流程中都尽可能地使用精益设计的方案，同时又能够在设计活动中对产品设计的流程和状态进行精确控制和优化，实现设计产品价值最高，成本最低，即必须在产品设计阶段开展精益设计。

2 产品精益设计开发流程

从产品需求阶段即介入，充分开展产品设计前期输入分析是减少后期设计变更、开发出满足客户需求产品的必要前期。将产品技术要素与产品需求相匹配，通过技术对标分析、头脑风暴分析及不断方案优化，同时结合DFMA软件进行详细成本分析，在满足功性能前提下，从成本、质量、制造、工艺、平台化、通用化等方面进行综合评价，在产品开发阶段开展方案精益设计，即设计出满足客户需求的最优方案。零部件精益设计基本流程如下：

2.1 方向盘需求定义

根据方向盘总成市场配置输入以及方向盘总成各子系统情况，结合IQS/防再发/QTM等问题梳理出TOP10。对方向盘总成10个方面主要需求进行定义。

根据方向盘总成需求定义，结合现产品两款车型方向盘总成需求实现情况进行主观评价分析，将10个方面需求用雷达图表示。归纳各车型方向盘总成需求TOP5如下：（1）触觉舒适;（2）操作舒适;（3）精致性;（4）科技体验;（5）通用化。

2.2 方向盘技术要素分析

主要从功能、局部造型、关键尺寸、人机、材料、色彩/表面材质、物理结构、安装等方面分一级、二级进行了技术要素分析如下：

2.3 对标拆解分析

通过对标拆解北京B40、北京B80、牧马人、普拉多、传祺GS8、哈弗H9、博越2018款7个方向盘总成，对每个零部件建立详细的对标信息库及照片库，建立对标方向盘总成详细拆解BOM及详细的方向盘总成装配过程图。经过对标分析，方向盘骨架（图3）以博越2018款方向盘总成骨架结构最为合理，且轻量化效果尤为显著;方向盘骨架截面形状有实心型、V型、U型、不规则型形（图4）等，其中以V型、U型截面应用广泛，性能优越且轻量化效果好。

2.4 头脑风暴分析

对七款对标车型进行详细拆解分析，组建設计成本专家团队进行专业评审及头脑风暴，从精益设计16项基本原则出发，开展方向盘总成头脑风暴，收集提案29条，对所有头脑风暴提案进行详细技术可行性分析，21条头脑风暴提案可实施，并按创新等度、实施难度进行分类（表4）。

（1）一级：零件进行很小的改变，需要修模或修改工装夹具，不影响周边系统性能，不需要性能试验验证，且周期≤3个月的设计改进。

（2）二级：零件结构改变，需要重新设计模具、或工装夹具，需要进行DV试验和可靠性试验验证，且周期>3个月的设计改进。

（3）三级：前瞻技术和材料的应用，以及造型和关键性能部件的更改。

（4）创新等级：创新低L，创新中M，创新高S。

2.5 材料与工艺选择

在产品设计开发中，选择合适的材料与最佳匹配工艺是产品设计的核心，根据7款方向盘的对标拆解分析，对方向盘总成主要的骨架、包覆、装饰条、装饰盖材料与工艺组合，创建了方向盘总成材料与工艺组合的选择矩阵表，可进行在骨架、包覆、装饰条、装饰盖之间进行相互组合，并核算每种组合的总成本，有效指导方向盘总成方案精益设计以及对应方案成本快速核算。下表仅列举几种典型方向盘总成的组合方案。

2.6 DFMA成本分析

DFMA（Design For Manufacture & Assembly） 面向装配与制造的产品设计^[2，3，4]遵循最少零部件数为基本原则，然后确保剩下来的零件便于装配，从而达到在改善产品装配性能，提高组装效率和降低产品成本的同时，还能提高产品设计质量，减少产品设计后期的修改频率，缩短产品的研发周期，是精益设计的精髓。美国BDI公司开发的DFMA软件不仅可以进行零部件应该成本核算，模具费用估算，还可以基于最少零部件基本原则提供方案精益设计方向。

2.7 精益设计数据库建立

通过对7款对标车型方向盘总成的拆解分析，结合需求分析与技术要素分析，从基本信息、成本、外观、功能、核心零部件等54个要素建立了方向盘总成详细的精益设计数据库，并从平台化、通用化与成本优化角度，提出了新产品开发精益设计方案，为后期新产品开发方案优化及成本控制提供有效指导。

2.8 精益设计方案实施

根据7款方向盘总成的拆解分析及精益设计数据库，结合现有车型方向盘总成技术方案，推动了其中三项精益设计方案实施，其中，1）量产车型上实现降本50元/车;2）新产品开发中实现不同车型方向盘骨架平台化、大部分零部件通用化，优化成本230元/车。通过方向盘总成的精益设计，不仅满足了方向盘总成开发需求，提升了方向盘总成的质量，而且在方向盘开发初期即实现骨架平台通用化，有效控制了成本，第一次即把方案设计最优，避免了后期反复设计变更。

3 结论

本文通过对方向盘总成的精益设计，实现了在量产车型上单车降本50元，同时实现了在新产品开发中方向盘骨架通用化，单车优化成本230元。系统总结了产品需求分析、技术要素分析、对标拆解分析、头脑风暴分析、工艺与材料优选、DFMA软件成本分析、精益设计数据库建立及精益设计方案应用的产品精益设计开发基本流程，明确了头脑风暴的等级及创新程度，建立了材料与工艺优选矩阵表及精益设计数据库，对零部件对标分析、方案精益设计及成本优化具有重要参考意义。

参考文献

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