汽车中央电气接线盒精益研发实践

王 瑞

（上海沪工汽车电器有限公司，上海 201804）

“综合仿真”驱动产品正向设计已是汽车制造业共识，同时也是汽车研发技术创新的重要手段，系统仿真、物理仿真和虚拟实验仿真也将成为汽车研发精益化的必备要素。

汽车中央电气接线盒现行研发中品质管理、项目管理、需求管理和流程管理等不能实施综合管控普遍存在，现行研发中系统设计、工艺设计和品质设计等不能协同展开工作也普遍存在，现行研发中“知识（经验）”的传承与共享没有平台化并且不能支撑研发活动同样普遍存在，所以汽车中央电气接线盒现行研发的运行效率、创新机制和管理品质已不能适应技术进步的要求。

“精益”思想已经在世界范围内形成了一门独立的学科和理论体系，“精益”思想开始从制造过程向研发过程延伸，通过汽车中央电气接线盒研发精益化实现流程中每个环节与每个阶段的技术方案趋于最优化，通过技术创新实现汽车中央电气接线盒价值趋于最大化。

汽车中央电气接线盒研发精益化在于品质与成本控制。通过规范文档输出来固化每个阶段的研发成果，同时文档化也有利于研发追踪检查和“知识（经验）”平台建设。研发精益化更是一种强大而有凝聚力的工作平台，可以使得不同工作习惯和不同知识背景的工程师在同一个综合设计平台中完成规定范围内的研发工作，真正实现汽车中央电气接线盒正向开发与创新设计。

1 汽车中央电气接线盒研发与精益研发

汽车制造业呈现全球化、精益化、协同化、服务化、绿色化、轻量化、智能化和网联化的发展态势。充分利用信息技术、综合仿真技术、知识工程和精益研发推动技术创新，实现产品研发和制造过程的数字化、网络化和智能化将成为必然趋势。

汽车中央电气接线盒正向研发能力不足的原因之一是研发过程缺乏规范的文档固化，没有文档固化就没有知识（经验）传承与重用，没有传承与重用何谈研发能力提升。汽车中央电气接线盒研发中没有将品质管理融入到研发每个流程中，更没有深入到产品设计过程中，甚至意识不到研发流程文档化的重要性，形成了品质管理脱离研发的状况。

汽车中央电气接线盒必须通过研发精益化来有效提升技术创新能力，通过精益研发来固化“知识（经验）”和“专有技术（Know-How）”，真正实现产品在市场竞争中的价值体现。

1.1 汽车中央电气接线盒研发与精益研发差异对比

汽车中央电气接线盒研发包含项目管理、需求管理和研发流程管理，研发与精益研发在项目管理和需求管理方面的差异对比参见表1。

汽车中央电气接线盒研发与精益研发的流程管理方面的差异对比参见表2。

1.1.1 项目管理

现行项目管理以提高项目管理能力为目的，关注范围、风险与进度、人员与成本、沟通与采购；精益项目管理以提高项目执行力和交付品质为目的，关注流程与任务、输入与输出文档、技术与工具、知识（经验）固化与重用、品质指标和过程数据。

表1 汽车中央电气接线盒项目管理和需求管理差异对比表（参考）

表2 汽车中央电气接线盒研发流程管理差异对比表（参考）

项目管理的全程化在于不仅管理产品设计过程和制造过程，同时还要管理产品服役过程，即管理产品全生命周期中影响研发的所有阶段和因素。

项目管理的文档化在于以研发流程为基础，将项目策划、品质要求、工作方法和输入输出接口等以文档化加以固化。

项目管理综合化在于为了保证产品的先进性、高性能和高品质，需要管理多专业、多学科、多技术和多流程的专业团队协同合作。

1.1.2 需求管理

现行需求管理以提高任务目标传递效率为目的，关注目标达成风险、目标输入与输出、目标达成进度；精益需求管理以提高任务目标成功率为目的，关注供应链利益期望、任务目标与约束条件、目标控制基准、目标运行达成与追溯、目标变更评审与达成。

需求输入与输出文档化在于为了保证需求目标和控制基准的追溯，需要管理市场与客户需求输入文档、设计目标输入文档、需求验证文档、设计目标达成输出文档等。

控制与约束基准化在于不断固化产品设计、确认及验证过程中需求目标达成输出结果，需要管理不同开发阶段的设计约束、工艺约束、需求目标成果输出等。

需求追踪与变更流程化在于跟踪需求目标达成进度和需求变更的控制，需要管理开发不同阶段技术状态的评审、需求变更及需求增强的风险分析评审、威胁辨识评审。

需求管理必须与精益研发活动紧密融合，需求关注“做什么”而设计则关注“如何做”。

1.1.3 研发流程管理

现行研发流程管理以提高技术研仿效率为目的，关注风险与进度、实体设计与成本、人员能力与沟通、功能样件与验证、基础数据管理与归档；精益研发流程管理以提高正向开发和技术创新能力为目的，关注正向开发、品质设计、流程协同、仿真和知识（经验）驱动技术创新、综合数据（基础数据、特征数据、过程数据）管理与文档化。

综合设计在于建立正向设计，需要管理设计输入、设计约束、工艺约束、设计方案、完成设计方案的所有流程、技术规格的描述、设计验证输入、设计输出、设计成果与标准规范的追溯关系，确保需求回路、设计回路和验证回路的输出品质。

品质设计在于保证产品功能目标达成品质和品质成本，需要管理市场和客户需求、设计输入、设计评审、设计输出和设计验证。

工艺设计在于保证产品品质制定工艺路线和工艺规程，需要管理设计基准与工艺基准重合原则、工艺流程、工艺装备、表面防护、尺寸精度和尺寸链分析。

综合仿真在于对设计各个阶段的结果进行快速虚拟验证，需要管理指标分析、功能分析、系统分析、物理仿真和制造仿真。

综合实验在于提高实验效率和验证品质，包括实验管理和虚拟实验管理，需要管理实验资源、实验流程、实验数据和知识（经验）的共享与重用，虚拟实验分析与评价。

知识工程在于提供专有技术（Know-How）、技术标准（规范）和知识（经验）共享与重用平台，需要管理汽车中央电气接线盒背景知识、创新设计技术、系统设计技术、仿真分析技术、工艺设计技术、综合优化技术、品质设计技术和品质策划技术等。

文档管理在于提供基础数据、特征数据和过程数据共享与重用平台，需要管理项目文档、需求文档、（功能、品质、工艺）设计文档、技术标准（规范）文档、综合仿真文档、实验文档和知识（经验）文档。

1.2 汽车中央电气接线盒精益研发

企业发展的驱动力来自市场需求、生产效率和产品价值创新，其中精益研发是汽车中央电气接线盒价值创新的最好手段，同时也是汽车中央电气接线盒技术创新的重要手段之一。精益研发通过将综合设计、品质设计、工艺设计、综合仿真、综合试验、知识工程和文档管理在研发流程中进行深度融合，达到提升研发价值和产品品质的目的。通过研发精益化逐步建立汽车中央电气接线盒的正向设计平台，真正实现产品的技术创新。

1.2.1 精益研发溯源

“精益”源自于“精益生产”，但“精益研发”又不同于“精益生产”。“精益生产”关注重复、次序、不变、具备刚性起止点，其成果是由实物构成的实体产品。而“精益研发”则关注非重复、非次序、改变，具备柔性起止点，其成果是由信息和知识构成的虚拟产品。

研发是实现信息和知识增值的过程，它可以通过不同场景和不同次序的并行与协同，实现增值过程的创新。

针对“精益研发”而言，“精”字具备双层含义：一是“精良”，即研发过程和手段的创新，实现“最优化”和“高品质”；二是“精准”，即研发针对不同需求具有不同的信息和知识增值过程。“益”字即效益，在研发过程中通过提升产品附加值来提高企业效益。

1.2.2 研发精益化价值体现

“研发精益化”的价值在于通过优化研发模型，提高研发品质、效率和创新能力，提升产品的附加值。

1）通过以项目管理为起点，以过程能力为核心，以产品数据管理为终点，从而达到研发全过程的深层管理，建立正向设计系统，提升企业自主创新能力。

2）通过对跨部门和跨专业的刚性固化流程进行管理，同时通过对人与人之间柔性流程管理，真正实现科学策划、刚柔相济的研发流程来提高协同工作效率。

3）实现从需求出发，经过需求工程、系统设计、物理设计等过程，利用仿真技术进行设计验证，通过物理验证达到用户需求的正向设计开发，通过对设计流程进行数字化和仿真化改造实现“仿真驱动研发”的创新设计。

4）实现将知识（经验）融入研发流程和设计过程中，做到专家知识经验不随人退休而隐形，资深员工知识经验不应换岗而隐形，达到知识（经验）及时推送与重用，做到从“人找知识”到“知识找人”的转变，使知识（经验）在研发中发挥重要作用。

5）将品质控制与研发流程统一，实现基于研发流程的品质策划、过程品质检查、问题跟踪与归零处理等落到实处，使品质管理融入研发流程管理。

2 汽车中央电气接线盒精益研发实践

汽车中央电气接线盒开发工作因长期以跟踪研仿和逆向设计为主，研发人员普遍存在害怕创新的保守心态。随着汽车电气系统功率密度及控制系统集成度的不断提升，现行以借鉴国外产品设计或参考已有设计方案的开发模式已不能满足市场（客户）需求，必须采取研发精益化的创新设计来满足不断增长的市场（客户）需求，通过流程化文档来固化基准化指标，通过综合仿真技术来验证设计的可靠性与合理性。

2.1 实践路线

汽车中央电气接线盒现行研发存在品质管理未能真正融入项目管理、需求管理和研发流程管理中，项目管理和需求管理基准指标文档固化严重不足，研发流程管理未建立综合设计平台、品质设计平台、工艺设计平台和综合仿真平台，同时知识（经验）不能及时固化和重用。

研发流程的文档化是研发过程固化的最好手段，“知识（经验）”是产品设计过程中的关键因素。“知识（经验）”的传承（共享）的平台化和研发活动的流程化是必须要补的短板，使“知识（经验）”和过程流程化在产品研发中得到有效应用，真正对研发活动起到支撑作用。

针对上述现状诊断和差距分析，首先要结合实际制定相关的技术标准和规范，然后分别对项目管理、需求管理和研发流程管理展开优化实践。其中项目管理和需求管理重点加强文档固化实践，而研发流程管理则重点加强专家经验（知识）库、标准规范、模块化标准库和专有技术库的实践，具体可详见汽车中央电气接线盒精益研发实践路线框图（图1）。

2.2 管理实践

汽车中央电气接线盒精益研发管理应注重从市场开发到售后服务全生命周期的协同实践，其中市场前期项目可行性综合评估，在研发阶段的项目管理、需求管理、品质管理和精益研发流程管理则重点加强相互协同融合实践，在量产阶段则注重精益生产与品质管理相互协同融合实践，具体可详见汽车中央电气接线盒精益研发管理实践框图（图2）。

2.3 项目管理实践

汽车中央电气接线盒精益研发项目管理应注重从项目计划与专家评估、项目分工与任务理解、过程管理与经验总结的文档化实践。应注重项目管理中V模型流程固化实践，具体可详见汽车中央电气接线盒精益研发项目管理V模型流程实践框图（图3）。

2.4 需求管理实践

汽车中央电气接线盒精益研发需求管理应注重从需求输入与分析、需求描述与功能分解、需求输出与需求验证的文档化实践，应注重需求管理中V模型流程的固化实践，应注重需求变更循环流程固化和知识（经验）文档化实践，具体可详见汽车中央电气接线盒精益研发需求管理V模型流程实践框图（图4）。

图1 汽车中央电气接线盒精益研发实践路线框图

图2 汽车中央电气接线盒精益研发管理实践框图

图3 汽车中央电气接线盒精益研发项目管理V模型流程实践框图

2.5 双V模型流程实践

汽车中央电气接线盒精益研发流程管理应注重虚拟验证循环实践、精益研发流程中知识（经验）文档化实践、综合设计平台流程固化实践、综合仿真平台流程固化实践、综合试验平台流程固化实践、综合技术平台流程固化实践，具体可详见 汽车中央电气接线盒精益研发双V模型流程管理实践框图（图5）。

1）综合设计平台实践 汽车中央电气接线盒综合设计平台应注重设计标准和设计规范文档化实践，应注重结构设计、电气标准库和热设计标准库文档化实践，应注重知识和研发（专家）经验文档化实践。

2）综合仿真平台实践 汽车中央电气接线盒综合仿真平台应注重静力学与动力学仿真技术规范文档化实践，应注重注塑与钣金成型仿真技术规范文档化实践，应注重热仿真与耐久性仿真技术规范文档化实践。

图4 汽车中央电气接线盒精益研发需求管理V模型流程实践框图

3）综合实验平台实践 汽车中央电气接线盒综合试验平台应注重气候环境试验文档化实践，应注重化学环境试验文档化实践，应注重机械环境试验文档化实践，应注重电磁环境试验文档化实践，应注重可靠性耐久试验文档化实践。

4）综合技术平台实践 汽车中央电气接线盒综合技术平台应注重电子电气设计专有技术的重用实践，应注重注塑和钣金设计专有技术的重用实践，应注重工艺设计专有技术的重用实践，应注重热设计专有技术的重用实践。

3 精益研发对汽车中央电气接线盒技术创新的重要意义

精益研发将汽车中央电气接线盒综合设计平台、综合仿真平台、综合试验平台和综合技术平台深度融入研发双V模型流程管理中，通过技术创新达到提升研发价值和产品品质，精益研发对汽车中央电气接线盒的技术创新具有重要意义。

图5 汽车中央电气接线盒精益研发双V模型流程管理实践框图

1）通过研发精益化逐步实现汽车中央电气接线盒的正向设计与技术创新，通过研发精益化，实现过程数据采集完备化、数据交换共享化和数据存储文档化，来实现追溯性和重用性。

2）通过研发精益化实现以“市场需求”作为汽车中央电气接线盒技术创新的驱动力，在产品全生命周期中对需求管理进行验证、追溯和分析。

3）通过研发精益化实现以“产品仿真”驱动汽车中央电气接线盒创新设计，实现设计优化与验证，实现研发进度加速并降低设计成本。

4）通过研发精益化实现以“工艺仿真”驱动汽车中央电气接线盒工艺设计，实现工艺优化与验证，实现精益化生产管理并降低制造成本。

5）通过研发精益化实现以“实验仿真”驱动汽车中央电气接线盒试验方案策划与设计，实现虚实结合的设计与生产验证，实现高效试验验证并降低试验成本。

6）通过研发精益化实现以“专有技术”提升汽车中央电气接线盒设计效率，实现热仿真与温升阈值管理技术、力学仿真与应力阈值管理技术、成型仿真技术、PCBA应变测试与应变阈值管理技术、PCBA免焊技术、印制电路板的DFM设计技术、系统设计技术、品质设计技术、实验设计技术、工艺设计技术、检具设计技术等不断更新固化与重用。

4 结论

本文通过对汽车中央电气接线盒研发与精益研发差异对比的论述，通过对汽车中央电气接线盒精益研发在项目管理、需求管理和研发流程管理的论述，通过对汽车中央电气接线盒精益研发实践路线、精益研发管理、项目管理、需求管理和精益研发双V模型管理流程实践的论述，充分论证了精益研发对汽车中央电气接线盒的技术创新具有重要意义。

［1］ Q/XYRD201—2017，汽车中央电气接线盒精益研发技术标准［S］.

［2］ J/SRD394—2017，汽车中央电气接线盒精益研发流程规范{S}.

［3］ J/SRD395—2017，汽车中央电气接线盒结构仿真技术规范［S］.

［4］ J/SRD396—2017，汽车中央电气接线盒热趋仿真技术规范［S］.

［5］ J/SRD397—2017，汽车中央电气接线盒无焊压入式连接技术规范［S］.

［6］ J/SRD393—2015，汽车电子电气PCB组件应变测试规范［S］.

［7］ Q/XYRD200—2014，汽车中央电气接线盒企业标准［S］.

［8］ J/SRD392—2015，汽车中央电气接线盒（PCB式）设计规范［S］.

［9］ 田峰. 精益研发2.0［M］.北京：机械工业出版社，2016.

［10］ 田峰. 知识工程2.0［M］.北京：机械工业出版社，2017.