基于客户价值导向的精益成本管理探索

/北京航天发射技术研究所

北京航天发射技术研究所作为运载火箭及特种车辆地面设备专业研究所,拥有机、电、液、气等多学科多专业。液压传动及元件设计作为研究所核心专业之一,服务于多种特种车辆,其主要工作任务是进行预先研究和特种车辆研制,提出技术方案、技术途径,完成特种车辆(产品、项目)的开发研制,处理研制生产中的技术问题,参与产品验收;参加地面试验、任务试验、定型试验,参与有关特种车辆产品的鉴定、定型及批生产。由于液压系统及元件在特种车辆型号中的广泛应用,承载着特种车辆型号产品全部的动作功能,液压产品的高精度要求以及试验和使用的复杂性等因素决定了液压传动及元件设计专业不仅是特种车辆型号成本工程实施的重点部门之一,也是特种车辆型号降低成本、提升产品质量、满足用户需求的关键环节之一。液压传动及元件专业以客户价值为导向,结合班组建设,经过多年产品设计、批生产售后服务等方面努力探索降成本方法,形成了基于客户价值导向的精益成本管理方法,建立了精益成本管理体系,取得了明显成效。

一、液压专业精益成本管理及实践

1.价值工程原理

精益成本管理工作目标是利用成本、质量、价格和销量等因素之间的联动关系,以及成本控制的优势降低产品价格,达到改善产品质量的作用;在可利用资源有限的条件下,通过成本控制提高资源利用效率来精益成本管理内容,每种成本管理要素如功能、质量、可靠性及成本之间相互联系、相互作用。

基于上述理论,液压专业依照航天“第一次把事情做对”和“零缺陷”的管理方法,采用现代成本质量控制模式,结合成本工程实践,建立了基于客户价值导向的精益成本管理体系及方法(见图1)。其基本思路是以客户价值最大和产品成本最低目标为出发点,以价值工程分析为核心,从设计和管理多角度去探索成本降低的方法。

图1 基于用户价值导向的精益成本管理体系

价值工程分析的主要原理是通过对各型号或产品的功能分析,选定或设计产品的功能要素,以最低的成本实现必要功能。对于产品非必要功能,应通过优化技术方案,找到提高产品价值的替代方案,同时达到最佳的性价比。同时提高开发流程的标准化程度,简化系统,推进产品化工程,使产品的结构最优、成本最低、可靠性最高。对于批生产阶段产品,重点通过对生产流程的重组,将不必要的生产环节去掉,从而达到控制成本的目的。对于型号液压系统及产品,其成本主要可分为研发成本 、质量成本、材料采购成本、生产成本,其成本控制主要围绕这几个方面进行。

2.功能价值工程分析

降低成本设计技术的研究不仅涉及到现代设计理论和方法, 还与价值工程、优化设计、CAD/CAM、特征设计、并行工程技术等各种新兴学科和现代技术有关, 因此鼓励班组成员从分析功能入手, 通过功能/ 成本的定性和定量分析, 做到技术和经济结合、质量与成本结合。以功能分析为核心, 从传统的结构设计转移到功能设计以及如何实现这些功能。经过创造性的思考, 创造出实现这种功能的多种方案, 从中选出最优方案, 最终开发出高价值的产品。

一是功能价值分析原则。分析时要全面考虑、具体分析,避免概念化和一般化。使用可靠的信息和数据尽可能多地搜集企业成本资料,发挥研发设计的独创性,打破现有的不合理条框,勇于创新和提高。

二是功能价值分析方法。通过分析选定产品的必要功能和服务,以最低的成本实现功能和服务的价值。找到提高产品价值的替代方案是价值工程分析的目标。产品性价比是产品的功能和成本的比值,性价比越高产品价值越大。通过功能略降低,成本大幅度降低,或功能大幅度提高,成本略提高。价值工程实现预定目标成本的方式有2种:第一种是通过去掉不必要的功能,降低工序复杂程度来实现成本降低。提高产品性价比是企业产品得以畅销的有力武器,研发设计人员在目标成本的指导下设计出性价比较高的产品。第二种是在保持产品功能不变的前提下,降低制造成本。设计人员如果过度关注产品功能,就会陷入研发设计误区,因此设计人员要推行标准化设计,降低成本。

三是研发、质量成本控制的原则。遵循研发成本控制的原则对研发过程有重要的指导意义,能够使设计研发的成果为企业所用,有效降低生产成本。研发成本控制应遵循以下3个原则:

首先,去除不能带来市场价值却导致成本增加的功能。客户最关注的是性价比。每种产品一般会有很多使用功能,每增加一种使用功能产品价值也会增加,从而导致生产成本随之增加。企业能够自主选择和决定产品的功能,但市场和客户只会选择性价比好的产品。所以在设计产品时,一定要站在顾客的需求角度考虑,规避不能带来良好性价比的功能。

其次,以目标成本作为衡量标准。价值和成本的目标是企业关心的核心。计算目标成本有利于企业和研发部门关注同样的目标,进而研发符合目标功能、目标价格和目标品质的产品,以适应特定市场的需求。在设计产品或工艺品时,若设计方案的更改对产品成本产生显著影响,我们应以目标成本作为标徒。产品目标成本的计算是由价格引导的成本计算。影响产品价格的因素很多,主要因素包括产品的性质、功能和市场竞争力3个方面。一旦根据产品的价格、功能和质量确定了产品的目标后,设计人员将会从目标价格中扣除目标利润得到目标成本。目标成本是设计工作的动因,也是设计、生产阶段关注的焦点,它为产品设计指明了方向,也为生产工序提供了衡量标准。设计人员应在产品工序设计阶段使用目标成本计算方法,对设计方案进行改进,对降低产品制造成本起到引导作用。

第三,全面考虑成本控制与削减。在研发新项目时,组织采购、生产、工艺等相关部门的人员参与研发。从全局角度考虑成本的控制与削减,有效防止研发人员走入只关注表面成本而忽略隐性成本的误区。

3.研发、质量成本控制注意事项

一是不能过度关注产品性能,忽略产品成本。在设计产品时避免走进“为了产品性能而进行研发设计”这个误区,不能只注重产品性能而忽略其经济性。

二是不能只关注产品的性能和外观,却忽略产品的生产成本。事实证明,由于受到消费者的经济能力和认识水平的制约,功能最齐全、性能最好的产品通常不是市场上最受欢迎的。

三是不能忽略因研发不当而造成的产品额外成本,因此需要在研制阶段与生产、采购等相关职能部门之间进行必要的信息沟通。调查显示,在产品研发过程中实施工艺、用户及采购早期参与后,研发成本可降低很多。

四是不能只急于开发新产品,忽略原产品再设计。急于开发新产品,忽略了对原产品替代功能的再设计会导致设计不合理,使产品的价格超出顾客的购买能力范围。若只注重新款的研发速度而未注意削减成本,则对后续降低成本不利。

五是不能只关注表面成本而忽略隐性成本。产品的成本控制不仅要包含性能功能指标,还必须重点考虑产品的可靠性、安全性、维修性和保障性。

4.研发、质量成本控制的方法

一是研发成本控制方法。产品设计阶段是研发的开始阶段,它基本确定了新产品的使用物料及用量,确定了产品的生产成本。一旦产品投入生产后不能适应市场就会给企业带来惨重的损失。因此要在产品设计阶段有效降低成本,需要做到以下4点:

有明确的产品功能成本目标。研发新产品是为了满足客户需要。为了明确产品设计目标,企业设计前先要设定产品的客户群体,并设定几种不同的设计方案,在选择最优方案基础上进行设计。

设计人员要有成本意识。产品设计的最终目标是由设计人员完成。设计人员要有成本意识,时刻牢记产品性价比,这样才能设计出物美价廉的产品。

工艺、用户和供应商参与方案论证及设计。设计新产品时除了自身努力外,也要善于利用外部资源。工艺、用户和供应商是设计可用的最佳外部资源。参与企业产品设计,会实现企业和工厂、客户及供应商的“多赢”。由于设计结合了生产和工艺实际,产品的正常供应时间缩短,生产和供货就能得到更好的保障。

推行零部件标准化。标准化是在实际操作过程中制定的最佳秩序和规则。推行零部件标准化的目的是为了提高部件的通用性,同时可以有效降低产品的维护保障成本,提高产品的使用性。

对设计对象进行标准化。设计对象的标准化包括采用标准数据和产品标准化。在产品设计中,选定数据的基准必须是标准数据。为了达到有效标准化,液压专业对系统设计方案、油缸和阀块等产品设计程序进行标准化和流程化,开发成本显著降低。

加强对新产品性能成本比的分析，实现成本与性能的最佳结合。性能成本比是目标性能和目标成本的比值。通过新产品性能成本比分析能看出新产品是否符合目标性能的要求。若目标成本性能比低于实际成本性能比,则说明在设计成本和目标成本一致的情况下新产品的性能高于原产品,根据提高性价比降低新产品的性能来实现降低成本的目的。

加强材料成本控制。在新产品研发过程中,还应考虑某一项新材料的利用会不会导致其他成本的增加,所有的材料是否易于采购等因素。通过全面考虑,才能发挥研发部门的真正作用,实现成本的全面控制与削减。

二是质量成本控制步骤及方法。质量成本管理是企业持续发展的根基。根据美国质量协会统计,除原材料成本外,企业总运营成本中至少有25%是显性质量成本,而隐性质量成本是显性质量成本的3～4倍。在降低质量成本过程中,常常会认为降低产品原材料成本就是降低质量成本,或者认为顾客的要求已经非常严格,企业无法进一步降低质量成本。实际上,只要按照合理的质量控制程序和步骤(见图2),就可以进一步提高产品质量,降低质量成本。对于军品型号,重视质量成本控制尤为重要,控制和削减质量成本不仅对企业发展有重要意义,同时会产生巨大的社会效益和政治影响。在市场经济竞争日趋激烈的情况下,企业只有一手抓用户,一手抓质量,才能使自己拥有较大的发展空间,获得更大的利润。

产品质量控制包括成本质量分析、设计预防控制和生产质量控制等方面。目前产品生产进入微利化时代,没有最低的质量成本,只有更低的质量成本。有人将质量成本比喻为“矿中金山”,通过对不必要的质量成本损失进行有效控制,将给企业带来好比一座金山的经济效益。为了有效控制产品的质量成本,必须进行以下几个方面的工作。

质量成本分析方法。预防成本分析。根据预防成本的定义,可以看出若提高产品质量和可靠性,一般会增加预防成本。因为只有投入更多的时间和设计费用、人员培训费用等资金,才能提高预防成本。鉴定成本分析。在产品服务质量可靠性提高时,一般会降低鉴定成本。管理人员通过质量鉴定可以发现质量问题并立即采取解决措施,使质量得到改善。日本很多企业就是采取这种方法提高产品质量降低鉴定成本的。日企中每位员工对发现的质量问题都非常重视,从不会让有质量问题的产品进入后续生产线。这能让企业快速发现并解决问题,有效降低鉴定成本。内部损失成本分析。在产品质量提高时,会降低内部损失成本。企业可采用预防措施减少不合格产品的发生,这样可以降低材料报废、再加工、识别故障、延期交货等带来的内部损失成本。外部损失成本分析。同鉴定成本和内部损失成本一样,增加产品服务质量和可靠性时,外部损失成本也会降低。提高产品质量和可靠性,可减少产品售后的保修费用,同时还能为企业赢得良好的品牌效应,保持并扩大产品市场份额。

设计预防质量控制措施。正确界定产品,企业要根据用户要求,对产品的外观、功能、特性等进行深入了解,并努力将产品的特性规格化。产品的界定一定要清晰完整,不能模糊不清;确保设计输入的明确和完整,在设计阶段企业要全面考虑客户的需求,针对客户的不同需求,要有明确的人员和资源投入,不能遗漏客户的任何需求;产品设计的输出要达到标准化和规格化,正确的设计和确认。对产品输出标准化后,应采用不用的实验方法。此外,还应用明文规定的程序对设计的过程和结果进行验证;设计时还应有其他参考量,不适当的设计会对制造产生严重影响,设计误差和设计不良会出现制造、策略、测试等方面的质量问题。因此,产品设计时应参考在预定范围内的设计要有安全保障,在预定生命内,产品的性能要十分可靠。设计产品时要考虑其是否容易生产,产品是否满足客户需求,要有清楚明了的工程图和规格。

生产及过程质量控制措施。为改善产品质量和服务水平,设定一套永久方针和可行性计划;采取新的质量成本管理理念;选择供应商时不单看物料的价格;采用统计学等方法获得质量成本的最新数据;人性化管理;将规定工组数量的工作方法废除;组织解决企业内部各部门间的障碍;发现问题,改进问题,解决问题;不断实施员工的在职训练;明确确立生产管理中的奋斗目标。

质量成本控制原则。归纳起来质量成本控制原则主要包括设计人员水平、质量成本意识的提高;加强产品测试的覆盖性和有效性,提高产品质量水平;基于成本和质量的系统优化设计,质量水平的提升;原材料、标准件、外购件和外协件验收标准及质量控制;综合考虑产品可靠性、安全性、维修性和保障性设计;自制产品的3类关键特性的优化及质量过程控制。

二、 液压专业精益成本管理案例及实践效果

1.基于油气弹簧柔性生产线的共线组批生产

以用户需求分析为牵引,面向产品、开展油气弹簧统型,规划产品体系;组建IPT团队建立横向协调平行工作机制,突破多批次小批量试批生产技术瓶颈和短线;突破多批次小批量试批生产的技术瓶颈和短线;优化工艺,研制配套专用工装,降成本,提升效率;以产品3类关键特性为抓手,实现组批生产质量追溯和质量稳定性监视测量;理顺协调关系,探索组批生产模式、型号鉴定、抽检、交付和军检组织模式,实现油气弹簧柔性生产线的共线组批生产。通过IPT团队攻关,攻克以缸筒QPQ表面处理为代表的6项关键技术,顺利通过360万次可靠性试验;工艺优化8项,实现了油气弹簧柔性生产线的共线组批生产;生产周期减少2/3,成本下降30%,形成了年产1000套能力,确保了多型号研制并举与批生产任务,成果在全国质量精益管理大会发布并获奖。

一是以需求为牵引,设计为源头,开展油气弹簧产品统型。经梳理共有17种油气弹簧,其中缸径120mm 10种、缸径100mm 1种、缸径90mm 6种。对17种油气弹簧空满载载荷、减振性能、平衡位置、收拢与展长等特性开展对比分析以满足特种底盘油气混合和油气分离2种减振方案需求,统型后油气弹簧需满足上述2种使用模式。按照组批生产零部件最大通用化原则进行产品统型,经过分析、统型,将17种油气弹簧产品统型为缸筒外径120mm和90mm 2个规格4种产品。

二是投入产出分析。根据批量法则Caguout公式CNK=A,N为每次投产的零件数量,C为一次生产投入,A和K是企业现有的制造技术条件下2个不变的系数。在保持制造技术条件不变的情况下,按型号管理生产和组批管理投产投入产出对比(见图3)。可见采取组批生产模式后,会降低投入产出比,同时增加了组织应变能力。

三是评估产能,提升企业制造技术条件A和K。

四是多轮次小批量试批生产和产品成熟度提升。为充分检验油气弹簧产品统型后批生产的稳定性和过程质量管控的有效性,开展基本型油气弹簧3个批次,每批约100根小批量生产和120万次台架可靠性试验。在小批量批生产过程和可靠性试验过程中,先后暴露出油气弹簧内缸筒镀铬工序不稳定和油气弹簧120万次台架可靠性试验漏油的问题。

五是集智攻关、组建IPT团队,突破瓶颈。油气弹簧内缸筒镀铬工序不稳定和油气弹簧120万次台架可靠性试验漏油问题涉及到设计、工艺、工序、特殊工艺过程等多个环节,需要多视角、多维度、多层次分析和解决。为此成立了以研究所产品副总师为组长的油气弹簧IPT团队,成员包括首席专家、设计、工艺、质量、生产主管、一线操作人员。建立横向协调团队,并构建不同管理部门、层面之间的资源协调模式,执行层采用并行工作模式,提高工作效率。IPT团队工作按PDCA程序进行,开展专题策划、计划安排、组织实施、逐步深入、反复迭代的思路,明确工作职责和流程。通过IPT团队,先后攻克了油气弹簧高频小振幅密封技术,内缸筒QPQ特种表面处理技术等多项关键技术。内缸筒QPQ特种表面处理工序质量稳定、成本和周期与镀铬工艺相比缩短50%,解决了镀铬过程控制难、周期长、成本高的问题,油气弹簧通过360万次加严可靠性试验考核,其成熟度已初步具备组批批生产条件。

图3 生产投入产出对比图

六是制定与用户沟通计划,深入了解、引导用户需求。油气弹簧研制过程中专门制定了与用户沟通计划,分别在产品统型、研制过程瓶颈短线、质量问题处理、技术状态变化、鉴定试验和产品推介等阶段设置沟通环节,积极听取用户意见和建议,使研制队伍更加深入理解、把握和落实了用户需求。

2.优化方案及元件选型，降成本

按照设计决定成本的理念,一个优秀的设计方案能够极大程度降低产品全生命周期的成本。2017年对6个在研型号的经济性进行审查,主要从优化系统方案、油源元件和标准件选型、大力推动统型产品化等角度进行降成本工作,在满足了任务需求的同时,降低元件的采购、管理和试验成本,也降低了自制件的加工成本。

不同厂家的元件虽然性能差异不大,但由于厂家定价、供货渠道不同,价格差异非常大。因此,优化元件的选型是降成本工作的一个重要的措施。采用多路阀代替板式阀,增加系统集成化,降低管路布置复杂程度,节约采购及加工成本6万;液压系统密封件厂家由特瑞堡改为东山机械,减少50%采购成本;采用橡胶软管代替金属软管,降低采购成本1万。

3.持续推进24°锥管接头应用，提高工艺性

液压管接头是液压管路中的重要元件,直接影响管路密封性能和成本,传统的37°接头对安装工艺要求严格,因安装不当导致的渗漏情况时有发生,成本也较高。

24°接头有密封可靠(双重密封)、防咬死性能好、接头形式丰富的特点,能够有效解决渗漏的问题。目前,除需要与不锈钢管进行焊接酸洗的2种接头外,其它均选用碳钢镀锌镍,比起37°不锈钢接头成本可降低1/2～1/3,同时由于24°接头形式多样,可减少自制接头的种类,降低自制接头的种类和数量,节约成本,提高系统的标准化、通用化程度,提高保障性。该措施在多个新研型号中全部采用,已进入批生产阶段的多个型号中已落实多年,降成本效果明显。

4.推进自动化弯管及自动焊接技术，提高管路制作效率

以往的液压系统管路弯制采用现场布管,并手工弯制而成,生产效率极低,管路成型后的管形差异较大,需要操作者多次反复修改且互换性差。引入数字化弯管技术后,管路成型精度高,生产周期短、效率高,易实现数字化、批量化生产,而且可保证产品的一致性、提高管路的互换性。早期管路与接头焊接、采用手工焊,焊接质量难以保证,自试样阶段开始采用小导管自动焊接技术,根据管路规格不同分别选用封闭式和开放式焊接方式完成接头自动焊接,在保证产品焊接质量和外观一致的同时,焊接效率提高了约一倍。该措施在各型号中已落实。

5.外购阀件采用批抽检检验，降低复验成本

以往的外购阀件均需要进行入所复验,复验合格后方可装车使用。对多年的复验数据进行统计,发现大部分的普通阀件从未发生过复验不合格的情况,存在优化复验要求的空间。在某上装液压系统,共计有27个外购阀件,按原复验要求每个阀件复验需要约5小时。按每订货批次的10%抽取进行复验,阀件复验工时可降低90%。

6.优化自制元件试验项目，降成本

以往的自制液压元件,其试验要求往往是批生产阶段与研制阶段类似,出厂验收试验与出厂试验类似,导致了许多重复性试验内容。对阀件的试验要求进行系统的梳理,通过简化检验项目、优化抽检要求和测试要求的方法节约了成本。

7.优化油缸结构，降低采购和制造成本

优化起竖缸结构设计,由传统的四级缸改为三级缸,降低起竖缸加工成本、密封件采购成本,节省成本16.3%;取消起竖缸万向供油装置,改为旋转接头,降低加工制造成本36.4万元;前支腿由锁紧套缸改为普通缸配合零泄漏液压锁方案,节约加工制造成本33万元;支腿缸、起竖缸缸筒、活塞杆材料由30CrMnSiA改为27SiMn,降低成本1万元。

8.产品化货架产品的推广应用

液压专业结合产品化工作,统一规范储备库中型号共用产品,完成了液压锁成、安全阀、液压缸、双级行程截止阀、随控阀、反馈控制阀、旋转式伺服阀、泵联轴器等8项产品成熟度定级、入货架;实现了型号研制的产品化选用,优化规范了试验项目,进一步降低了各型号设计成本和试验成本;同时对液压油箱附件、各类自制管接头等零部组件进行统一归纳,形成了液压自制管路接头库,供设计直接选用,降低了设计成本。

9.优化维护保障项目，统一备附件管理降成本

结合保障性提升工程,对某液压系统维护保障经验进行了总结,规范并优化了检修流程,加强系统维护保障规范标准的推广,进一步优化系统检修、维护项目,优化系统中的备件,合理配置资源。在提高用户满意度的前期下,进一步降低产品备件成本、维护保障人力成本。

对备件库1、2层的液压系统备件进行清理,共整理出105箱2825件,按型号、种类分别进行了归类存放,并建立完整的元件清单,供全室各型号共享。同时对于进行关键任务的临时备件和自带备件,一般从备件库中选用,消除各型号单独采购备件和备件重复、过期作废的问题,有效的降低了靶场维护保障成本;对于部分产品结合产品整修改造和检修任务,将备件合理利用,如某型号批整修中应用了大量的库存备件,有效降低了检修成本。

对某4种车型和某特种车进行统型设计,并整合其备件种类和数量,采用备件驻厂集中保管,不区分具体车型,使5种车型备件数量大量减少,且各车之间可相互使用备件。某统型状态特种车液压系统优化备件设置,针对可靠性较高且成本较高的元件采用2台车共用1套备件的形式,共节约采购成本10.1万元。针对某民品公司库存的5000多件24º各类管接头(合格证齐全,经过验收),液压专业结合民品和型号研制,在设计系统时,统筹设计优化管路和布置管路,在优化系统的基础上,尽可能将各类库存接头进行选用和利用,有效利用各类管接头300多件,后续剩余部分将在系统研制过程中继续选用,有效节约了成本。

三、后续思路

液压专业重点承担着型号和军民融合项目,质量和成本必须兼顾,对于型号降低成本并不意味着降低产品的功能性能指标和质量,还要求同时提高产品的性能和质量。因此, 成本具有广义性,可以延伸为质量成本和功能成本,降低成本意味着用较低的代价获得最佳的产品功能和质量, 即质量和成本的综合优化,并作为专业研究引导成员正确理解成本工程的含义,消除误区,做到有的放矢,综合考虑。

在未来的各项研制工作中,液压专业应不断完善质量成本精益管理体系,通过对液压系统成本构成分析,重点从用户需求分析、方案优化、单机产品试验优化、元器件选项/复验、自动化水平、元件选型、产品化等层面入手,遵循降成本不降性能、降成本不降可靠性的原则,通过科学的设计方法、管理方法及先进的设计工具等不断提升综合成本管理水平,形成从设计、生产制造、维护保障全生命周期的产品成本控制措施,从设计之初进行统筹考虑,进一步深化成本分析与控制工作,提高设计人员设计决定成本的理念,进一步提升专业产品竞争力。