转换器产品“三化”设计工作实践研究总结

王怡心 余 超 羊露瑶 李 婵 叶渊璐 沈淑丽

（公牛集团有限公司 慈溪 315314）

前言

随着消费市场的不断细分和扩大，为迎合客户多元化需求，产品除满足基础功能需求外，还需为客户提供更多的“惊喜”需求，因此产品的结构更加复杂化，产品的品类更加多样化。为了产品快速上市，抢占先机，就要求产品缩短研发周期、降低制造成本并保证质量可靠。实现这一目标需要科学且有效的管理，那么“三化”工作便是其中的关键一环。

那么什么是产品“三化”设计？产品“三化”通常是指通用化、系列化和模块化。产品“三化”设计是指工程师设计产品时需遵循“三化”的原则，用尽可能少的时间和投入，充分利用现有成果，快速设计产品的一种设计理念。通用化的零部件即称为通用件，它可在类似产品中实现通用互换。标准件是通用件的高级形式，它是按照国标或企标等要求而生产，具有明确的规定。模块化设计出的组件具有很强的通用性，不同组件可实现不同功能，可根据需要组合不同的组件，像“搭积木”的方式快速完成产品设计，模块化是“三化”设计中的核心和精髓[1]。

本公司转换器业务线产品的零部件主要可分为专用件、借用件、通用件和标准件等。“三化”工作的目的就是要提高产品的标准化系数（量化指标），其中对于通用件和标准件（后面简称“通标件”）的管理是“三化”工作的基础也是重要部分。其次，信息化环境如数据存储库和智慧研发设计平台的搭建都对“三化”工作的开展有着不可忽视的支撑作用。除此之外，本公司转换器业务线在注重自身经验的积累外，也在帮助和指导着其他业务线相关工作的开展。本文对实际的“三化”工作实践进行研究总结，并对未来的“三化”推进工作做出进一步的思考。

1 通标件的新增管理

本公司转换器业务线对通标件具有明确的分类。标准件分类见图1，通用件分类见图2。除此之外，一些电子组件也作为通用件来使用，如LED 组件、USB 组件、漏保组件、防雷组件等。对于一些特殊产品线，基于产品自身特点，定义了特有的通用件，如外壳/框类、出线板、封盖、座子、防雷模块等。

图1 标准件主要分类

图2 通用件主要分类

结构工程师在产品设计中有新增通标件的需求时，对其审核大致要经过以下步骤：首先会经过标准化工程师，进行新增必要性的标准化审查，尽量引导和建议工程师选用零部件库里已有的零件；后如确有必要新增，结构工程师需填写《零部件通用性分析报告》，经部门领导的审核同意后，交至标准化处，取得图纸编号，便可进行后续操作。

对于通标件的图号和料号均具有唯一性，不允许出现重号避免错误，并且图号需遵循一定的标准要求进行编号，见图3。编号格式里包含的标识符和分类号可便于快速识别出零部件对应的产品线和类型。

图3 通标件图纸编号格式

标准化工程师会建立汇总台账，并对台账进行动态维护更新，确保台账信息的时效性和完整性。台账包含部件的规格、材质、图号、颜色等信息，为标准化审查提供直接依据，也便于对零部件的通用化工作进行监控和总结。

对于零部件的设计坚持“非必要，不新增”原则，宣导“三化”设计，增强“三化”意识，促进“三化”开展，定期向工程师进行制图规范培训，为产品设计“赋能”助力，并对设计图纸进行标准化审查，整理分析图纸问题，旨在提高设计效率和质量。与此同时，结合现有转换器业务线的工作经验，对新兴业务线相关工作的开展提供了一定的指导和帮助。

2 标准化系数的统计管理

在对通标件进行管理的基础上，产品标准化系数是产品开发过程中标准化审查的内容之一[2]，通过对产品标准化系数的统计，令产品设计的标准化程度能够以一种量化的指标来直观反应，展示“三化”工作的作用和效果，并推动标准化工作更深入地进行。

标准化系数是以产品型号为基础来计算的，目前本公司产品标准化系数的计算方式如下：

式中：

N1—借用数；

N—零件总数。

其中借用包含借用件、外购件、标准件、通用件等，数量的计算是以最小不可拆解的零部件为统计单位。

标准化工程师建立《产品标准化系数台账》，见图4，并对所有系列产品进行汇总统计，根据项目实际开展情况实时更新台账，一般当产品的总装图发布后，便可计算系数。

图4 产品标准化系数台账

审查统计的产品有全新品类，有功能延展类，也有基础升级类等。其中，基础系列的延长线插座产品普遍系列化程度较高，除了上下盖是专用件外，其余零部件基本均已实现通用化，这说明目前基础系列产品技术平台的运用较为成熟。轨道插座系列作为本公司全新品类产品，一经推出便深受大众喜爱，随着这一品类SKU 的不断丰富，也逐渐建立起属于自己的产品平台，这对于后续类似产品的快速模块化设计提供技术支撑。

3 基于PLM 系统的零部件数据存储库管理

目前，PLM 系统的应用已成为提升制造企业信息化管理的重要手段。依托于数字化平台的支撑，可将这些通标件的数据纳入到PLM 系统中进行管理，实现对产品全生命周期状态的管理，并以PLM 系统数据为基础来使用零部件。

目前对转换器业务线所使用的通标件数据库主要来源于集团级和业务级两个层级，见图5。集团级的数据库可供公司所有业务线共享，可跨业务线进行借用，转换器级的库则只能供本业务线内部使用。数据库由专人进行日常管理及维护，确保数据库的准确性。数据库中存储有关于零部件的3D、2D 图档数据，还包括零部件的料号、物料描述、规格尺寸、特征参数等属性数据，确保零部件的选用正确。对于零部件可以直接借用，不用重新出图，节省开发时间。

图5 主要通标件数据库来源

对于零部件的升库管理，由标准化工程师进行定期管控。标准化工程师在数据库中优选出通用化程度较高、重复使用次数较多、性能指标较优良并且满足料号和3D、2D 图档状态均已发布的零部件，提出将其升库至集团的申请，经相关领导的审批会签同意后，完成升库操作。有些升库的通用件可延用原专用件的编号。升库后的零部件可被其他业务线所借用，进一步提高公司整体的零部件通用化程度。

4 “智慧设计”研发设计平台的搭建

将模块化设计理念与数字化深度融合，搭建一个共享的研发数字化设计平台，实现产品的快速设计工作。转换器业务线于2020 年引入“智慧设计”研发平台，经一年多的努力和调试，现已投入使用。

“智慧设计”系统内嵌入creo 设计软件当中，能进行UDF 标注、知识分享、相似性分析、成本分析、CBB库分析等。其中CBB 库便是模块化设计理念的直接体现，其组织结构见图6。CBB 库可方便查询通标件、电子元器件等物料的详细信息，包括可视化信息、示意图及属性等，并且可直接打开或装配模型，方便调用这些通用模块，实现快速设计，提高产品通用化程度。

图6 CBB 库组织结构

5 未来“三化”工作的进一步思考

产品“三化”工作主要就是利用好“三化”资源，并开展好“三化”设计。“三化”工作是一项系统性、持续性的工作，除了做好通标件管理的基础工作，并利用好PLM 系统和智慧设计等数字化工具外，为了能更好地推进“三化”工作，可从制度规范、组织建设、知识沉淀及技术规划等方面入手。开展“三化”工作的整体推进思路框架可见图7。

图7 “三化”工作推进思路框架

“三化”工作的有效开展，需要制度层面的规范和指导，制定相关标准文件，完善规范要求，比如《产品设计规范》、《设计图纸制图规范》、《产品平台和CBB 管理规范》等，通过制度的约束来提升产品综合设计质量。

“三化”工作的有效开展，需要组织层面的建设和保障，需要领导层自上而下的支持和推动，由于在实际工作中需要多部门间的协同工作，可建立“三化”工作专项推进小组来推动工作的开展，加强组织内的交流和协作，互联互通，共同做好“三化”工作。

“三化”工作的有效开展，需要知识层面的沉淀和积累，随着“三化”工作的实际推进及实物标准化项目的不断落地，可借助“科技情报与知识管理”及“知识库”等平台，做好知识的积累和沉淀，实现知识经验的共享和继承，宝贵的知识经验可在日后设计中帮助工程师规避雷区，避免错误，同时可供新人快速学习和成长，实现“三化”工作的价值。

“三化”工作的有效开展，需要技术层面的规划，做好整体规划，可结合公司的“三年技术规划”，在技术规划的指导下，为“三化”工作提供未来要求的总体框架，引领“三化”工作开展。

除此之外，“三化”工作的顺利开展离不开良好的工作氛围和外部环境，加强对工程师“三化”设计的培训教育和学习，让工程师充分认识到“三化”意识在产品设计中的重要性，并有意识的开展“三化”设计。在新品项目中强化“三化”评审，对“三化”设计作出审查和评估，最大限度提高设计继承性，减少原材料、零部件的品种和规格。

6 结束语

“三化”工作的开展是缩短产品研制周期、降低开发成本及提高产品质量的关键，为企业持续提供市场竞争力。对标准件和通用件的管理是“三化”工作的基础，标准化系数是“三化”工作的量化体现。借助于PLM 系统实现数据的管理，建立其数据存储库，并借助于“智慧设计”平台，利用好产品平台和CBB 库进行产品设计，方便快速的对通用模块进行重用，充分发挥模块化设计的优势。本文对实际工作当中的实践经验进行总结研究，并对未来工作做了进一步的思考，也希望在未来，公司的“三化”工作能更加深入细致，以实现更大的效益。