摘要：本文以零部件与供应商管理为理论依据，通过加强采购与设计的联合，建立基于零部件与供应商管理的设计方法，从历史数据库选择通用的，最优零部件，让供应商早期参与，加快新产品开发步伐，优化产品设计，实现高效、快速的产品开发。最后通过在电梯部件研发设计上的实践应用，验证了基于零部件与供应商管理的新设计流程在新产品开发中是科学有效的。
关键词：零部件与供应商管理（CSM）、产品设计、电梯
引言
随着城市住房建设的快速发展，电梯作为一种垂直升降的交通工具，越来越受到人们的关注，电梯业界的竞争也愈演愈烈。在激烈的竞争中，各种新技术、新材料、新工艺不断地被应用到电梯生产制造中，使电梯向着更安全、更智能、更快捷的方向高速发展。为跟上产品的快速发展步伐，满足客户日益突出的个性化要求，如何快速推出新产品，缩短研发周期，提供有竞争力的价格已成为产品研发所面临的新挑战。
1.当前产品研发设计现状及问题
电梯制造业是典型的离散型制造业，具有产品结构复杂，体现客户个性化需求和生产经济性需要的特征[1]，因此电梯是一种面向订单的设计制造。作为电梯零部件的研发设计，目前典型的流程如下图1：
图1：研发设计流程（作者整理）
电梯零部件的研发设计一般是根据对潜在市场的分析，开发出一种符合未来市场需求的产品，或者对现有产品进行改善优化，工程师会根据开发需求，寻找内部现存的零件进行粗略地挑选，进行改进；如果现存的零件没有改进的必要，工程师将通过其他渠道进行寻找，如开放的市场、网络、一些没有经过认证的供应商等，寻找符合需求的零部件，把这些应用到设计中。这样做的结果导致采购部门往往很被动的去开发购买这些新设计的零部件，工程师设计的零部件有的市场上使用量很少，很难购买；有的需要开发新制作模具，交货周期很长；有的甚至因开发阶段数量较少，供应商不愿意提供。这不仅影响到新产品开发的进度，而且无法达到开发新部件预期设想的成本目标。另外，机械行业研究资料表明产品成本中的70~80%是由设计成本决定的[2]，工程师在决定产品的最终成本方面由于缺乏详细的供应链数据，很难了解关键零部件及其组件的主要成本，因此无法正确预测新设计的零部件的成本。再有目前新产品开发周期很短，产品个性化需求较多，结构复杂，工程师无法进行充分的设计论证，经常会出现没有经过规划验证的、不切实际的设计，在后期的产品制造过程中出现错误，造成重大的、成本高昂的返工和工地质量反馈。
造成上述问题的根本原因是设计与采购流程的脱节，没有围绕新产品研发设计开展协作。作为工程设计团队，往往对采购系统和流程缺乏了解，缺乏足够的信息来寻找和利用现有零部件和供应商，工程师常常在不了解采购状况以及采购战略的情况下做出供应商的选择和部件选用，由于没有从合格供应商名录清单中选择供应商，设计工程师无法从供应商处获得新技术和制造方面的支持，技术设计的可靠性大大降低，从而会造成后期设计更改，产品无法在规定日期内推出，超出设计目标成本等等的问题，因此企业必须改进设计与采购脱节的状况，对两者进行有效的整合。
2.零部件与供应商管理的设计方法
1）零部件与供应商管理（Component and Supplier Management）的概念
零部件及供应商管理(CSM) 最早是由Jerry Gibbs 1998年提出，是降低零件设计成本、提高产品质量、缩短设计周期 ，支持产品概念设计的零部件设计重用的应用资源管理技术，能够使工程师在设计初期获得企业和供应链的数据，并可以依据标准化的管理流程与供应商协作，让供应商在设计初期就参与到产品的设计中。它和持续的流程优化、妥善处理与客户和供应商的协作是企业在研发改善过程中所关注的最重要的三个问题[3]。这三个问题的最终目的都是是强调研发速度，产品推出速度，最终产品的成本控制。
零部件和供应商管理(CSM)可以提供决策支持模块和内容数据库(Content Database)，使设计者可以方便地遵循商业和技术准则来选择最优零部件，促进了设计和部件的再利用，使采购人员方便地管理部件和供应商，巩固与供应商的关系，实现数量折扣以及追溯到需求点。CSM 实现了供应商零部件资源的重用，而不是简单地重新开发新的零部件，因而大大加快了产品的开发过程，降低了产品的开发费用，使从设计到测试，制造，采购和质量控制可以有效进行合作而不依赖于复杂的，严格的工作流程。
2）整合设计与采购的方法
基于零部件和供应商管理（CSM）的理论，在进行新部件研发设计过程前，我们必须对设计流程和采购方法进行再改造。
首先，必须组建一支协作团队，确保工程师在设计过程初期就能选择合适的零件和合适的供应商。新组建的产品项目团队应该由来自设计、制造、采购、质量和财务部门的员工组成，各自发挥专业所长，为各个关键设计元素选择最好的货源和供应商。所有成员必须共同评估供应商的能力和风险，依据公司政策对供应商进行认证，做出选择，共同确定供应商的作用并制定相应的指标。项目团队要运用多方面的知识来完成全面的技术评估，并与供应商确定产品研发的时间进度、成本和质量控制因素等。项目团队的集体智慧远远超过单一的工程师，团队做出的决策能够确保后续决策全面而周到，并且可以使项目获得较好的收益。
其次，必须建立正式的程序控制，创建并分享新的设计数据。为实现现有合格零部件的再利用，标准化、建立新零件申请程序，加强零件分类管理等内容，切实可行的方案就是必须建立一套行之有效的控制程序系统。通过应用标准控制，工程师能够获取公司零部件记录所必需的数据；通过信息集成和资源共享，能够迅速地根据产品需要寻找到合适的零部件和供应商。在目前还没有建立正式的程序系统前，工程师和采购人员交流和沟通则至关重要。通过让工程师在设计初期就可以获得零部件、供应商、环境和采购相关的数据，他们就能够了解自己的产品设计是否符合规范，产品成本是否达到要求，对于不合理的设计较早地做出必要的修改，而不是等到将产品设计传递到采购部门后发现问题再进行修改，造成不必要的时间浪费、金钱浪费。通过建立这样的一套流程和系统，工程师选择零部件不仅可以参考零部件的性能指标，还可以通过与采购的沟通交流了解供应商能力、估计产品投放市场的时间以及目标成本等信息。
最后，通过运行这样的产品开发控制程序来管理零部件的产品开发设计。工程师通过参照推荐的零件，比较产品构成和部件的变化，检索相似替代品，通过累加计算零件成本并进行成本模拟，使得工程师能够在产品概念设计阶段选择合适的零部件搭配，在提高目标成本的准确度的同时也让工程师能够在产品设计初期与供应商进行协作，工程师能够在多个层面上应用零部件数据，从搜索、选择合适的零件，到与原始设计制造商（ODM）即时分享设计[4]。图2是基于零部件与供应管理理论改造的研发设计控制流程。
图2基于零部件与供应商管理理论的研发设计控制流程
总之，设计、采购、制造、质量和供应商之间的协作是公司能够推出睿智成熟设计方案、降低成本、改进产品质量、缩短开发周期的前提。建立有效的程序控制系统，通过多部门的协作，可以有效的避免失败的零件选择决策和后期设计修改，从而可以有效的避免产品延迟，降低生产成本，提高产品研发质量。
3.零部件与供应商管理（CSM）的在设计中的实际应用
本文以电梯通讯遥控站板设计开发为实例对零部件与供应商管理（CSM）在设计中的应用进行探讨。公司最早的遥控站设计和制造都源自德国，但由于多年来客户需求多样化的要求，产品规格不断增加，另外，面对成本的压力，设计人员，采购人员从不同方面进行成本降低，国产化，多元化供应等，导致现在的供应链中流通着多种版本的遥控站。因为各个供应商的程序设计，线路板布局，连接方式各不相同，给工地安装造成很多不便；另外这些供应商规模大小不一，对产品元器件的采购，产品质量的控制无严密的流程，质量管理松散，产品质量问题经常造成工地质量投诉、反馈，产品失效率达到了2.6%；再有就是有些供应商自己研发破解了公司通讯协议，自己拥有遥控站的设计，产品间不能很好的兼容，给公司的管理造成了很大的不便，使公司很难有效的对供应商进行管理。
基于电梯遥控站存在上述的问题，笔者与研发中心的同事一起从以下方面对电梯遥控站进行优化改造。
1）设定成本目标。考虑要整合现有的多规格产品，通过公司零部件数据库选择现在使用的零部件，提供被选供应商的加工成本，工时，设备信息，管理水平等信息给研发中心的工程师制定目标成本；
2）改善产品质量。研发中心的工程师对产品进行设计，进行元器件选型，采购提供价格信，货源；项目团队对供应商进行评估和选择，建立质量控制目标，供应商来控制产品质量，质量部门进行监督。
3）优化公司产品线。通过优化设计，完善公司电子通讯显示组件产品线，保持与公司集团一致的战略。
在电梯遥控站概念设计阶段，采购时刻保持与技术的沟通。由于遥控站板和大厅位置指示器（HIB）工作原理相似，零部件通用性高，为了贯彻整合优化设计的理念，我们基于零部件与供应商管理（CSM）理论，从公司现有的JDE系统以及B公司（供应商，笔者注）的SAP系统中提取了HIB的物料清单(BOM)及对应的价格清单给研发中心工程师供他们进行零部件的选择，特别是对于核心部件微控单元（MCU）, 我们选取了MICROCHIP公司专为我公司设计的、公司产品所有的通讯接口和通讯控制系统中都在使用的PIC16C**，使公司的产品专属性更高，集中微控单元（MCU）原件的采购量，来保证零部件的成本优势；另外，对于产生安装质量干涉的接线端子，我们统一提供了TYCO和JST的两种产品供工程师选择。工程师根据采购推荐的元器件进行详细设计，在产品的详细设计阶段，采购团队依据公司的采购战略，为设计工程团队提供价格数据库以及货源状况供工程师进行详细成本测算，保证了设计工程团队能够高效的确认零部件并对设计成本进行综合的评定，为实现产品的成本目标提供了快速的决策。图3是老部件与新选部件在通讯遥控站板占用所占比例示意图。
图3：新通讯遥控站板新选部件vs老部件
接下来为了能让供应商较早的参与到产品的设计中去，通过全面考虑，采购为项目团队推荐了供应商A公司和B公司, 团队分别对这两家供应商进行评估认证，最终在加工能力、研发水平、配合程度以及质量控制方面大体相同的情况下，团队一致认为制造成本是关键因素，最终经过比较选择A公司为首选供应商，B公司为后备供应商。
对于环境要求，我们专门对供应商进行了无铅焊接的评定和审核，保证了在制造产品之前所有的设计和制造遵守的国家的法律法规，符合环公司的环保规范。
后面就是小批量生产，来验证采购流程，制造准备以及成本情况。通过以上步骤，采购与设计团队密切合作，为设计工程师提供了足够的、重要的供应链数据，让设计工程师在设计初期就与供应商进行协作，为后续设计方案的确立、成本降低、质量改善奠定了基础。
最终，项目团队用了五个月时间，把公司系统中使用的七种遥控站优化为一种，供应商由五家优化到一家，成本从每个50多元降低到45元，为集团每年节约近100万元，实现了项目设定的目标。
4.结束语
基于零部件与供应商管理（CSM）的产品设计的方法使研发设计最大程度的采用了最优的零件和供应商，使零部件合理归并，实现了通用化，标准化，加大了产品批量，降低了采购成本。通过多部门协作，避免了失败的零件选择决策和后期设计修改，从而避免了产品延迟，降低了产品开发更改费用，大大缩短了产品的开发周期。
参考文献
[1]蔚鹏，李廉水，我国离散制造业发展的障碍与对策分析，《现代管理科学》，2005.9
[2]李晓争，运用价值工程理论进行产品设计成本管理，财会月刊（综合版），2005.4
[3]Jerry Gibbs, 1998, ’’C3M (Cross-Component Component Management) meets Item Quest-Component and Supplier Management’’, http://smaplab.ri.uah.edu/dmsms98/papers/-gibbsj.pdf
[4]高陆，童秉枢等，基于CSM 的快速化产品设计方法的研究，《机械设计》，2002.7
论文作者:崔天广
论文发表刊物:《电力设备》2018年第26期
论文发表时间:2019/1/15
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