中国汽车发动机企业的精益设计
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丰田生产方式成功的重要标志，就是它高效率地制造出高质量、低成本的汽车，使日本进入了世界汽车大国的前列，并于1979年夺取了世界汽车产量的冠军，一直持续了十五年之久。为此，美国麻省理工学院的几位专家对日本丰田生产方式进行了为期五年的调查研究后，于1990年提出了“精益生产”为我们提供了这样一个典范：就是一个弱者如何战胜一个强者，一个穷国如何战胜一个富国，一家落后的企业如何战胜一家先进的企业。所以世界汽车行业都在认真学习和研究“精益生产”，其中包括通用这样大的汽车公司。中国汽车企业要成为名副其实的世界一流企业，更应该全面实行精益生产。
为什么要实行精益生产
“精益生产”的具体内涵究竟是什么？中国的汽车企业为什么要实现精益生产以及怎样才能实现精益生产？
由于发动机在汽车中的重要性以及发动机的制造工艺过程在汽车制造业中极具有代表性，所以对发动机厂的管理理念方法可以应用到整个汽车制造业。
一家现代优秀的汽车企业应具有：1.投入少、产出多并快、效益高、风险小；2.成本低、质量优、适应市场变化能力强；3.在技术和管理等方面应是国内领先且与国外一流的汽车制造企业相媲美。
“精益生产”的目的是采用准时化生产，以消除无效劳动和浪费，降低成本，最大限度地为企业谋取经济效益。从表1，1987年通用、通用-丰田 、丰田高岗三家工厂的技术经济指标对比，可以看出精益生产工厂在汽车生产率、质量、面积和库存量等方面大大优于传统生产工厂。这对企业未来获得竞争的优势和全方位优秀都是十分重要的，所以实施“精益生产”是所有汽车制造企业最好的选择。
中国的许多汽车企业很早就开始学习日本的精益生产，但大多收效甚少。究竟是什么原因所致？
企业经营内容涉及
市场营销、产品定位与开发、工艺与工厂规划、生产运行、采购供应、
财务管理、质量管理、人力资源等方面。它们之间关系密切、相互促进，是一个系统工程。如果一家企业仅在其中某一、二个环节实行精益，是不可能获得很好的“精益”效益。见图2。
即，精益企业=精益设计+精益制造(精益工厂)+精益销售+精益服务+企业各职能部门的精益管理。
精益设计是精益企业的源头，是决定精益企业命运的关键环节，因此，精益企业要实施“精益生产”的第一步必须从精益设计开始。精益设计是指产品的精益设计和工艺、工厂的精益设计。这里谈的主要是“工艺和工厂设计”这个内容。在这方面，中国的汽车工业有过沉痛的教训，现在有一些新建企业正在步此后尘。强调这个问题很有必要。
精益建厂方针
中国的汽车工业在建厂的规模和工厂设计方面确实走过很多弯路，并且付出很大的代价。目前中国的汽车制造企业精益建厂方针是工厂设计的先决条件，主要包括：精益工厂规模、精益工作制度、自制率。
● 首先必须根据市场需求确定工厂规模，“一次规划、分步实施、滚动发展”才是最适合中国国情的最经济、最稳妥，风险最小达到经济规模的最佳模式。
例如：企业的经济规模是30万辆/年，在最初的几年起始规模可以设计为3万辆/年，以后几年的适度规模分别为5万辆/年、10万辆/年、15万辆/年、30万辆/年。如广州本田的发展步骤是1-3-5万辆；天津丰田是3～30万辆。中国的汽车制造企业中最为成功的典型当数上海大众，其发展步骤是从3万辆起步，以后分别为6-10-15-20-25-30万辆；
● 采用精益的工作制度可以保证设备的开动率达到最大。国外的发动机厂设备实行六天/三班制(人还是每周五天上班)，可以按常规的工作制度提高效率约70%。中国有一部分发动机厂根据市场的需求已经实行六天/三班的工作制度；
● 另外，新建企业必须严格控制自制率，以发动机厂为例，可以只加工缸体、缸盖和曲轴三大件，这样可比建一个传统的发动机工厂要少投资约20%。
精益设计的原则
汽车制造工厂的精益设计必须遵循以下六项原则：
● 高质量-质量是准时化生产的一个重要技术支持，要求质量零缺陷；
● 低成本-如：实行准时化生产(JIT)，消灭一切浪费，是低成本的理论依据；新建工厂应严格控制工艺投资；精益采购，降低制造成本；实行精益物流；
● 设备开动率高-精益生产的设备目标是“零故障”。目前国内汽车制造企业的设备开动率是一个评定工厂实行精益生产的重要指标；
● 柔性好-推行敏捷柔性生产线或刚柔结合以柔性为主的生产线；
● 生产线应具有模块化的能力，以便实现“一次规划、分步实施、滚动发展”；
● 重视环保-如不要采用对环境有污染的工艺，尽量采用干式切屑，采用切削液集中处理，和防油雾处理，以保持厂房空气无污染等。
企业先进与精益生产的关系
中国的合资企业、独资企业能生产出高质量的产品，与这些企业大量采用国外进口设备甚至引进整条生产线有关。
据了解，上海大众、上海通用等中外合资企业基本上都是引进设备。但进口设备价格很高，许多企业承受不了。因此，精益生产并不是要求采用最先进且昂贵的设备，而是要采取精益工艺设计。精益工艺设计包括：精益制造工艺、精益设备及自动化、JIT、敏捷柔性生产线、精益平面布置(含精益物流)、快换工装等。
精益制造工艺-是指那些能提高产品质量、缩短加工工时、提高劳动生产率、降低成本、提高柔性、减轻笨重体力劳动以及改善环境污染等新工艺。如：白车身采用激光拼焊工艺、车身冲压采用快速换模技术、发动机的连杆加工采用涨断工艺、曲轴主轴颈及连杆轴颈粗加工采用车-拉或车-车拉工艺和高速外铣工艺、凸轮轴主轴颈系统采用无心磨削工艺、凸轮轴的凸轮采用CNC磨削工艺、采用高速加工、干式加工等。
精益设备及自动化-只要满足以下要求就是精益设备：
● 新设备的工程能力指数应该达到CM/CMk=2.0/1.67;
● 设备的价格应严格控制。其中包括可以用国产设备(含中外合资厂设备)，就不应采用进口设备；少量关键工序，国产设备无法稳定保证其加工质量的，可允许采用进口设备；
● 精益生产的自动化要求。自动化必须要与人的因素相结合。
敏捷柔性生产线-现代汽车精益生产的重要目的之一是：最大限度地满足当时市场多样化的需要，还要满足今后变型的需要。
这就要求生产系统不但能满足当时市场的多样化需要，同时还能用尽可能短的生产准备时间和追加少量投资就能很快适应产品变更，即在原来的生产线上重新调整进行加工，以适应未来市场的需要。这种适应性强的生产系统就是敏捷柔性生产线。
传统的柔性生产线是采用快换主轴箱、转塔动力头等数控组合机床，只能满足已知市场的多样化需要；而敏捷柔性生产线主要采用高速加工中心，不但能满足当时市场的需要，还能满足今后产品变型的需要，同时它的投资已可达到铸铁件15万件/年，铝合金件25万件/年。因此在其合理性纲领条件下，敏捷柔性生产线比传统的刚性生产线更经济。
精益平面布置-在厂房的平面布置时，许多中国企业都忽视了精益物流设计。其实生产场所的物流对实现JIT至关重要。丰田汽车是精益物流的典范，在丰田的总装厂里，装配所需物品都摆放在装配线可及的地方，装配线上保有的零部件既不能太多又必须保证装配线持续运转。这就是精益物流的概念：物流短、畅通、无迂回。(发动机厂的精益物流见图3)。因此在生产线设计时尽量按“U”字形布置，有利于一人多机管理；机床之间的距离应尽量小；返修场地小；零部件加工过程的在制品限制在1～3只。
另外，一切为生产服务的后方辅助部门必须布置在现场，如：机修和刃磨、工具分发、精密测量室、快速理化实验室等；应布置小组工作的活动场所；考虑今后的发展面积。
中国的汽车企业距离“精益工厂”有多远？
以发动机厂为例。要建成第一流的精益汽车发动机厂就必须实现以下的目标：
● 准时化(JIT)生产。如零件加工是一个流生产；发动机装配要多品种小批量生产；
● 质量零缺陷(目标6西格玛)。其中设备工程能力指数(CM/CMK)为2/1.67；零件机加工废品率在3.4PPM;奥迪特(Audit)打分≤0.1(如：每百台发动机的缺陷数应小于或等于10)；
● 零件实行柔性生产或敏捷柔性生产；
● 设备开动率：零件机加工≥80%；发动机装配≥95%；
● 物流：1)库存量应为最小(目标零库存)，如毛坯1天；零件加工过程在制品1个；零件成品≤4小时；外购件1天；发动机总成1天；
● 劳动生产率≥500台发动机/人年(大量生产轿车发动机)；
● 建成一个清洁整齐、工作环境优美的文明生产工厂。如在工厂内部应是噪声低、通风好、空气清洁且无异味、能见度好、采光好、温度及湿度控制等清洁、整齐、良好的作业环境；工厂外部周围环境应有约40%的绿化面积。
以上的目标并不是遥不可及，上海大众发动机厂基本上已实现了上述目标，不少汽车及零部件企业也正在朝此目标努力。现在，中国的汽车企业不是缺钱，而是要有决心，要讲科学，中国的汽车企业完全可以成为精益企业。