欧美与日系汽车企业制造系统方面的比较与思考

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1、欧美与日系汽车企业制造系统方面的比较与思考近年来我国汽车制造业发展特别快，世界上的主要汽车制造企业都已来到中国进行 投资，或和中国汽车公司办合资企业，或自已独资办汽车零部件企业，与此同时，国内的自 主品牌汽车也在迅猛发展，汽车中的核心部件发动机和变速器的制造更是不断发展，一条又 一条的发动机关键零部件生产线被建立起来并投入生产，也带来机床、刀具等相关行业的快 速发展，新产品、新工艺、新技术和新材料不断出现。不过，虽然都是在制造生产汽车发动机、变速器等，不同汽车制造企业采用的制造 系统、制造工艺和质量控制方法等却有着很大的差异。这种差异不仅仅是技术、工艺和控制 方法上的差异，更是反映了理念上的差

2、异和指导思想的不同。制造系统应柔性到什么程度目前欧美汽车制造企业比较偏重于高度的柔性化生产，发动机缸体、缸盖等箱体类 零件都大量采用由通用加工中心组成的生产线，生产线上不同品种生产的变换也较频繁，通 过产品识别和防错系统，可由机床控制自动更换刀具，调整加工程序以加工不同的产品。不 过，变换生产的也仅是相类似的产品，大规模的完全变换产品的加工情况还是很少发生，如 这种情况发生，即使采用通用数控加工中心机床，仍有大量的涉及夹具、刀具、工件输送系 统方面的更改工作要做。而非标的复合刀具的大量采用，在提高加工效率的同时也使生产线 的柔性化程度受到了一定的影响，它实际上是专机生产线的转化，将设备的专门化

3、变成了刀 具的专门化，在改换生产产品时，需要设计和制造新的非标的复合刀具，其费用并不低，也 需要相当长的一段生产准备时间。日本汽车制 造企业则在保持生产 线的一定柔性化程度 的同时，比较注重实 际生产效率的提高， 特别重视生产的稳定 性，因而在生产中采 用专机生产线较多，对于有较高加工精度和特殊加工要求的工序，更倾向于采用专用设备进 行加工生产，如在发动机缸盖的气门座圈和导管孔的加工中，对于座圈上起密封作用的关键 部位的加工往往采用镗加工而不是采用加工中心机床配特殊刀具进行锪加工的工艺方法，以 有利于保证加工精度和提高刀具寿命；对于精度要求高的、长径比大的缸盖凸轮轴孔的加工、 缸体曲轴孔的加工

4、，出于同样的考虑也往往采用专机进行加工。当然如需更换加工差异比较 大的产品时，对这种生产线的改动工作量也较大，有时可能就不得不舍弃原有的机床，重新 制造新的机床。比较这两种工艺安排，比较理想的方法是，对于一些特殊工序采用专机或由其组成的自动线，而其它工序则采用CNC加工中心机床，这种方式在保证满足加工精度、加工质量 稳定和高生产效率的同时，最大程度地增加了加工柔性且能够兼顾生产效率和加工成本的要 求。现在一些汽车制造企业倾向于建设专机自动线和柔性CNC加工中心机床组合的生产线。 在投资方面，专机或专机自动线一般是根据产量纲领一次建设到位，而CNC加工中心机床则 根据产量的发展规划和市场需求的变

5、化情况进行分期投入，这样既保持较高的柔性，又可降 低项目初期投资过大的风险。制造系统的柔性化与所需生产的产量大小紧密相关，但是进行制造系统的规划与设 计时不仅需要了解规划产量的大小，而且需要对于产量变动的范围、变动的大小和变动的可 能性高低有所了解，可将概率统计分析的方法应用于产量变动分析中，以此作为对生产线柔 性化设计的分析依据，而不是静态地将规划产量简单拿来作为依据进行成本分析和进行生产 线的工艺及柔性化设计。需要指出的是，对于通常的汽车制造企业来说，由于其大多数产品是面向大众和最 终消费者的，其产量不可能太小，而产品的变化也不可能像单件小批量生产那样完全的随机 变化，在一条生产线上布置生

6、产差异过大的产品并无意义，没有必要为追求产品更换可能性 并不大的高度柔性化生产而进行不合理的投入，生产线的柔性化应该是一种相对的、有条件 的柔性化，实现综合效益的优化。高速加工应高速到什么程度欧美的汽车、 机床制造企业特别是 德国的机床制造企业 非常重视发展和应用 高速切削加工方法和 装备，其在汽车发动 机、变速器的生产加 工中所应用的机床的 主轴转速很多都 10000r/min,加工铝 合金工件的铣削速度 达 5000m/min，加工 铸铁工件的铣削速度 也可达 1000m/min。而日系汽车制造企业特别是丰田汽车公司，则明确提出其汽车零部件生产加工中的机床的主轴转速一般不超过8000r/m

7、in,由此，很多机床也就不需采用电主轴，用普通主轴就可以了。为什么有这样的差异，原来日系企业更关注生产的稳定性和生产线的开动率，他们 认为，机床主轴超过 8000r/min 后，机床发生故障的概率会增加，刀具磨损增加，有时必须 采用较昂贵材料的刀具，刀具消耗增加，刀具非正常损耗出现概率变大，设备开动率降低， 这会增加生产的成本。可是高速加工带来的好处也是明显的，由于速度的提高，生产节拍缩短，有可能用 较少的设备获得更高的生产能力，可以减少厂房使用面积，也可节省使用的人工。高速加工 能否带来提升效率、降低成本、提高切削加工质量的效果，关健是看能否在可靠的技术经济 分析的基础上进行系统的考虑和平衡

8、，在看到高速切削带来一个方面益处的同时，看一看其 他方面，带来可能的刀具消耗增加、设备故障率增加、生产能否稳定进行等方面的情况究竟 如何，将一次性的投入与长期的生产中的消耗进行比较和深入仔细的分析，以此找出对系统 总体最有利和最适用的方案。自动化程度上的差异欧美汽车制造企业的制造过程比较重视自动化，生产制造过程中大量采用了自动化 设备、机械手以及自动测量、自动防错等设施，工序之间工件的传递很多都采用了机动滚道 或是机械手搬运；一个新项目的投资中有相当大的一部分是用在了自动化装置上。而在日系汽车制造工厂中则看不到如欧美汽车制造工厂那么多的机械手和自动化设 备，能采用非自动化工作的地方很多都采用了

9、非自动化工作方式，除了核心的加工工作部位 是机械化、自动化加工，对于上下料工作，大多采用了人工，大多数工序间的工件传递也采 用了非机动滚道。不过对于如不采用自动化装置有可能不能保证质量，或是有可能影响操作人员安全 的工序，不论是欧美汽车制造企业还是日系汽车制造企业都主张采用自动化的装置。总的看起来，日系汽车制造企业在生产设备中的初始投入相对较少，因而其分摊到 制造成本中的设备折旧也就较低，这可能也是为什么日系汽车的成本较低的原因之一。实施自动化的目的是为了改善工作环境、保证加工质量、提高生产效率、降低成本， 对于提高工作的安全性、改善操作者的工作条件和保证加工质量的自动化，其意义是非常明 显的

10、，至于以提高生产效率和降低成本为目的的自动化就需要进行仔细的比较和分析，是否 真正达到了提高效率和降低成本的目的，过度的自动化也有可能导致生产中出现故障的环节 增多，或导致设备的投入和以后的维护费用大幅增加，而通过自动化降低所用操作人员数的 做法，对于劳动力相对较便宜和就业压力较大的地方也并不合适，所以对于在制造过程中实 现什么样的自动化以及自动化要实现到何种程度，需要进行综合平衡和全面考虑。制造过程中的不同质量控制方法欧美汽车制造企业和日系汽车制造企业都强调质量工作，不过在实际的质量控制体 系和控制方法上却也存在着明显的差异。例如：在发动机的制造过程中，对于螺栓的拧紧扭 矩的控制，欧美汽车制

11、造企业大量采用了较昂贵的电动扭矩控制扳手，依靠技术手段实现了 较精确的扭矩控制；而日本汽车制造企业中采用的电动扭矩控制扳手相对不多，在很多地方 还是采用了普通的扭力扳手，但加强了对相应操作人员的培训和要求，强调依靠人的素质来 保证扭矩控制的质量。在发动机的装配线中，欧美汽车制造企业往往都设立较多的返修回路，而且很多情 况下还是自动地将有装配质量问题的发动机送入返修回路，待返修完成后重新进入装配线进 行后续装配工作；而日系汽车制造企业的发动机装配线中，设立的返修回路就相对较少，更 强调装配的一次合格率，而在遇到装配质量问题时，则采用将发动机吊离装配线的办法，离 线返修后再重新进入装配线。对于发动

12、机装配后的最终质量检查，传统的做法是将装配完成的发动机送上热试台 架，直接燃烧燃油进行运转，由于这是发动机的真实运转情况，通过热试检查的发动机一般 都可发现和消除存在的缺陷。但是热试存在着需要燃烧燃油，消耗能源大，需解决安全供给 燃油和废气排放处理问题，同时为满足生产和试验节拍，常需要多个热试发动机试验台，占 地面积也大，试验引起的噪声也大。于是出现了发动机冷试技术，在发动机冷试中，发动机 由电机带动运转，而设置在发动机各部位的传感器将发动机运转过程中的各种状态信号通过 相关线路传输至冷试试验台的计算机系统中，通过与事先标定的正常状态比较，可发现发动 机中有无制造缺陷。与热试相比，它试验时间短

13、，还能较快地发现缺陷存在于什么部位和由 什么原因引起，但其不足之处也是明显的，由于其不是燃烧燃料的真正工作状态，所以有些 部分的状态并不能检查，有时仍会有存在泄漏、异响等缺陷的发动机流出发动机装配线而进 入了汽车总装配线。在发动机的这个最终检验方面，欧美汽车企业与日系汽车企业也表现出了很大的差 异，欧美汽车企业倾向于采用冷试试验台，特别是美国汽车企业在新项目中基本上都应用了 冷试工艺，欧洲有些汽车企业也有部分采用热试试验台的，但有意思的是日系汽车企业中有 的企业不仅不进行发动机热试，甚至连冷试也取消，直接将装配完成的发动机送上汽车总装 配线，由此节约了大量的设备投资、人力和物力。那么这样的做法

14、有没有质量风险呢？他们 的回答是，没有风险，原因是他们虽然不在发动机厂进行发动机热试或冷试试验，但发动机 装配入汽车后，在汽车出厂前是要通过转鼓试验台试验合格才能出厂的，而发动机的各项性 能也就在此过程中得到了检验，如发现问题就会立即得到处理，以确保出厂的汽车质量合格， 这样同样可以保证汽车用户的利益。由于仍然存在着对发动机产品的最终检验，只是将此检验过程并入了汽车的最终检 验过程中，发动机的质量仍然得到了保证，不过存在着汽车总装配下线的返修率可能相对较 高和返修工作量较大的问题，这里有一个对系统的总成本和生产效率的分析及平衡的问题，需根据不同企业的条件和其他方面的情况作出合适的选择。由上述可

15、见，欧美汽车制造企业比较重视通过技术手段实现对产品的质量控制，而 日本汽车制造企业比较强调依靠人的素质来控制质量，也对节约成本给予了更大关注。这里 的关键是，质量是否真正受到有效的控制，机器有可能失灵，人也可能出现疲劳，不管采用 哪种方法，都要将质量放在首位。设备验收中的不同做法为了确保新建设的生产制造系统的顺利投产和可靠运行，通常都需要对相应的生产 设备和工艺装备进行验收，包括预验收和终验收，在这方面也可看出欧美汽车制造企业和日 系汽车制造企业在做法上的差异。以在设备制造商现场所进行的设备预验收来说，验收如何进行以及使用多少毛坯进 行切削加工，对验收的效果和成本是有显著影响的，特别是对于某些

16、新项目来说，由于工件 毛坯也在试制中，而为了保证项目的时间节点，在设备预验收阶段所使用的的工件毛坯需要 提前制造，所花费的成本会比大生产中所使用工件毛坯成本明显偏高，另外将这些设备验收 加工所需要的毛坯运送到设备制造厂也是费用高昂。欧美汽车企业很强调检查工序或设备的能力指数，美国汽车制造企业常常要求在设 备验收中加工300件工件，以验证设备能力指数CPK,可是有时由于各种原因，也有加工100 件或更少即可的，而欧洲的有些汽车制造企业则要求加工50件或30件即可。日系汽车制造企业虽然也曾要求在设备验收中检查设备的能力指数，可是有的企业 近年来却不再强求，他们认为设备的质量靠设计和制造过程来保证，

17、需要制造厂家和客户在 制造过程中的不断沟通，机床制造厂家应该在设备验收前提供自己做的加工检查报告供客户 审核，有问题需及时解决，而不是依靠最后的考试，特别是零件的加工尺寸很多，如果真的 发生某几个尺寸的CPK未能满足要求，在供应商现场该如何做，一般并不容易在短时间内将 此能力改过来，而在设备交付生产使用日期很紧的情况下，更不会推迟发运，那么在预验收 时加工这么多工件的必要性又在哪里呢？另外，根据概率论和数理统计的原理，依据样本推断母体特性的置信度是与所取样 的样本数的大小有关的，但经过分析发现从30件到50件再到100件，其置信度有所提高， 但差异并不是很大，而相应所花费的成本却显著提高。预验

18、收加工件数有如此大差异，对实 际验收的设备质量和可靠性究竟有多大影响，以后设备运行中又有多少差别，至今为止，并 无实际案例和相应数据说明这问题。可是要如日系汽车企业那样进行设备验收的一个极为重要的前提和基础是诚信，这 需要通过长期的合作加以了解，也需要双方都有合作共赢的长远打算，另一方面，需要对设 备能力指数和采用统计过程控制有全面的了解，更要防止在实施统计过程控制中的形式化和 生搬硬套的做法，不应将大量精力花费于在表格上打点和对数值的计算上，却忽视了取样的 科学性和对数据的认真分析，做了很多表面工作，却并未取得预测和控制的实效，而实物质 量也并没有真正获得提高。工艺装备采购中的不同做法在主机

19、厂与供应商的关系上，欧美企业与日系企业也有差别。欧美汽车制造企业，特别是美国汽车制造公司在机床及工艺装备和一些服务的采购 中特别喜欢采用货比三家的方法，通过发出标书让几家供应商同时报价和提出实施方案，然 后在相关技术部门对方案认可的情况下，由采购部门在报价较低的供应商中作出选择。这种 方法通常可以让供应商之间形成竞争，从而买方可以以相对较低的价格获得有关的产品或服 务。但这种方法的一种可能效应是形成一种单纯的买卖关系。某些供应商会在合同签署前后 态度大不一样，在合同的执行过程中双方也都可能斤斤计较，而当所购设备的保修期过后， 供应商的服务质量也会有明显变化。日系汽车制造企业特别是丰田汽车公司则

20、偏重于建立一种长期的合作伙伴关系，其 在设备采购中并不采用简单的招标方法，而是先进行多次的考察，并着重考察其素质、能力 和能否成为长期合作伙伴，然后就直接向选定的有关供应商下达目标价和发出订单，因为他 们认为对于汽车制造切削加工生产线来说，采用招标的方法并不一定能真正选出优秀的供应 商，由于技术方案的多样性，对眼前利益和长远利益考虑的不同等多种因素，表面上价格低 的供应商并不一定能使买方获得真正性价比高的产品和服务。而要能如日系汽车企业那样来采购设备，就需要买方对设备的制造成本非常了解和 有丰富的经验，否则就无法发出合理、合适的目标价。而且还需要考虑如何避免双方各自追 求其单独的利益最大化，其中采用的一个方法就是改为追求供应链利益最大化。需要注重与 供应商之间建立一种稳定的和长期的合作伙伴关系，只做短期买卖，不利于双方做长期打算 和长期投资，只看眼前利益和局部利益，可能会损害长期利益和全局利益，这也反映在企业 内部雇主与员工的关系等多个方面。