淺談面向制造和組裝的設(shè)計(jì)在電動(dòng)自行車中的應(yīng)用

滿艷艷

摘要：產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段不僅僅決定了產(chǎn)品的外觀、屬性、接頭等，更是產(chǎn)品的成本和后期制造的難易程度的關(guān)鍵性因素。所以面向制造的設(shè)計(jì)就凸顯的尤為重要。本文對(duì)電動(dòng)自行車設(shè)計(jì)對(duì)整車成本的控制、工時(shí)的控制、質(zhì)量的提升、開(kāi)發(fā)周期的影響做了一系列的闡述。

關(guān)鍵詞： 電動(dòng)自行車;產(chǎn)品設(shè)計(jì);工時(shí)控制;成本控制

在我們傳統(tǒng)的觀念中設(shè)計(jì)主要是決定產(chǎn)品的外觀、屬性、結(jié)構(gòu)、使用性能等，對(duì)于電動(dòng)自行車來(lái)說(shuō)可以設(shè)計(jì)成時(shí)尚小巧型、實(shí)用功能型、特殊載貨型等等，不同的產(chǎn)品屬性使用不同的消費(fèi)需求。然而設(shè)計(jì)并不只是決定了產(chǎn)品的這些特性，對(duì)于制造階段有著同樣重要的地位，尤其對(duì)于制造業(yè)的產(chǎn)品來(lái)說(shuō)。產(chǎn)品的前期設(shè)計(jì)很大程度上決定了后期的制造。

一、產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重要性

（一）產(chǎn)品設(shè)計(jì)決定了產(chǎn)品的成本

產(chǎn)品設(shè)計(jì)在很大程度上決定了材料成本、工時(shí)成本和管理成本，如果沒(méi)有產(chǎn)品設(shè)計(jì)的優(yōu)化，材料、工時(shí)和管理對(duì)于降低產(chǎn)品成本影響很小。

1.產(chǎn)品設(shè)計(jì)決定材料成本

對(duì)于電動(dòng)自行車來(lái)說(shuō)，決定產(chǎn)品成本的零部件主要包括車架、外觀塑件裝飾件、四大電器部件（電機(jī)、電池、控制器、充電器）。而這些部分的材料成本和制造成本基本上是在設(shè)計(jì)階段就決定了的。

2. 產(chǎn)品設(shè)計(jì)決定了零件及整車的工時(shí)成本

產(chǎn)品零件設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)具有很高的可裝配性， 制造工藝對(duì)零件的設(shè)計(jì)要求確保零件容易制造和裝配，過(guò)程順利，減少工序數(shù)量，減少單個(gè)工序更換工具的次數(shù)，可以有效的控制整車的工時(shí)，從而節(jié)省人工費(fèi)用。

（二）產(chǎn)品設(shè)計(jì)決定了產(chǎn)品的質(zhì)量

通過(guò)面向制造和組裝的設(shè)計(jì)，提高了產(chǎn)品的可靠性和可裝配性，產(chǎn)品在開(kāi)發(fā)階段就得到了優(yōu)化和完善，因此避免了產(chǎn)品在后期制造和裝配中產(chǎn)生的質(zhì)量問(wèn)題，大大提高了產(chǎn)品質(zhì)量。

（三）產(chǎn)品設(shè)計(jì)決定了產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期

影響產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期的環(huán)節(jié)主要是產(chǎn)品設(shè)計(jì)、產(chǎn)品制造、產(chǎn)品組裝和產(chǎn)品修改幾個(gè)環(huán)節(jié)，其中產(chǎn)品制造和組裝時(shí)間相對(duì)固定和可控，而產(chǎn)品修改多少和修改次數(shù)相對(duì)不可預(yù)計(jì)，這部分時(shí)間的決定性因素就是產(chǎn)品設(shè)計(jì)，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)直接決定了產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期。

二、面向制造的設(shè)計(jì)在控制產(chǎn)品成本中的應(yīng)用

（一）在設(shè)計(jì)時(shí)控制材料成本

電動(dòng)自行車的材料成本主要由車架、塑件裝飾件、四大電器件組成，這幾部分據(jù)定了整車材料成本的80%以上。

1. 車架部分

目前內(nèi)銷市場(chǎng)暢銷的電動(dòng)自行車車架主要由碳鋼和鋁合金兩種，而碳鋼由于其較低的價(jià)格應(yīng)用的更加廣泛。碳鋼車架因其成熟的加工工藝和完整的供應(yīng)體系，目前車架的價(jià)格是由單價(jià)x重量計(jì)算的，單價(jià)因加工工藝的難易程度而略有不同，所以重量就成了覺(jué)得車架價(jià)格的決定性因素。

降低車架重量可從以下幾方面考慮。

a. 在保證設(shè)計(jì)效果的基礎(chǔ)上盡量減短頭管的長(zhǎng)度，通過(guò)調(diào)整前叉的組合高度來(lái)補(bǔ)償，因?yàn)槟壳安煌M合高度的前叉價(jià)格是相同的。

b. 在保證性能和外觀風(fēng)格的基礎(chǔ)上減小管料直徑及壁厚，有些車架一味追求粗獷的風(fēng)格，整個(gè)車架大量使用過(guò)于粗大的管料，車架總重量大幅增加。

c. 一些受力要求不高的小件盡量采用鏤空設(shè)計(jì)。像鞍座固定片、踏板固定片這些相對(duì)面積較大的小件一般只有幾個(gè)固定孔是必須的，其余非必要的位置采用鏤空設(shè)計(jì)，即可降低重量，剩余邊料還可用于其他位置。

2. 塑件部分

常用于電動(dòng)自行車塑件的材質(zhì)主要有合金ABS、普通ABS和PP幾種，材料價(jià)格是合金ABS最高，ABS次之，PP相對(duì)低廉?？筛鶕?jù)不同位置的性能要求選擇對(duì)應(yīng)的材質(zhì)，可有效的控制材料成本。外圍護(hù)板、腳踏板等可采用強(qiáng)度較高的ABS，電池盒底托、控制器盒等內(nèi)部零件可采用價(jià)格相對(duì)低廉的PP。

（二）在設(shè)計(jì)時(shí)控制工時(shí)成本

對(duì)于電動(dòng)自行車來(lái)說(shuō)工時(shí)成本主要在整車組裝和包裝工時(shí)方面。整車組裝工時(shí)取決于此款車型工序的數(shù)量、需要固定的螺絲數(shù)量、需要插接的插頭數(shù)量、特殊及瓶頸工序花費(fèi)的時(shí)間。減少工時(shí)可從以下幾方面考慮：

a. 盡可能把整車組裝的工序移到前期零部件中。例如折疊電動(dòng)自行車中為保證折疊時(shí)主線不被誤操作損壞，一般在主線對(duì)應(yīng)折疊盒位置纏繞尼龍網(wǎng)布，在主線制作時(shí)可以在對(duì)應(yīng)位置增加彈簧護(hù)套，在整車組裝時(shí)可省掉工序。再比如一般車架平叉上帶鼓剎固定片，需由螺絲單獨(dú)固定鼓剎的角度，在制作車架時(shí)可在叉勾內(nèi)側(cè)焊接1個(gè)固定柱，鼓剎可直接卡在叉勾上，節(jié)省了固定鼓剎角度的工序。

b. 左右護(hù)板及控制器盒等固定盡量用卡扣及掛鉤代替螺絲固定，鞍座、座墊和靠背用卡扣方式代替螺絲固定。

c. 控制器使用集成形式，集成控制器由原來(lái)的十個(gè)左右插件減少到三四個(gè)，可有效的降低工時(shí)。

d. 改進(jìn)瓶頸工序：例如折疊電動(dòng)自行車穿線是此類車型的瓶頸工序，插頭的集成可使主線方便快捷的從車架管中穿過(guò)，減少穿線時(shí)間;車架管設(shè)計(jì)在下方加入凹槽設(shè)計(jì)，主線可直接置于凹槽中，在保證美觀效果的同時(shí)減少了穿主線的時(shí)間。

三、面向制造的設(shè)計(jì)在提升產(chǎn)品質(zhì)量中的應(yīng)用

在傳統(tǒng)的思維中質(zhì)量是檢驗(yàn)和制造出來(lái)的，其實(shí)產(chǎn)品的質(zhì)量首先是設(shè)計(jì)出來(lái)的，設(shè)計(jì)決定了產(chǎn)品的基因，同時(shí)也在很大程度上決定了產(chǎn)品的質(zhì)量。研究證明80%的產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題都是由設(shè)計(jì)造成的，20%的質(zhì)量問(wèn)題是在制造中產(chǎn)生的。設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、材質(zhì)的選用、性能的要求直接決定了零件制造和整車組裝的難易程度，從而影響了產(chǎn)品的質(zhì)量。

電動(dòng)自行車在設(shè)計(jì)階段有效保證并提升產(chǎn)品質(zhì)量可從以下幾方面著手：

a. 設(shè)計(jì)導(dǎo)向特征：電線上的插件設(shè)計(jì)清晰的導(dǎo)向指示，避免裝配錯(cuò)誤，例如防水線插頭的箭頭指示和輪胎上的方向箭頭指示。

b. 盡量避免設(shè)計(jì)左右對(duì)稱的零件，在允許的條件下設(shè)計(jì)成左右通用：目前情況下電機(jī)防護(hù)片、擱腳、轉(zhuǎn)向燈、后視鏡等作為左右兩側(cè)部件，在裝配過(guò)程中錯(cuò)裝的可能性較大，設(shè)計(jì)成左右通用的可以有效避免錯(cuò)裝的發(fā)成率，并減少分辨零件的時(shí)間。

c. 為相似度過(guò)高的零件增加區(qū)別特征：有些零件外觀相似，但裝配尺寸和裝配點(diǎn)不同，在倉(cāng)庫(kù)發(fā)料和生產(chǎn)組裝時(shí)有可能會(huì)混淆，導(dǎo)致錯(cuò)裝。這些零件在不影響正常裝配和外觀要求的條件下增加明顯的區(qū)別特征或在零件上標(biāo)識(shí)型號(hào)或編碼，易于區(qū)分。

四、面向制造的設(shè)計(jì)在縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期中的應(yīng)用

對(duì)于電動(dòng)自行車來(lái)說(shuō)，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)一般是由公司設(shè)計(jì)部門(mén)或外協(xié)設(shè)計(jì)公司來(lái)完成，這個(gè)階段更多的是關(guān)注產(chǎn)品的外觀設(shè)計(jì)。當(dāng)設(shè)計(jì)方案評(píng)審?fù)ㄟ^(guò)后，在由對(duì)應(yīng)的工程師進(jìn)行制造和組裝的確認(rèn)。在這個(gè)過(guò)程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)的問(wèn)題就是設(shè)計(jì)方案中的車架壓彎角度等無(wú)法正常制造或車架某個(gè)部位強(qiáng)度不夠等，塑件裝飾件的設(shè)計(jì)模具不易分型、不易拔?；虮诤癫缓侠淼雀鞣N問(wèn)題。問(wèn)題出現(xiàn)后再反饋到設(shè)計(jì)師那里進(jìn)行討論修改，修改后的方案再進(jìn)行再次評(píng)審，有時(shí)設(shè)計(jì)-評(píng)審-制造-組裝這個(gè)循環(huán)會(huì)進(jìn)行反復(fù)幾次，開(kāi)發(fā)周期大大加長(zhǎng)。

而面向制造和裝配的產(chǎn)品設(shè)計(jì)在考慮產(chǎn)品外觀、功能和可靠性的前提下，通過(guò)提高產(chǎn)品的可制造性和可裝配性，減少甚至省掉因制造和組裝發(fā)現(xiàn)的設(shè)計(jì)修改環(huán)節(jié)，減短開(kāi)發(fā)的周期。

結(jié)語(yǔ)

面向制造和組裝的設(shè)計(jì)對(duì)產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到實(shí)現(xiàn)的工程起著關(guān)鍵性的作用，尤其在像電動(dòng)自行車這種勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)，通過(guò)面向制造和組裝的設(shè)計(jì)可以簡(jiǎn)化產(chǎn)品裝配工序、縮短產(chǎn)品裝配時(shí)間、減少產(chǎn)品裝配錯(cuò)誤、減少產(chǎn)品設(shè)計(jì)修改、降低產(chǎn)品裝配成本、提高產(chǎn)品裝配質(zhì)量。

作者單位：天津飛踏自行車有限公司