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1、生产技术部门是系统的“统合者”吗？ 与丰田汽车车门设计组装相关的研究笔记麻省理工大学 技术政策产业开发中心 丹尼尔E惠特尼横滨国力大学经营学部 助教 丹尼尔A海勒东京大学研究生院经济学研究科 博士课程 东秀忠东京大学研究生院经济学研究科 博士课程 福泽光启2007年4月1.序言 在此之前很多研究者都以丰田的生产方式、产品开发管理为研究对象丰田体系目前在全球来说地位是很高的！进行研究（参照 藤本，1997；日野，2002；Liker,2003；Morgan,2002；Spear&Bowen,1999；Sobek,1997等）。依照本研究的目的，笔者认为丰田汽车应该注重以下几点。（1）丰田是一家擅
2、长实践系统工程（“System Engineering”是航空宇宙产业经常使用的术语）的企业。把这个手法应用在主机厂的主要效果，个别的零部件自不用说，更是以各系统为焦点。似乎也存在相信用优秀的零部件就能制造出优秀的汽车的主机厂。为了重视系统最好的发动机和最好的变速器能做出世界上最快的车么？如果匹配不好呢？很多公司因为是按总成划分，他们可能会说：我这个总成做到什么了，而没有考虑到我这个总成做到了什么地步可是给别的总称但来如何的困扰（报喜不报忧），恐怕全部员工的5%需要关注超出与自己直接相关的领域，更加广泛的关注其他相关零部件或者活动。（2）丰田特别注意内外置的区分。根据惠特尼过去的观察，需要高技
3、术、高技巧的汽车零部件或者生产程序，丰田基本上都是内部制作。与此相对，好多主机厂家，很多具有技术挑战的零部件或者生产程序都外包、委托供应商生产制作为什么不愿意自己来做？因为有一种东西叫做工作量，还有一种东西叫做工作难度，领导们喜欢给自己部门要最多的人，挑最少最简单的活干，对于很多难活累活如果不能推给别的公司，就推给那些厂家。（Fine&Whitney,1996）。但是，这些供应商也只能熟练地掌握与自己公司相关的事项，并不能熟练地进行与主机厂、其他供应商的联合活动。（3）丰田在关于设计软件、工厂设备方面不采用最先进的技术，而是倾向于利用在一般现场的老手、工程师熟练运用的技术。其结果，与其他主机厂
4、相比，丰田在设计软件、设备相关的技术上可能落后一步，但是，容易出现配置不足的专家短缺现象却不会出现，因而能够顺利推动工作进行。从惠特尼做的与车门的设计程序相关的研究中发现，下列几点非常明确（参照Whitney,2004）。车门本身，是除了动力传动以外的、几乎包含汽车所有要素的复杂系统（即外饰、内饰、玻璃、涂装、操作机构、安全性、娱乐、空调）。而且，除了座椅、方向盘、仪表板，车门以外，几乎没有与顾客接触的东西了。车门系统的重要性，不过在其设计难度上也可以说基本是最高的。车门，不仅仅是因为包含了很多技术构成要素，还因为车门是以提供对于顾客来说直接关心的很多商品属性为目的而设计的复杂系统。在商品属性
5、中，除了安全性以外，最重要的是开闭力、风噪、漏水、面板的结合面、间隙说的很准确！。车门的设计仅仅是达到各自领域的严格目标就已经很困难了，现在为了使以上商品属性相互影响，相互对立不是独立，是对立！，问题就变得更加复杂了。具体说，为了没有噪音、不漏水，就要提高密封性，这样就会使车门的闭合变得困难。在车门和车身实际存在以前，在这些领域预测分析车门是怎么工作的很困难。当判断试制车不能满足目标值时，就会发生设计延迟，那就必须变更与之相关的模具以及其他夹具检具等工具。本研究的主要目标是无论如何都要对丰田汽车的车门设计和组装这两方面调查能否实现系统的、具备高水平的商品属性的车门的设计，捕捉丰田对于外包的理解
6、。在本研究中明确的事是，关于丰田产品开发方法已知事实的基础上，特别是关于车门，根据接触的事例更加深刻、详细地理解了车门设计。在Morgan（2002）中，展示了丰田开发程序的主要时间线、钣金零部件、模具的设计手法，说明了造型阶段以后的此程序中生产技术的重要职责。在Sobek（1997）的博士论文中，丰田认为“系统思考”很有价值，针对能够熟练运用的员工能否升职进行了展示。在日野（2002）中，对从丰田汽车成立的20世纪30年代开始，标准化的程序流程也是工作后需要注意的一部分，流程不光设计流程，还有签字流程整改流程等等。如何成为丰田业务原则的核心进行了说明。本研究确信这些习惯在2007年就已经存活
7、下来了。2.调查概要2004年惠特尼访问了美国肯塔基州乔治城的Toyota Motor Manufacturing.Kentucky.Inc.的车身焊接工程和最终的组装线焊装和总装。在那里，除了能观察涂装前的车门的焊接，还能观察涂装前把车门组装到车身的工程，最终组装线的接近尾声的工位上车门安装的最终调整工程。一方面，这次调查（2007年2月）虽然没能观察到涂装前车门组装工程，但是在元町工厂的最终组装线上观察了车门附属品（棘轮、玻璃、密封条、内饰等）涂装完毕后组装到车门的工程，而且还观察了补焊线。这次参观，看到了包括面包车、运货车在内的8种车型在同一补焊线上被生产出来，以及用同一最终组装线混流生
8、产8种车型（Crown.CrownMajesta.Crown Estate.Mark X.Estima.Mark II Blite.Progres.Brevis、或者把Crown Athlete和Royal看作是不同的车种，那就是9种车型）。工厂参观之外，还与车门设计部门和生产技术部门的经理、工程师进行了讨论。这次的调查从2天延长到了9天。作为与生产技术相关的丰田公司的受访者，生产技术部门的O氏（生技管理部高级经理）、I氏（生技管理部事物统括室主干）、Sa氏（车辆生技部长）、Su氏（车辆生技部内外饰技术室组长，有向Sa氏报告的义务）、Um氏（车辆生技部内外饰技术室主干，有向Su氏报告的义务）、
9、G氏（在Um氏小组工作的新人、年轻工程师，从欧洲来日本研修）参加了这次采访。而且，作为车门设计的工程师，来自雷克萨斯中心的Ue氏（车身设计部门的组长）和Y氏（车辆性能开发部门的组长）也参加了这次采访。3.车门的设计与生产a.设计标准和标准开发手顺的作用在丰田的产品开发中特别重要的特征之一就是“把首席工程师定义的概念转化为生产线上流动的车辆的速度”说明生产速度的重要性，评判一个车企好坏的重要标准之一就是每小时的产车速度。全世界的主机厂都在提高这个活动的速度，但是在同行业中丰田速度依旧比其他公司更快。不仅品质没有落后，而且更加提升了品质空间。车门开发的手法保持了丰田产品开发过程的特征。很长时间内藤
10、本、Sobek、Morgan、日野都在议论丰田产品开发程序。其主要特征如下。程序和设计的标准化这个东西上班后才接触，也是非常重要，甚至于很多公司都有标准化科，其意义可从书同文车同轨中看出限定关键组件、素材、形状的选项，促进共通化通用化很关键，生产排斥个性鼓励共性造型设计部门、生产技术部门、制造部门的紧密合作在各部门中一边积累4年到6年以上经验人才周期很长，单部门+轮岗可能要10年，一边通过轮岗培养的高技能工程师和熟知技术的经理以积累的庞大的与车门相关的知识为基础的举动预测，和以此为基础的不确定性的减少、修改的削减在与设计标准的选项、设计手顺相关的文件中插入庞大的知识、数据设计阶段的预测与实际的
11、举动之间产生背离时不是设计凌驾于现场，而是现场指导设计！现场永远是第一位的，设计标准要进行详细地更新如果说车门的基本设计只有几种，那铰链、后视镜、门把手的种类也被限定为几种，其组合就决定了车门的基本设计通用性的阐述，不光是零部件外观上的通用性，整个结构上也有通用性。车门框架的基本设计很少，不同的只是外观。而且设计者改变设计尺寸时（比如，追加密封零部件，缩小压缩幅度等）就能推断出性能到底会发生怎样的变化。相对于包括车门在内的各种零部件，通过采用这样的设计方法，就能避免由于品种的过剩、手法的不统一、试制品的不合格来而进行修改的产品开发上的问题。不仅如此，通过不做那些不必要的工作还能提高工程师的技能
12、。而且，丰田经常启动10个车种左右的新车开发项目。因此只要是根据已有的基本设计、设计标准开展的开发活动通过重复性的设计节省人力，是的，不要谈创造力，工程是最不鼓励创新的，对创新需要慎之又慎！，以现在的组织规模是不能开发那么多的车种的。设计Know-how是从设计出来的车门在实际中的使用状况到底是怎样工作的，到在生产现场有更加有效率的生产手法的广泛的积累。一般在开发具有好几个商品属性的复杂系统时之所以要花费很多时间，是因为包含DFM（Design For Manufacturing）的目标，还要在商品属性之间进行权衡取舍。也就是说，决定更应该注重哪个属性。但是，在丰田车门设计中基本的权衡的选择恐
13、怕在现在的设计基准形成5-10前就已经开始执行了。根据采访，基本设计、制造手法每年只会发生很少的变化，所以在试制阶段不会再发生意料之外的事情。日野（2002）指出，在本调查中同样确认的事情是为了维持标准需要采用两个方法。需要进行大变更时由干部主持召开委员会，必须得到委员会的批准，否则不能进行变更严格的控制。这种形式的变更很少。根据访谈资料，如果预测和实测值不一致时，为了提高预测精度会修改标准分析部门会更改分析方法，这种更改应该也必须经过讨论，否则无法得出应有的结果。而且，一旦学习的东西得到维持之后就能促进在供应链中的学习，所以，一旦被采用的零部件有在好几个项目中共用的倾向，那这对既存的供应商是
14、有利的，更加容易开展工作，品质改善的机会也增加了。支持技术人员的计算公式，车门关闭时发生的能量的换算公式，无论哪一个都可以说是符合基本曲线的，根据其中的一个公式可以接近于回归。虽然也能利用复杂的CAE，但技术人员并不是每天都在使用依靠的是整个的工程经验和积累，并没有依靠计算。这是1991年惠特尼在做丰田调查时观察到的，是与冲压成形性的评价相关的手法和整合的事实。在进行冲压成形性评价时，其他公司活用的是复杂的、讲究的CAE手法，与此相反，丰田不使用CAE。取而代之，利用的时简明的手法。其理由是，因为一般的工程师能够理解这种简明的手法，他们能够信赖它并加以灵活运用。同时，丰田设有“评价部门”，有配
15、备密封、开闭力等方面的专家的体制。评价部门负责平时预测不充分部分的验证、采用新设计时的预测公式的验证和变更等工作。惠特尼推测说，如今的丰田在冲压成形性评价时活用的考究的CAE，在日常业务中并不怎么使用，倒不如说是强大的设计标准在预防技术人员的错误。接受本次采访的Ue氏说，像上述那样的与车门相关的设计标准的设定和提高预测精度的活动是在20世纪90年代中期开始的。但是，日野（2002）指出，根据丰田的“标准”进行运营的传统是从20世纪30年代开始的（关于这一点我想在以后的专栏中重新讨论）。20世纪90年代中期以后，为了修改车门设计中的知识基础和设计标准做出了极大的努力。从2000年开始活用这些知识
16、，并对一点一点地进行改良。但是并没有进行根本变更。1.标准进行了持续的修订；2.但是仍然保存了以前的框架在现在使用的设计标准是根据具有20年以上实际的车辆开发项目积累的实验、验证为基础的知识的汇总。也就是说，与其说是1995年到2000年这一期间是设定新标准的时期，倒不如说是重新整理之前的Know-how的时期。b.车门设计的程序（1）设计手法根据Morgan（2002），丰田的实际程序中的CAD数据在移交给模具设计部门之前要进行数次的反复的主要评价。之后，模具还要接受数次“调整”。这些调整是为了使公差、形状符合设计图而进行的模具微调整。调整的目的像美国的主机厂所称呼的“functional build”,不完美的零部件被最终产品所采用的
