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造个汽车为啥这么难

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2017-01-14
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科技含量、产业链、安全性、批量生产、行业发展变化,这五种特性,使得汽车行业不得不采取更高水平的方式来管理,最终导致其管理水平是制造业中最高的。

钛媒体注:本文作者史蒂芬,前某全球顶级汽车零部件制造商工程师,微信公众号" 史蒂芬的专栏"(ID:stehouse ) ,知乎专栏:史蒂芬的专栏。原标题《汽车行业是整个制造业的标杆》。钛媒体经授权编辑发布。

说哪个行业科技含量最高,自然是航天军工、电子信息(手机、计算机等)。说哪个行业产业产业链最复杂、零件最多,还是航天军工。说哪个行业对安全性要求最高、对质量缺陷容忍度最低,自然是医疗器械和航天军工。说哪个行业发展变化最快,自然是电子信息(手机、计算机等)。说哪个行业生产批量最大,还是电子信息(手机、计算机等)。

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以上没有一个是汽车行业,但是为什么偏偏是汽车行业成为制造业的标杆呢?

因为以上行业虽然在单科上第一,但严重偏科,而汽车行业虽然单科不是第一,但是综合起来后总分能够排上第一。除此之外再没有一个行业能够通吃这五种特性,这使得汽车行业不得不采取更高水平的方式来管理,最终导致其管理水平是制造业中最高的。

一、科技含量

虽然不如航天军工,但是技术含量整体来说还是很高,特别是动力系统和汽车电子。汽车作为一个消费品,科技创新也是其最大的卖点之一,比如混合动力、半自动驾驶功能。2013年大众汽车在研发上的投入2013年研发开支135亿美元,占营收5.2%

在产品科技含量高的产业,其制造工艺也需要相应领先才能满足产品要求。

二、产业链

一台车有上万个零部件,没有哪个整车厂(业内叫主机厂)会自己全部生产,大部分零部件都是外包出去,而且都是层层外包,涉及到的供应商有几百家(注意业内说法零件和部件是不同的,螺丝是零件,马达是部件,车门是系统,主机厂一般以系统为单位外包)。

比如大众汽车会把车门系统外包给一家零部件供应商比如德国博泽,博泽又可能把车窗外包出去,车窗供应商商又要把车窗升降马达外包出去,马达供应商又要把马达外壳外包出去。车身上还有几十个这样的系统,每个系统都是层层外包,其中任何一个环节的问题都可能导致主机厂无法量产或者做出的产品有问题。在供应链管理、生产管理、质量管理方面,汽车行业有一套非常成熟成体系来降低这些风险,保证稳定产出。汽车行业对订单延误也是采取非常严格的措施,延误的损失以分钟计算(而其他行业以天计算)。

汽车行业,不管什么公司,都普通采取8D的方法来处理客户投诉,也就是解决问题的八个步骤,包括成立改善团队->识别问题->实施临时性遏制措施->根本原因分析及验证->选择和验证永久纠正措施->实施和确认永久纠正措施->从系统层面预防问题再次发生->祝贺团队。一般要求在收到客户投诉24小时之内必须反馈临时措施,72小时提交初步原因分析报告。而其他行业,几乎没有这么标准的处理流程以及反馈时效性要求。

三、安全性

正如上文所说,由于涉及人身安全,所以法律法规对汽车行业的要求很严格,很多要求不是因为你想这么设计才是这样的,而是法律法规的要求这么设计,而且你要保证这个功能的可靠性。比如车窗升降系统,美国法律就规定要有防夹功能(anti-pinch),防止有乘客脑袋被夹坏^_^(曾经有乘客将头伸出车窗,但又误触了关窗按钮,结果脖子被夹了,后来要求加防夹功能,也就是车窗玻璃遇到障碍物能够自动退回来)。

由于一旦这个功能失效,导致法律风险太大,所以在产品设计的时候,不管愿不愿意,一定要加入这个功能,而还要考虑这个功能在各种环境中是否会失效,产品在制造过程中时,必须要100%测试这个功能(测试是否制造过程的变异导致功能失效),而且还要考虑制造过程中如何预防这个功能失效。

由于通过检验来发现问题总是事后诸葛亮,而且还存在漏检的可能,这样会产生很多的法律风险,所以汽车行业更多是在考虑如何避免这个问题发生,而且不是依靠事后检验来发现问题。

比如一批产品有99%的良率,在其他行业比如电子制造业已经算是很好了,但是汽车行业很难接受,因为其中1%的不良,总有风险会漏检导致流出去,根本之道就是没有不良品最好,这样哪怕没人检验也不会有风险。汽车行业还不仅要求100%合格,而且要过程稳定,比如一个产品的公差是 +/- 0.5mm,即使100%在这个公差内,但是大部分接近上限或者下限都不行,需要靠近中间值才行,而且波动范围还要求尽量收窄。

汽车行业用一个参数cpk(过程能力指数) 来衡量尺寸的稳定性和偏离中心值的程度。其他行业还在看良率的时候,汽车行业已经在看cpk 了,要求cpk至少要达到某个目标值才能接受量产。

另外,由于汽车行业的特殊性,产品开发和质量管理相比其他行业来说完全是另外一个体系,导致的现象是,一家供应商(比如油漆制造商)如果供应汽车行业和非汽车行业,哪怕是完全一样的产品,需要专门成立一个汽车事业部。为什么呢?

产品开发,汽车行业有一套严谨的流程,叫做APQP(产品先期质量策划)来保证开发过程的质量,简单来说产品设计整个过程包括设计评审、设计验证、设计确认,制造工艺开发整个过程也包括工艺评审、工艺验证、工艺确认。

而其他大部分行业,产品设计完成之后就是是直接量产,没有那么多反复验证过程,所以量产之后因为发现还有很多问题,再回过头来改设计和工艺现象经常发生。

质量管理,汽车行业最具代表性的就是FMEA(潜在失效模式分析),也就是提前预测设计或生产过程中的可能会发生的问题,事先采取预防措施的一种方法。这是汽车行业质量管理区别于其他行业的一个重要特征(手机电脑行业就没有,但是安全性要求高的航天航空有)。

四、批量生产。

大批量是一把双刃剑。

第一、能够分摊成本,而且能够进行标准化生产,所以汽车行业是最热衷于投入更加先进的昂贵的生产设备或者技术以提高效率。汽车行业的自动化生产率是最高的,哪怕在中国,汽车行业使用自动夹具或者机器比例也远远高于其他行业。比如挖掘机制造,一个型号一年才生产几百台,根本没用动力采用标准化的机器设备来生产,很多甚至都是人工来装配。汽车行业动辄几十万台,机器设备成本分摊在这几十万上面都不是一个很大数字了。

第二,能够放大问题,任何一个小问题只要乘以批量生产的数量,都是一个巨大的问题,由此产生巨大的召回成本和返修成本。这也导致汽车行业更加热衷通预防品质缺陷发生,而不是事后发现来补救,主要体现在以下方面。

设计上防错,比如有些零件会漏装,那干脆设计成不用个零件,那不存在漏装的问题了,或者设计成没有装这个零件整个产品无法装配。有些零件会装反,那设计成如果装反,就装不进去。

制造过程中防错,有以下方面,其他行业基本没有这种概念。

相信人总是会犯错误的,所以尽量采用机器设备来减少人为失误。试想一条纯手工线,每天做一万个产品,但是人总可能会疏忽,哪怕是百分之一的疏忽也会产生100个不良品。而机器设备,只要设定好了,就会按照既有程序做下去,出错几率小。其他行业,我听得最多的是”加强人员培训“来避免错误。

通过机器设备的“智能”来保证防错,日本人叫“自働化”(jidoka),这是带“人字旁”的自动化。有三个层面,第一,不可能产生不良(机器设备始终稳定,如果产生故障自己会停机),第二,产生了不良品,机器能够发现并且锁住,不传递到下一个工位,第三,不良品流出本工位,但下一个工位不接受不良品(下一工位能够检查比如漏装零件的问题)。

举个例子,比如汽车的焊接,要求机器自带检查电流功能,如果发现电流超出设定值(可能是外部供电不稳定或者机器本身不稳定),那就停机并锁住零件不让流出,这样想要做出不良品都难。机器防错的概念在汽车行业已经深入人心,但是在其他行业,还只是新鲜概念。

流程上的防错。安排好了工作,人还是会疏忽做错或者忘记,汽车行业最热衷的就是做各种检查表(checklist),事情做完之后,再用检查表一项一项检查是否有做,或者做到位。其他行业这种检查表很少使用。

在汽车行业做过的人,明显都会有这些严谨的思维习惯和职业习惯,所以其他行业都比较青睐汽车行业的人。

史蒂芬之前写过一篇软件开发和制造业的相互启示和给理工科专业的一些职业选择建议里面有更多介绍。(移步史蒂芬知乎专栏,查看更多详文)

第三,因为批量大,价格昂贵,有资金周转的压力,所以会有改进生产方式,降低库存、减少浪费的动力。人类历史上所有的生产方式革命,都从汽车制造业开始,比如上上个世纪的福特流水线,上个世纪的丰田精益生产方式。丰田精益生产方式的两大核心,除了上文说的“自働化”之外,还有“及时生产”。

福特开创了流水线生产方式,在这之前,是一个人或把一个产品从头到尾做出来(现在中国还有大量的企业用的这种生产方式),100个工人做100件同样复杂的事情。福特流水线的生产特点是把一个产品分解成多个不同的工序,由不同的人分工按先后顺序和统一的节拍时间流水化作业,由于把复杂的工作进行的分工,所以效率大大提高。

丰田开创的精益生产方式的核心“及时生产”,也就是不早也不晚。通常认为生产可以早点进行,这样就不会延误订单。但是丰田生产方式认为,早了就会有库存,库存是万恶之源(掩盖问题,占用资金)。汽车行业一般一次性采购小批量的货,零部件供应商一般都是两三天送一次货,恨不得让他们一天一送,物料直接上生产线而不是送去仓库堆积。

而其他行业,一次性采购一个月或者几个月的物料放在仓库堆着非常正常。丰田生产方式要求“单件流”,流水线的产品一个一个流下去,而福特流水线作业是可以一次性做20个产品,这20个产品作为一个整体流下去,但是这样不容易实监控到到底哪个工序是时间瓶颈,而且一旦发生质量问题,都是批量性问题,而单件流,一旦发生问题,数量都控制在某个产品上,或者一条流水线上有限的几个产品。

其他行业,可以说没什么追求,对这些核心概念要么就没听说过,要么就是只学了5S管理,目视化管理、鱼骨图、减少浪费持续改善空喊口号等这些很表面很肤浅的东西,甚至对5S的理解还停留在“打扫卫生“上。对于有追求的非汽车行业的企业,都是在向汽车行业取经。

五、行业发展变化

汽车是大众消费品,而且是大部分人一生中最贵的消费品(第二可能就是苹果手机了)。这种以市场为导向的消费品不得不经常变化以迎合市场口味。发展变化最快的应该是手机,汽车行业虽然做不到一个季度一变,至少一年或者两年一变还是做得到的。

汽车行业和手机行业一样,都要求能够快速响应,产品开发周期非常短,而且万万不能出现任何延后的情况,否则就失去了市场先机。试想本来预计在一月一日发布一款新产品,市场宣传都做好了,但等到那天却发现东西没做出来,不得不把发布会延后,这对品牌形象的影响是多巨大的。

所以汽车行业对“项目管理”的要求很高,一般都有专职项目经理来协调可能出现的任何突发事件(比如某个零件延误、重大品质问题),调用优势资源来应对,以赶上项目时间。这个行业的其他人对项目流程的意识也明显高于其他行业,知道什么时候该做什么事情,需要怎么做,出了紧急情况应该走什么流程。汽车行业的人最热衷于考PMP(项目管理专业人士资格认证)。

最后,汽车行业综合了世界主要工业国家德国、日本、美国的管理优点。

德国人擅长于在流程和规则上避免犯错误,德国企业特点就是流程一大堆。优点是能够保证产品质量稳定,技术扎实。缺点是流程繁杂,不能够快速响应变化。所以为什么德国人能够做出优秀的工业设备,在做手机、电脑方面就弱爆了,倒不是技术上原因,而是受到流程的束缚赶不上市场上的变化。

日本人由于国内资源稀缺,所以擅长减少浪费,会经常去思考哪些东西是没必要的,但是又对细节执着,所以弄出了精益生产这个东西。这就为什么日本的东西性价比很高,技术领先,质量也扎实。

美国人擅长于创新,不被条条框框束缚,处事灵活,崇尚think out of the box,不遵守流程和规则的事情也经常发生(和中国人差不多),在产品开发和生产过程亦如此。这就是为什么美国的东西技术领先,但是质量不如德国和日本制造。由于这些人为导致的无法预测因素存在,美国人非常热衷研究管理学,包括企业管理、生产管理、项目管理。

美国人先弄出来了工业工程(也就是IE),日本人实践变成了丰田生产方式,后来美国人又将日本的人实践的结果总结出了精益生产方式。而项目管理是一种科学的方法来管理项目过程中可能出现的各种风险,本质上是一种灵活的处事方法,在规则范围内科学地设定了一定的灵活空间,可以随时调整策略,调用各种资源捷径(shortcut)来应对变化和风险。

由于汽车产业链是全球分工合作,不同国家之间互相采购零部件,而这三大工业国家有着不同管理规范,沟通起来会非常困难。为了协调这些不同的管理和标准,1996年世界主要汽车制造商(以德国、日本、美国为主)成立了国际汽车工作组 International Automotive Task Force (IATF),1999年颁布了国际标准lSO/TS 16949(最新版已经改名叫做IATF16949:2016),制定了一个全球通用规范,这个规范基本综合了这三大工业国家的管理上的优点。除此之外,再没有其他哪个行业能够把这三个工业国家的优点吸收进来。

后记

中国本土汽车行业虽然只学到了一点皮毛,精髓还没完全学进去,但是好歹也学了些东西,框架已经基本建立,口号和理念已深入人心,比起其他非汽车行业来说,已经是走了很长的路了。

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