DFC 在我国汽车产品设计中的应用

袁志德，杨 娟

(1.西南大学工程技术学院，重庆 北碚 400715;2.西南大学汉语言文献研究所，重庆 北碚 400715)

汽车工业是我国经济的支柱产业，自2001年以来我国汽车工业总体上保持了良好的发展势头，其中2009年我国汽车总销量大致为2003年的一倍，短短的6年间翻了一番，并且我国汽车工业已连续9年增幅保持两位数增长.去年1～7月我国汽车产量593.2万辆，同比增长16%.但纵观我国汽车市场的品牌状况，合资品牌仍主导着中国汽车市场，自主品牌在轿车、SUV等领域内存在很多问题，相应产品的生存环境不容乐观.在市场经济占主导地位的今天，提高我国汽车自主品牌在竞争激烈的汽车行业中的地位势在必行.然而，降低产品生产成本，在短时间内生产出高质量的产品将是我国汽车自主品牌取胜的关键.

如何有效地降低成本，是我国汽车研究领域的一个热点.在众多的降低成本方法当中，相比企业产品成本核算等，通过降低设计成本更为有效.研究表明，设计阶段的实际投入费用虽然只占产品总成本的5%，但是却决定了70%～80%的产品成本［1］.所以，有必要在我国汽车产品设计中应用并推广DFC技术.

DFC(Design for cost)是在进行产品设计过程中，面向成本的一种设计方法.该方法在考虑产品用户使用需求的前提下，综合分析产品全生命周期内成本构成情况并加以评价，修改原设计中导致成本过高的部分，从而降低产品生产成本.传统的成本估算只考虑产品生产成本，忽略了销售、维护，甚至回收等方面的成本.然而DFC技术，从生命周期工程角度出发，在设计阶段就开始把制造材料质量、产品总体性能、产品后期服务等因素进行优化设计，降低汽车产品成本，缩短其上市时间.

1 汽车设计及其全生命周期分析

1.1 汽车设计概述

汽车工业的发展代表了近代工业的发展历程.汽车最明显的进步在于技术创新、制造的进步和汽车造型的变化，这里体现最突出的3点是:车身结构的发展、发动机的发展、汽车材料的发展.因此，我国现代汽车的设计一定要紧紧围绕它们展开.

在此基础上，汽车设计还要考虑以下几点因素［3］:①汽车设计要考虑工作环境的多样性.②汽车设计要坚持产品系列化、零部件通用化和零件设计标准化的三化原则.③汽车设计要与当前的国家标准及行业标准相适应.④汽车设计要考虑使用的经济性.⑤汽车设计要有良好的人机工程特征、优美的外部造型和协调的色彩.⑥汽车设计要面向可持续发展，即绿色设计.因此，针对汽车全生命周期的汽车设计才能达到现代汽车设计高效低成本的发展要求，以改善我国汽车工业使其与国际接轨.

1.2 汽车设计、制造及其他成本

汽车设计成本主要由设计周期决定，即从市场论证到批量生产的时间耗费影响着一款新型轿车的设计成本.时间越短，直接减少开发费的同时，也可以为企业占领市场份额提供保证.国外的大多数汽车企业巨头，一般需要上亿、甚至10亿美元的巨额资金用于开发研制完全新型的轿车车型(系列).而我国的汽车企业在产品研发阶段，因为缺少有效的成本控制致使最后未能取得成功的案例也不在少数.因此，在市场不断变化的今天，我国的汽车生产企业就必须做好新产品的前期策划和成本控制工作，更快更省地开发出新产品，占取竞争的主动权［4］.

汽车的整车制造成本是汽车最重要的的成本，大约占整个汽车成本的55%左右.这部分成本包括了零部件的制造(购买)成本、汽车公司的生产管理成本和固定资产摊薄成本.为了减少这些成本，世界同行业比较先进的理念包括精益生产方式、并行工程、准时JIT生产方式等等［5］.此外，影响汽车产品设计的还有汽车的销售成本、维修成本、使用成本以及回收报废成本等.

1.3 汽车全生命周期成本的前期控制

汽车的全生命周期成本控制，是对汽车设计生产全过程的控制，是真正从顾客的角度考虑成本问题.相对于传统只局限于生产过程的成本控制，DFC技术能够考虑成本发生的前因后果，有效地进行成本分析和控制.中国汽车业创造的惊人的高利润，从来就不是来自中国汽车业的低成本，而是来自政府保护下的高价格以及较低的劳动成本.因此，在我国汽车制造业应用DFC的思想，能够在保证质量的前提下，成功控制成本，使我国汽车生产企业有更强的竞争力.

2 汽车成本估算

现在汽车机械制造业比较成熟的估算方法有［6］:传统的总分类帐法成本估算方法，简化的总分类帐法成本估算法，神经网络方法估算成本，作业成本估算方法，基于回归分析的成本估算方法和基于重组技术的成本估算方法.几种方法各自优缺有别，使用的时候可根据实际情况选用其中的一种或者几种方法.

2.1 统计及参数拟合法

该方法主要是针对汽车总体设计进行，汽车总体设计也称汽车的总体布置设计，就是根据设计任务书的要求，设计确定汽车的整车外形尺寸参数(包括长宽高、轮距、轴距、离地高度等)和主要性能指标(包括汽车最大功率、发动机排量、最大扭矩等).然后将这些整车结构参数和性能指标分解为有关总成参数和功能，提取与成本相关的设计特征，进行神经网络模型试算(包含BP神经网络的训练与LCC估算);或者将使用费用和购买费用分别估算，最后把得到的 LCC估算结果相加即可.同时为了保证成本估算准确性较高，还必须要求汽车概念设计阶段的信息完整准确.

2.2 作业成本估算法

作业成本估算法是根据历史经验，在估算成本值的基础上，汇总与产品相关的活动作业成本，然后计算出产品总成本.实际操作时将汽车生产线所需产品数量订单作为选定的成本对象，先后确定出直接成本和间接成本(间接成本包括材料管理、焊接、机器装配、喷漆、质量检验等)，然后将间接成本集合分配到各个订单的成本分配中，最后根据预算间接成本分配比率公式计算出单位成本分配基础的间接成本分配比例，并将间接成本分配到各个订单当中.因此每辆汽车的装配成本即是该作业领域的预算总成本C除以预算生产车辆数量Q.

3 DFC在汽车成本估算中的实现技术

随着我国汽车工业自动化与信息化的不断发展，将成本估算与计算机有机结合可以有效地提高工作效率.因此汽车成本估算技术要与CAD/CAM/CAPP有效结合，要在产品进程的每个环节进行成本预测.即包括汽车制造、检测、装配等方面的所有规划，面向汽车产品设计、制造、管理的成本预算所需的信息，且能够为计算机所理解，并被制造过程的各阶段所共享.

在基于特征建模的CAD/CAPP系统中，首先产品设计阶段考虑制造、检测、装配等方面因素，并对各环节进行可行性评估;然后为汽车产品成本估算单元提取特征模型中的有关设计特征与工艺特征，邀请专家明确产品关键成本特征(参数)，并给成本特征变量赋值;最后利用企业管理数据库中相关数据(如单位管理费用和工时费用比例等)，在产品设计阶段实现参数化成本估算，同时将结果及成本原因反馈给CAD/CAPP模块和设计者，再改进设计从而实现考虑成本的优化设计.这种特征建模技术为 CAD/CAPP/CAM的集成提供了基础，同时也使面向汽车成本并行设计的实现成为可能［8］

4 结语

就我国汽车行业的目前形势，自主汽车品牌面国外汽车品牌的强烈冲击，因此国内汽车企业研发新车型的时候务必谨慎认真.面向成本设计方法不断发展成熟，其中对成本估算是关键.选取有效的成本估算方法，严格地控制并降低了产品成本，对我国自主汽车品牌的竞争力的提升大有帮助.而随着全球生态环境问题的日益突出，我国的汽车产品设计也应在DFC方法的指导下向人性化、环保化方向发展.

［1］胡昊，刘校松.汽车产业结构变动及其影响［J］.重庆工商大学学报，2005，22(5):5.

［2］陈晓川，刘晓冰，冯辛安.面向成本的设计中的成本构成及其估算框架的研究［J］.中国机械工程，2001，12(5):510－515.

［3］刘涛，赵立军，赵桂范.汽车设计［M］.北京:北京大学出版社，2008.

［4］洪永福.加强汽车新产品开发的前期策划和成本控制［J］.汽车科技，2004(6):1－4.

［5］李庆江，肖岩.汽车成本与规模经营［J］.山东农机，1998(5):25－26.

［6］张鹏，张红莲.面向成本的设计中成本估算方法的研究［J］.洛阳工业高等专科学校学报，2005(3):64－66.

［7］彭实，胡于进，李成刚.ABC法在面向成本设计的装配过程中的运用［J］.华中科技大学学报，2003(2):46－50.

［8］柳剑，叶进，罗书强，等.DFC技术在农业机械设计中的应用［J］.农机化研究，2009(12):250－252.