徐嬌瓏 馮昊 石曉峰 王昉 李高
摘 要:通過(guò)試制使新產(chǎn)品、新技術(shù)進(jìn)行充分驗(yàn)證后,快速地推向市場(chǎng),以提升自身產(chǎn)品的市場(chǎng)占有率。試制總裝階段是整車試制的重要一環(huán),本文就試制總裝階段提出了需要開(kāi)展的7個(gè)維度的24項(xiàng)驗(yàn)證,構(gòu)成了整車總裝試制的驗(yàn)證體系,得以評(píng)估試制環(huán)節(jié)完成的驗(yàn)證程度。為整車試制驗(yàn)證體系的發(fā)展和完善提供了相應(yīng)的理論支持。
關(guān)鍵詞:整車試制;試制總裝階段;驗(yàn)證體系
1 引言
2018年汽車行業(yè)遭遇寒冬,中國(guó)汽車市場(chǎng)出現(xiàn)了多年未遇的負(fù)增長(zhǎng)形勢(shì),2019年的整體形勢(shì)不容樂(lè)觀,未來(lái)行業(yè)低增速將呈現(xiàn)常態(tài)化,各大車企為了面對(duì)來(lái)臨的行業(yè)寒冬,做著“活下去”的各方準(zhǔn)備。通過(guò)加速汽車電動(dòng)化、智能化、互聯(lián)化等新技術(shù)的市場(chǎng)應(yīng)用,以提升汽車的產(chǎn)業(yè)升級(jí),更多的車企都成立了相應(yīng)的試制車間以應(yīng)對(duì)全球市場(chǎng)對(duì)汽車更新?lián)Q代的新要求。
2 構(gòu)建驗(yàn)證體系的目的及原則
2.1 驗(yàn)證體系建立的現(xiàn)狀
隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇,試制驗(yàn)證在整個(gè)新車型產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期中所起的作用不可替代,對(duì)于整車試制的驗(yàn)證要求和能力也提出了新的挑戰(zhàn),需要一套完善的試制總裝驗(yàn)證體系來(lái)加速優(yōu)化新產(chǎn)品和新技術(shù)的投產(chǎn)。國(guó)內(nèi)的[1]對(duì)整車試制的重要性及研究方向進(jìn)行了探討,[2]介紹了整車試制驗(yàn)證流程及關(guān)鍵過(guò)程,[3]針對(duì)新能源汽車的驗(yàn)證體系的建設(shè)提出了多項(xiàng)提高驗(yàn)證效率的方法。本文基于產(chǎn)品開(kāi)發(fā)流程并結(jié)合多年的試制總裝驗(yàn)證經(jīng)驗(yàn),提出了適用于整車試制總裝階段的驗(yàn)證體系。
2.2 構(gòu)建驗(yàn)證體系的目的
在整車試制總裝環(huán)節(jié)形成相應(yīng)的驗(yàn)證體系,是為了更好的規(guī)范和指導(dǎo)試制總裝環(huán)節(jié)的驗(yàn)證工作,從而對(duì)整個(gè)試制總裝階段能夠做出系統(tǒng)和全面的評(píng)估,提前發(fā)現(xiàn)各類新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、工藝、人機(jī)工程、節(jié)拍等問(wèn)題,大幅降低解決問(wèn)題的成本,加速新車型的順利投產(chǎn)。
2.3 構(gòu)建驗(yàn)證體系的原則
整車試制總裝階段的驗(yàn)證體系如同其他體系一樣,需要具備相應(yīng)的合理性、可行性、完備性、可比性,才能在總裝試制環(huán)節(jié)有效地開(kāi)展相關(guān)驗(yàn)證工作。
2.4 試制總裝驗(yàn)證體系結(jié)構(gòu)表
整理和總結(jié)了試制總裝項(xiàng)目開(kāi)展的各項(xiàng)驗(yàn)證,形成了如下表1.試制總裝驗(yàn)證評(píng)估體系表,主要將試制總裝分為7個(gè)維度的24個(gè)驗(yàn)證項(xiàng),其中總裝BOM(Bill of Material)就是需要總裝裝配的物料清單。結(jié)合目前整車試制總裝的驗(yàn)證水平,又考慮了驗(yàn)證的主導(dǎo)方、驗(yàn)證程度和權(quán)重這3個(gè)方面。
上述表1的驗(yàn)證評(píng)估體系結(jié)構(gòu)表,讓整個(gè)試制總裝階段的驗(yàn)證維度和內(nèi)容形成了一個(gè)完整的體系,建立了整體和部分的對(duì)應(yīng)關(guān)系,更好地對(duì)試制總裝驗(yàn)證過(guò)程起到全面評(píng)估的作用。
3 試制總裝驗(yàn)證體系的評(píng)估研究
在形成了整車試制總裝驗(yàn)證評(píng)估體系表后,對(duì)整個(gè)驗(yàn)證活動(dòng)有了系統(tǒng)框架的概念,后續(xù)將對(duì)每個(gè)驗(yàn)證項(xiàng)的工作開(kāi)展進(jìn)行簡(jiǎn)單的說(shuō)明,從而對(duì)試制總裝驗(yàn)證工作形成一個(gè)全面的基于架構(gòu)的拓展和充實(shí)。
3.1 設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)驗(yàn)證是整個(gè)試制環(huán)節(jié)中最重要和最具價(jià)值的一個(gè)驗(yàn)證維度,是將產(chǎn)品從圖紙和數(shù)模轉(zhuǎn)化為實(shí)物,并在整車上進(jìn)行集成和分析的驗(yàn)證過(guò)程。
3.1.1 結(jié)構(gòu)性驗(yàn)證
在試制整車集成過(guò)程中,需要對(duì)新產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)性進(jìn)行驗(yàn)證。前期根據(jù)新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)規(guī)范和要求,在數(shù)模虛擬階段需多角度地對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)性的合理性、可靠性、安全性及制造可達(dá)性方面進(jìn)行評(píng)估。在實(shí)車裝配過(guò)程中,再驗(yàn)證設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)可能導(dǎo)致的問(wèn)題,特別是一些設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)無(wú)法防錯(cuò)且易導(dǎo)致錯(cuò)裝等情況。
3.1.2 功能性驗(yàn)證
同樣功能性的驗(yàn)證,也需要從多方面進(jìn)行評(píng)估和判斷,并且此驗(yàn)證是橫跨多個(gè)環(huán)節(jié)的,除了在總裝外,還有電器、質(zhì)量等后續(xù)多個(gè)環(huán)節(jié)來(lái)驗(yàn)證產(chǎn)品設(shè)計(jì)的功能性。
3.1.3 匹配性驗(yàn)證
在試制驗(yàn)證前,所有新設(shè)計(jì)的零件都必須提交相關(guān)的尺寸和質(zhì)量報(bào)告,才能進(jìn)行后續(xù)的驗(yàn)證工作,包括白車身的三坐標(biāo)尺寸報(bào)告。[4]利用整車功能尺寸的設(shè)計(jì)理念,將原來(lái)相對(duì)嚴(yán)格的白車身單點(diǎn)要求轉(zhuǎn)換成了三組功能尺寸要求,降低了制造難度和成本。
3.1.4 扭矩值驗(yàn)證
試制總裝環(huán)節(jié)釋放的產(chǎn)品扭矩值,大多是基于以往使用的經(jīng)驗(yàn)的數(shù)值,但是對(duì)于新產(chǎn)品設(shè)計(jì)同樣需要經(jīng)過(guò)驗(yàn)證才能判斷其合理性,特別是針對(duì)一些轉(zhuǎn)向、傳動(dòng)、懸掛、制動(dòng)和安全器件等的關(guān)鍵扭矩信息,需要在試制時(shí)進(jìn)行扭矩值的數(shù)據(jù)采集和分析,從而判斷扭矩值的合理性。
3.2 工藝
3.2.1 總裝BOM的正確性
整車試制總裝階段的工藝驗(yàn)證,首先是保證總裝BOM(Bill of Material)的準(zhǔn)確性,后續(xù)才能基于準(zhǔn)確的BOM開(kāi)發(fā)和驗(yàn)證試制的總裝工藝。
3.2.2 總裝工藝文件的驗(yàn)證
在試制階段的工藝文件是基于正確的總裝BOM開(kāi)發(fā)的,要求正確地將新產(chǎn)品的工藝要求體現(xiàn)在文件中,并需完全符合制造要求的規(guī)范。同時(shí)試制總裝建立了所有涉及特殊工藝要求的數(shù)據(jù)庫(kù),以避免因工藝問(wèn)題而導(dǎo)致產(chǎn)品的質(zhì)量溢出。
3.2.3 裝配順序的驗(yàn)證
對(duì)于新車型、新技術(shù)和新工藝,前期整車數(shù)模虛擬評(píng)估需結(jié)合目標(biāo)量產(chǎn)工廠現(xiàn)有的裝配順序,對(duì)工藝順序的合理性和可達(dá)性進(jìn)行評(píng)估,得出某些零件前后的強(qiáng)制裝配順序。
3.2.4 總裝關(guān)鍵工藝
總裝關(guān)鍵工藝驗(yàn)證是在試制總裝驗(yàn)證前期識(shí)別出適合新產(chǎn)品的關(guān)鍵工藝,在試制過(guò)程中,通過(guò)正確實(shí)施關(guān)鍵工藝從而達(dá)到產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求。如果無(wú)法滿足時(shí),則需多方專家協(xié)商并評(píng)估可用于試制車間開(kāi)展并能達(dá)到產(chǎn)品關(guān)鍵特性的驗(yàn)證方法。最終對(duì)關(guān)鍵工藝偏差性達(dá)成一致認(rèn)可,并形成相關(guān)評(píng)估報(bào)告用于指導(dǎo)試制總裝的關(guān)鍵工藝驗(yàn)證工作。
3.3 工裝
工裝驗(yàn)證作為試制的一項(xiàng)驗(yàn)證內(nèi)容,通常在滿足工裝設(shè)計(jì)定位策略的前提下,還需考慮可調(diào)性、通用性、柔性化和維修便捷性等因素,在整車試制車間盡可能地覆蓋多車型。
3.3.1 工裝定位策略驗(yàn)證
整車試制所使用的工裝定位策略是由產(chǎn)品部門(mén)和尺寸工程師負(fù)責(zé)提供,在試制環(huán)節(jié)對(duì)工裝定位策略的可靠性,可達(dá)性進(jìn)行驗(yàn)證。
3.3.2 工裝設(shè)計(jì)驗(yàn)證
在遵循工裝定位策略的前提下,試制階段設(shè)計(jì)的工裝需保證裝配設(shè)計(jì)要求的同時(shí),還需考慮工裝使用的可靠性、通用性及便捷性等。
3.3.3 工裝共線性驗(yàn)證
在試制階段對(duì)量產(chǎn)車間的新工裝進(jìn)行共線性驗(yàn)證,特別是大工裝的驗(yàn)證難度相對(duì)較大。前期準(zhǔn)備需要花費(fèi)較大的人力、物力和財(cái)力,工廠備用工裝的缺失會(huì)對(duì)量產(chǎn)的平穩(wěn)性產(chǎn)生一定沖擊。因此,目前工裝共線性的試制驗(yàn)證主要還是處在前期的虛擬評(píng)估階段。
3.4 工具
試制工具通常具有更高的通用性,相比工廠專用工具的成本較低。但在試制過(guò)程還需關(guān)注高風(fēng)險(xiǎn)工具、工具可達(dá)性和共線性的驗(yàn)證。
3.4.1 高風(fēng)險(xiǎn)工具驗(yàn)證
新設(shè)計(jì)需要通過(guò)新工具實(shí)現(xiàn)時(shí),會(huì)在試制前形成高風(fēng)險(xiǎn)工具的驗(yàn)證需求及計(jì)劃。在試制驗(yàn)證過(guò)程需考慮工具的使用工位、與周邊零件的相對(duì)位置、失效模式以及工具的標(biāo)定等內(nèi)容,才能確保新工具在量產(chǎn)時(shí)的正常使用。新車型的此類工具不多,通常要求在試制階段完成驗(yàn)證。
3.4.2 工具的共線性
工具共線性的驗(yàn)證是指在裝配過(guò)程中相同工具在不同車型上共線使用的能力。通常在前期的虛擬評(píng)估過(guò)程中進(jìn)行驗(yàn)證,試制階段只會(huì)驗(yàn)證一些小型專用工具的共線情況。
3.4.3 工具的可達(dá)性
工具可達(dá)性是指工具滿足裝配、人機(jī)和設(shè)計(jì)要求的能力。與共線性的驗(yàn)證方法類似,多數(shù)工具的可達(dá)性能在前期虛擬評(píng)估階段已得到了較為充分的驗(yàn)證,因此試制驗(yàn)證的相對(duì)較少。
3.5 節(jié)拍
由于環(huán)境、設(shè)施和設(shè)備等方面的差異,節(jié)拍是一個(gè)在試制環(huán)節(jié)較難充分驗(yàn)證的一個(gè)維度,它主要包括:基本工程工時(shí)、線平衡、安裝路徑和零件集成四個(gè)方面。
3.5.1 基本工程工時(shí)
基本工程工時(shí)指的是在整車廠內(nèi),用于安裝緊固零件的時(shí)間(單位=分鐘/車),即有效的操作時(shí)間,可從優(yōu)化制造要求、優(yōu)化工藝清單、總成外包這3方面入手,降低的主要方法有:合并零件、刪減不必要的零件、設(shè)計(jì)能夠自定位的零件、優(yōu)化零件的機(jī)構(gòu)等。
3.5.2 生產(chǎn)線平衡
基于試制總裝對(duì)目前量產(chǎn)車型線平衡的掌握,通過(guò)虛擬評(píng)估橫向比較新車型和現(xiàn)有車型的零件特性差異,可提前分析出需要評(píng)估線平衡的新零件,以供工廠考慮和驗(yàn)證。
3.5.3 安裝路徑
安裝路徑是評(píng)估在零件裝配過(guò)程中的便捷性,是否存在干涉。通常安裝路徑問(wèn)題大多在虛擬評(píng)估階段已識(shí)別,試制過(guò)程發(fā)現(xiàn)的安裝路徑問(wèn)題相對(duì)較少,可通過(guò)調(diào)整裝配順序得到解決。
3.5.4 零件集成
零件集成是提高節(jié)拍直接有效的方法之一,但是需要評(píng)估相應(yīng)的成本方案,對(duì)于裝配時(shí)間長(zhǎng)、空間限制高、復(fù)雜連接或是運(yùn)輸途中易掉落的零件,都是提出零件集成驗(yàn)證需求的對(duì)象。
3.6 人機(jī)工程
人機(jī)工程驗(yàn)證是對(duì)于不符合人體工程學(xué)要求的各類工況進(jìn)行分析評(píng)估的過(guò)程,為了對(duì)作業(yè)負(fù)擔(dān)能夠進(jìn)行客觀的評(píng)價(jià)。主要從:操作空間、盲裝、安裝力、人機(jī)可達(dá)性這四方面進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)估。這四方面除了安裝力之外,其他及方面都能夠在前期虛擬階段進(jìn)行驗(yàn)證。
3.6.1 操作空間
在裝配試制總裝零件時(shí),需評(píng)估手部操作空間是否滿足95%以上人群的要求。通常將整車的總裝零件分為:飾板飾條類、悶頭螺母類、線束拉索類、模塊管路類、超重盲裝類這五種類。針對(duì)每類零件都有相應(yīng)的空間規(guī)范要求。總之,操作空間在試制階段可以較為充分的驗(yàn)證。
3.6.2 盲裝
總裝試制過(guò)程中需識(shí)別存在盲裝的零件及其風(fēng)險(xiǎn),在滿足生產(chǎn)節(jié)拍要求的前提下,充分驗(yàn)證盲裝零件裝配到位方法的可靠性和可行性,從而解決零件容易安裝不到位的質(zhì)量問(wèn)題。
3.6.3 安裝力
在安裝某個(gè)零件過(guò)程中所需安裝力較大時(shí),可通過(guò)測(cè)力儀并結(jié)合人機(jī)線性安裝力標(biāo)準(zhǔn)矩陣圖,評(píng)估安裝力是否超過(guò)了人機(jī)工程的標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于超出人機(jī)安裝力標(biāo)準(zhǔn)的零件,可通過(guò)改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、增加輔助工具或是設(shè)備等方法進(jìn)行改善。通??傃b零件的安裝力可在試制環(huán)節(jié)得到全面的實(shí)車評(píng)估和驗(yàn)證。
3.6.4 人機(jī)可達(dá)性
人機(jī)的可達(dá)性是指多數(shù)50%人群以上可以達(dá)到并完成裝配的總裝零件,避免因裝配距離過(guò)大而產(chǎn)生無(wú)法安裝或是裝配不到位的情況。例如,在車頭安裝一些穿越前艙的操作,安裝鯊魚(yú)鰭時(shí)的高度,生產(chǎn)線的高度對(duì)可達(dá)性也會(huì)產(chǎn)生影響。通常前期虛擬評(píng)估對(duì)于可達(dá)性已經(jīng)做了充分的驗(yàn)證評(píng)估,在實(shí)車階段發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重可達(dá)性問(wèn)題的概率相對(duì)較低。
3.7 設(shè)備和設(shè)施
試制車間設(shè)備和設(shè)施的專用性與工廠產(chǎn)線存在較大差距,工廠更多的是考慮設(shè)備和設(shè)施在量產(chǎn)環(huán)節(jié)的快速、精準(zhǔn)、防錯(cuò)、靈活切換等方面,因此試制車間的設(shè)備和設(shè)施在節(jié)拍、隨行、防錯(cuò)、響應(yīng)方面的驗(yàn)證及差距,應(yīng)由工廠主導(dǎo),試制車間協(xié)同支持驗(yàn)證,才能更好的服務(wù)于量產(chǎn)。
4 總結(jié)
本文總結(jié)形成的整車試制總裝驗(yàn)證評(píng)估體系,從7個(gè)維度的24條驗(yàn)證項(xiàng)對(duì)整車試制總裝環(huán)節(jié)做了全面的剖析。設(shè)計(jì)、工藝、工裝、工具、節(jié)拍、人機(jī)工程和設(shè)施設(shè)備的這7個(gè)維度已基本涵蓋了試制總裝過(guò)程的主要驗(yàn)證工作。再?gòu)尿?yàn)證主導(dǎo)方、權(quán)重和驗(yàn)證程度三方面,對(duì)7個(gè)維度的24項(xiàng)驗(yàn)證的內(nèi)容進(jìn)行了說(shuō)明,介紹了每個(gè)驗(yàn)證項(xiàng)在現(xiàn)有整車試制總裝階段所處的程度和狀態(tài)。為國(guó)內(nèi)開(kāi)展整車總裝試制的車企提供了建立驗(yàn)證體系的參考標(biāo)準(zhǔn)和依據(jù),使得國(guó)內(nèi)整車試制的驗(yàn)證工作能夠更加規(guī)范化和系統(tǒng)化。本文總結(jié)的整車試制總裝驗(yàn)證評(píng)估體系可以避免試制驗(yàn)證工作的遺漏,更系統(tǒng)地對(duì)試制的驗(yàn)證程度和結(jié)果做出客觀的判斷,確保了新產(chǎn)品、新技術(shù)在量產(chǎn)階段的順利投產(chǎn)。整車試制驗(yàn)證能力的不斷提升,加速了新車型投發(fā)市場(chǎng)的速度,保證了產(chǎn)品質(zhì)量和品牌效益,讓企業(yè)在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)優(yōu)勢(shì)、贏得用戶。
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