黃逸穩(wěn) 盧俊康 許寶強(qiáng) 嚴(yán)星 徐世棟 盧文軒

（廣州汽車集團(tuán)股份有限公司汽車工程研究院）

總裝通過性同步校核以總裝工藝同步分析、工廠制造、產(chǎn)品設(shè)計(jì)3 個(gè)團(tuán)隊(duì)為主導(dǎo)，將產(chǎn)品與總裝工藝、工裝并行集成開發(fā)。從概念設(shè)計(jì)開始就對總裝通過性的工藝工裝接口和需求、質(zhì)量目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)要求進(jìn)行考慮。這種方法能夠有效加快整車開發(fā)進(jìn)度30%以上，降低生產(chǎn)工廠改造成本約30%，并有效提高產(chǎn)品質(zhì)量，兼顧提升整個(gè)體系的平臺(tái)化、模塊化、自動(dòng)化水平，因此在國內(nèi)各自主品牌車企均得到廣泛應(yīng)用。文章以某新車型導(dǎo)入某整車制造基地為例，對乘用車總裝通過性同步校核分析的關(guān)鍵要點(diǎn)和方法進(jìn)行了說明。

1 主生產(chǎn)線輸送和移載通過性分析

1.1 主生產(chǎn)線通過性分析

首先，校核整車參數(shù)。將產(chǎn)品長、寬、高與總裝工廠工藝約束范圍進(jìn)行比對，如果超出約束范圍，產(chǎn)品會(huì)與載具或產(chǎn)線周邊產(chǎn)生較大干涉，部分重點(diǎn)作業(yè)工位（如前后保險(xiǎn)杠、前端模塊等）受節(jié)距影響會(huì)操作困難。其次，校核軸距。軸距的變化會(huì)影響產(chǎn)品在載具上的質(zhì)心。再次，校核輸送物流孔系統(tǒng)。將產(chǎn)品與涂裝轉(zhuǎn)總裝滑橇、前內(nèi)飾線滑板、底盤線吊具、合裝系統(tǒng)、后內(nèi)飾線滑板的定位孔和定位銷進(jìn)行匹配。由于載具的數(shù)量較多，改造費(fèi)用較大，產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)要優(yōu)先保證同一產(chǎn)線各產(chǎn)品物流孔的一致性。最后，校核產(chǎn)線載具承載范圍是否滿足要求[1]。

1.2 主生產(chǎn)線轉(zhuǎn)接通過性分析

總裝車間生產(chǎn)中一般有四大轉(zhuǎn)接過程：PBS（涂裝到總裝緩存線）轉(zhuǎn)內(nèi)飾線、內(nèi)飾線轉(zhuǎn)底盤線、底盤線轉(zhuǎn)外裝線、外裝線轉(zhuǎn)最終線。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，生產(chǎn)線轉(zhuǎn)接通過性分析已經(jīng)不局限于傳統(tǒng)的實(shí)車驗(yàn)證和2D 圖紙分析，可以通過建立數(shù)字化工廠和裝配仿真技術(shù)進(jìn)行3D 模擬分析，圖1 示出外裝線轉(zhuǎn)最終線3D 數(shù)字仿真分析方式。發(fā)動(dòng)機(jī)吊裝、底盤合車、車輛下線、玻璃涂膠等重點(diǎn)工位的分析已非常接近生產(chǎn)線實(shí)際情況，準(zhǔn)確度在90%以上[2]。

圖1 外裝線轉(zhuǎn)最終線轉(zhuǎn)接過程分析示意圖

2 車間分裝線通過性分析

車間一般有七大類分裝線：車門線、儀表線、前端模塊、電池、前懸、后懸和合裝線。各主機(jī)廠由于產(chǎn)品平臺(tái)化和模塊化水平、產(chǎn)品分裝深度不同而略有差異。首先，校核各產(chǎn)品外形參數(shù)對分裝載具的影響；其次，校核各產(chǎn)品與分裝載具上的定位、支撐系統(tǒng)；再次，校核各子產(chǎn)品的上下件情況，重點(diǎn)是底盤區(qū)域；最后，校核裝配空間。某主機(jī)廠配備吊具對合裝線前后懸上件的校核，如圖2 所示。校核合裝線的擰緊空間，如圖3所示[3]。

圖2 某主機(jī)廠合裝線托盤上下料校核示意圖

圖3 某主機(jī)廠合裝線擰緊空間校核示意圖

3 輔助輸送線的通過性分析

產(chǎn)品部件分總成在廠外分裝完成后，通過輔助輸送線（如座椅線、輪胎線、保險(xiǎn)杠輸送線、電池輸送線）輸送到對應(yīng)工位。部分廠家也會(huì)將儀表板、前后懸分裝好分總成，通過輸送線輸送到總裝安裝。此時(shí)，需重點(diǎn)校核產(chǎn)品外形參數(shù)、定位系統(tǒng)、上下件設(shè)備接口是否滿足，如輪胎輸送線輥道寬度是否滿足可生產(chǎn)車型的最大輪胎直徑，儀表板夾具是否滿足將儀表板固定在夾具上以及機(jī)械手抓取的需求。

4 輔助設(shè)備通過性分析

輔助設(shè)備分為以氣動(dòng)平衡吊為代表的半自動(dòng)輔助設(shè)備和以機(jī)械手為代表的全自動(dòng)輔助設(shè)備。隨著機(jī)器人、視覺識(shí)別技術(shù)的發(fā)展，全自動(dòng)安裝設(shè)備在總裝車間的應(yīng)用（安裝、涂膠、擰緊）越來越廣泛，其能夠有效提升工作效率、提高產(chǎn)品質(zhì)量。因?yàn)樽詣?dòng)裝配設(shè)備改造費(fèi)用較高，改造周期長，所以校核時(shí)需重點(diǎn)關(guān)注。某主機(jī)廠儀表板自動(dòng)安裝示意圖，如圖4 所示。圖4 重點(diǎn)校核機(jī)械手與產(chǎn)品部件夾持的可靠性、投入空間；視覺識(shí)別相關(guān)的拍照孔可見性；儀表與車身連接自動(dòng)擰緊時(shí)的擰緊設(shè)備與車身的關(guān)聯(lián)接口以及不同車型之間的平臺(tái)化定位。

圖4 某主機(jī)廠儀表板自動(dòng)安裝示意圖

5 加注設(shè)備通過性分析

由于加注設(shè)備改造費(fèi)用較高、改造周期較長、現(xiàn)場新增設(shè)備占用工位數(shù)量較多，需重點(diǎn)對其進(jìn)行校核，確保設(shè)備的通用化。加注通信協(xié)議、加注口尺寸、加注口布置、加注輔材選型建議保持一致，加注槍與周邊應(yīng)預(yù)留充足的安全間隙。加注設(shè)備通過性分析貫穿整個(gè)項(xiàng)目開發(fā)流程，一般在項(xiàng)目預(yù)研階段提出工藝約束，在概念數(shù)據(jù)階段即開始數(shù)據(jù)校核，在詳細(xì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段確認(rèn)結(jié)構(gòu)、尺寸和設(shè)備的匹配性，在試制階段進(jìn)行設(shè)備驗(yàn)證。

6 特殊工位人機(jī)仿真分析

人機(jī)仿真分析是用人體模型模擬生產(chǎn)作業(yè)，可以彌補(bǔ)產(chǎn)品數(shù)據(jù)分析、工裝虛擬分析的不足。人機(jī)仿真不僅能進(jìn)行操作空間、操作可達(dá)性分析，還能進(jìn)行可視性分析和舒適性評價(jià)。人機(jī)仿真分析旨在通過分析發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)線設(shè)計(jì)和工位布局的不合理處，并進(jìn)行生產(chǎn)線改善或裝配流程調(diào)整。

對于轉(zhuǎn)向管柱和轉(zhuǎn)向機(jī)連接、前后保險(xiǎn)杠安裝、副儀表板安裝、車身底部油管安裝、車身底部炭罐安裝等特殊工位，需進(jìn)行靜態(tài)人機(jī)仿真，主要從操作可達(dá)性、可視性、操作空間和舒適度等方面進(jìn)行評價(jià)。對于操作位置和工人距離遠(yuǎn)，可能無法達(dá)到的情況，進(jìn)行操作可達(dá)性分析；對于操作空間小的情況，應(yīng)考慮手部空間、手指空間、人體活動(dòng)范圍等因素，進(jìn)行操作空間分析；對于視野不好的情況，進(jìn)行可視性分析；對于需要彎腰、下蹲、后仰角度過大、肘關(guān)節(jié)超過肩膀、負(fù)重過大等可能導(dǎo)致不舒服的情況，進(jìn)行舒適度評價(jià)。對于不滿足需求的情況，通過優(yōu)化產(chǎn)品或調(diào)整現(xiàn)場工藝來應(yīng)對。

快速上肢評價(jià)（RULA），即根據(jù)特定的人體姿勢、負(fù)荷、持續(xù)時(shí)間等因素對舒適度進(jìn)行綜合評價(jià)，評價(jià)得分為1～7 分，分ABCD 4 個(gè)等級，分值和等級越高表示舒適度越差。分析者可根據(jù)評價(jià)得分判斷某種姿勢的合理性，并根據(jù)需要進(jìn)行相應(yīng)的改善。

某車型儀表板（IP）與車身中通道在標(biāo)高500 mm的工位裝配，經(jīng)過人機(jī)仿真分析，操作者需要以彎腰扭頭姿勢作業(yè)，RULA 評價(jià)為C 級7 分，屬不良姿勢，需要進(jìn)行改善。將此工序的工藝標(biāo)高調(diào)整為1 100 mm，再次評價(jià)，評價(jià)結(jié)果為B 級4 分，而且可視性、可達(dá)性都滿足要求[4]。此操作高度優(yōu)化前后對比，如圖5 所示。

圖5 某車型儀表板與車身中通道連接操作高度優(yōu)化前后對比示意圖

7 檢測線通過性分析

隨著自動(dòng)駕駛輔助技術(shù)的發(fā)展，檢測線除了按照國標(biāo)要求（四輪定位、前照燈、側(cè)滑、制動(dòng)、車速、喇叭、排放、淋雨）和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求（ESP/ABS、EPB、EPS）進(jìn)行檢測標(biāo)定外，還需增加高級駕駛輔助功能（ADAS）的檢測和標(biāo)定。某主機(jī)廠高級駕駛輔助功能檢測線，如圖6所示。第1 類是主動(dòng)控制類，包括自適應(yīng)巡航（ACC）、自動(dòng)緊急制動(dòng)（AEB）、車道保持系統(tǒng)（LKS）、自動(dòng)泊車；第2 類是預(yù)警類，包括前車碰撞預(yù)警（FCW）、車道偏移（LDW）、行人碰撞預(yù)警（PCW）、疲勞預(yù)警；第3 類是其它輔助類，包括盲區(qū)監(jiān)測、遠(yuǎn)近光燈輔助、夜視系統(tǒng)、全景泊車全景影像和抬頭顯示（HUD）。

圖6 某主機(jī)廠高級駕駛輔助功能檢測線示意圖

8 結(jié)論

乘用汽車總裝通過性校核涵蓋面較寬，貫穿在產(chǎn)品開發(fā)、投產(chǎn)、產(chǎn)能提升、移產(chǎn)和退市整個(gè)生命周期階段。因各主機(jī)廠生產(chǎn)方式、各基地情況均有所不同，且校核具有個(gè)性化的特點(diǎn)，所以對通過性分析的職責(zé)劃分、通過性校核流程都會(huì)有所不同。但校核的目的都是相同的，即提前發(fā)現(xiàn)和解決產(chǎn)線的匹配問題。對乘用車總線通過性同步校核的分析，對于提升產(chǎn)品的可靠度、降低制造成本、提升生產(chǎn)效率、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期和提升電動(dòng)汽車的競爭力都有著重要意義。