顧捷強(qiáng) 王野平

摘要：本文通過(guò)運(yùn)用源自于夏寧法的FAST-X統(tǒng)計(jì)工程方法，針對(duì)某整車廠電動(dòng)汽車管柱式助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)異常旋轉(zhuǎn)噪音抱怨問(wèn)題進(jìn)行分析研究。根據(jù)方法論中的事實(shí)定義、策略分析、統(tǒng)計(jì)確認(rèn)、跟蹤控制四大主要步驟進(jìn)行分析，快速找到問(wèn)題的根源，并制定改善措施。

Abstract： By using the FAST-X statistical engineering method derived from Shainin’s strategy， this paper is to resolve the complaint for abnormal running noise caused by CEPS on a new EV project. According to the four major steps of FAST-X method， FACT， ANALYSIS， STATISTICAL CONFIRMATION， TRACK & CONTROL， quickly found the root cause of the problem along with improvement action came up and implemented.

關(guān)鍵詞：電動(dòng)車;FAST-X統(tǒng)計(jì)工程方法;電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)EPS;異常旋轉(zhuǎn)噪音

Key words： EV;FAST-X statistical method;electrical power steering （EPS）;abnormal running noise

中圖分類號(hào)：U461.3? ? ? ? ? ? ?   ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）10-0196-03

0? 引言

近幾年，電動(dòng)汽車的迅猛發(fā)展趨勢(shì)已經(jīng)成為當(dāng)前汽車行業(yè)最為炙熱的話題之一。電動(dòng)汽車以其節(jié)能、環(huán)保及代表未來(lái)智能化駕駛發(fā)展趨勢(shì)的特點(diǎn)走進(jìn)了大眾的視野并被逐步廣泛接受。但由于其沒(méi)有可以進(jìn)行掩蔽的發(fā)動(dòng)機(jī)和排氣等噪音，一些在燃油車時(shí)代不為人們所關(guān)注的振動(dòng)噪音在電動(dòng)車駕駛室內(nèi)變得能被用戶輕易感知。本文將通過(guò)實(shí)際案例，探討和介紹運(yùn)用FAST-X統(tǒng)計(jì)工程方法解決電動(dòng)車轉(zhuǎn)向噪音問(wèn)題。

1? FAST-X方法理論概述

FAST-X統(tǒng)計(jì)工程方法是以統(tǒng)計(jì)為基礎(chǔ)，認(rèn)為所有的問(wèn)題輸出Y的響應(yīng)分布是由很多輸X's入組成的一個(gè)函數(shù)。根據(jù)80/20原則，只有20%的輸入會(huì)對(duì)輸出產(chǎn)生80%的影響，而根本原因X1總是最大的。FAST-X方法通過(guò)關(guān)注問(wèn)題Y表現(xiàn)的兩個(gè)BOB（最好樣本）和WOW（最差樣本）極端分布，從中隔離出其它的X's，就能夠更快速的找到問(wèn)題的根本原因X1。

FAST-X方法論包括如下4大步驟：

1.1 事實(shí)定義（Fact）? 制定項(xiàng)目定義樹，先確定問(wèn)題為圖1中4種基本問(wèn)題的哪一種類型，通過(guò)每種類型不同的解決策略，將問(wèn)題的Y響應(yīng)轉(zhuǎn)化出來(lái)，從而幫助去發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的根本原因X1。

1.2 策略分析（Analyze）? 根據(jù)問(wèn)題類型，制定策略分析圖，查找造成好、壞件的差異因子。若差異是零件造成，則需要先對(duì)輸出的測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)估，保證其有足夠的檢測(cè)精度。接著通過(guò)對(duì)BOB和WOW零件進(jìn)行交換試驗(yàn)來(lái)聚焦到問(wèn)題子零件。隨后利用成對(duì)或者成組比較，查找出該零件中真正導(dǎo)致異常的設(shè)計(jì)特征，確定根本原因X1，并建立根本原因樹。

1.3 統(tǒng)計(jì)確認(rèn)（Statistical Confirmation）? 選擇驗(yàn)證試驗(yàn)來(lái)確認(rèn)過(guò)濾出來(lái)的X1就是驅(qū)動(dòng)Y響應(yīng)中BOB和WOW分布的根本原因?？梢赃\(yùn)用Mann-Whitney檢驗(yàn)或者Yukey尾部計(jì)數(shù)值試驗(yàn)，擇所需的置信水平進(jìn)行驗(yàn)證。

1.4 跟蹤和控制（Track & Control）? 選擇針對(duì)性的解決方案來(lái)控制X1。實(shí)施解決方案并監(jiān)控Y響應(yīng)，以驗(yàn)證X1對(duì)改善方案的有效性，通常運(yùn)用PPM或者IPTV作為考核標(biāo)準(zhǔn)來(lái)制作Y-響應(yīng)運(yùn)行圖Run Chart，確保措施長(zhǎng)久有效。

2? FAST-X方法具體應(yīng)用

下文將以電動(dòng)車管柱式電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)噪音為例，介紹FAST-X統(tǒng)計(jì)工程方法論的基本運(yùn)用方法。

2.1 事實(shí)定義? 在為某汽車公司電動(dòng)車開發(fā)轉(zhuǎn)向產(chǎn)品接近尾聲時(shí)，客戶抱怨在電動(dòng)車駕駛艙內(nèi)連續(xù)打方向過(guò)程中有異常的類似于拉拉鏈的噪音出現(xiàn)（Zipper Noise）。

由于問(wèn)題反饋清晰，可直接制定項(xiàng)目定義樹，如圖2所示?？梢缘贸鲈搯?wèn)題屬于失效事件類型，Y-響應(yīng)是管柱式EPS旋轉(zhuǎn)過(guò)程中出現(xiàn)異常噪音。

2.2 策略分析? 運(yùn)用策略分析圖，分析出最大差異點(diǎn)是零件，見(jiàn)圖3。

針對(duì)失效事件類型，發(fā)現(xiàn)差異出自于零件后，接下來(lái)將進(jìn)行零件交換試驗(yàn)，確認(rèn)究竟是零件本身還是組裝工藝導(dǎo)致了差異的產(chǎn)生。選取3組WOW和BOB配對(duì)件，分別進(jìn)行零件交換試驗(yàn)。3次試驗(yàn)過(guò)程如圖4，結(jié)果均一致指向出扭矩傳感器部件中的小齒輪保持架（見(jiàn)圖5）是導(dǎo)致噪音在交換過(guò)程中發(fā)生徹底反轉(zhuǎn)的問(wèn)題零件。

從功能設(shè)計(jì)角度看，管柱式EPS在旋轉(zhuǎn)運(yùn)行過(guò)程中，保持架并不會(huì)發(fā)生任何運(yùn)動(dòng)，而與其有裝配關(guān)系的2個(gè)內(nèi)置磁環(huán)的塑料小齒輪會(huì)隨著跟方向盤連接的助力軸旋轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)動(dòng)。根據(jù)裝配結(jié)構(gòu)，從保持架圖紙中找到5處與齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)相關(guān)的可疑尺寸，見(jiàn)圖6。分別測(cè)量BOB和WOW件該處尺寸后，進(jìn)行成對(duì)比較。

成對(duì)比較結(jié)果如表1所示，發(fā)現(xiàn)僅澆口飛邊高度尺寸從WOW到BOB變化趨勢(shì)一致。

至此，造成異常噪音Zipper Noise的最大根本原因已經(jīng)確認(rèn)為扭矩傳感器小齒輪保持架的澆口飛邊高度超差，與小齒輪在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中發(fā)生刮擦導(dǎo)致噪音，澆口飛邊狀態(tài)如圖7。

根據(jù)以上分析過(guò)程，完成根本原因樹，見(jiàn)圖8。

2.3 統(tǒng)計(jì)確認(rèn)? 之前分析是從Y-響應(yīng)的極端分布結(jié)果出發(fā)，逐步指向根本原因X1。而確定試驗(yàn)將通過(guò)從改變X1角度來(lái)確認(rèn)Y-響應(yīng)的結(jié)果影響與其相關(guān)。

從現(xiàn)有小齒輪保持架庫(kù)存中進(jìn)行分選，按飛邊尺寸高度，挑出5件WOW件和5件BOB件，作序號(hào)標(biāo)識(shí)。隨后分別將其裝配進(jìn)EPS總成，檢測(cè)是否有異常旋轉(zhuǎn)噪音，并按噪音的結(jié)果進(jìn)行重新排序，結(jié)果如表2所示。

可見(jiàn)5件BOB和WOW能夠被Y-響應(yīng)完全分離，該試驗(yàn)通過(guò)了99.4%置信水平的Mann-Whitney驗(yàn)證，見(jiàn)表3。確認(rèn)保持架的澆口飛邊高度是導(dǎo)致問(wèn)題出現(xiàn)的根本原因。

2.4 跟蹤和控制? 將該問(wèn)題反饋給塑料保持架供應(yīng)商，要求其進(jìn)行分析和改進(jìn)。分析結(jié)果為：該產(chǎn)品澆口是模內(nèi)切澆口，粒子韌性較好，在切除過(guò)程中容易產(chǎn)生拉絲，導(dǎo)致澆口處有飛邊殘留。保持架注塑示意圖見(jiàn)圖9。

改善方案：通過(guò)調(diào)整注塑后的保壓時(shí)間，見(jiàn)圖10，從當(dāng)前8s調(diào)至10s，延長(zhǎng)時(shí)間能使料柄保壓更充分，料柄內(nèi)應(yīng)力變大，使其變脆。在頂出切澆口過(guò)程中，能夠保證切面整齊且殘留小，從而減少澆口的飛邊殘留。

供應(yīng)商提交改善后的小齒輪保持架，工廠內(nèi)部正式批量實(shí)施斷點(diǎn)切換時(shí)間為2019年10月。自此，再無(wú)異常噪音問(wèn)題Zipper Noise發(fā)生，確認(rèn)改善方案是切實(shí)有效的。運(yùn)行監(jiān)控圖見(jiàn)圖11。

3? 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)運(yùn)用FAST-X工程統(tǒng)計(jì)方法，快速尋找出客戶抱怨的電動(dòng)車管柱式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)異常旋轉(zhuǎn)噪音問(wèn)題的根本原因，并進(jìn)行針對(duì)性的改進(jìn)。為公司避免了被索賠的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)又提升了客戶對(duì)公司工程能力和產(chǎn)品的信心，保證新車順利上市。希望能夠以此對(duì)FAST-X方法在質(zhì)量管理中的運(yùn)用起到參考和借鑒作用。

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