鄭學(xué)森 韓曰喬 付玲玲

（北京福田戴姆勒汽車有限公司研發(fā)中心,北京 101400）

1 前言

同步工程，又稱并行工程。其實(shí)質(zhì)就是集成地、并行地設(shè)計(jì)開發(fā)產(chǎn)品中各個(gè)子系統(tǒng)、零部件和相關(guān)各種過程的一種系統(tǒng)方法，需要設(shè)計(jì)開發(fā)人員和其他人員一起工作，在概念策劃起始就要考慮產(chǎn)品在整個(gè)生命周期中包括質(zhì)量、成本、進(jìn)度和用戶要求在內(nèi)的所有因素，考慮其它子系統(tǒng)的接口和需求，考慮后續(xù)工藝和工裝的水平和能力，考慮質(zhì)量目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)要求。運(yùn)用一體化設(shè)計(jì)手段，提高開發(fā)產(chǎn)品的綜合質(zhì)量、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期和加快產(chǎn)品投放市場速度、降低產(chǎn)品開發(fā)成本，更好地適應(yīng)越來越激烈的市場競爭態(tài)勢。同步工程的實(shí)施遵循以下原則。

a.以市場需求和用戶滿意為出發(fā)點(diǎn)；

b.以互利共榮為原則的協(xié)作開發(fā)創(chuàng)新；

c.以有效的信息儲備加快產(chǎn)品開發(fā)；

d.以目標(biāo)管理和系統(tǒng)工程促進(jìn)同步工程[1]。

腐蝕是整車耐久性的重要表征特性之一。而油漆涂層是防腐工藝設(shè)計(jì)的主要實(shí)現(xiàn)途徑與方法，油漆涂層的老化也是整車耐久性的重要組成部分。整車防腐與老化特性的同步開發(fā)和聯(lián)動管控，是實(shí)現(xiàn)整車耐久性質(zhì)量目標(biāo)不可或缺的環(huán)節(jié)。金屬件的腐蝕失效形式有點(diǎn)蝕、斑狀腐蝕、晶間腐蝕、縫隙腐蝕、電偶腐蝕、濃差腐蝕、應(yīng)力腐蝕、腐蝕疲勞、微動腐蝕[2]，腐蝕失效往往呈現(xiàn)出顯著的漸進(jìn)式過程，零部件表面涂鍍層因腐蝕和/或老化導(dǎo)致表面失光和變色，進(jìn)而表面涂鍍層破壞導(dǎo)致零部件產(chǎn)生穿孔腐蝕或因銹蝕產(chǎn)生結(jié)構(gòu)破壞。零部件腐蝕失效與其設(shè)計(jì)選材、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造與加工工藝及使用工況、工作環(huán)境（如溫濕度、抗石擊）與介質(zhì)（如水、空氣、酸、堿、鹽、油及其它溶劑等）密切相關(guān)，運(yùn)用同步工程理念開展“材料-結(jié)構(gòu)-工藝-性能”一體化的防腐設(shè)計(jì)與改進(jìn)，是助推整車耐久性開發(fā)目標(biāo)達(dá)成的必然途徑。下面結(jié)合筆者在防腐技術(shù)研究及其特性開發(fā)工作中的經(jīng)驗(yàn)，基于重卡商用車提出整車防腐設(shè)計(jì)開發(fā)和管控方面的思路方法，供予探討與分享。

2 整車特性開發(fā)目標(biāo)確定及系統(tǒng)零部件性能指標(biāo)分解

整車平臺開發(fā)或商改項(xiàng)目概念策劃階段，由商品規(guī)劃部門根據(jù)平臺價(jià)值定位和市場應(yīng)用場景，結(jié)合競品對標(biāo)，制定平臺車型的特性開發(fā)目標(biāo)；由研發(fā)部門成立整車特性開發(fā)小組負(fù)責(zé)整車特性開發(fā)和邏輯關(guān)系協(xié)調(diào)，委派材料研究工程師擔(dān)任腐蝕老化特性經(jīng)理并按跨部門的材料設(shè)計(jì)一致性管控團(tuán)隊(duì)模式[3]組建防腐設(shè)計(jì)一致性管控團(tuán)隊(duì)，負(fù)責(zé)防腐設(shè)計(jì)及其特性開發(fā)的運(yùn)作。

目前國內(nèi)重卡主流市場的腐蝕老化特性開發(fā)目標(biāo)總體水平為五年外觀，十年功能。特性開發(fā)小組按照整車防腐老化外觀和功能要求，組織分系統(tǒng)、分區(qū)域的整車性能指標(biāo)（Vehicle Descriptive Section，VDS）分解，統(tǒng)一制定整車開發(fā)策劃階段的驗(yàn)證計(jì)劃。防腐設(shè)計(jì)一致性管控團(tuán)隊(duì)據(jù)此組織各子系統(tǒng)腐蝕老化性能指標(biāo)（System Descriptive Section，SDS）的分解。

汽車系統(tǒng)零部件的腐蝕與老化，是材料、結(jié)構(gòu)、工藝以及工作環(huán)境介質(zhì)等綜合作用的結(jié)果。針對重卡商用車系統(tǒng)總成和零部件，其腐蝕老化性能控制指標(biāo)多達(dá)20 項(xiàng)，而且不同系統(tǒng)或區(qū)域的總成零部件存在不同的質(zhì)量特性分級和組合，需要在概念策劃階段完整識別與評判，便于指導(dǎo)后續(xù)防腐設(shè)計(jì)工程開發(fā)的實(shí)施。表1 列出了汽車零部件油漆涂層腐蝕老化及關(guān)聯(lián)性能指標(biāo)類型。

表1 汽車零部件油漆涂層性能指標(biāo)類型與分級

防腐設(shè)計(jì)一致性管控團(tuán)隊(duì)組織初步確定各子系統(tǒng)零部件的腐蝕老化及關(guān)聯(lián)性能的質(zhì)量指標(biāo)值，制定依據(jù)包括但不局限于以下因素。

a.以現(xiàn)行的防腐技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為底限，結(jié)合對市場競爭態(tài)勢、技術(shù)進(jìn)步趨勢等的合理評判做出針對性的改善與提升；

b.市場抱怨、投訴或痛點(diǎn)及其防再發(fā)措施手段、防錯(cuò)設(shè)計(jì)技術(shù)方法；

c.國內(nèi)外主流市場競品的標(biāo)準(zhǔn)、實(shí)物等對標(biāo)分析結(jié)果；

d.平臺開發(fā)或商改車型的市場賣點(diǎn)和/或價(jià)值目標(biāo)預(yù)期。

3 腐蝕質(zhì)量特性達(dá)成的評估

系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師基于初步確定的腐蝕老化及關(guān)聯(lián)性能的質(zhì)量指標(biāo)值，結(jié)合質(zhì)量、安全、節(jié)能、環(huán)保及其他功性開發(fā)目標(biāo)及整車試驗(yàn)驗(yàn)證計(jì)劃，以“材料-結(jié)構(gòu)-工藝-性能”一體化設(shè)計(jì)理念開展系統(tǒng)及零部件的概念設(shè)計(jì)，與材料研究工程師、制造技術(shù)人員或備選供應(yīng)商（含材料等二級供應(yīng)商）相關(guān)人員共同開展零部件設(shè)計(jì)用材、制造技術(shù)和表面處理工藝及涂鍍層用材的初步篩選，完整制定系統(tǒng)總成及其零部件開發(fā)方案，提出保障腐蝕老化及關(guān)聯(lián)性能指標(biāo)達(dá)成的技術(shù)途徑和/或改善措施。

鑒于腐蝕老化特性指標(biāo)的多樣性及與其他整車特性指標(biāo)的關(guān)聯(lián)性，往往需預(yù)先排查、分析各個(gè)篩選要素對相關(guān)特性指標(biāo)的影響程度，如防腐涂鍍層的耐鹽霧性作為耐腐蝕性試驗(yàn)指標(biāo)，它與零部件底材、制造工藝、表面處理方法以及表面涂鍍層用材都有相當(dāng)密切的關(guān)聯(lián)影響；涂鍍層的耐候性、耐水性則與其所選用的表面涂鍍層類型及其用材直接相關(guān)，同時(shí)和表面處理工藝（如表面涂裝方法）有著一定的關(guān)系；漆膜厚度、附著力與涂鍍層類型及其表面處理工藝緊密相關(guān)，同時(shí)漆膜附著力還受底材選型、零部件制造工藝控制等因素的限制。詳見表2 分析示例。

表2 油漆涂層腐蝕老化特性影響因素分析示例

在制定開發(fā)方案時(shí)，需要結(jié)合上述特性影響因素分析結(jié)果，組織工藝方法篩選，開展試驗(yàn)設(shè)計(jì)（Design of Experiment，DOE），借助新材料、新工藝、新技術(shù)的推廣應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)零部件底材及其制造工藝、涂鍍層及其表面處理工藝的選配優(yōu)化，同時(shí)啟動加工/安裝面及棱線邊緣、接合面、縫隙等可能的防腐薄弱區(qū)域及設(shè)計(jì)遺漏環(huán)節(jié)或細(xì)節(jié)的識別并有針對性擬定結(jié)構(gòu)、工藝優(yōu)化、補(bǔ)救或防錯(cuò)措施方案，找到滿足整車系統(tǒng)特性開發(fā)目標(biāo)且性價(jià)比最佳的材料-結(jié)構(gòu)-工藝組合方案。

防腐設(shè)計(jì)一致性管控團(tuán)隊(duì)結(jié)合對質(zhì)量、成本及其他特性的關(guān)聯(lián)影響，組織防腐設(shè)計(jì)專項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行性分析，組織完成防腐質(zhì)量特性達(dá)成評估和概念方案確認(rèn)。涉及防腐特性指標(biāo)調(diào)整或關(guān)聯(lián)特性變更的，由腐蝕老化特性經(jīng)理提交整車特性開發(fā)小組評審認(rèn)可。

4 腐蝕質(zhì)量特性開發(fā)過程的追蹤與確認(rèn)

零部件工程設(shè)計(jì)階段，在材料研究工程師、供應(yīng)商及采購質(zhì)量工程師（Supplier Quality Engineer，SQE）、制造技術(shù)等的全程參與下，由系統(tǒng)零部件設(shè)計(jì)工程師組織零部件數(shù)模定義和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括但不局限于以下防腐設(shè)計(jì)內(nèi)容：拓?fù)鋬?yōu)化、形狀優(yōu)化和尺寸優(yōu)化；改善工作環(huán)境介質(zhì)的腐蝕條件和電化學(xué)保護(hù)；合理選擇耐蝕工程材料和表面防護(hù)涂層；適配工藝的選擇和制造工藝過程的腐蝕因素的識別；規(guī)避結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺陷，確定與設(shè)計(jì)選材、油漆選型及制造方法相適應(yīng)、相匹配的工藝結(jié)構(gòu)，做到細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)的明晰化設(shè)計(jì)。據(jù)此明確與防腐設(shè)計(jì)相關(guān)的材料、工藝、結(jié)構(gòu)、性能等關(guān)聯(lián)技術(shù)要求，并在相關(guān)設(shè)計(jì)文件中完整體現(xiàn)，交由腐蝕老化特性經(jīng)理或材料研究工程師會簽認(rèn)可。具體流程見圖1 所示。

圖1 零部件腐蝕質(zhì)量特性開發(fā)過程的追蹤與確認(rèn)流程

5 防腐技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系的建立與完善

企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是在企業(yè)范圍內(nèi)需要協(xié)調(diào)、統(tǒng)一的技術(shù)要求、管理要求和工作要求所制定的標(biāo)準(zhǔn)，是企業(yè)組織生產(chǎn)、經(jīng)營活動的依據(jù)。主機(jī)廠的防腐技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系通常分為整車性能指標(biāo)、腐蝕老化特性和防腐設(shè)計(jì)與工藝標(biāo)準(zhǔn)3 個(gè)層級，基本架構(gòu)見圖2 所示，與開發(fā)體系的關(guān)系見圖3 所示。

圖2 整車防腐技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系架構(gòu)

圖3 防腐技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系與開發(fā)體系的關(guān)聯(lián)關(guān)系

整車性能指標(biāo)手冊是整車特性開發(fā)目標(biāo)制定的綱領(lǐng)性文件。由于市場關(guān)注點(diǎn)的差異，各主機(jī)廠的整車特性分類可能會有所不同，但不外乎包括可靠性、耐久性、主/被動安全性、燃油經(jīng)濟(jì)性、動力性、質(zhì)量、NVH、舒適性、操穩(wěn)性、感知質(zhì)量、維修保養(yǎng)性、環(huán)保等整車一級指標(biāo)項(xiàng)。腐蝕老化作為整車耐久性的二級指標(biāo)項(xiàng)，通常需要跟進(jìn)平臺車型的迭代升級，同步進(jìn)行特性優(yōu)化和修改。

整車腐蝕通用規(guī)范和整車?yán)匣ㄓ靡?guī)范是平臺或商改開發(fā)策劃階段整車腐蝕老化特性VDS 指標(biāo)分解的主要依據(jù)，也是與關(guān)聯(lián)特性建立邏輯關(guān)系的基礎(chǔ)。通過市場腐蝕等級分類確定分系統(tǒng)區(qū)域的外觀質(zhì)量和功能質(zhì)量市場目標(biāo)及整車試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，進(jìn)而制定各區(qū)域總成零部件防腐性能和設(shè)計(jì)要求，實(shí)現(xiàn)從整車到系統(tǒng)模塊、再到零部件的管控。整車腐蝕和老化通用規(guī)范需要根據(jù)平臺車型的迭代升級和市場目標(biāo)的變化適時(shí)升級換版。

腐蝕老化特性作為零部件關(guān)鍵特性指標(biāo)類型，需按子系統(tǒng)性能SDS 指標(biāo)進(jìn)行分解細(xì)化。總成零部件技術(shù)條件中通常需要體現(xiàn)腐蝕老化性能質(zhì)量指標(biāo)和防腐選材、結(jié)構(gòu)和工藝選擇要求?？偝闪悴考推嵬繉蛹夹g(shù)條件屬于防腐工藝標(biāo)準(zhǔn)，是工藝設(shè)計(jì)選擇的總依據(jù)，它通常規(guī)定了油漆涂層分組防腐代號等級以及涂裝工藝推薦和應(yīng)用零部件舉例，設(shè)定了各防腐組別等級油漆涂層的質(zhì)量性能指標(biāo)項(xiàng)和要求值，明確了涂層標(biāo)注方法和檢驗(yàn)取樣方法、檢測試驗(yàn)方法等。補(bǔ)充建立總成零部件防腐設(shè)計(jì)規(guī)范，明確封閉區(qū)、滯留處的規(guī)避及排水孔、工藝孔設(shè)計(jì)，鑄鍛沖壓件防腐薄弱位置（或區(qū)域）特殊設(shè)計(jì)，表面防護(hù)設(shè)計(jì)，加工安裝面、銳邊外露面及其他防腐薄弱處的補(bǔ)噴漆等要求，包括：經(jīng)典方法推薦、歷史經(jīng)驗(yàn)傳承及設(shè)計(jì)應(yīng)用案例等。專項(xiàng)制定緊固件防腐質(zhì)量規(guī)范，用于指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)件和非標(biāo)型緊固件的設(shè)計(jì)選型和防腐性能管控。這些企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)將視情況定期組織修訂與更新。

防腐技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是現(xiàn)階段腐蝕老化特性開發(fā)管控的底限要求，需要與時(shí)俱進(jìn)做好與市場需求相適應(yīng)的對接提升。系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師需結(jié)合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定和市場價(jià)值目標(biāo)差異，分級制定子系統(tǒng)防腐性能提升及“材料-結(jié)構(gòu)-工藝-性能”一體的模塊技術(shù)規(guī)劃，在新開發(fā)件中體現(xiàn)與市場應(yīng)用周期相對應(yīng)的腐蝕老化特性指標(biāo)，在現(xiàn)供件中體現(xiàn)與時(shí)下主流市場產(chǎn)品相抗衡的腐蝕老化特性指標(biāo)。采購質(zhì)量工程師應(yīng)基于“工藝備案-現(xiàn)場審核-實(shí)物交付表現(xiàn)評價(jià)”分層級過程管理機(jī)制對供應(yīng)商制造工藝過程進(jìn)行管控。質(zhì)量部應(yīng)基于“常規(guī)檢驗(yàn)-定期檢驗(yàn)試驗(yàn)-型式試驗(yàn)”分層級接收檢驗(yàn)?zāi)Ｊ綄?shí)物交付質(zhì)量的一致性和符合性進(jìn)行全面管控。只有產(chǎn)品全價(jià)值鏈的聯(lián)動協(xié)同，才能保證技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)落地生根，才能保證產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)過程的真實(shí)受控。

6 結(jié)束語

材料是零部件的基礎(chǔ)，工藝是保障，設(shè)計(jì)是龍頭。

腐蝕老化本質(zhì)上是材料特性的最終表征結(jié)果，但又和工藝、結(jié)構(gòu)有著千絲萬縷的聯(lián)系，還與工作環(huán)境介質(zhì)緊密相關(guān)。一個(gè)良好的防腐設(shè)計(jì)，其實(shí)質(zhì)就是“材料-結(jié)構(gòu)-工藝-性能”一體化設(shè)計(jì)的結(jié)果，是同步工程理念實(shí)踐應(yīng)用的產(chǎn)物。需要組建防腐設(shè)計(jì)一致性管控團(tuán)隊(duì)進(jìn)行專門的管理。

防腐設(shè)計(jì)始于整車開發(fā)概念策劃，通過制定整車特性開發(fā)目標(biāo)，組織分系統(tǒng)、分區(qū)域的整車性能VDS 指標(biāo)及各子系統(tǒng)腐蝕老化性能SDS 指標(biāo)的分解。

防腐設(shè)計(jì)過程中，不僅要堅(jiān)持結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與材料選型、工藝選擇的同步開展，而且還要延伸拓展到對零部件老化、質(zhì)量、成本等關(guān)聯(lián)特性的聯(lián)動管控。

運(yùn)用DFMEA、SOR 和DVP/PVP 確認(rèn)、設(shè)計(jì)圖紙工藝審簽、供應(yīng)商工藝備案、OTS 認(rèn)可多元化的技術(shù)方法和跨部門的協(xié)同機(jī)制助推腐蝕質(zhì)量特性開發(fā)的全過程管控，真正實(shí)現(xiàn)事中控制乃至事前預(yù)防。

防腐技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是整車及系統(tǒng)總成、零部件工程開發(fā)和實(shí)物管控的總要求。防腐技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系的建立與完善是防腐設(shè)計(jì)及性能提升的重要保證，是整車企業(yè)核心技術(shù)和市場競爭力的重要組成部分。