張媛媛

摘 要：結(jié)合白車身制造過(guò)程中測(cè)量技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，研究了基于白車身測(cè)量數(shù)據(jù)的數(shù)字化管理平臺(tái)，開(kāi)發(fā)了一套從白車身測(cè)點(diǎn)規(guī)劃到測(cè)量數(shù)據(jù)的應(yīng)用的全面化的智能管理平臺(tái)，以輕量化的三維模型為測(cè)量信息載體，通過(guò)自主編程實(shí)現(xiàn)了白車身測(cè)量數(shù)據(jù)管理的智能化，實(shí)現(xiàn)了白車身從測(cè)點(diǎn)規(guī)劃、零件數(shù)模到末端的測(cè)量數(shù)據(jù)的管理，使得測(cè)量展示三維化，分析多維化，有效的縮短了車身的測(cè)量結(jié)果展示周期，提升了車身測(cè)量數(shù)據(jù)管理的效率，提高了白車身質(zhì)量，在企業(yè)的實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的反饋和效果。

關(guān)鍵詞：白車身 數(shù)據(jù) 管理平臺(tái)

Abstract：Combined with the development trend of measurement technology in the manufacturing process of body-in-white， the digital management platform based on body-in-white measurement data is studied， and a comprehensive intelligent management platform from the planning of body-in-white measurement points to the application of measurement data is developed. With the lightweight three-dimensional model as the measurement information carrier， the intelligent management of body-in-white measurement data management is realized through independent programming， and the measurement data management of the body-in-white from the measurement point planning， the part number model to the end is realized， so that the measurement display is three-dimensional and the analysis is multi-dimensional. It effectively shortens the display cycle of body measurement results， improves the efficiency of body measurement data management， improves the quality of body-in-white， and achieves good feedback and results in the practical application of enterprises.

Key words：body-in-white， data， management platform

1 開(kāi)發(fā)背景

汽車制造工藝非常復(fù)雜，需要經(jīng)過(guò)上百道工序，將幾百個(gè)零件拼接成一個(gè)完整的白車身，而其中的尺寸精度質(zhì)量是一項(xiàng)復(fù)雜、系統(tǒng)的工作。車身的尺寸精度關(guān)系到整車裝配質(zhì)量，涉及四輪定位、防水、密封等一系列的功能。據(jù)統(tǒng)計(jì)，整車的80%質(zhì)量問(wèn)題都是由于尺寸精度的原因引起的，因此尺寸工程是整車質(zhì)量工作的重中之重。

隨著各種現(xiàn)代化測(cè)量設(shè)備的廣泛應(yīng)用，白車身各個(gè)制造階段測(cè)量數(shù)據(jù)的獲得也越發(fā)的全面和及時(shí)，對(duì)白車身尺寸測(cè)量數(shù)據(jù)的應(yīng)用也越發(fā)的重要。隨著工業(yè)4.0的發(fā)展，測(cè)量數(shù)據(jù)的應(yīng)用對(duì)于白車身質(zhì)量管理的自動(dòng)化、數(shù)字化和智能化提出了新的更高的需求。測(cè)量系統(tǒng)的應(yīng)用不僅僅是測(cè)量大數(shù)據(jù)的集合，而是對(duì)車身各個(gè)制造階段、多種測(cè)量維度的數(shù)據(jù)進(jìn)行展示和分析，并找出數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)性，全面提升白車身的制造水平。

2 傳統(tǒng)的車身尺寸管理模式

目前國(guó)內(nèi)自主開(kāi)發(fā)的測(cè)量數(shù)據(jù)管理平臺(tái)提供的測(cè)量報(bào)告展示都是二維化的，需要花費(fèi)大量的時(shí)間和人力去制作測(cè)量模板，制作完成后，與測(cè)點(diǎn)規(guī)劃文件沒(méi)有關(guān)聯(lián)，當(dāng)測(cè)點(diǎn)文件發(fā)生更改后，需要測(cè)量去尋找對(duì)應(yīng)的測(cè)點(diǎn)并進(jìn)行更新，嚴(yán)重影響制作報(bào)告的效率；另一方面，目前對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的兼容性和全面性還不夠，并且對(duì)各種設(shè)備、各個(gè)零件層級(jí)的測(cè)量數(shù)據(jù)的統(tǒng)一分析還難以實(shí)現(xiàn)，導(dǎo)致無(wú)法將不同類型的設(shè)備的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，如目前生產(chǎn)線使用廣泛的在線測(cè)量，它是一種相對(duì)測(cè)量的方式，因此需要與離線測(cè)量進(jìn)行同一數(shù)據(jù)框的分析，才能確定測(cè)量偏差的來(lái)源。隨著目前市場(chǎng)上測(cè)量設(shè)備的品牌和測(cè)量的類型越加的廣泛，各個(gè)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)的規(guī)范和格式也不一樣，急需有一個(gè)統(tǒng)一的平臺(tái)對(duì)各個(gè)設(shè)備、各種測(cè)量手段所獲得的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行辨析和特征的提取，并且能夠進(jìn)行測(cè)量大數(shù)據(jù)的各種分析。

3 白車身測(cè)量數(shù)據(jù)集中辨析和管理

3.1 全方位收集制造過(guò)程數(shù)據(jù)，并進(jìn)行統(tǒng)一管理

白車身的制造過(guò)程從單件到分總成、總成的監(jiān)控，從供應(yīng)商到最后的總成廠，包括多種測(cè)量機(jī)品牌、多種測(cè)量方式；從測(cè)量方法上分，有傳統(tǒng)的?？怂箍?ZEISS三坐標(biāo)接觸式測(cè)量機(jī)、?？怂箍档腃MS測(cè)量機(jī)、GOM手持式掃描機(jī)等，從測(cè)量方式上分，有離線測(cè)量、在線測(cè)量以及Atline線邊測(cè)量等。多樣的測(cè)量方式得到的數(shù)據(jù)格式都不完全相同，有dmo格式，有txt格式等，上汽大眾通過(guò)對(duì)測(cè)量結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)范化的規(guī)定，并形成程序文件，從源頭上保證了結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的規(guī)范性，然后通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)的解析，提取所需字段，將數(shù)據(jù)及時(shí)的采集到測(cè)量系統(tǒng)中，從而保證測(cè)量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性。并且將所有白車身數(shù)據(jù)在該平臺(tái)進(jìn)行統(tǒng)一化管理，各個(gè)車身制造階段的數(shù)據(jù)不再是一個(gè)個(gè)的孤島，所有相關(guān)人員都可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)的分析，并且能夠?qū)④嚿碇圃斓母鱾€(gè)階段的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一的分析，便于及時(shí)的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、定位問(wèn)題，從而高效的解決問(wèn)題。

3.2 測(cè)量誤差的辨析

測(cè)量結(jié)果與真值的差為測(cè)量誤差。測(cè)量結(jié)果不僅與零件本身有直接關(guān)系，而且與儀器的誤差、測(cè)量方法、測(cè)量程序和測(cè)量環(huán)境與條件密切相關(guān)。測(cè)量結(jié)果根據(jù)產(chǎn)生的原因和對(duì)感測(cè)結(jié)果影響性質(zhì)的不同，可以分為隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差兩類，所以可以表示為：

測(cè)量誤差=隨機(jī)誤差+系統(tǒng)誤差

隨機(jī)誤差表示在同一量的多次測(cè)量結(jié)果中，結(jié)果以不可預(yù)測(cè)的形式變化，也稱偶然誤差。隨機(jī)誤差不可能被修正。系統(tǒng)誤差表示在對(duì)同一量進(jìn)行多次測(cè)量結(jié)果中，結(jié)果保持常量或以一種可預(yù)測(cè)的形式的變化，也稱確定性誤差。系統(tǒng)誤差發(fā)生的原因可以已知也可以未知。若系統(tǒng)誤差對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響已被定量化，則可以對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行修正。誤差本身有正負(fù)，因此測(cè)量誤差是系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差的代數(shù)和。

該平臺(tái)不僅對(duì)測(cè)量結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)范化的管理，還對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性按照一定的規(guī)則進(jìn)行篩查，以防止測(cè)量機(jī)的誤測(cè)和由于零件上的焊渣而導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確。在測(cè)量文件進(jìn)入到數(shù)據(jù)庫(kù)后，立即按照一定的規(guī)則對(duì)測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性進(jìn)行判斷，如發(fā)現(xiàn)有不符合判斷規(guī)則的，該份文件無(wú)法進(jìn)入數(shù)據(jù)庫(kù)，將會(huì)被退回到指定文件夾，并會(huì)生成提示文件，反饋該測(cè)量結(jié)果文件不合理的數(shù)據(jù)。通過(guò)對(duì)有效的測(cè)量值進(jìn)行粗大偏差的判斷，來(lái)進(jìn)一步的提升測(cè)量設(shè)備測(cè)量的準(zhǔn)確度。

3.3 全面供應(yīng)商數(shù)據(jù)管理

制造過(guò)程中的供應(yīng)商零件的數(shù)據(jù)對(duì)于后道總成數(shù)據(jù)的分析十分重要，也是影響最終質(zhì)量的關(guān)鍵組成，以前供應(yīng)商都是通過(guò)離線零散的提供數(shù)據(jù)，不能夠?qū)⒐?yīng)行和總成廠的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一的分析，并且對(duì)供應(yīng)商數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和上傳的頻次也無(wú)法考核。白車身數(shù)據(jù)管理平臺(tái)能夠?qū)崟r(shí)的獲取供應(yīng)商的測(cè)量數(shù)據(jù)，擁有該平臺(tái)的用戶可以對(duì)供應(yīng)商的數(shù)據(jù)進(jìn)行長(zhǎng)期的追溯和分析。各家供應(yīng)商通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將測(cè)量原始數(shù)據(jù)直接上傳到白車身測(cè)量數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，并設(shè)置提示信息，當(dāng)供應(yīng)商的對(duì)同一零件的同一份測(cè)量數(shù)據(jù)有變化時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)進(jìn)行提示或拒絕數(shù)據(jù)上傳，從而從源頭上保證供應(yīng)商測(cè)量數(shù)據(jù)的有效性和真實(shí)性。并且對(duì)供應(yīng)商上傳的測(cè)量報(bào)告頻次進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，對(duì)不達(dá)標(biāo)的供應(yīng)商進(jìn)行及時(shí)的通知。通過(guò)對(duì)供應(yīng)商數(shù)據(jù)和上傳頻次等的全面監(jiān)控，能夠?qū)?yīng)商零件進(jìn)行全面的質(zhì)量管理。

4 白車身測(cè)量數(shù)據(jù)管理平臺(tái)的應(yīng)用

4.1 交互式的三維實(shí)時(shí)可視化測(cè)量報(bào)告

在系統(tǒng)中，引入強(qiáng)大的CAD數(shù)模制作三維報(bào)告，并且在系統(tǒng)中能夠?qū)?shù)模進(jìn)行裝配、更改顏色、截面和截線等強(qiáng)大的三維數(shù)模操作功能，從而降低操作人員對(duì)數(shù)模熟悉度的要求，提高制作報(bào)告和展示的效率。導(dǎo)入數(shù)模和測(cè)點(diǎn)文件后，測(cè)點(diǎn)能夠按照坐標(biāo)值在數(shù)模中自動(dòng)進(jìn)行位置的確定。測(cè)量報(bào)告模板完成后，后續(xù)測(cè)量結(jié)果文件如dmo等數(shù)據(jù)進(jìn)入到數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，自動(dòng)觸發(fā)模板，進(jìn)行報(bào)告的制作，制作完成后經(jīng)審核人審核后，可以在Web端進(jìn)行釋放。

4.2 多層級(jí)零件的尺寸鏈分析

在規(guī)劃零件從單件、分總成到總成成的測(cè)點(diǎn)時(shí)候，為了分析的一致性，通常會(huì)將零件同一位置的測(cè)點(diǎn)在各級(jí)零件中都會(huì)有延續(xù)，而且會(huì)保證為同一測(cè)點(diǎn)名字，這樣分析人員在分析過(guò)程中，可以快速便捷的對(duì)該測(cè)點(diǎn)在不同層級(jí)中的變化迅速的辨析出來(lái)，從而能夠快速的定位問(wèn)題。目前國(guó)內(nèi)的大部分總成廠商對(duì)于上述的零件的測(cè)量報(bào)告都是單獨(dú)制作，測(cè)量數(shù)據(jù)的平臺(tái)無(wú)法跨零件將同一測(cè)點(diǎn)放在同一份報(bào)告進(jìn)行分析。為了解決上述問(wèn)題，在白車身測(cè)量數(shù)據(jù)管理平臺(tái)中克服了在一份報(bào)告只能展示一個(gè)總成的一份測(cè)量結(jié)果，而是允許在一份報(bào)告中將同一測(cè)點(diǎn)的變化過(guò)程進(jìn)行全生產(chǎn)過(guò)程的展示。如下圖所示，可以得知前縱梁的封板上的一個(gè)孔在小總成、底板、白車身和ZP5上每一級(jí)別總成的尺寸狀態(tài)。

4.3 零件的虛擬裝配分析

虛擬裝配分析是利用測(cè)量的有匹配關(guān)系的零件，在白車身測(cè)量數(shù)據(jù)管理平臺(tái)中進(jìn)行分析。利用平臺(tái)建立的虛擬的白車身，并將零件裝配到白車身上，通過(guò)讀取零件的測(cè)量數(shù)據(jù)，利用平臺(tái)數(shù)據(jù)處理來(lái)進(jìn)行偏差一致性的分析，從而降低開(kāi)發(fā)成本，縮短開(kāi)發(fā)周期，完成產(chǎn)品設(shè)定目標(biāo)，提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。

4.4 整車坐標(biāo)系和局部坐標(biāo)系下分別評(píng)價(jià)

在車身測(cè)量中，為了幫助零件找到在整車當(dāng)中的位置，通常設(shè)立整車坐標(biāo)系RPS的概念。所謂整車坐標(biāo)系RPS，坐標(biāo)系的零點(diǎn)在汽車前軸高度中心處，見(jiàn)圖1。+X軸指向車身后方，+Y軸指向車身后方，+Z軸指向車身上方。通常除前期規(guī)劃方案特殊說(shuō)明外，均為整車坐標(biāo)系測(cè)量數(shù)據(jù)。RPS系統(tǒng)的主旨是通過(guò)避免基準(zhǔn)轉(zhuǎn)變來(lái)保證制造工藝過(guò)程的可靠性和可重復(fù)利用的精確性。RPS系統(tǒng)的統(tǒng)一性規(guī)則要求從產(chǎn)品開(kāi)發(fā)階段直到批量生產(chǎn)，RPS點(diǎn)的使用貫徹始終。并非所有的RPS點(diǎn)都一直使用下去，避免總成零件上出現(xiàn)許多重復(fù)點(diǎn)。

有些特征并不需要在整車坐標(biāo)系下評(píng)價(jià)，因?yàn)檫@些特征屬于某一功能區(qū)域，評(píng)價(jià)這些特征在此功能區(qū)域下的坐標(biāo)，更符合實(shí)車匹配。在報(bào)告中詳細(xì)定義了該局部坐標(biāo)系的命名、坐標(biāo)系構(gòu)成點(diǎn)及點(diǎn)的特征，并以圖示說(shuō)明和表示。如下圖5所示，該局部坐標(biāo)系為座椅安裝孔區(qū)域定義的局部坐標(biāo)系，命名為局部坐標(biāo)系B，由3Z-2Y-1X建立，其中3Z分別由內(nèi)側(cè)后部、內(nèi)側(cè)前部及外側(cè)前部3個(gè)座椅安裝孔構(gòu)成；2Y分別由內(nèi)側(cè)后部及內(nèi)側(cè)前部2個(gè)座椅安裝孔構(gòu)成；X由內(nèi)側(cè)后部座椅安裝孔構(gòu)成。

5 結(jié)語(yǔ)

白車身測(cè)量數(shù)據(jù)智能管理平臺(tái)通過(guò)數(shù)據(jù)采集全面化、分析多維度化、測(cè)量高效化、監(jiān)控實(shí)時(shí)化和信息可視化，縮短了白車身項(xiàng)目周期，提升了白車身的質(zhì)量，達(dá)到了提升市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的目標(biāo)。通過(guò)對(duì)車型新項(xiàng)目和批量車型的測(cè)量數(shù)據(jù)管理，提升了白車身項(xiàng)目階段報(bào)告制作的效率以及批量后質(zhì)量問(wèn)題的解決效率，同時(shí)徹底擺脫了對(duì)測(cè)量機(jī)軟件升級(jí)的依賴性。通過(guò)實(shí)施白車身測(cè)量數(shù)據(jù)的智能化管理，充分發(fā)揮上汽大眾的白車身大數(shù)據(jù)優(yōu)勢(shì)，挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值，白車身質(zhì)量管理在生產(chǎn)監(jiān)控、標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)等方面都取得了顯著成效?；诙嘣磾?shù)據(jù)的整合和大數(shù)據(jù)的深度應(yīng)用，打破了傳統(tǒng)白車身的尺寸控制方式和流程，造了一套基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的白車身管理方式和方法。通過(guò)對(duì)白車身尺寸的多維度全方位實(shí)時(shí)的監(jiān)控分析，全面推動(dòng)白車身的尺寸管理模式由“事后應(yīng)對(duì)”向“事前防范”轉(zhuǎn)變，測(cè)量設(shè)備和人員的“分散現(xiàn)場(chǎng)管控”向“集中遠(yuǎn)程指揮”轉(zhuǎn)變，白車身質(zhì)量問(wèn)題由“傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)判斷”向“數(shù)據(jù)智能驅(qū)動(dòng)”轉(zhuǎn)變。