張媛媛

摘 要：結合白車身制造過程中測量技術的發(fā)展趨勢，研究了基于白車身測量數(shù)據的數(shù)字化管理平臺，開發(fā)了一套從白車身測點規(guī)劃到測量數(shù)據的應用的全面化的智能管理平臺，以輕量化的三維模型為測量信息載體，通過自主編程實現(xiàn)了白車身測量數(shù)據管理的智能化，實現(xiàn)了白車身從測點規(guī)劃、零件數(shù)模到末端的測量數(shù)據的管理，使得測量展示三維化，分析多維化，有效的縮短了車身的測量結果展示周期，提升了車身測量數(shù)據管理的效率，提高了白車身質量，在企業(yè)的實際應用中取得了良好的反饋和效果。

關鍵詞：白車身 數(shù)據 管理平臺

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 開發(fā)背景

汽車制造工藝非常復雜，需要經過上百道工序，將幾百個零件拼接成一個完整的白車身，而其中的尺寸精度質量是一項復雜、系統(tǒng)的工作。車身的尺寸精度關系到整車裝配質量，涉及四輪定位、防水、密封等一系列的功能。據統(tǒng)計，整車的80%質量問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量工作的重中之重。

隨著各種現(xiàn)代化測量設備的廣泛應用，白車身各個制造階段測量數(shù)據的獲得也越發(fā)的全面和及時，對白車身尺寸測量數(shù)據的應用也越發(fā)的重要。隨著工業(yè)4.0的發(fā)展，測量數(shù)據的應用對于白車身質量管理的自動化、數(shù)字化和智能化提出了新的更高的需求。測量系統(tǒng)的應用不僅僅是測量大數(shù)據的集合，而是對車身各個制造階段、多種測量維度的數(shù)據進行展示和分析，并找出數(shù)據之間的關聯(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

目前國內自主開發(fā)的測量數(shù)據管理平臺提供的測量報告展示都是二維化的，需要花費大量的時間和人力去制作測量模板，制作完成后，與測點規(guī)劃文件沒有關聯(lián)，當測點文件發(fā)生更改后，需要測量去尋找對應的測點并進行更新，嚴重影響制作報告的效率；另一方面，目前對測量數(shù)據的兼容性和全面性還不夠，并且對各種設備、各個零件層級的測量數(shù)據的統(tǒng)一分析還難以實現(xiàn)，導致無法將不同類型的設備的測量數(shù)據進行關聯(lián)分析，如目前生產線使用廣泛的在線測量，它是一種相對測量的方式，因此需要與離線測量進行同一數(shù)據框的分析，才能確定測量偏差的來源。隨著目前市場上測量設備的品牌和測量的類型越加的廣泛，各個設備之間的數(shù)據的規(guī)范和格式也不一樣，急需有一個統(tǒng)一的平臺對各個設備、各種測量手段所獲得的測量數(shù)據進行辨析和特征的提取，并且能夠進行測量大數(shù)據的各種分析。

3 白車身測量數(shù)據集中辨析和管理

3.1 全方位收集制造過程數(shù)據，并進行統(tǒng)一管理

白車身的制造過程從單件到分總成、總成的監(jiān)控，從供應商到最后的總成廠，包括多種測量機品牌、多種測量方式；從測量方法上分，有傳統(tǒng)的?？怂箍?ZEISS三坐標接觸式測量機、海克斯康的CMS測量機、GOM手持式掃描機等，從測量方式上分，有離線測量、在線測量以及Atline線邊測量等。多樣的測量方式得到的數(shù)據格式都不完全相同，有dmo格式，有txt格式等，上汽大眾通過對測量結果數(shù)據進行規(guī)范化的規(guī)定，并形成程序文件，從源頭上保證了結構化數(shù)據的規(guī)范性，然后通過數(shù)據庫的解析，提取所需字段，將數(shù)據及時的采集到測量系統(tǒng)中，從而保證測量數(shù)據的實時性。并且將所有白車身數(shù)據在該平臺進行統(tǒng)一化管理，各個車身制造階段的數(shù)據不再是一個個的孤島，所有相關人員都可以對數(shù)據進行詳細的分析，并且能夠將車身制造的各個階段的數(shù)據進行統(tǒng)一的分析，便于及時的發(fā)現(xiàn)問題、定位問題，從而高效的解決問題。

3.2 測量誤差的辨析

測量結果與真值的差為測量誤差。測量結果不僅與零件本身有直接關系，而且與儀器的誤差、測量方法、測量程序和測量環(huán)境與條件密切相關。測量結果根據產生的原因和對感測結果影響性質的不同，可以分為隨機誤差和系統(tǒng)誤差兩類，所以可以表示為：

測量誤差=隨機誤差+系統(tǒng)誤差

隨機誤差表示在同一量的多次測量結果中，結果以不可預測的形式變化，也稱偶然誤差。隨機誤差不可能被修正。系統(tǒng)誤差表示在對同一量進行多次測量結果中，結果保持常量或以一種可預測的形式的變化，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)誤差對測量結果的影響已被定量化，則可以對測量結果進行修正。誤差本身有正負，因此測量誤差是系統(tǒng)誤差和隨機誤差的代數(shù)和。

該平臺不僅對測量結果數(shù)據進行統(tǒng)一規(guī)范化的管理，還對測量數(shù)據的準確性按照一定的規(guī)則進行篩查，以防止測量機的誤測和由于零件上的焊渣而導致測量結果不準確。在測量文件進入到數(shù)據庫后，立即按照一定的規(guī)則對測量結果的準確性進行判斷，如發(fā)現(xiàn)有不符合判斷規(guī)則的，該份文件無法進入數(shù)據庫，將會被退回到指定文件夾，并會生成提示文件，反饋該測量結果文件不合理的數(shù)據。通過對有效的測量值進行粗大偏差的判斷，來進一步的提升測量設備測量的準確度。

3.3 全面供應商數(shù)據管理

制造過程中的供應商零件的數(shù)據對于后道總成數(shù)據的分析十分重要，也是影響最終質量的關鍵組成，以前供應商都是通過離線零散的提供數(shù)據，不能夠將供應行和總成廠的數(shù)據進行統(tǒng)一的分析，并且對供應商數(shù)據的準確性和上傳的頻次也無法考核。白車身數(shù)據管理平臺能夠實時的獲取供應商的測量數(shù)據，擁有該平臺的用戶可以對供應商的數(shù)據進行長期的追溯和分析。各家供應商通過網絡將測量原始數(shù)據直接上傳到白車身測量數(shù)據管理平臺，并設置提示信息，當供應商的對同一零件的同一份測量數(shù)據有變化時，系統(tǒng)會自動進行提示或拒絕數(shù)據上傳，從而從源頭上保證供應商測量數(shù)據的有效性和真實性。并且對供應商上傳的測量報告頻次進行統(tǒng)計，對不達標的供應商進行及時的通知。通過對供應商數(shù)據和上傳頻次等的全面監(jiān)控，能夠對供應商零件進行全面的質量管理。

4 白車身測量數(shù)據管理平臺的應用

4.1 交互式的三維實時可視化測量報告

在系統(tǒng)中，引入強大的CAD數(shù)模制作三維報告，并且在系統(tǒng)中能夠對數(shù)模進行裝配、更改顏色、截面和截線等強大的三維數(shù)模操作功能，從而降低操作人員對數(shù)模熟悉度的要求，提高制作報告和展示的效率。導入數(shù)模和測點文件后，測點能夠按照坐標值在數(shù)模中自動進行位置的確定。測量報告模板完成后，后續(xù)測量結果文件如dmo等數(shù)據進入到數(shù)據庫時，自動觸發(fā)模板，進行報告的制作，制作完成后經審核人審核后，可以在Web端進行釋放。

4.2 多層級零件的尺寸鏈分析

在規(guī)劃零件從單件、分總成到總成成的測點時候，為了分析的一致性，通常會將零件同一位置的測點在各級零件中都會有延續(xù)，而且會保證為同一測點名字，這樣分析人員在分析過程中，可以快速便捷的對該測點在不同層級中的變化迅速的辨析出來，從而能夠快速的定位問題。目前國內的大部分總成廠商對于上述的零件的測量報告都是單獨制作，測量數(shù)據的平臺無法跨零件將同一測點放在同一份報告進行分析。為了解決上述問題，在白車身測量數(shù)據管理平臺中克服了在一份報告只能展示一個總成的一份測量結果，而是允許在一份報告中將同一測點的變化過程進行全生產過程的展示。如下圖所示，可以得知前縱梁的封板上的一個孔在小總成、底板、白車身和ZP5上每一級別總成的尺寸狀態(tài)。

4.3 零件的虛擬裝配分析

虛擬裝配分析是利用測量的有匹配關系的零件，在白車身測量數(shù)據管理平臺中進行分析。利用平臺建立的虛擬的白車身，并將零件裝配到白車身上，通過讀取零件的測量數(shù)據，利用平臺數(shù)據處理來進行偏差一致性的分析，從而降低開發(fā)成本，縮短開發(fā)周期，完成產品設定目標，提高產品競爭力。

4.4 整車坐標系和局部坐標系下分別評價

在車身測量中，為了幫助零件找到在整車當中的位置，通常設立整車坐標系RPS的概念。所謂整車坐標系RPS，坐標系的零點在汽車前軸高度中心處，見圖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)劃方案特殊說明外，均為整車坐標系測量數(shù)據。RPS系統(tǒng)的主旨是通過避免基準轉變來保證制造工藝過程的可靠性和可重復利用的精確性。RPS系統(tǒng)的統(tǒng)一性規(guī)則要求從產品開發(fā)階段直到批量生產，RPS點的使用貫徹始終。并非所有的RPS點都一直使用下去，避免總成零件上出現(xiàn)許多重復點。

有些特征并不需要在整車坐標系下評價，因為這些特征屬于某一功能區(qū)域，評價這些特征在此功能區(qū)域下的坐標，更符合實車匹配。在報告中詳細定義了該局部坐標系的命名、坐標系構成點及點的特征，并以圖示說明和表示。如下圖5所示，該局部坐標系為座椅安裝孔區(qū)域定義的局部坐標系，命名為局部坐標系B，由3Z-2Y-1X建立，其中3Z分別由內側后部、內側前部及外側前部3個座椅安裝孔構成；2Y分別由內側后部及內側前部2個座椅安裝孔構成；X由內側后部座椅安裝孔構成。

5 結語

白車身測量數(shù)據智能管理平臺通過數(shù)據采集全面化、分析多維度化、測量高效化、監(jiān)控實時化和信息可視化，縮短了白車身項目周期，提升了白車身的質量，達到了提升市場競爭力的目標。通過對車型新項目和批量車型的測量數(shù)據管理，提升了白車身項目階段報告制作的效率以及批量后質量問題的解決效率，同時徹底擺脫了對測量機軟件升級的依賴性。通過實施白車身測量數(shù)據的智能化管理，充分發(fā)揮上汽大眾的白車身大數(shù)據優(yōu)勢，挖掘數(shù)據價值，白車身質量管理在生產監(jiān)控、標準化建設等方面都取得了顯著成效?；诙嘣磾?shù)據的整合和大數(shù)據的深度應用，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)據驅動的白車身管理方式和方法。通過對白車身尺寸的多維度全方位實時的監(jiān)控分析，全面推動白車身的尺寸管理模式由“事后應對”向“事前防范”轉變，測量設備和人員的“分散現(xiàn)場管控”向“集中遠程指揮”轉變，白車身質量問題由“傳統(tǒng)經驗判斷”向“數(shù)據智能驅動”轉變。