六西格玛方法在汽车外观间隙改善中的应用

葛运朋

【摘  要】汽车工业的精细化发展对汽车产品质量提出了更高的要求。在外观质量感知方面，自主品牌汽车与合资汽车存在一定差距。论文将六西格玛设计中流程化的思想，应用于汽车外观间隙改进，分析如何改进外观间隙，实现设计质量的提升。

【Abstract】The fine development of automobile industry puts forward higher requirements for the quality of automobile products. In terms of appearance quality perception， there is a certain gap between independent brand automobile and joint venture automobile. The paper applies the idea of process in design for Six Sigma to the improvement of automobile appearance clearance， and analyzes how to improve the appearance appearance and realize the improvement of design quality.

【关键词】六西格玛;汽车;外观间隙;改善

【Keywords】Six Sigma; automobile; appearance clearance; improvement

【中图分类号】U463.82;TH162                                             【文献标志码】A                                                 【文章編号】1673-1069（2021）02-0178-02

1 引言

为满足市场多样化要求和对产品的高质量需求，汽车制造技术也在朝着精细化的方向发展。汽车公司和专家学者纷纷投身尺寸工程的应用及研究，主要有：①尺寸管理方面，季进清[1]围绕车身尺寸匹配问题，提出着重优化车身尺寸超差关键要素。侯欣[2]提出车身DTS尺寸管理可从实地检测与仿真模拟入手，优化敏感度高的区域。②公差分析方面，王德伦等[3]提出车身薄板冲压件要基于一定的经验数据，采用概率法来修正公差设定。胡敏[4]提出了面向制造的公差设计，以及提高生产检测效率的方法策略。郑胥侠[5]提出采用公差补偿的理念，同时，再进行公差模拟仿真验证分析。国内汽车各主机厂在总结实践经验的基础上，尺寸工程体系也逐步完善。综上所述，国内工程技术人员在汽车制造质量的提高方面，多从尺寸公差角度改善，提高车身精度。但从产品生命周期角度考虑外观质量方面鲜少研究。基于此现状，本文尝试将六西格玛设计的流程化思想应用在汽车外观间隙质量改善中，为汽车制造商的质量改善提供思路。

2 六西格玛理论

六西格玛理论的突出特点是突破性改进。通过改进，可以显著提高产品质量，或可以改造制造流程，提高企业经济效益。DMAIC改进方法使六西格玛理论得以有效实施，主要内容是：①D（Define）：目标或问题定义;②M（Measure）：测量、收集、统计数据;③A（Analyze）：分析数据，重点关注关键原因;④I（Improve）：对关键原因优化并持续改进;⑤C（Control）：标准化体系的建立与持续实施。

3 六西格玛方法在汽车外观间隙改善中的应用

基于六西格玛管理方法中的DMAIC步骤，其在改善汽车外观间隙质量中的应用步骤如下：

Step1：项目和客户需求的定义（Define）

在车型的开发过程中，如何有效提高整车产品质量是首要问题，并且车身外观匹配的重要性也越来越突出。影响汽车外观质量的主要因素有：

①DTS设计要素。涉及间隙和面差，外观圆角和翻边角度等的设计值。②整车造型。涉及车身分缝、视觉感知、材质、表面处理等。③结构设计约束。涉及第一道翻边角度、冲压方向、出模方向、运动包络等。④制造流程设计。涉及零件基准定位、装配工艺、通用公差等。⑤过程能力约束。涉及过程能力指数监控、模夹检具精度等方面。

Step2：数据测量与收集（Measure）

常用的数据收集途径：一是通过运用仿真模拟进行虚拟装配，在不同的随机试验状态下，识别各不同的尺寸公差的配合精度，提前识别装配偏差并调整设计方案，得到较为满意的结果;二是通过实车的装配，实地测量数据进行统计分析。

Step3：原因分析（Analyze）

根据前期测量数据结果，综合多个方面进行原因分析：

①DTS设计要素：一般考虑目标值的定义是否合理;②工艺设计方案：是否在工艺流程上优化设计;③结构设计约束：结构是否稳定、定位是否合理、是否有利于达成目标;④尺寸感知评价：是否依据评估准则进行评价;⑤制造能力约束：公差的合理性等。

Step4：方案改进（Improve）

找出原因后，根据80/20原则，识别关键因素，有针对性地制定改进措施。

Step5：过程控制（Control）

标准化体系制定与执行，生产过程是否进行标准化的操作并持续化。

4 应用分析

A公司是国内某自主品牌车企，随着市场需求的变化，A公司一直致力于其产品质量的提升。以A公司某款开发车型为例，运用六西格玛方法对其汽车外观间隙的改善进行分析。

Step1：产品质量现状分析

近年来，自主品牌车企市场份额稳步增长，内部差异化越来越明显，汽车已从简单的定量扩张转变为质量提升。J.D.Power新车魅力指数的评价指标体系中，有近五分之一是关于汽车外观方面的评价指标。调研显示，A公司某车型汽车外观间隙质量主要有两个问题：

①间隙名义值设计较大，开闭件区域间隙名义值与行业优秀车型相比，偏大0.5～1.5mm;②过程稳定性较差（过程能力指数CPK值在0.6～0.7）。

Step2：选取DTS测点及测量

①DTS测量之前，需要对各分缝线选取测点。以下以前脸为例，DTS分析验证围绕前脸重点开闭件区域进行，如图1所示。②测量数据。采用实车测量，随机选取15台该车型某月份量产下线车辆，对前脸各分缝线的间隙、面差测量结果取平均值，分析结果显示间隙、面差波动较大，如图2所示。

Step3：原因分析

①DTS设计要素。对DTS定义进行重新校核，主要校核C面以及B面、A面。DTS的确定重点可反复论证A面。校核后，通过偏差分析，改进DTS公差值。②试制阶段的实车评价。样车评审在不同的场景条件下进行，通过多方面的评审发现造成间隙大的原因，根据发现的原因，按照重要性顺序排列并进行有针对性的整改。③批量生产阶段评价。从过程能力角度，评测过程能力指数，分析过程中的瓶颈为操作不规范。④外观匹配过程。配合间隙的改进，从工程角度和减小视觉间隙两方面同时进行。

Step4：改进方案

①优化产品设计和流程：仿真模拟在产品开发初期可能出现的问题，识别质量关键特性;②缩短产品生产周期：利用过程能力数据和数字化虚拟原型降低成本，加快上市;③确定关键因素：确定偏差来源并识别设计的关键特性，利用VSA或3DCS等仿真模拟校验零件的装配性等，降低产品开发成本，提高产品质量。

Step5：过程控制

试生产阶段开展3轮匹配测试，3轮匹配的DTS测量面差数据统计，如图3所示。

根据测量结果总结如下：

①第1轮匹配测试来件状态较差，白车身精度低，DTS合格率较低;②第2轮匹配测试DTS合格率上升，受白车身精度的影响，DTS合格率波动较大;③第3轮匹配测试经过了标准化操作，白车身精度较高，关键点CPK大于1.33，DTS合格率迅速提升且趋于稳定。

5 结论

汽车外观间隙质量的改善涉及汽车整个产品生命周期。本文以提升汽车外观间隙质量为基本目标，将六西格玛流程化改善的思想应用于汽车外观质量的提升中，提出了建立汽车精益生产流程化的问题分析方法和解决方案。

【参考文獻】

【1】季进清.基于MC（Matching）的车身偏差问题解决方法研究[J].北京汽车，2011（6）：27-30.

【2】侯欣.基于DQ&V与虚拟分析优化的尺寸工程管理研究[D].上海：上海交通大学，2007.

【3】王德伦，宋华.基于新分配方法的蒙特卡洛公差模拟优化[J].四川兵工学报，2011（1）：73-75.

【4】胡敏.统计方法在轿车车身工程中的应用[A].亚太质量组织（Asia Pacific Quality Organization）.第八届亚太质量组织（APQO）会议论文集[C].亚太质量组织（Asia Pacific Quality Organization）：中国质量协会，2002：6.

【5】郑胥侠.机械产品可靠性的数学模型分析[J].机械制造与自动化，2008，37（5）：10-11.