采购件尺寸监控系统对整车尺寸质量的提升

2021-08-28郑明昊王永涛桑伟李嘉男

汽车工艺师 2021年8期

关键词：整车厂测量点整车

郑明昊，王永涛，桑伟，李嘉男

北京奔驰汽车有限公司北京 100176

国内绝大多数整车从建厂伊始，就需要参考各自整车厂的标准，使用三坐标进行冲压件，主车身、Cubing件和白车身总成的测量，并通过设置KPI，进行必要的8D追踪，保证冲压件和白车身的尺寸满足设计要求。整车正向尺寸控制内容如图1所示。

图1 整车正向尺寸控制内容

随着新车型的的引入，用于零部件匹配分析的Cubing逐步成为尺寸控制中的一环。在投产前的试装阶段，内外饰零件被有计划、标准化地装配到Cubing上，用以完成整车间隙平顺度和客户感观评价，发现的问题将被逐一追踪直至解决。

除了以上正向监控外，当总装完成车仍然存在尺寸问题，特别是问题严重到必须返修才能交付的，根本原因必须得以清晰的分析。由整车分析测量组进行的分析测量，通过测量逐步排查造成问题的根本原因，通过反复的调整、试验和有效的质量追踪，解决尺寸问题。

在以上4个尺寸检测与控制（冲压件、白车身、Cubing及成品车测量）的基础上，在实际生产与质量问题分析的过程中，仍然存在以下几个问题。

1）在2016年的某车型整车分析测量任务中，仍有71%尺寸问题的根本原因来源于零部件（见图2）。而在正向控制中，缺少零部件的尺寸数据。

图2 2016年某车型整车尺寸问题中根本原因分布

2）在整车问题分析过程中，因为缺少零部件的数据，需要耗费大量的人力、物力（搭建或采购测量支架）和时间成本（2016年单车分析工时平均为18h）来测量零部件的尺寸，这一过程需要从设计图样分离出相关的测量元素和测量标准，然后编程、测量、验证和分析最终的问题。

3）基于整车问题的分析，仅限于某一阶段的整车状态，而零部件尺寸的变化，从长期尺寸控制方面来说，缺少类似冲压件、白车身的统计分析（如合格率、Cpk、直方图等），问题解决的过程偏向“战役”，而非控制。

4）供应商在短期内，受技术水平的限制，对尺寸的检测方法、对图样的解读以及数据的保存使用，都缺少有效的监控和校正，在问题追踪的过程中，往往发生较大的争议而陷于长时间的讨论。

综上所述，采购件标准化以及覆盖车型寿命的周期化的尺寸数据，对降低质量缺陷率，提高整车生产稳定性，降低不必要的分析时间成本都有着非常积极的意义。

采购件尺寸考核测量的构想

要提高采购件的尺寸质量，使采购件的尺寸数据化，可视化是前提，并基于采购合同和合规要求，制定完善的问题处置流程（见图3），是落实采购件尺寸考核测量的主旨目标，同时，避免或尽量降低额外的采购件成本。为此，采购件尺寸控制的主要阶段分为筹备阶段和考核阶段。

图3 采购件尺寸考核测量的各时间节点

从车型首台试装车的前10个月开始，直至首台试装车开始生产，这个阶段是采购件尺寸考核测量的筹备阶段，主要的工作内容如图4所示。

图4 采购件尺寸控制系统搭建流程

1.确定需要监控的采购件的零件清单

在整车所有零部件中，并非所有零部件都需要进行长期的尺寸监控，而需要进行监控的零件，针对每个车型，在首台试装车生产前10个月，有测量部门组织圆桌会议，邀请总装、车身、质量分析、零部件质量和各区域尺寸负责人，共同制定需要进行“采购件尺寸控制”的零件清单。这里有两个原则：凡是客户可以直接感触到的零件，都是关键零部件；凡是对生产工艺有较大影响的零部件，都是关键零部件。这样，每个车型可以定义出65～75个关键零部件，作为采购件尺寸控制的对象。

2.与供应商签署《考核技术协议》

为了规范车型寿命中的测量能够有序进行，必要的技术信息、流程步骤、责任人都需要由供应商和整车厂测量部门进行约定，具体体现在《考核技术协议》，一式两份，会签生效。主要内容包括：整车厂与供应商双方研发、质量、项目负责人信息；待考核的采购件的名称、零件号、图样号及技术规范编号；供应商检测设备的名称、类型（手动/CNC）、编号信息；车型寿命各阶段的尺寸检测频次；数据发送时间、负责人信息等；数据真实性声明；数据格式说明；关于供应商测量过程需接受北京奔驰审核的声明；设计变更引起的变更说明。

3.编程与验证

在《考核技术协议》的基础上，由整车厂测量技术科完成测量技术规范的创建、审核和发行。对供应商的测量点理论值、名称、计算值、坐标系、支具设计和公差都做了详细的规定。

向供应商发行的文件包括：

1）XX零件测量技术规范。

2）CSV文件，一种从NX导出测量点信息的文件，包括测量点名、坐标值、矢量方向，经过必要的格式转换，可直接导入供应商各类测量软件。

通过以上步骤，供应商的测量点从整车厂根据车型主断面和GD&T图样进行创建，避免了测点不一致的问题。同时，为供应商数据上传数据库进行高效的管理做好了准备。

供应商以测量技术规范为蓝本，根据测量系统特性，编写测量程序。在此需要声明，为了降低成本，采购件考核测量没有要求供应商使用某种特定的测量系统，但需要进行必要的、包含测量设备性能在内的供应商测量过程审核。

4.数据库设置和报告模板编辑

采购件考核测量的目的是在整车厂可以实时看到供应商的测量数据和考核结果，这些都依赖数据库进行数据的计算和存储，本文所使用的报告管理系统是德国卡尔蔡司公司PiWeb报告管理系统，该系统可实现基于企业级数据库管理软件，如微软SQL数据库以及甲骨文Oracle数据库的区域化数据管理(尺寸数据)，同时可根据用户需要调用相关数据库数据进行多样定制化的报告模板编辑。

（1）数据库设置由于PiWeb软件上传接口限制，以及统一标准化管理需求，供应商将测量的数据以标准化的DMO的数据格式，从测量设备中导出，通过PiWeb软件接口上传到整车厂特定的服务器。为了降低成本，不能对供应商使用何种测量设备进行约束，所以必须对各个供应商现有测量设备导出的数据格式进行处理，将其格式转换为DMO标准格式，上传到整车厂的数据服务器，才可以被数据库识别，也就是说需要整车厂对不同供应商的测量设备进行接口开发，创建格式转换器（宏程序）。

1）供应商的DMO数据文件中，应包含相应的测量信息，具体包括测量时间、零件号、测点名称、生产序号、偏差值及公差等，这些都在供应商测量过程审核时进行设置和培训。

2）供应商数据格式根据不同的测量软件主要分为以下几种。

DMO文件格式：只需核对是否包含整车厂所需要的文件信息即可，此类文件通用性强，校对时间快。适用于使用PC-DIMS/Metrosoft/Metrology XG等测量软件的三坐标。

Excel文件格式：标准化Excel输入模板，通过整车厂所编制的宏程序(VBA)转换成为PiWeb可识别的TXT文件格式，此类文件存在Excel数据录入人工错误及内容极易修改缺点。仅适用于无三坐标机器，检具数据手动录入。

DFM文件格式：Zeiss三坐标软件如Calypso/Caligo，测量数据无法导出DMO，通过软件自带的PiWeb模块，导出的PiWeb软件可识别的数据库文件，仅适用于Zeiss测量软件。

3）数据首次上传测试。在首次上传时，需在PiWeb软件的Planner模块中进行测量零件及测量点定义，可通过导入标准CSV文件或者首次上传DMO两种方式将数据录入，但两种方式在导入后都需注意测量点理论值、名称、计算值及公差等特性信息是否与测量技术规范完全一致，否则后期会出现上传报错以及测量值丢失等问题。

上传可通过PiWeb Planner或PiWeb Autoimporter(批量化上传)模块进行操作，但其中应注意首次上传成功后均需进行Autoimporter的上传测试，方便后期数据批量上传。在首次上传成功后，需打开相应报告模板进行验证，查看数据能否顺利在模板中查看。

（2）报告模板编辑报告模板制作分为两部分：一是零件测量结果报告，可查看最近测量结果；二是Audit Mark报告，是对测量结果合格率进行分值计算的考核结果报告。

1）零件测量结果报告是根据测量技术规范进行模板内容确认，通过PiWeb Designer模块进行编辑，内容格式详情参考PiWeb测量报告规范V2.0制作，报告模板应包含首页、建系页以及报告详情页。其中报告首页需具备分页内容概述，零件数模以及测量信息等（测量时间、零件号、订单号、阶段及Audit分值等）；建系页需包含RPS点信息；详情页显示测量点偏差。本文所使用的测量报告监控最近7次测量结果趋势，测量元素包含表面点（表面点偏差为法向偏差）、切边点、孔、槽及功能尺寸等，主要考察零件的轮廓度及位置度。

2）Audit Mark报告，主要为按照尺寸合格率考核标准进行分值计算，以便于对供应商零件尺寸质量的好坏做出整体性评判。合格率在不同阶段有不同的要求，针对不同的车型、不同的整车厂也有不同的定义，如某车型在SOP后零件合格率均需达到一定要求（Audit Mark分值小于1.9）。而考核点均在测量技术规范中有详细定义，针对不同的零件会有不同的考核要求，对于一些测量点非常多的零件，根据实际情况会将考核点按照权重划分（通常情况下，所有考核点的权重相同），将问题常发区域的权重升高，其他区域的权重降低，以更有效地识别问题发生。Audit的计算通过PiWeb Planner及Designer模块实现，如何定义Audit Function、权重以及计算方法请参照Audit Mark制作规范。报告页需将考核分值阶段、分值标准标注清晰，对没有结果和出现问题的零件分值进行备注。

3）考核与升级。根据考核结果，进行质量问题预警和质量问题跟踪及反馈，建立质量闭环，从而更迅速、更准确地解决由零件质量问题所产生的整车质量问题。开展定期Work Shop，不断优化零件状态，完善考核流程。