汽車總裝電子電氣工藝設(shè)計模式和流程的開發(fā)

鄭 偉，操小軍

（1.中國汽車技術(shù)研究中心，天津300300；2.神龍汽車有限公司，湖北武漢430056）

汽車總裝電子電氣工藝設(shè)計模式和流程的開發(fā)

鄭 偉1，操小軍2

（1.中國汽車技術(shù)研究中心，天津300300；2.神龍汽車有限公司，湖北武漢430056）

為滿足車型配置的多樣化和精益生產(chǎn)的要求，伴隨著車輛單件訂單化生產(chǎn)系統(tǒng)的實(shí)施，開發(fā)建立了全新的汽車總裝電子電氣相關(guān)工藝設(shè)計模式體系和工藝流程，解決了整車企業(yè)面對越來越復(fù)雜車輛電子電氣架構(gòu)給總裝生產(chǎn)帶來的諸多挑戰(zhàn)，同時從工藝角度滿足了車輛個性化配置和單件訂單生產(chǎn)的需求，保證了高質(zhì)量、零缺陷和個性化的企業(yè)產(chǎn)品供應(yīng)市場。

汽車總裝；電子電氣；設(shè)計模式；工藝流程

現(xiàn)代社會對汽車各方面的要求不斷提高，這些要求包括：極高的主動安全性和被動安全性，乘坐的舒適性，駕駛與使用的便捷和人性化，尤其是低排放和低油耗的要求等。在汽車設(shè)計中，運(yùn)用計算機(jī)微處理器及其電控技術(shù)是滿足這些要求的最好方法，而且已經(jīng)得到了廣泛的運(yùn)用[1]。與傳統(tǒng)電控技術(shù)不同的是這些技術(shù)越來越多的采用軟硬件分離的設(shè)計思想。因此，在整車企業(yè)的總裝生產(chǎn)的過程中，在車輛上所有零部件裝配完畢后，還有許多車載電控系統(tǒng)需要軟件數(shù)據(jù)和電子學(xué)習(xí)的注入工作需要完成。為滿足車型配置的多樣化和精益生產(chǎn)的要求，伴隨著車輛單件訂單化生產(chǎn)系統(tǒng)的實(shí)施[2]，對汽車總裝電子電氣相關(guān)工藝提出了更高的要求，尤其是需要建立全新的工藝設(shè)計模式和工藝流程。

1 工藝設(shè)計模式的開發(fā)

隨著汽車電子化程度的加深，在如今的汽車總裝生產(chǎn)線上，大量新式的功能強(qiáng)大電子電氣工藝設(shè)備和工具被采用。這些工藝設(shè)備和工具都有各自的特點(diǎn)和應(yīng)用優(yōu)勢，但如何將它們合理的組合集成應(yīng)用在一起，既保證工藝的最優(yōu)性，又盡可能的降低成本[3]。為此根據(jù)總裝電子電氣工藝需求分析和研究，我們基本確立了下面幾種工藝設(shè)計的模式，作為相關(guān)工藝設(shè)計的基礎(chǔ)。所有總裝電子電氣工藝方案都可以選用其中一種最適合的模式來設(shè)計開發(fā)。將這些模式合理的運(yùn)用在不同工序工藝的設(shè)計上，從而滿足了各種各樣的工藝要求，同時這樣按標(biāo)準(zhǔn)模式進(jìn)行的工藝方案設(shè)計也確保了設(shè)備使用上的最優(yōu)化，有效地降低了工業(yè)化實(shí)施成本，提高了工藝設(shè)計效率[4]。

1.1 全功能工藝設(shè)計模式

該模式的工藝操作是由電子電氣工藝人員根據(jù)需要在工藝編程系統(tǒng)中編制完成，從而保證了工藝的靈活性和柔性化（見圖1）。在實(shí)施工藝操作時需要從信息系統(tǒng)的產(chǎn)品和工業(yè)化數(shù)據(jù)庫中獲取一些與操作車輛相關(guān)的信息，以確保適應(yīng)單件訂單式生產(chǎn)。該模式的柔性化程度最高，適應(yīng)性很強(qiáng)但系統(tǒng)較復(fù)雜，成本也相對較高。

圖1 全功能工藝設(shè)計模式

1.2 設(shè)備型工藝設(shè)計模式

設(shè)備型工藝設(shè)計模式是運(yùn)用于需要與其他工業(yè)設(shè)備（如轉(zhuǎn)轂試驗臺、制動液加注設(shè)備等）配合使用的場合，同樣工藝操作是由電子電氣工藝人員根據(jù)需要在工藝編程系統(tǒng)中編制完成。同時工業(yè)診斷設(shè)備作為工業(yè)設(shè)備控制系統(tǒng)的一個輔機(jī)來工作（見圖2），接收來自其主機(jī)的相關(guān)設(shè)備控制系統(tǒng)指令，并反饋相關(guān)車輛和結(jié)果信息。

圖2 設(shè)備型工藝設(shè)計模式

1.3 簡化型工藝設(shè)計模式

簡化型工藝設(shè)計模式是全功能工藝設(shè)計模式的一個簡化方式（見圖3）。為了簡化系統(tǒng)和降低成本，對于一些相對簡單的工藝操作適用于本模式。在本模式下工藝人員在工藝程序編程時，采取由工業(yè)診斷設(shè)備自己從車輛的電控單元系統(tǒng)中識別所需的車輛信息，進(jìn)行相應(yīng)的工藝操作。當(dāng)然只是針對滿足上述條件的一些工藝方案的設(shè)計。

圖3 簡化型工藝設(shè)計模式

1.4 返修型工藝設(shè)計模式

該模式（見圖4）是我們借鑒售后系統(tǒng)針對電子電氣領(lǐng)域的修理診斷方式制定的，主要是運(yùn)用在電子電氣返修工藝上，用于車間返修人員對于車輛的電子電氣故障的診斷和分析處理（與產(chǎn)品售后領(lǐng)域模式基本相同）。當(dāng)然也盡可能借用了售后系統(tǒng)的應(yīng)用軟件產(chǎn)品，以節(jié)約單獨(dú)開發(fā)的成本。

圖4 返修型工藝設(shè)計模式

2 工藝流程的總體設(shè)計

如圖5所示，車輛在總裝裝配線上的裝配中和裝配完成后需要進(jìn)行電子電氣領(lǐng)域的工藝流程依次主要包括下列工序。

圖5 總裝電子電氣相關(guān)工藝流程示意

2.1 制動液加注

該工藝方案按設(shè)備型工藝設(shè)計模式設(shè)計，在制動系統(tǒng)進(jìn)行制動液加注的時候，需要與防抱死制動系統(tǒng)（ABS）或電子穩(wěn)定程序控制系統(tǒng)（ESP）電控單元進(jìn)行對話操作，激活該電控單元按要求驅(qū)動閥體中的一些電磁閥，以確保制動液加注時能流動到制動管路系統(tǒng)的所有部位，保證加注的操作的完成。該操作使用了KWP2000或UDS在診斷協(xié)議中的Input OutputControlByLocalIdentifier服務(wù)，對電控單元加以動作驅(qū)動控制。

2.2 車載系統(tǒng)電子電氣初始化操作

在整車全部裝配完畢，整車電子電氣系統(tǒng)首次通電后，必須進(jìn)行性車載系統(tǒng)電子電氣初始化操作，就像完成了一臺PC裸機(jī)的硬件裝配，在使用前必須進(jìn)行一些軟件的安裝和配置一樣。在該操作完成后才能進(jìn)行車輛的第一次啟動。

車載系統(tǒng)電子電氣初始化操作是一個非常復(fù)雜的操作，按全功能工藝設(shè)計模式設(shè)計，其主要的工作包括：

（1）所有電控單元電腦的軟件電子加載和電子編碼；

（2）鑰匙防盜系統(tǒng)的對碼車載系統(tǒng)電子電氣初始化，之后防盜系統(tǒng)開始生效；

（3）電控節(jié)氣門、排氣再循環(huán)閥和天窗及玻璃升降位置等的自適應(yīng)化學(xué)習(xí)；

（4）一些電控單元功能的激活，如安全氣囊等；

（5）第一次啟動前必須進(jìn)行的一些檢查，如發(fā)動機(jī)冷卻風(fēng)扇功能檢查。

圖6就是一個典型的車載系統(tǒng)電子電氣初始化工序的操作流程圖。

圖6 車載系統(tǒng)電子電氣初始化工序的操作流程示意

2.3 前束調(diào)整臺

前束調(diào)整臺上進(jìn)行的電子電氣工序主要是方向盤零位自適應(yīng)學(xué)習(xí)和臨時故障清除。顯然我們采用了設(shè)備型工藝設(shè)計模式進(jìn)行了工藝方案設(shè)計。

部分車型配備了ESP和隨動轉(zhuǎn)向大燈系統(tǒng)，這些系統(tǒng)需要精確的車輛直線行駛時的方向盤角度信息。為此我們利用車輛在前束調(diào)整完成時的標(biāo)準(zhǔn)的幾何零位狀態(tài)，記錄下此時的方向盤角度傳感器的信號量作為零位值，從而確保上述電子電氣系統(tǒng)的正常運(yùn)作。

對在整車裝配和車載系統(tǒng)電子電氣初始化操作完成之前，由于整車電子電氣系統(tǒng)并沒有正常的實(shí)現(xiàn)其功能，必定會在這個階段記錄下一些臨時性的故障，這些故障代碼我們叫它假性故障，是在工藝過程中不可避免的產(chǎn)生的，為了在后續(xù)的電檢操作中我們能夠檢測到真正的故障信息，有必要在路試之前將這些假性故障從電控單元的內(nèi)存中清除掉。在進(jìn)行前束調(diào)整時我們可以利用同一個小型診斷設(shè)備和前束調(diào)整操作的時間完成這個操作，有效地利用了機(jī)器工時，提高了設(shè)備的利用率。

2.4 轉(zhuǎn)轂試驗臺

采用工藝方案設(shè)備型工藝設(shè)計模式，在進(jìn)行轉(zhuǎn)轂測試時，有時候需要向ABS/ESP電控單元發(fā)送一些指令或采集一些必要的信號（如各輪速信號和車速信號等），以分析確認(rèn)制動系統(tǒng)的工作是否正常。同時利用這個動態(tài)環(huán)境對一些系統(tǒng)進(jìn)行測試。為此需要在轉(zhuǎn)轂測試的同時與車輛的相關(guān)電控單元進(jìn)行通訊，完成一些輔助操作（如空調(diào)工作狀態(tài)）。

2.5 電檢

整車電子電氣檢查位于總裝工廠末端，是對于裝配完成的車輛進(jìn)行的電子電氣故障檢查的一道工序，也是排除車輛裝配過程中造成的各種電氣故障的一個必不可少的工作。此項工作直接影響出廠車輛的質(zhì)量，因此需保證下線車輛的100%的電子電氣檢查，可以采用簡化型工藝設(shè)計模式來進(jìn)行工藝布置和設(shè)計。該檢查應(yīng)涵蓋在全面完成的全部電子電氣操作的完成情況、電控單元軟硬件的一致性檢查、電控單元故障讀取檢查、電器件功能檢查等，同時還要求對結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計分析，以便進(jìn)行質(zhì)量持續(xù)改進(jìn)工作。

2.6 入庫準(zhǔn)備操作

車輛在入庫前需要的操作主要包括：里程表清零和車輛轉(zhuǎn)為車庫省電模式等，以便適應(yīng)車輛庫存時長期不啟動的狀態(tài)。這些操作相對簡單，一般采用簡化型工藝設(shè)計模式的工藝設(shè)計方案。

2.7 電子電氣返修

對于出現(xiàn)電子電氣故障的車輛必須進(jìn)行一些返修操作。返修操作要求能夠利用必要的診斷工具對車輛的故障進(jìn)行診斷分析和處理。在返修操作中必須能夠?qū)崿F(xiàn)前面的所有操作，如電子加載、電子編碼、自適應(yīng)學(xué)習(xí)，等等，以對裝配或電子電氣工藝操作中出現(xiàn)的問題進(jìn)行返修處理。其返修診斷工藝和設(shè)備是按照工藝設(shè)計返修型工藝設(shè)計模式進(jìn)行確定的。

圖7為我們根據(jù)車輛電子電氣工藝需求和質(zhì)量控制要求制定的工序及返修流程。

圖7 總裝電子電氣相關(guān)工序及返修流程示意

在車輛完成裝配和電子電氣工序后，有多個工序進(jìn)行靜態(tài)（靜態(tài)目視、電檢）和動態(tài)（轉(zhuǎn)轂、路試）的電子電氣檢查，確保發(fā)現(xiàn)電子電氣部分的缺陷和故障，并進(jìn)行返修處理。

3 結(jié)束語

全新的汽車總裝電子電氣工藝設(shè)計模式和流程的建立，解決了整車企業(yè)面對越來越復(fù)雜車輛電子架構(gòu)給總裝生產(chǎn)帶來的諸多挑戰(zhàn)，同時從工藝角度滿足了車輛個性化配置和單件訂單生產(chǎn)的需求。在此成果的基礎(chǔ)上，企業(yè)可以根據(jù)日后更新的車載電子電氣系統(tǒng)的新要求，適應(yīng)性地開發(fā)新的工藝流程和方法，保證了高質(zhì)量、零缺陷和個性化的企業(yè)產(chǎn)品供應(yīng)市場。

[1]馮艷雙.現(xiàn)場總線的特點(diǎn)及其應(yīng)用研究[J].科技傳播，2011(18)：173.

[2]汝 剛.Web混合模式下面向訂單裝配的生產(chǎn)管理系統(tǒng)[J].中國管理信息化，2011(17)：110-111.

[3]饒運(yùn)清，李培根，李淑霞，等.制造執(zhí)行系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].機(jī)械科學(xué)與技術(shù)，2002(06)：1011-1015.

[4]慈鐵軍，唐貴基，向 玲.基于精益生產(chǎn)的作業(yè)改善研究[J].中國工程機(jī)械學(xué)報，2008(03)：370-374.

Developmentof E/E Process Design Modeland Flow for Automobile FinalAssembly

ZHENGWei1，CAO Xiao-jun2

(1.China Automotive Technology And Research Center，Tianjin 300300；2.Dongfeng PeugeotCitroen Automobile Co Ltd.，Wuhan 430056，China)

With the implementation of automotive order-oriented production systems,this paper develops and establishes a completely new system of E/E process designmodel and flow for automobile final assembly to satisfy the requirementofautomobile diverse configurations and leanmanufacturing.Meanwhile theymeet the needs of automobile personalized configuration and order-oriented production in order-oriented production,and guarantee high-quality,zero defectand personalized products tomarket.

automobile finalassembly；E/E；designmodel；process flow

U466

B

1672-545X（2014）04-0060-03

2014-01-04

鄭 偉（1980—），男，湖北武漢人，工程師，碩士，主要研究方向為汽車電子與新能源系統(tǒng)的開發(fā)與其工藝設(shè)計。