Red X工具在解決鈑金焊合件尺寸問題中的探究

楊云長(zhǎng)， 韋宇星（. 上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西柳州，545007，. 柳州五菱汽車工業(yè)有限公司，廣西柳州，545007）

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Red X工具在解決鈑金焊合件尺寸問題中的探究

楊云長(zhǎng)1， 韋宇星2
（1. 上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西柳州，545007，
2. 柳州五菱汽車工業(yè)有限公司，廣西柳州，545007）

Red X工具是分析系統(tǒng)和統(tǒng)計(jì)工程的方法，通過分析極端樣件差異找到復(fù)雜問題產(chǎn)生的根本原因。本文以N400車型前輪罩為例，基于其焊合總成焊接后無法取出焊具的問題，通過運(yùn)用問題定義樹、項(xiàng)目定義樹、測(cè)量系統(tǒng)驗(yàn)證、配對(duì)對(duì)比、工位查找等幾個(gè)Red X策略步驟的研究分析，找到了問題的根源。不僅成功解決了此問題，還為后續(xù)車型開發(fā)提供了重要的設(shè)計(jì)參考依據(jù)。

Red X；Green Y；Multi-Vari；配對(duì)對(duì)比；工位查找

引言

Red X工具廣泛應(yīng)用于通用、克萊斯勒等美國(guó)汽車制造公司［1-2］。Red X工具是一種有關(guān)分析系統(tǒng)和統(tǒng)計(jì)工程的方法，與常用的由自變量X向因變量Y轉(zhuǎn)變的魚骨圖工具有所不同，具體是：Red X工具是由因變量Y出發(fā)，在給定的置信度下，不斷收斂出差異，并通過其特定的評(píng)估方法來找出問題產(chǎn)生的根源，也就是自變量X。簡(jiǎn)單的說，Red X策略是由問題出發(fā)，并將問題轉(zhuǎn)換為可測(cè)量的Green Y后，運(yùn)用問題定義樹、項(xiàng)目定義樹、策略圖、多變差分析、配對(duì)對(duì)比、確認(rèn)測(cè)試、執(zhí)行圖等工具，找出真正的原因（Red X），進(jìn)而解決問題。Green Y和Red X的區(qū)別是：Red X是因，Green Y是果［3-5］。

Red X策略的核心思路是尋找差異，通過分析BOB件和WOW件的差異，運(yùn)用互換、互裝、拆分等方法發(fā)現(xiàn)差異來源。對(duì)總裝的裝配件而言，BOB件和WOW件取證相對(duì)容易，但對(duì)于鈑金焊合件，尤其是白車身而言，由于零件無法拆裝，BOB件和WOW件獲取困難。在這種情況下，Red X策略仍然可用，焊合件可以通過尋找差異工位等信息來尋找極端差異信息，進(jìn)而解決問題。下述以N400車型前輪罩焊合件焊接后無法取出焊具的問題為例進(jìn)行分析。

1　案例與分析

1.1反饋的問題分析

以N400車型為例。具體問題描述：在N400車型開發(fā)初期，零件供應(yīng)商反饋前輪罩焊合件焊接后，焊合總成與焊具主定位銷干涉，如圖1所示，零件無法從焊具中取出，故障率100%。前輪罩焊合件結(jié)構(gòu)，如圖2所示。

圖1　前輪罩焊合總成與焊具主定位銷干涉示意

圖2　前輪罩焊合件結(jié)構(gòu)示意

運(yùn)用Red X工具，得出如下問題定義樹，如圖3所示。

圖3　問題定義樹

通過問題定義樹的層層分解，就可以將問題落實(shí)到解決河西工廠供應(yīng)商處前輪罩與焊具干涉問題這個(gè)具體項(xiàng)目上了。

因?yàn)楦缮媪坎豢芍庇^測(cè)量，但干涉量可以轉(zhuǎn)化為間隙測(cè)量值（以0值代替干涉量作為測(cè)量系統(tǒng)分析值，不影響測(cè)量系統(tǒng)分析），所以，在本案例中，Green Y就是間隙測(cè)量值。據(jù)此做出的項(xiàng)目定義樹，如圖4所示。

圖4　項(xiàng)目定義樹

1.2觀察失效

這個(gè)階段的主要目的是將具體項(xiàng)目鎖定到一個(gè)可以測(cè)量的Green Y，通過測(cè)量Green Y，得出BOB和WOW樣本（注：BOB和WOW是Red X工具中的術(shù)語(yǔ)，指的是兩個(gè)相反極端的樣本）。零件主定位孔形狀設(shè)計(jì)為橢圓形，因此，將零件和定位銷按長(zhǎng)、短軸方向分為兩個(gè)極值方向，測(cè)量間隙值。從現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查來看，干涉主要發(fā)生在位置①、②處，位置③、④處不干涉，可以認(rèn)為①、②處為BOB，③、④處為WOW，測(cè)量位置如圖5所示。

圖5　測(cè)量位置示意

2　測(cè)量系統(tǒng)驗(yàn)證

采用的測(cè)量系統(tǒng)是否可靠是Red-X 策略應(yīng)用的前提，因此需要對(duì)采用的測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)證。在本案例中，由于零件故障率100%，無法找到極好和極差兩個(gè)極端邊界樣本，所以選用了“零階段”分析法（Isoplot Stage Zero）［6］。

具體步驟如下：

第一步：選取1件零件連續(xù)測(cè)量5次，測(cè)量方法及測(cè)量工具如圖6所示，測(cè)量結(jié)果如圖7所示。

圖6　測(cè)量方法及工具示意

圖7　測(cè)量結(jié)果

第二步：根據(jù)第一步的測(cè)量結(jié)果，確定測(cè)量系統(tǒng)的偏差ΔM；在“零階段” 分析中，定義測(cè)量系統(tǒng)的偏差ΔM約等于BOB的極差（極差為極大值與極小值之差，后同）RBOB和WOW的極差RWOW的較大者，將其定義為Rmax。在從第一步可以得出：RBOB=0.32-0.28=0.04 RWOW=0.03-0.00=0.03故：Rmax為0.67，所以測(cè)量系統(tǒng)的偏差ΔM=Rmax=0.04。

第三步：確定產(chǎn)品差異ΔP；在零階段分析中將產(chǎn)品差異ΔP定義為約等于BOB的中值BOB和WOW中值WOW之差的絕對(duì)值Δ。從第一步的數(shù)據(jù)可以得：

第四步：確定測(cè)量系統(tǒng)是否通過驗(yàn)證。Red X中規(guī)定：當(dāng)ΔP/ΔM?6時(shí)，測(cè)量系統(tǒng)才是可靠的，測(cè)量系統(tǒng)才能通過驗(yàn)證。從前面的計(jì)算可以看出：

ΔP/ΔM=0.28/0.04=7＞6

由此可見，在本測(cè)量系統(tǒng)中產(chǎn)品的差異大于測(cè)量系統(tǒng)的差異的6倍，驗(yàn)證通過，測(cè)量系統(tǒng)可靠。

3　主要影響因素探究

驗(yàn)證了測(cè)量系統(tǒng)，就可以根據(jù)此測(cè)量方式尋找BOB和WOW極端樣本。這個(gè)階段可以運(yùn)用Strategy Diagram（策略圖）、Multi-Vari（多變差分析）、Component Search（元件查找）、Group and Paired Comparison（分組和配對(duì)對(duì)比）等工具。在本案例中，選取結(jié)構(gòu)類似的N400 和N111兩種車型前輪罩進(jìn)行比較。因此采取如下策略（圖8），同時(shí)選取兩個(gè)車型左右各3件零件分別進(jìn)行4個(gè)間隙要素進(jìn)行測(cè)量，運(yùn)用Multi-Vari工具生成Multi-Vari曲線圖（圖9）。

圖8　策略圖

圖9　Multi-Vari曲線圖

通過此兩步可以得出，最大的差異發(fā)生在Point to Point（點(diǎn)對(duì)點(diǎn)），Model to Model（車型對(duì)車型）。因此，Red X隱藏在影響這兩者的要素之中。

繼續(xù)對(duì)問題進(jìn)行收斂，進(jìn)一步展開線索分析。影響測(cè)量間隙的主要原因有孔的形狀和位置度。與N111前輪罩定位不同的是，N400主定位銷與前輪罩主定位面設(shè)計(jì)為75°夾角。因此，主定位孔在水平面的投影為橢圓，這是導(dǎo)致①、②處與③、④處測(cè)量間隙差異的主要原因。故：由幾何投影分析所知，位置度因素被排除（如圖10所示），Red X可能隱藏在影響Model to Model的要素之中。

圖10　幾何投影分析示意

接下來運(yùn)用工位查找工具分析。前輪罩焊接工藝，如圖11所示。

圖11　前輪罩焊接工藝示意

故障發(fā)生在OP50環(huán)節(jié)，OP50環(huán)節(jié)的詳細(xì)操作如圖12所示。

圖12　OP50環(huán)節(jié)詳細(xì)操作示意

OP50第一個(gè)操作環(huán)節(jié)，當(dāng)在零件4上焊接4點(diǎn)以后，故障發(fā)生，零件取不出焊具。因此，Red X可能潛藏在零件4上。

配對(duì)對(duì)比：在工位查找的基礎(chǔ)上，接下來使用配對(duì)對(duì)比對(duì)N400和N111兩個(gè)車型零件4定位孔形狀的差異進(jìn)行分析。分別選取5件兩個(gè)車型零件的主、副定位孔在焊具上的間隙進(jìn)行比較，所得配對(duì)對(duì)比趨勢(shì)圖，如圖13所示。N111定義為BOB，N400定義為WOW。

圖13　N400和N111前輪罩主、副定位孔配對(duì)對(duì)比趨勢(shì)圖

由配對(duì)對(duì)比的一致性趨勢(shì)來看，Dimension 1（主定位孔）的形狀是Red X候選者。

4　確定主要影響因素

Red X候選者確定后，下一步就是采用預(yù)先設(shè)定的置信度，利用統(tǒng)計(jì)的方法證明這個(gè)Red—X的候選者就是真正的Red—X。這個(gè)階段常用的工具有B vs.C和全析因分析。B vs.C工具中包括：Tukey B vs.C、Six Pack B vs.C、Barrier B vs.C等。幾者之間的區(qū)別在于：Tukey B vs.C主要用在確認(rèn)較弱的Red X候選者情況、Six Pack B vs.C主要用在較強(qiáng)的Red X候選者情況、Barrier B vs.C主要用在定性事件的確認(rèn)上。本案例中，使用Tukey B vs.C對(duì)其進(jìn)行確認(rèn)。

選取95%的置信度，查表所得的計(jì)算終值為6，在Red—X分布上的前后各1/6區(qū)域選擇B和C的樣本，取值區(qū)間如圖14所示。選取樣本量為3。按照平時(shí)的操作流程和先前決定的隨機(jī)順序給出B&C的樣本，測(cè)量Green Y。試驗(yàn)數(shù)據(jù)排列表如表一所示，經(jīng)過隨機(jī)的順序操作（查看表一中的Run Order），并按照Green Y進(jìn)行排列（查看表1中的Rank Order），計(jì)算得到的終值為6，滿足所需最小計(jì)算終值6。證明Dimension 1（主定位孔）的形狀是真正Red X。

圖14　B、C的取值區(qū)間示意

表1　試驗(yàn)數(shù)據(jù)排列表

5　執(zhí)行控制

通過Red X策略“六步法”的前五步，已經(jīng)找到并確認(rèn)了影響問題的Red X：Dimension 1（主定位孔1）的形狀。就需要對(duì)影響因素采取控制措施，并確認(rèn)最終的控制效果。

根據(jù)允許度平行四邊形法則，主定位孔1的直徑要大于等于102.5mm時(shí)，主定位孔才不會(huì)與夾具產(chǎn)生干涉。允許度平行四邊形法則結(jié)果如圖15所示。

圖15　允許度平行四邊形法則結(jié)果示意

在生產(chǎn)線工裝無法更改及更改成本較高時(shí)，設(shè)計(jì)人員對(duì)主定位孔形狀尺寸進(jìn)行了更改，由102+0.1更改為102.5+0.1。更改后故障消除，得到執(zhí)行圖如圖16所示。

圖16　執(zhí)行圖

6　結(jié)束語(yǔ)

采用Red X 統(tǒng)計(jì)工程工具的“六個(gè)步驟”找到了前輪罩主定位孔形狀尺寸不合理是引起零件與焊具干涉問題的主要原因，并通過設(shè)計(jì)變更對(duì)其調(diào)整控制，最終獲得明顯的改進(jìn)效果。同時(shí)，運(yùn)用Red X工具從果到因的方式有效提高了問題解決效率。

［1］Keki.Bhote，Adi.Bhote .World Class Quality: Using Design of Experiments to Make It Happen ［M］， American Management Association，2000.

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［6］姚芾.運(yùn)用Red-X策略解決凱越車后輪外傾超差的問題［D］.上海交通大學(xué).2007.

Application of Red X Rools on Solving the Problem of Welding Size

Yunchang Yang1， Yuxing Wei2
（1. SAIC-GM-Wuling Automobile Co.， Ltd.， LiuZhou， GuangXi， 545007， China；
2. Liuzhou Wuling Automobile Industry Co.， Ltd.， LiuZhou， GuangXi， 545007， China）

Red X tool is methods about analysis system and statistical engineering. Through the analysis of differences on the extreme sample. Red X can find the root cause of the complex problems. In this paper. Red X tools were used to analyze and find the root cause of N400 model's front wheelhouse welding interference with fixture， such as problem definition tree， project definition tree， variable measurement systems isoplot， paired comparison and operation search rools. These tools were used succesfully， not only solved the problem， but also provides an important reference for future design development models.

Red X； Green Y； Multi-Vari； Paired Comparison； Operation Search

E-mail: Yunchang.Yang@sgmw.com.cn

U175.3

A

2095-8412 （2016） 03-334-06

楊云長(zhǎng)（1985-），男，本科，助理工程師，現(xiàn)工作于上汽通用五菱汽車股份有限公司，主要從事供應(yīng)商質(zhì)量管理方面的工作。