整車重量管理控制方法的探討與應(yīng)用

嚴(yán)永攀　陳德旺

摘要：整車重量管控是項(xiàng)目階段對整車重量及軸荷提出總體要求，并對關(guān)鍵零件部件提出各重量目標(biāo)值，在車輛設(shè)計(jì)階段和工業(yè)化階段，依據(jù)上述目標(biāo)要求對車輛零件、系統(tǒng)及整車重量進(jìn)行控制和管理，最終滿足重量性能要求。本文旨在通過對整車重量管理控制方法在整車開發(fā)過程中應(yīng)用的探討，為汽車重量性能完成及輕量化設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)提供指導(dǎo)與借鑒意義。

關(guān)鍵詞：整車；重量管理；控制；輕量化

近年來，隨著國家油耗排放法規(guī)限值要求的越來越嚴(yán)苛，各乘用車廠家都不遺余力采用新技術(shù)、新材料及新工藝進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)，以達(dá)到節(jié)能減排的目的。

如圖所示整車每減重10%，燃油消耗可減少3%-4%，尾氣排放可減少4%-10%，動(dòng)力性、疲勞損傷、碰撞及制動(dòng)性能都有不同程度的優(yōu)化與提升。目前對輕量化研究比較多，而對整車重量管控確保整車重量目標(biāo)實(shí)現(xiàn)研究較少。本文旨在通過對整車重量的管理與控制方法介紹與探討，為整車工業(yè)化階段整車重量目標(biāo)完成及輕量化設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)提供指導(dǎo)意義。

1.零件重量管控

一般整車重量管控包括零件重量管控、系統(tǒng)（專業(yè)目標(biāo)）重量管控及整車重量管控。通過對零件重量跟蹤與控制，實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)重量控制，以及整車重量控制，確保整車車重量性能目標(biāo)的達(dá)成。

整車開發(fā)過程中按照零件是否為新開發(fā)分為沿用件和專用件。沿用件顧名思義就是沿用其它已有車型零件；專用件即為針對車型新開發(fā)零件。重量管控主要是針對專用件進(jìn)行重量演變跟蹤，確保零件重量、系統(tǒng)重量及整車重量目標(biāo)達(dá)成。重量專業(yè)根據(jù)設(shè)計(jì)明細(xì)表（EBOM），篩選出專用件，制訂專用零件理論重量收集的計(jì)劃，跟蹤專業(yè)理論重量及供應(yīng)商報(bào)價(jià)重量，然后將供應(yīng)商反饋零件的理論重量與初始定義的理論重量逐一進(jìn)行比較核實(shí)。對于重量差值小于100g或者變化量小于5%零件重量組認(rèn)為零件的重量是符合要定義要求的。對于最新重量與初始定義超出上述差值的，需要和專業(yè)工程師一起分析重量差異的原因并最終達(dá)成一致意見，獲得雙方認(rèn)可的理論重量；對不能達(dá)成一致意見的零件，重量組將其放到風(fēng)險(xiǎn)與機(jī)遇清單進(jìn)行跟蹤，后續(xù)通過實(shí)際稱重驗(yàn)證該零件的實(shí)際重量。零件管理控制流程圖如圖1所示。

零件的重量管控按照開發(fā)節(jié)點(diǎn)的順序可以分為兩個(gè)階段，即設(shè)計(jì)階段和工業(yè)化階段。設(shè)計(jì)階段重量工程師通過跟蹤零件設(shè)計(jì)更改通知書，評估零件重量變化對系統(tǒng)重量及整車重量影響，給出重量專業(yè)建議；工業(yè)化階段重量工程師根據(jù)實(shí)際稱重結(jié)果與理論重量對比分析，發(fā)現(xiàn)不符合定義狀態(tài)的零件，并將信息反饋給專業(yè)。

2.超重零件跟蹤與推進(jìn)

零件的跟蹤是持續(xù)分批進(jìn)行，重量專業(yè)會(huì)定期向項(xiàng)目組和專業(yè)展示重量現(xiàn)狀，為了更好的反映零件的重量現(xiàn)狀，重量專業(yè)會(huì)根據(jù)實(shí)際零件稱重進(jìn)展，按照專業(yè)進(jìn)行分類，選取每批超出初始定義前10零件進(jìn)行跟蹤，和專業(yè)及供應(yīng)商分析減重的可能性，并要求專業(yè)和供應(yīng)商制定詳細(xì)的改進(jìn)計(jì)劃，重量專業(yè)對減重后零件進(jìn)行重量驗(yàn)證工作，直至零件達(dá)到初始定義要求。當(dāng)?shù)谝慌?0個(gè)超重零件問題解決后，再選取另外10個(gè)零件，直到所有超重的零件問題得到解決。

以某車型NVH包為例，在工業(yè)化早期時(shí)候重量專業(yè)發(fā)現(xiàn)NVH包初始定義的零件重量跟專業(yè)提供的理論重量相差較大，并在項(xiàng)目性能會(huì)上展示了超重零件清單，表2-1為選取的超重零件跟蹤進(jìn)展情況。

從表2-1可以看出在零件初始定義重量和工裝樣件重量存在較大差異，實(shí)際重量超出理論重量較多，初始NVH包定義理論重量為19.52Kg，首次工裝樣件實(shí)測重量為31.246Kg，整個(gè)NVH包超重11.726Kg，其中座艙前圍檔板隔音墊和通道隔音墊重量相對理論重量增加1倍。經(jīng)分析確認(rèn)為了獲得更好的聲學(xué)性能，隔音墊等零件相對初始定義發(fā)生了演變，經(jīng)專業(yè)與重量組評估后重新定義了NVH包的零件理論重量，新的NVH包總重23.407Kg。然而供應(yīng)商提供樣件仍超出理論重量較多，總共超重7.839Kg。NVH包超重對整車目標(biāo)達(dá)成造成了嚴(yán)重風(fēng)險(xiǎn)，重量專業(yè)向項(xiàng)目組及專業(yè)提出預(yù)警，經(jīng)項(xiàng)目組、零件專業(yè)和重量專業(yè)一致協(xié)商，要求專業(yè)和供應(yīng)商制訂減重計(jì)劃組協(xié)同專業(yè)和供應(yīng)商制訂了減重計(jì)劃，分別在第40周、第41周及第42周對供應(yīng)商送的樣件進(jìn)行稱重核實(shí)，減重后的NVH包重量23.294Kg，全部零件符合定義的重量，減少了整車重量超重風(fēng)險(xiǎn)。

3.零件重量KPI管理跟蹤

新車開發(fā)過程中，一般一個(gè)車型會(huì)適配2-3種動(dòng)力總成，一個(gè)動(dòng)力總成有按照配置有2-3個(gè)級(jí)別，這使得整車零件較多，以某車型為例整車適配3款動(dòng)力總成，總共有6個(gè)系列車型，整車由8100多個(gè)零件構(gòu)成，其中專用零件1399個(gè)，為了更加清晰展示項(xiàng)目階段整車重量控制工作進(jìn)展，選取了專用零件重量不小于100g零件，建立KPI跟蹤圖標(biāo)，該圖標(biāo)將反映對重量影響較大零件跟蹤進(jìn)展、零件符合性情況以及預(yù)測整車重量趨勢。使得整個(gè)車型隨著零件重量管控工作的推進(jìn)，零件實(shí)際重量將逐步替代理論重量，整車重量逐漸接近真實(shí)重量。為了更全面的展示重量控制工作的進(jìn)展，選取對整車重量影響較大零件（一般選取零件的重量超過100g零件）建立KPI進(jìn)行跟蹤，旨在通過對較大零件跟蹤，反映整車零件重量狀態(tài)水平及預(yù)測整車重量趨勢。

如圖3-1所示為某車型零件KPI跟蹤表：從圖中可以看出該車型超出100g新開發(fā)零件有358個(gè)。KPI跟蹤分為兩個(gè)階段：第一階段Week47Week2（第2年第2周）主要是對理論重量符合性進(jìn)行檢查，對比是初始定義重量和零件的理論重量；第二階段Week4 Week20是對前述理論重量進(jìn)行對比驗(yàn)證，用實(shí)測新開發(fā)零件重量與理論重量進(jìn)行對比。具體以第一階段Week47和Week2柱狀圖為例，根據(jù)制造明細(xì)表篩選出358個(gè)新開發(fā)零件（重量超過100g），47周時(shí)監(jiān)測了41個(gè)零件，其38零件的理論重量符合性滿足要求，3個(gè)零件理論重量超重，還有317個(gè)零件待核實(shí)……到第二年的第2周時(shí)累計(jì)完成245個(gè)零件理論重量符合性監(jiān)控且滿足要求，累計(jì)15個(gè)零件超重，8個(gè)零件是項(xiàng)目組決定或者設(shè)計(jì)更改通知書確認(rèn)同意增重零件，仍有86個(gè)零件需要繼續(xù)核實(shí)符合性；第二階段Week4 Week20柱狀圖含義與此相似，區(qū)別是此階段主要是根據(jù)實(shí)測零件重量與理論重量進(jìn)行對比，第4N時(shí)50個(gè)零件經(jīng)實(shí)測驗(yàn)證重量符合要求，262個(gè)零件為理論重量符合要求但仍需實(shí)測驗(yàn)證，26為超重零件，10個(gè)為確定會(huì)增加重量零件，最上層10個(gè)為沒有核實(shí)符合性的零件個(gè)數(shù)……直到20周完成全部零件實(shí)測符合性驗(yàn)證。

4.系統(tǒng)目標(biāo)跟蹤

將整車重量分解到各個(gè)系統(tǒng)，并跟蹤各系統(tǒng)重量目標(biāo)對確保整車重量目標(biāo)實(shí)現(xiàn)具有重要意義。系統(tǒng)目標(biāo)確定后，隨著項(xiàng)目的推進(jìn)，在設(shè)計(jì)階段及工業(yè)化階段，零件的設(shè)計(jì)與更改、數(shù)量的變更，都會(huì)帶來重量變化，因此各系統(tǒng)重量也是波動(dòng)變化的。重量專業(yè)將各系統(tǒng)重量現(xiàn)狀展示出來，并與目標(biāo)值對比，對超出目標(biāo)值較多系統(tǒng)，要求專業(yè)進(jìn)行減重或協(xié)調(diào)其它系統(tǒng)減重，確保整車重量目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

為了實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)的重量目標(biāo)，在項(xiàng)目初期階段盡可能預(yù)估項(xiàng)目存在不確定方案，預(yù)估重量影響，同時(shí)重量專業(yè)在各項(xiàng)目中積累減重方案，并根據(jù)質(zhì)量、周期、成本和性能指標(biāo)對各種方案進(jìn)行難易程度分類。以便在系統(tǒng)重量發(fā)生較大波動(dòng)時(shí)及時(shí)提出減重方案進(jìn)行補(bǔ)償。

5.整車重量目標(biāo)管控

零件的管控及稱重完成后，需根據(jù)制造明細(xì)表對整車零件重量進(jìn)行匯總求和，并將汽油及各種加注液重量也一并計(jì)算得到各車型零件求和重量（Mass of sum Parts Weight）。根據(jù)匯總零件重量與整車實(shí)測重量（Mass of average Vehicle Weight）進(jìn)行對比，一般要求零件求和重量與整車實(shí)測值在士5Kg范圍內(nèi)，零件重量狀態(tài)是可以接受的，圖5—1為整車重量控制流程圖。整車稱重從試裝開始一直持續(xù)到爬產(chǎn)階段，要求各動(dòng)力總成、各級(jí)別整車至少測3臺(tái)，以確保整車重量穩(wěn)定性和代表性。

通過對零件重量管控、系統(tǒng)目標(biāo)跟蹤及整車重量實(shí)測流程，整車重量目標(biāo)能夠很好的完成。以某車型為例，其理論重量、零件求和重量及實(shí)測整車重量如圖5-2所示，從圖中可以看出該車型定義慣量級(jí)別（cI值）為1700，其允許的法規(guī)申報(bào)最大值為1660Kg，法規(guī)允許的重量偏差為±3%，那么整車實(shí)測允許最大重量為1709.8Kg，根據(jù)公司技術(shù)要求設(shè)計(jì)階段整車重量需要控制在2%線以內(nèi)，即整車?yán)碚撝亓坎坏贸?693.2Kg。該車型總共有3個(gè)級(jí)別4個(gè)車型，每個(gè)車型第一個(gè)柱子為設(shè)計(jì)時(shí)整車?yán)碚撝亓浚═heory Mass），第二個(gè)柱子為零件稱重求和重量，第三列為整車實(shí)測重量，該車型的3級(jí)車型的理論重量為1696Kg，超出2%設(shè)計(jì)要求，重量存在超重的風(fēng)險(xiǎn)。項(xiàng)目階段通過對整車重量管控，尤其是對零件管控與跟蹤，最終零件求和重量為1683Kg，整車實(shí)測平均重量為1680Kg，整車重量降到設(shè)計(jì)要求的2%控制線以下，重量收益明顯整車減重16Kg左右，確保了整車重量目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

結(jié)論：

整車重量管理控制方法的應(yīng)用能夠很好的反映零件與整車在項(xiàng)目各個(gè)階段重量水平，能夠較好的控制零件、系統(tǒng)的重量，達(dá)成整車的重量目標(biāo)，同時(shí)該方法的應(yīng)用能帶來較為明顯的重量收益。相信隨著整車重量管控方法逐步應(yīng)用與完善，其在零件重量控制與整車重量目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)方面將會(huì)發(fā)揮更加重要作用。