白車身加工過程中車型與派生防錯探討

徐文康，張展鴻，解維炳

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白車身加工過程中車型與派生防錯探討

徐文康*，張展鴻，解維炳

（廣州汽車集團(tuán)乘用車有限公司技術(shù)中心，廣東 廣州 511434）

白車身車型與派生數(shù)量日益增多的背景下[1]，完全依靠作業(yè)人員進(jìn)行識別很難保證白車身能夠正確的加工。為消除出錯帶來的成本浪費，確保產(chǎn)品車按期交付，同時減輕作業(yè)人員的心理壓力，專注于品質(zhì)加工，探討了白車身加工過程中車型與派生防錯這一課題[2]，提出了防錯的三個手段，分別是機(jī)械手段，氣路手段和電氣手段[3]，還詳細(xì)介紹了如何有選擇性的運用機(jī)械、氣路或電氣等手段，以及如何依靠車型與派生信息準(zhǔn)確傳遞，最終實現(xiàn)車型與派生防錯的目的。

白車身；焊裝；車型；派生；防錯

引言

汽車廠商為滿足用戶的個性化需求，一方面不斷推出新的車型，另一方面各車型的配置也不斷在豐富，導(dǎo)致焊裝車間加工的車型及派生種類都在增加。假設(shè)焊裝生產(chǎn)線需要生產(chǎn)5種車型，按照每種車型2種派生，那么至少就有10種白車身。由于共線生產(chǎn)的車型多，派生也多，若完全依靠人工對車型與派生進(jìn)行識別，則很難保證正確的加工。因此，工裝設(shè)備需要具備車型與派生防錯的功能。

車型與派生防錯是在新車型工藝規(guī)劃階段進(jìn)行考慮，各線體，各工位進(jìn)行統(tǒng)籌布置，并將各工位的防錯對策寫入夾具式樣書，用以指導(dǎo)夾具設(shè)計，使得夾具被制造出來就已經(jīng)具備車型與派生防錯的功能。[4]

1 車型與派生防錯的意義

車型與派生不斷增多，若沒有防錯措施，完全依靠人工識別，一方面作業(yè)人員因為擔(dān)心出錯，導(dǎo)致工作壓力增加；另一方面為了識別車型與派生，導(dǎo)致思維活動增加。精神上的緊張，往往加劇了作業(yè)的疲憊感[5]，導(dǎo)致更加容易發(fā)生出錯，并且人的精力有限，過多的精力放在車型與派生識別上面，導(dǎo)致品質(zhì)控制能力減弱。一旦車型或者派生出錯，則后續(xù)的加工如同多米諾骨牌效應(yīng)也會是全錯，最終加工出不良品或廢品，導(dǎo)致生產(chǎn)線停線，成本受損，產(chǎn)品車無法按期交付。

通過在工裝設(shè)備上增加防錯裝置來實現(xiàn)防錯，一定程度上減輕了作業(yè)人員精神上的勞動強(qiáng)度，從而有更多的精力專注于品質(zhì)，這對品質(zhì)的保證大有幫助。防錯可以防止車型與派生的出錯，保證車型與派生能夠被正確的加工，消除不必要的停線，避免成本的增加，告別產(chǎn)品車無法按期交付的窘境。[6]

2 車型與派生防錯的手段

防錯好比一道關(guān)卡，零件特征點好比一張通行證，當(dāng)投入正確的車型與派生的情況下，零件特征點吻合，這個關(guān)卡可以放行，反之，就會阻止零件進(jìn)一步加工。防錯的內(nèi)在機(jī)理在于“阻止”，這種“阻止”是對錯誤最好的提醒，數(shù)字化工廠還能夠伴隨錯誤信息的提供，然后才是人為對這些錯誤進(jìn)行處理。這種問題處理方式，跟“止呼待”[7]的思想有著異曲同工之妙，是目前最為有效的方法?！白柚埂笔腔趯ぜ谋Ｗo(hù)和對工裝設(shè)備的保護(hù)的前提下進(jìn)行的，不能夠以破壞為代價，否則是違背初衷的。阻止的方式分為機(jī)械手段、氣路手段、電氣手段。

圖1 機(jī)械手段

機(jī)械手段主要針對手工夾具，這是由不同車型專用件RPS點的差異性，或者專用件特定的搭配關(guān)系決定的，這些特性能夠防止其他車型的零件進(jìn)行混裝，一旦選用了其他車型的零件，由于出現(xiàn)干涉而無法正常裝配，作業(yè)人員通過反思發(fā)現(xiàn)操作失誤，并立即進(jìn)行糾正。如圖1所示，零件1與零件2的定位孔孔距不一致，所對應(yīng)的定位銷的距離也不一致，使這兩種零件無法混裝，從而實現(xiàn)防錯。

氣路手段主要針對手工夾具，手工夾具普遍采用氣路控制夾緊，通過在零件差異點位置增加行程開關(guān)，并將行程開關(guān)狀態(tài)作為氣路動作的邏輯條件，一旦選用了其他車型的零件，行程開關(guān)狀態(tài)屬于異常條件，從而導(dǎo)致氣路無法進(jìn)行下一步動作，作業(yè)人員通過反思發(fā)現(xiàn)操作失誤，并立即進(jìn)行糾正。如圖2所示，當(dāng)加工派生1，派生切換開關(guān)打到派生1狀態(tài)，行程開關(guān)被觸碰的情況下，氣路接通，只能安裝派生1才能正常夾緊；當(dāng)加工派生2，派生切換開關(guān)打到派生2狀態(tài)，行程開關(guān)被觸碰的情況下，氣路自鎖，只能安裝派生2才能正常夾緊。

圖2 氣路手段

電氣手段主要針對自動線夾具，通過特定的傳感器對派生零件的差異點進(jìn)行檢測，傳感器將信號輸送給PLC，PLC 程序?qū)π盘栠M(jìn)行辨別，一旦出錯則進(jìn)行報警。如圖3所示，當(dāng)加工派生1，在派生切換界面上選擇派生1，感應(yīng)器檢測到信號，才能觸發(fā)下一步動作；當(dāng)加工派生2，在派生切換界面上選擇派生2，感應(yīng)器檢測到無信號，才能觸發(fā)下一步動作。

圖3 電氣手段

對于手工夾具，由于缺乏電氣控制功能，一般情況是先考慮機(jī)械手段防錯，機(jī)械手段防錯是零件本身特性決定的，無需采取額外的措施，若實現(xiàn)不了的情況下，則一定要采取氣路手段防錯。對于自動夾具，由于裝件過程缺乏人的主動意識，只能考慮采用電氣手段防錯，其余兩種手段都是行不通的，否則會對工件或者工裝設(shè)備造成損壞。對于手工線與自動線過渡區(qū)域，可以優(yōu)先考慮機(jī)械手段防錯，優(yōu)點是裝件過程就能夠檢驗零件是否正確裝件，若機(jī)械手段實現(xiàn)不了，則采用電氣手段防錯，缺點是當(dāng)按下啟動按鈕后，感應(yīng)器才能夠感應(yīng)零件的信號，從而辨別出零件是否正確裝件，這時候處理起來相對麻煩一些。

3 車型防錯與派生防錯的思路

為了節(jié)約生產(chǎn)線的投入成本，焊裝車間的生產(chǎn)線必須能夠支撐多款車型的共線加工，不僅要求生產(chǎn)線越來越趨于柔性化，而且設(shè)備的共用程度也越來越高，而每種車型又有2種以上的派生，派生與派生之間生產(chǎn)設(shè)備幾乎完全共用，這是生產(chǎn)線的特點。為了滿足生產(chǎn)線正確加工車型與派生的要求，生產(chǎn)線首先應(yīng)當(dāng)啟用或者準(zhǔn)備該車型的生產(chǎn)設(shè)備，這些設(shè)備能夠有選擇的加工某個車型，并且具備防止其他車型進(jìn)入的功能，這就是所謂的車型防錯，進(jìn)一步啟用或準(zhǔn)備該車型派生的生產(chǎn)設(shè)備，這些生產(chǎn)設(shè)備又能夠有選擇的加工這款車型的某個派生，具備阻止其他派生進(jìn)入的功能，這就是所謂的派生防錯。對于一款新車型，首要考慮的是如何跟其他共線車型之間的防錯，其次是考慮這款新車型下面的派生之間的防錯。

焊裝車間的生產(chǎn)線是由各分線和主線組合而成。各分線比如發(fā)動機(jī)艙線，前地板線，后地板線，左、右側(cè)圍線，頂蓋線，門蓋線。各主線比如地板總成線，車身總成線，車身裝配線。各分線先將來件加工成小總成，接著加工成大總成，大總成緊接著投入主線。主線先將發(fā)動機(jī)艙、前地板和后地板拼成地板總成，然后分別跟左、右側(cè)圍和頂蓋拼成白車身總成，最后安裝四門兩蓋，完成整個焊裝車間加工流程。

3.1 車型防錯的思路

焊裝生產(chǎn)線加工過程中，車型的屬性是一成不變的，車型的防錯主要抓住這款車型與其他車型的差異點來制定防錯方案（如圖4）。首先要對這款車型的專用件和沿用件進(jìn)行區(qū)分。專用件是這款車型獨有的，無法沿用現(xiàn)有車型的零件，專用件特征點的獲取必須是對比現(xiàn)有所有車型來獲得。沿用件是這個車型至少跟其余一種車型共用的零件，沿用件特征點的獲取必須要將沿用此工件的車型捆綁為一組團(tuán)，從而對比其他車型來獲得。

然后要對這款車型的專用工裝和共用工裝進(jìn)行區(qū)分，專用工裝是這款車型單獨使用，其他車型不使用的工裝，而共用工裝是至少跟其余一種車型共用的工裝。一般情況下，由于不同車型專用件RPS點的差異性較大，只能適合采用專用工裝。對于手工線夾具，優(yōu)先考慮專用件本身的屬性是否具備了機(jī)械防錯功能，若不具備機(jī)械防錯功能，則要采取氣路手段進(jìn)行防錯。對于自動線夾具，必須采取電氣手段進(jìn)行防錯。當(dāng)兩種車型的RPS基本上可以共用的前提下，為節(jié)約工裝投入成本及現(xiàn)場存放空間，這兩種車型存在共用工裝的可能性。共用工裝對車型防錯提出了更高的要求，必須對車型專用件進(jìn)行有效的防錯。一般情況下，在手工線夾具上必須增加氣路手段防錯，并且夾具按照車型具備兩套氣路控制模式，分別對應(yīng)兩款車型的加工，這兩套氣路控制模式采用開關(guān)進(jìn)行切換。對于自動線夾具，必須增加電氣手段進(jìn)行防錯，并且自動線按照車型具備兩套控制程序，分別對應(yīng)兩款車型的加工，這兩套控制程序可在HMI系統(tǒng)界面上進(jìn)行切換。

圖4 某焊裝線全系車型防錯思路

3.2 派生防錯的思路

焊裝生產(chǎn)線加工過程中，車型的派生屬性將會不斷的繼承下去，同時車身在后續(xù)不斷加工進(jìn)程中將獲得繼承更多的派生屬性。這些派生屬性的結(jié)合是有序的，這要源于車型多種配置個性化組合形式。

以某款車型為例（如圖5），發(fā)動機(jī)變速器具有AT和MT兩種派生，駐車系統(tǒng)具有電子手剎和機(jī)械手剎兩種派生，天窗具有全景天窗和普通天窗兩種派生，掀背門具有電動掀背門和普通掀背門兩種派生。這些派生并非獨立存在，而是要進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，才能生產(chǎn)出符合客戶個性化消費的產(chǎn)品。最能體現(xiàn)這種需求的是車型的配置表，車型配置表不僅確立了車型配置的種類，還對配置進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，從而形成這款車型的多種派生，進(jìn)而確立了白車身的派生系列。經(jīng)過進(jìn)一步歸納分析，得出這款車型有三種派生系列，分別是中配，高配和頂配。中配是MT，機(jī)械手剎，普通天窗，普通掀背門；高配是AT，電子手剎，全景天窗，普通掀背門；頂配是AT，電子手剎，全景天窗，電動掀背門。接下來對白車身派生系列采用倒推法，推導(dǎo)出各主線及各分線所對應(yīng)的派生。最后確立每條線體，甚至是每個工位需要針對哪些派生進(jìn)行防錯，以及如何進(jìn)行防錯。

派生防錯是針對車型各派生件的防錯，防止派生件被混用或者被采用錯誤的加工工藝。各派生件之間存在一些差異，主要是針對這些差異來制定防錯方案。首先要對派生件和共用件進(jìn)行區(qū)分。派生件一般根據(jù)車型的配置具有兩種以上，并通過比較獲得各派生件的差異點。共用件則跟車型配置無關(guān)，所有白車身派生系列均無差異共用。

由于派生件之間差異較小，RPS可以完全一致，因此白車身各派生系列的加工基本上共用工裝，除非特殊情況下才需要采用專用工裝加工不同派生。共用工裝對派生防錯提出了很高的要求，必須對派生專用件進(jìn)行有效的防錯。一般情況下，在手工線夾具上必須增加氣路手段防錯，并且夾具按照派生具備兩套氣路控制模式，分別對應(yīng)兩種派生的加工，這兩套氣路控制模式采用開關(guān)進(jìn)行切換。對于自動線夾具，必須增加電氣手段進(jìn)行防錯，并且自動線按照派生種類具備兩套控制程序，分別對應(yīng)兩種派生的加工，這兩套控制程序可在HMI系統(tǒng)界面上進(jìn)行切換。專用工裝，對于手工線夾具，優(yōu)先考慮專用件本身的屬性是否具備了機(jī)械防錯功能，若不具備機(jī)械防錯功能，則要采取氣路手段進(jìn)行防錯。對于自動線夾具，必須采取電氣手段進(jìn)行防錯。

圖5 某車型派生防錯思路

4 車型與派生的信息傳遞

焊裝車間生產(chǎn)的過程中，必須確保車型與派生的信息進(jìn)行準(zhǔn)確而有效的傳遞。一旦某個環(huán)節(jié)出錯，那將會是災(zāi)難性的，不僅會造成零件被錯誤的加工，導(dǎo)致零件報廢，還可能會造成設(shè)備損壞，造成停工或停線影響。因此，車型與派生信息的準(zhǔn)確傳遞顯得非常關(guān)鍵。

車型與派生信息傳遞必須是往后工序或者后工位進(jìn)行傳遞，這種傳遞具有單向性的特點。這跟生產(chǎn)線的流動方向是息息相關(guān)的，可以說是跟生產(chǎn)線流動的方向一致。車型與派生信息傳遞必須是連貫的，一旦某個環(huán)節(jié)傳遞出現(xiàn)脫節(jié)，則信息無法續(xù)傳，導(dǎo)致零件無法進(jìn)行后續(xù)加工。車型與派生的信息傳遞必須是準(zhǔn)確無誤的，這是建立在車型與派生防錯的基礎(chǔ)之上。

對于手工線，如圖6所示，除了上工序的人員口頭上對下工序的人員進(jìn)行信息傳達(dá)之外，還要在零件上做上標(biāo)識，使得信息目視化，后工序加工的時候也應(yīng)當(dāng)確保標(biāo)識易于目視，以便下一工序能夠目視識別，如此不斷的延續(xù)下去。

圖6 手工線車型與派生傳遞的特點

對于自動線，如圖7所示，上工序的夾具在出件之前必須將車型與派生信息傳遞給傳輸裝置，例如傳輸給往復(fù)桿或者機(jī)器人抓手這類傳輸裝置，傳輸裝置獲取車型與派生信息后，才能夠切換成某車型某派生的狀態(tài)，并將該工件傳輸?shù)较乱还の?，下一工位同樣要獲取傳輸裝置提供的車型與派生信息，進(jìn)而切換成某車型某派生的狀態(tài)，迎接傳輸裝置進(jìn)行安全裝件，緊接著又將車型與派生信息傳遞給機(jī)器人，機(jī)器人切換相應(yīng)的程序?qū)α慵M(jìn)行加工，如此不斷的延續(xù)下去。

圖7 自動線車型與派生傳遞的特點

車型與派生的信息傳遞，對焊裝車間加工過程中起著關(guān)鍵作用。各工位的防錯手段是一種點式的防錯，而信息的傳遞，則將各個點串起來形成一條線，這條線正是焊裝生產(chǎn)線。因此，整條生產(chǎn)線的生產(chǎn)必定會正確的上件，正確的加工出符合要求的白車身。

5 結(jié)束語

焊裝車間車型與派生防錯是一項系統(tǒng)工程，必須納入到新車型工裝設(shè)備規(guī)劃里面統(tǒng)籌考慮，并作為工裝夾具設(shè)計要求，在新車型調(diào)試階段應(yīng)當(dāng)全面啟用車型與派生防錯裝置。通過有選擇性的運用機(jī)械、氣路或電氣等手段，依靠車型與派生信息準(zhǔn)確且不斷的向后工序傳遞，實現(xiàn)整條生產(chǎn)線加工防錯的目的。在生產(chǎn)線實現(xiàn)防錯的基礎(chǔ)上，一方面消除了因出錯導(dǎo)致成本浪費，保證了產(chǎn)品車的按期交貨，另一方面也減輕了作業(yè)人員的心理壓力，從而把主要精力放在技藝上，專注打造精品，形成良性的循環(huán)。

[1] 高波.汽車零部件派生式工藝設(shè)計方法研究與應(yīng)用[D].重慶:重慶大學(xué),2017.

[2] 徐文康.白車身焊裝工藝規(guī)劃問題解決思路及方法[J].汽車工藝與材料,2016,8:38-42.

[3] 王軍,輦麗麗.防錯技術(shù)在汽車車身焊裝生產(chǎn)線上的應(yīng)用[J].成組技術(shù)與生產(chǎn)現(xiàn)代化,2010,27(3):10-12.

[4] 韋國健,蘇世棟.防錯技術(shù)在汽車車身制造過程中的應(yīng)用[J].企業(yè)科技與發(fā)展,2014,13:45-47.

[5] 白玉苓.工作壓力,組織支持感與工作倦怠關(guān)系研究[D].北京,首都經(jīng)濟(jì)貿(mào)易大學(xué),2010.

[6] 魏春波.2010中國汽車工程學(xué)會年會論文集[C].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2010:1005-1009.

[7] 莫純,甄文媛.3問生產(chǎn)[J].汽車縱橫,2013,6:38-39.

Discussion on Vehicle Type and Derivative Error Prevention in the Process of Body in White

Xu Wenkang*, Zhang Zhanhong, Xie Weibing

( Guangzhou Automobile Group Motor co., Ltd., Technology Center, Guangdong Guangzhou 511434 )

With the increasing number of body-in-white types and derivations, it is difficult to ensure that body-in-white can be correctly processed entirely relying on the identification of operators. In order to eliminate the cost waste caused by errors, ensure the punctual delivery of product vehicles, reduce the psychological pressure of operators, and focus on the quality processing, the paper discusses the issue of vehicle type and derivative error prevention during the processing of body-in-white. It proposes three means of error prevention, namely mechanical means, pneumatic means and electrical means. It also describes how to selectively use the mechanical, pneumatic or electrical means in detail, as well as how to rely on the accurate transmission of vehicle types and derivative information to realize the vehicle type and derivative error prevention ultimately.

body-in-white;welding;vehicle type;derivative;error prevention

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1671-7988(2019)03-179-04

U466

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1671-7988(2019)03-179-04

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通訊作者徐文康，技術(shù)員，工程師，就職于廣州汽車集團(tuán)乘用車有限公司技術(shù)中心，主要研究方向為白車身焊裝工藝。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.03.060