樣車試制試驗單元挑選方法研究

徐海華　馮昊　王鏡先　張海玲　唐麗

摘 要：樣車試制是汽車研發(fā)過程中的重要環(huán)節(jié)。試驗單元是在樣車研發(fā)過程中極為重要的非整車試驗實體，多種試驗用途需通過試驗單元進行，每種試驗用途需根據(jù)需求進行零件挑選，但目前缺少一種規(guī)范的試驗單元零件挑選方法，且均為手動挑選。本文對挑選方法進行研究，給出了兩種試驗單元零件挑選方法，并且根據(jù)該方法開發(fā)程序?qū)崿F(xiàn)了樣車試制試驗單元的自動化挑選。

關(guān)鍵詞：樣車試制;試驗單元;零件挑選方法;程序開發(fā)

1 引言

樣車試制是汽車研發(fā)過程中的重要環(huán)節(jié)[1]。試驗單元是在汽車研發(fā)的樣車試制過程中，由樣車車間組裝的用于工程臺架試驗、局部子系統(tǒng)試驗的試驗實體。試驗單元所涉及的試驗用途包含國家強檢試驗、內(nèi)外飾認證試驗等多個試驗類別，包含門開關(guān)耐久試驗、搖窗機耐久試驗、雨刮耐久試驗、側(cè)氣簾子系統(tǒng)點爆試驗、車頂壓潰試驗等幾十項試驗內(nèi)容。

目前在樣車試制過程中，由于每種試驗單元需求零件類型不同，因此在每個新車型試制過程中，均需要由每項試驗用戶針對每種試驗單元從工程核對的BOM中勾選試驗零件。由于BOM結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且每種試驗單元所需零件類型差異較大，因此在試驗單元挑選過程中需要根據(jù)經(jīng)驗對用戶挑選的零件清單進行多次檢查確認，否則將會存在漏挑、錯挑、多挑零件的可能，影響后續(xù)試驗進行以及造成物料浪費[2]。

本文針對目前樣車試制過程中試驗單元需根據(jù)經(jīng)驗手動挑選及檢查，且缺乏明確的挑選標(biāo)準(zhǔn)的問題進行了研究，給出了一種用于樣車試制階段試驗單元的零件挑選方法，并通過編寫程序?qū)崿F(xiàn)試驗單元自動挑選。

2 挑選方法設(shè)計

2.1 基于整車產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的試驗單元挑選方法

整車產(chǎn)品結(jié)構(gòu)是一種汽車產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹，如圖1所示，用于定義汽車零件層級結(jié)構(gòu)。先將整車劃分為若干功能塊，再對每個功能塊分別進行細分，并進行編號，如6.1.1前擋風(fēng)玻璃從屬于6.1車窗及6.外飾。汽車的全部零件可根據(jù)此結(jié)構(gòu)樹進行劃分，即每個汽車零件在該結(jié)構(gòu)樹上有對應(yīng)的編號，因此根據(jù)此結(jié)構(gòu)樹編號可挑選到任何零件。通過試驗單元進行的試驗不需要整車全部零件，僅需部分子系統(tǒng)零件進行試驗，因此可根據(jù)汽車產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹進行試驗單元零件挑選[3]。

以汽車產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹作為基準(zhǔn)，通過結(jié)構(gòu)樹編號進行試驗單元零件挑選，首先需在整車BOM清單中將每個零件號與結(jié)構(gòu)樹編號進行關(guān)聯(lián)。目前的工程零件信息系統(tǒng)中會維護每個零件的結(jié)構(gòu)樹編碼，因此可根據(jù)結(jié)構(gòu)樹編號在整車BOM中挑選試驗單元零件。

其次，需定義好每種試驗用途對應(yīng)的結(jié)構(gòu)樹編號，如A試驗用途對應(yīng)5.1.1及5.1.2和5.2.1.3這幾種結(jié)構(gòu)樹編號的零件，B試驗用途對應(yīng)6.2.3的全部結(jié)構(gòu)樹編號零件。將全部試驗用途與結(jié)構(gòu)樹編號進行對應(yīng)生成對照表。

因此，通過結(jié)構(gòu)樹編碼即可將BOM清單中的零件號與每種試驗用途進行關(guān)聯(lián)，且該結(jié)構(gòu)樹適用于全部車型，不需要根據(jù)不同車型單獨進行匹配。在進行試驗單元零件挑選時，可根據(jù)試驗用途與結(jié)構(gòu)樹編號對照表，從整車BOM清單中挑選試驗零件。

2.2 基于歷史數(shù)據(jù)的試驗單元挑選方法

基于歷史數(shù)據(jù)的試驗單元挑選方法是通過歷史試驗單元零件挑選數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)庫，根據(jù)此數(shù)據(jù)庫指導(dǎo)新項目試驗單元的零件挑選。并且隨著項目的不斷增多，可逐步通過積累新的歷史數(shù)據(jù)來更新完善數(shù)據(jù)庫，逐步提高此方法零件挑選的準(zhǔn)確性。

該方法需對歷史BOM清單和歷史試驗單元零件清單2種歷史數(shù)據(jù)進行收集。歷史BOM清單數(shù)據(jù)中包含項目代碼、零件號以及結(jié)構(gòu)樹編號等信息，歷史試驗單元零件清單包含試驗用途、項目代碼、零件號等試驗信息。通過項目代碼與零件號作為關(guān)鍵值將2種歷史數(shù)據(jù)進行關(guān)聯(lián)，如圖2所示，形成試驗用途與結(jié)構(gòu)樹編號的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫。

形成關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫后對結(jié)構(gòu)樹編號與試驗用途進行相關(guān)性分析，根據(jù)以下公式計算每種試驗用途對應(yīng)的每個結(jié)構(gòu)樹編號的挑選概率：

式中Pij為第i種試驗用途，第j種結(jié)構(gòu)樹編號對應(yīng)的挑選概率;n為歷史項目數(shù);aijk為第i種試驗用途，第j種結(jié)構(gòu)樹編號在第k個項目試驗單元零件清單中被挑選的次數(shù);bijk為第i種試驗用途，第j種結(jié)構(gòu)樹編號在第k個項目BOM中出現(xiàn)的次數(shù)。

通過計算發(fā)現(xiàn)全部Pij趨近于0或1，即對于每種試驗用途結(jié)構(gòu)樹編號都與試驗用途具有較強相關(guān)性，可根據(jù)Pij對進行試驗單元零件挑選，挑選整車BOM中Pij接近為1的結(jié)構(gòu)樹編號對應(yīng)的零件。

3 自動挑選程序開發(fā)

針對以上兩種試驗單元零件挑選方法，通過EXCEL宏程序開發(fā)一種能夠自動挑選試驗單元零件的軟件程序。程序總體框架分為四部分功能：試驗用途及結(jié)構(gòu)樹編號數(shù)據(jù)庫、試驗用戶挑選界面、試驗單元零件清單生成和程序迭代升級。數(shù)據(jù)庫作為試驗零件挑選的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，用戶在挑選界面輸入試驗用途以及車號、配置等信息，程序根據(jù)數(shù)據(jù)庫和用戶輸入試驗需求自動輸出試驗單元零件清單，將最終裝車清單與程序生成零件清單差異輸入程序進行程序迭代升級，通過迭代升級不斷更新數(shù)據(jù)庫，保證自動挑選程序的準(zhǔn)確性。

3.1 程序開發(fā)

試驗用途-結(jié)構(gòu)樹編號數(shù)據(jù)庫中包含四類信息：試驗用途、結(jié)構(gòu)樹編號、本文第二節(jié)提到的歷史挑選概率以及每種試驗用途對應(yīng)的推薦概率。對于每種試驗用途的結(jié)構(gòu)樹編號，當(dāng)歷史挑選概率大于推薦概率，即認為該結(jié)構(gòu)樹編號對應(yīng)的零件會被程序挑選到試驗單元零件清單中。該數(shù)據(jù)庫生成以及維護的數(shù)據(jù)源為全部歷史項目的整車BOM以及歷史試驗單元挑選清單。

試驗用戶挑選界面分為兩個模塊：整車BOM導(dǎo)入和試驗需求輸入。整車BOM導(dǎo)入功能是將樣車試制階段核對完成的整車BOM清單導(dǎo)入自動挑選程序，該功能需將原矩陣式的整車BOM轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)化的整車配置BOM。結(jié)構(gòu)化的整車配置BOM包含序號、零件號、零件名稱、單車用量、結(jié)構(gòu)樹編號、車型配置等信息。試驗需求輸入功能保證用戶能夠根據(jù)具體試驗需求輸入試驗單元車號、車型配置、試驗用途及用戶名稱。程序可根據(jù)用戶輸入的需求信息在整車配置BOM中自動挑選用戶所需試驗零件。

試驗單元清單分兩步生成：結(jié)構(gòu)樹編號推薦表生成和試驗單元零件清單生成。首先根據(jù)用戶輸入的試驗需求，在對應(yīng)的試驗用途-結(jié)構(gòu)樹編號數(shù)據(jù)庫中挑選出每個試驗單元滿足的結(jié)構(gòu)樹編號。其次根據(jù)每種試驗用途挑選出的結(jié)構(gòu)樹編號、用戶輸入的車型配置在結(jié)構(gòu)化整車配置BOM中選取零件，生成試驗單元零件清單。最后，在試驗單元清單中標(biāo)注歷史挑選概率不為100%的零件，由用戶再次確認是否需要，進而減少物料浪費，并且對于歷史數(shù)據(jù)中從未出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)樹編號對應(yīng)的零件，會提示用戶確認是否需要，以保證不會少選零件影響試驗進行。最終由用戶確認后的試驗單元零件清單即為用于后續(xù)試驗單元制造的物料準(zhǔn)備清單。

3.2 程序升級

由于項目不斷更新以及新車型不斷研發(fā)，基于歷史數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫也需不斷迭代升級。數(shù)據(jù)庫迭代升級分為兩個方向：新結(jié)構(gòu)樹編號更新以及實際試驗單元裝配差異零件更新。由于數(shù)據(jù)庫的生成源于歷史整車BOM以及歷史試驗單元零件清單，因此當(dāng)有項目出現(xiàn)新的結(jié)構(gòu)樹編號時，數(shù)據(jù)庫會自動進行更新。此外，對于差異零件，可維護差異數(shù)據(jù)庫，差異數(shù)據(jù)庫中對應(yīng)的零件在更新常規(guī)數(shù)據(jù)庫中的歷史挑選概率的同時會在程序自動生成試驗單元零件清單后提醒用戶進行確認。

4 結(jié)論

本文針對目前樣車試制過程中試驗單元需根據(jù)經(jīng)驗手動挑選及檢查，且缺乏明確的挑選標(biāo)準(zhǔn)的問題進行了研究。對汽車產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹進行研究，給出了一種基于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹的試驗單元零件挑選方法，在此基礎(chǔ)上又給出了一種基于歷史數(shù)據(jù)的試驗單元零件挑選方法，規(guī)范了零件挑選標(biāo)準(zhǔn)。并且通過開發(fā)自動挑選程序?qū)崿F(xiàn)樣車試制過程中試驗單元零件的程序自動挑選，在提高零件挑選準(zhǔn)確率的同時減少人工操作進而提高效率。且該程序具有不斷迭代升級的功能，能夠不斷提高準(zhǔn)確率，以及應(yīng)對車型升級變更。

參考文獻：

[1]王昉.精益生產(chǎn)在樣車試制中的應(yīng)用[J].時代汽車，2019（08）：47-48+73.

[2]桂文池.淺析如何減少樣車試制中的物料浪費[J].時代汽車，2019（05）：36-37.

[3]王鏡先.淺析樣車試制物料BOM及變更管理研究[J].時代汽車，2019（08）：41-42.