汽車零部件的質(zhì)量追溯過程實現(xiàn)

周 利，馮元俊

（柳州五菱汽車工業(yè)有限公司，廣西 柳州545007）

1 質(zhì)量追溯的目的和意義

隨著中國經(jīng)濟的快速發(fā)展，汽車在人們的生產(chǎn)、生活中成為必不可少的交通工具。人們更加關(guān)注汽車的安全駕駛和安全使用。2004年11月，中國出臺了汽車召回法，汽車企業(yè)對有安全缺陷的車輛，必須依照召回法進行召回處理，以保障汽車乘用人員的安全。做為汽車企業(yè)，當發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品某個批次存在某種缺陷需要召回時，要準確界定汽車產(chǎn)品的召回范圍。面對上百家的供應(yīng)商，上萬種的汽車零件，如何準確界定缺陷召回的批次、范圍，就是由主機廠和零部件供應(yīng)商共同組建的追溯系統(tǒng)來實現(xiàn)。

2 汽車零部件的追溯過程及處理

零件質(zhì)量追溯系統(tǒng)通過條形碼或二維碼的唯一識別信息對應(yīng)采集各關(guān)鍵零部件的質(zhì)量信息，將關(guān)鍵零部件的唯一識別信息加入到每輛車的檔案數(shù)據(jù)中。

在主機廠生產(chǎn)現(xiàn)場，裝配整車時，記錄車輛VIN（Vehicle Identification Number車輛識別號碼）和各供應(yīng)商的關(guān)鍵零部件條碼。供應(yīng)商的追溯系統(tǒng)中關(guān)鍵零部件條碼完整的記錄各種關(guān)鍵零件的生產(chǎn)批次、生產(chǎn)日期、質(zhì)量數(shù)據(jù)等大量信息，才有可能實現(xiàn)零件追溯[1]。

后面以后橋齒輪為例，后橋齒輪的工藝為：齒輪鍛造、熱前機工、熱處理、熱后加工、裝配到減速器總成、減速器總成配到后橋總成、然后裝配到整車上。在任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)批量的問題，都需要追溯齒輪的質(zhì)量問題，所以需要在各環(huán)節(jié)建立追溯系統(tǒng)。

當整車銷售到終端用戶時，齒輪零件鍛造批次Q527出現(xiàn)材質(zhì)問題時，通過查詢鍛造批次信息，鎖定該批次的齒輪條碼，對應(yīng)總成的二維碼，最后鎖定到整車VIN，通過終端用戶的數(shù)據(jù)庫最終查詢到用戶信息，最終實現(xiàn)零件召回。

在主機廠發(fā)現(xiàn)齒輪裝配扭力不足，鎖定故障件總成條碼25845028523740338B1K9170200，把該故障件隔離、返工后再使用。同時，還需要排查其他零件是否存在扭力未上緊，通過查詢扭力追溯系統(tǒng)看每臺總成的扭力是否在合格范圍內(nèi)，鎖定總成條碼，然后鎖定整車。

3 汽車零部件追溯的硬件條件

3.1 條形碼、二維碼的原理

普通的一維條形碼只能在橫向位置表示大約20位的字母或數(shù)字信息，在使用時需要后臺數(shù)據(jù)庫（比如采用MES系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫）的支持，如見圖1所示。

圖1 一維條形碼樣式

二維碼是一種比一維碼更高級的條碼格式。二維碼在水平和垂直方向都可以存儲信息。一維碼只能由數(shù)字和字母組成，而二維碼能存儲漢字、數(shù)字和圖片等信息，且占用空間小，因此二維碼的應(yīng)用領(lǐng)域要廣得多，如圖2所示。目前，汽車行業(yè)的零部件絕大多數(shù)采用二維碼技術(shù)實現(xiàn)零件追溯，二維碼可采用點陣式打碼或者將激光打碼打在零件本身，終身跟隨零件可查詢直到零件報廢。而小部分裝配成總成的零件仍然采用條形碼技術(shù)追溯，因為部分裝配零件曲面形狀無法上面打碼。條形碼不能跟隨零件終身，只能采用MES系統(tǒng)或其他追溯系統(tǒng)將車輛VIN與零件條形碼一一關(guān)聯(lián)。

圖2 二維碼樣式

3.2 條形碼、二維碼的規(guī)則

汽車零部件的條形碼、二維碼一般都包括供應(yīng)商代碼、零件號、班次、年月日、流水號等信息，如圖1所示。

供應(yīng)商代碼：汽車的零件有上萬種，由上百家的供應(yīng)商提供，拿后橋總成舉例，就有兩到三家供應(yīng)商供同一主機廠的同一車型，所以在條碼中設(shè)置供應(yīng)商代碼以區(qū)分不同供應(yīng)商供貨。

零件號：零件號可實現(xiàn)防錯功能，車型1應(yīng)該裝配圖號為23553163的齒輪，車型2裝配圖號23554205。如在裝配車型1，生產(chǎn)線掃描裝配零件號23554205的齒輪時，實現(xiàn)自動出錯報警，同時與裝配線體聯(lián)動，如未裝配掃描零件時線體不能放行往下工序流轉(zhuǎn)，防止錯漏少裝零件。

班次、年月日、流水號：通過這些信息就可以識別到生產(chǎn)廠家在何時，由哪位操作工加工的零件，一共生產(chǎn)多少零件。

3.3 條形碼、二維碼的實現(xiàn)設(shè)備

二維碼打碼機可選擇激光打碼和機械點陣式打碼。激光打碼設(shè)備的工作原理是將激光以極高的能量密度聚集在被刻標的物體表面，通過燒灼和刻蝕，將其表層的物質(zhì)氣化。而點陣式打碼是針機械式點刻在零件上，比激光打碼要深，但是效率相對激光打碼而來低。一般需熱處理的零部件在熱處理前采用點陣式打碼，因為激光碼在拋丸、熱處理后易磨損不清晰，熱后機加工或裝配上線時識別率低。而不需要熱處理的零件目前大多數(shù)采用激光打碼，因為激光打碼效率高、噪音小。

二維碼掃描設(shè)備可選取手持式掃描槍或者固定式掃描槍。一般自動化流水線采用固定式掃描槍。打標后，條形碼讀取基本100%能識別，不存在問題。但二維碼的識別率不像條形碼識別率高，其影響因素有打碼清晰程度、掃描槍的分辨率、零件與掃描搶的距離等，二維碼識別率的高低會直接影響追溯系統(tǒng)數(shù)據(jù)的完整性和穩(wěn)定性，所以在初期對掃描槍的選擇進行多次驗證確定，同時采用明碼和二維碼的控制方式確保明碼作為二維碼失效的備用方案。

4 零部件在鍛造、機加工、熱處理、裝配全過程的追溯實現(xiàn)

一個零部件有唯一的條形碼或者二維碼，單一的條形碼、二維碼不能全部體現(xiàn)零件的追溯信息。只能根據(jù)零件的關(guān)鍵特性設(shè)置追溯點，然后在生產(chǎn)過程中通過MES或者追溯系統(tǒng)實現(xiàn)鍛造批次、熱前加工批次、熱處理批次、熱后加工批次等關(guān)鍵信息的存儲來實現(xiàn)追溯。就像人的身份證，通過身份證只能了解人的籍貫、出生年月，但是他的學業(yè)情況、婚配情況、工作情況，是使用一個個系統(tǒng)來存儲相應(yīng)的信息，然后通過唯一的身份證號碼查詢到此人的各類信息。

4.1 零部件鍛造批次追溯

鍛造批次在零件本體上體現(xiàn)，在機加工上線打碼時，員工根據(jù)毛坯上的標識在工控機上錄入毛坯鍛造批次，自動上傳到MES系統(tǒng)或質(zhì)量追溯系統(tǒng)中。見圖三中的鍛造毛坯批次追溯。

鍛造批次數(shù)量大，所以不需要每件上線時都錄入，只有在切換毛坯批次碼時錄入新的鍛造批次碼信息。在后續(xù)任何工序出現(xiàn)毛坯鍛造問題時，都可以追溯該批次零件在熱前機加工、熱處理、熱后機加工哪個過程。

4.2 零部件機加工追溯

打碼機布局可根據(jù)生產(chǎn)線各工序的節(jié)拍來制定。以主齒追溯為例，見圖3，由于OP10序為瓶頸工序，同時OP20序為重要質(zhì)量工序，所以選取在第OP20序進行打碼掃描。OP20軋花鍵工序，有兩臺設(shè)備分別為A、B，各配備一臺打標機，后續(xù)若發(fā)現(xiàn)軋花鍵A設(shè)備出現(xiàn)問題時，通過二維碼可全部追溯出設(shè)備A生產(chǎn)的零件。

圖3 鍛造毛坯批次追溯

4.2.1 關(guān)鍵工序追溯

不是每個工位都進行掃描，具體見圖4關(guān)鍵工序追溯圖。而只是在關(guān)鍵的質(zhì)量點上進行掃描，識別出工件是否經(jīng)過該工序加工。比如OP10為非關(guān)鍵工序，所以在此工位不進行追溯。

圖4 關(guān)鍵工序追溯圖

而OP60序為齒輪的最后一道機加工序同時也是關(guān)鍵工序，兩臺設(shè)備A、B，在線旁分別配備有兩臺在線檢測設(shè)備對加工后的零件進行關(guān)鍵尺寸的100%檢測。工序經(jīng)過OP60序A設(shè)備機加工，然后在線檢測設(shè)備A進行自動掃描、檢測零件外圓等關(guān)鍵尺寸，自動記錄關(guān)鍵尺寸的結(jié)果，合格時往下裝盤流轉(zhuǎn)，不合格時設(shè)備報警，由操作工人隔離。

目前這種追溯方法在機加工廠來說應(yīng)用非常廣泛。關(guān)鍵的質(zhì)量點基本能追溯，不用每臺機床投入掃描槍，減少設(shè)備的投資，降低生產(chǎn)成本。但無法鎖定具體一般工序的哪臺設(shè)備導致的質(zhì)量問題，造成A設(shè)備加工尺寸出現(xiàn)問題，B、C設(shè)備加工的產(chǎn)品無法區(qū)分，而把所有的產(chǎn)品都追溯回來，追溯成本會相對增加。

4.2.2 全工序追溯

要做到每個工位追溯，具體見圖5所示的全工序追溯圖。這類追溯要求在生產(chǎn)線上每臺機床安裝一把二維碼掃描槍，比如在OP10序上件時掃描并在質(zhì)量追溯系統(tǒng)中記錄工件是由A設(shè)備、B設(shè)備還是C設(shè)備加工，生成此工件信息的記錄。一旦發(fā)現(xiàn)設(shè)備A加工出不合格產(chǎn)品，可以縮小追溯范圍，降低質(zhì)量損失。

圖5 全工序追溯圖

工件進入下一工序OP20時，先進行掃描，讀碼信息傳送到追溯系統(tǒng)，系統(tǒng)會檢索該工件在前面工序的加工情況。如果該工件在OP10序未加工，那在OP20序的工控機上會發(fā)出警報，并提示操作工人不能繼續(xù)加工，避免漏序，在一定程度上做到防錯的效果。

每個工位增加讀碼設(shè)備給工廠帶來一定的成本壓力，同時在各序增加掃描動作，導致生產(chǎn)效率降低。尤其是打碼質(zhì)量問題或者讀碼設(shè)備異常導致讀碼失敗，會影響整條生產(chǎn)線的效率。

機加工的追溯最為復(fù)雜，各工廠要根據(jù)產(chǎn)品不同、各特性的關(guān)鍵程度不同選取不同的追溯方式，在各工序設(shè)置追溯的點。一些高端轎車的追溯采取全工序追溯，而國內(nèi)大多數(shù)的生產(chǎn)廠采用關(guān)鍵工序的追溯，既可以降低成本，也可以基本滿足追溯要求。

4.3 零部件熱處理追溯

在熱處理的前一道工序OP40序掃描每個工件，組成熱處理框，一框80件生成一個熱處理盤號。然后在熱處理OP50序上線時掃描任意一件零件，記錄熱處理的上線時間。該條信息記錄與已上傳質(zhì)量追溯系統(tǒng)中的OP40序組框信息、OP20序的毛坯批次信息全部都進行匹配。見圖6熱處理組框追溯。

圖6 熱處理組框追溯

一旦熱處理零件經(jīng)過后續(xù)的硬度等性能檢測發(fā)現(xiàn)不合格時，都可以在質(zhì)量追溯系統(tǒng)中通過該批次熱處理的任意一齒輪二維碼查詢到該批次的所有零件情況并追溯回來。

4.4 零部件裝配追溯

在總成裝配線的各零部件裝配點上配置掃描槍，對上線的總成和零部件一一掃描進行組合，建立起零部件與總成的關(guān)系。

同時，裝配工位最重要的是零件的扭力控制，所以在上緊力矩時電扭槍的數(shù)據(jù)傳輸?shù)阶匪菹到y(tǒng)中，實現(xiàn)零件和扭力的追溯。當扭力不足時，設(shè)備發(fā)出警報，生產(chǎn)線無法往下流轉(zhuǎn)。同時在下一個關(guān)鍵工位，掃描該零件條形碼時會提醒上一工序裝配不合格，無法流轉(zhuǎn)，所以在裝配零部件時可以做到非常好的防錯效果，防止零件未加工完成直接裝配上線[2]。見圖7裝配扭力追溯及防錯。

圖7 裝配扭力追溯及防錯

在整車裝配的總成裝配點上同樣配置掃描槍，對整車VIN和總成的二維碼進行綁定，建立起整車和總成的關(guān)系。

5 結(jié)束語

零部件各制造過程的追溯通過追溯系統(tǒng)來實現(xiàn)，而主機廠和關(guān)鍵零部件的供應(yīng)商是一條生態(tài)鏈，需要主機廠和零部件供應(yīng)商一同建立起追溯系統(tǒng)方可實現(xiàn)零部件的各制造過程追溯，任何一個環(huán)節(jié)的缺失都無法追溯或召回零件。

追溯系統(tǒng)可以實現(xiàn)在線的質(zhì)量控制，避免不合格或關(guān)鍵工序未加工的零件裝配到總成最終流入終端用戶，同時在終端用戶出現(xiàn)質(zhì)量問題時可以反查數(shù)據(jù)，快速的追溯到零部件的相應(yīng)信息，實現(xiàn)整車的零件召回。