防錯設(shè)計在排氣系統(tǒng)中的應(yīng)用

李賀 戚哲棟 張峰 李后樂 趙德剛

摘 要：汽車主機廠為了減少研發(fā)成本和零部件種類，往往幾個車型共用一個架構(gòu)平臺。平臺化車型搭載多種動力總成，導(dǎo)致了排氣系統(tǒng)零部件為了滿足排放和噪聲的要求，需開發(fā)多種外觀相似，內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同的零部件。由于平臺化車型大都共線生產(chǎn)，外觀相似的零部件在總裝車間底盤生產(chǎn)線裝配時，不可避免發(fā)生錯裝。因此，為了避免錯裝問題的發(fā)生，本文詳細(xì)介紹了防錯設(shè)計在排氣系統(tǒng)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：排氣系統(tǒng);防錯設(shè)計;平臺;錯裝

1 引言

隨著汽車行業(yè)飛速、大規(guī)模的發(fā)展，以及客戶對產(chǎn)品多元化的需求，平臺化產(chǎn)品共線生產(chǎn)已成必然[1]。主機廠為了減少研發(fā)成本及平臺化車型零部件種類，往往共用一個架構(gòu)平臺。對于同一車型，為了滿足多元化的需求，往往規(guī)劃多種動力總成和尾部造型配置。排氣系統(tǒng)為了滿足整車排放及噪聲需求，不同的動力總成搭載的零部件大都外形相同、內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同，同時為了滿足造型美觀性需求，同一動力總成車型搭載的消聲器總成除尾管走向不同外，其他結(jié)構(gòu)完全一致，這往往導(dǎo)致排氣系統(tǒng)零部件裝配時錯裝問題的發(fā)生。

排氣系統(tǒng)主要由催化器總成、消聲器總成和密封墊等零部件組成[2]?，F(xiàn)在由于不同國家和地區(qū)執(zhí)行的排放法規(guī)要求不同，為了滿足不同地區(qū)的排放法規(guī)及減少模具、夾具和檢具的開發(fā)，催化器總成在設(shè)計上存在只有載體目數(shù)和貴金屬含量不同，外觀完全一致的結(jié)構(gòu)。同時為了滿足產(chǎn)品的噪聲及造型美觀性需求，消聲器總成在設(shè)計存在外觀相似，內(nèi)部消聲元件或尾管走向不同的結(jié)構(gòu)。

排氣系統(tǒng)在總裝車間裝配時，受平臺化影響，多種相似的催化器總成或消聲器總成必然導(dǎo)致人為錯裝。為了避免錯裝問題，設(shè)計初期應(yīng)該充分考慮產(chǎn)品中的防錯設(shè)計，避免錯裝導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量的發(fā)生和一線員工對產(chǎn)品無法區(qū)分而產(chǎn)生的抱怨。

2 排氣系統(tǒng)防錯設(shè)計

防錯法最早是由日本管理專家新鄉(xiāng)重夫提出的，其目的是為了在產(chǎn)品設(shè)計和生產(chǎn)過程中盡可能早的發(fā)現(xiàn)問題并制定相關(guān)措施加以預(yù)防，使生產(chǎn)人員一目了然的對相似產(chǎn)品進(jìn)行區(qū)別，杜絕質(zhì)量缺陷產(chǎn)品的生產(chǎn)，保證產(chǎn)品品質(zhì)的一致性。防錯技術(shù)是產(chǎn)品從設(shè)計初期到銷售終端的各個階段所使用的防止產(chǎn)品缺陷產(chǎn)生的一種技術(shù)或方法，是控制生產(chǎn)制造過程中重復(fù)性任務(wù)或行為的預(yù)防性技術(shù)。質(zhì)量預(yù)防體現(xiàn)在設(shè)計、制造過程中的所有措施統(tǒng)稱為防錯設(shè)計[3]。

排氣系統(tǒng)在整車裝配過程中，為了避免錯裝，在設(shè)計初期需考慮防錯設(shè)計的應(yīng)用。且受開發(fā)成本、布置空間等影響因素，若無法在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行規(guī)避，需考慮標(biāo)識防錯和工藝防錯。目前應(yīng)用在排氣系統(tǒng)中的防錯方法主要為結(jié)構(gòu)防錯、標(biāo)識防錯、工藝防錯或幾種防錯相結(jié)合的方式。

2.1 結(jié)構(gòu)防錯

整車在裝配過程中，最好的防錯方式就是結(jié)構(gòu)防錯。結(jié)構(gòu)防錯中最理想的設(shè)計是相似零部件之間由于結(jié)構(gòu)差異無法進(jìn)行錯裝裝配。此種結(jié)構(gòu)差異設(shè)計大大降低了產(chǎn)品的錯裝率，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。但在整車開發(fā)中，主機廠為了減少零部件模具、夾具和檢具的開發(fā)成本，不可避免的設(shè)計的幾種相似零部件在各個車型中都可進(jìn)行裝配。

由于在外觀上相似零部件較多，總成件在設(shè)計時可單獨對某個分總成部件進(jìn)行結(jié)構(gòu)差異設(shè)計，既可避免外觀件相似件不易區(qū)分導(dǎo)致的總裝生產(chǎn)線錯裝問題，也可減少零部件開發(fā)成本。

例如某車型在規(guī)劃設(shè)計初期規(guī)劃有1.0T和1.4T兩種動力總成配置。由于兩種動力總成共用一套車身，排氣系統(tǒng)消聲器在整車下的安裝點完全一致，設(shè)計一套消聲器總成不能同時滿足兩種動力總成的噪聲需求，故在排氣系統(tǒng)調(diào)音過程中，對消聲器內(nèi)部消音元件進(jìn)行差異化設(shè)計。但為了減少消聲器外殼、管路等外觀件的重新開發(fā)，消聲器總成外觀部件設(shè)計一致。小批量整車裝配時，一線員工由于無法區(qū)分導(dǎo)致消聲器總成錯裝，使整車排氣噪聲不達(dá)標(biāo)。

為了避免錯裝，使消聲器在裝配過程中能夠一目了然進(jìn)行區(qū)分，故將消聲器總成與車身聯(lián)接的一處吊鉤進(jìn)行差異化設(shè)計，實施方案見圖1、圖2。

其中1.0T消聲器總成掛鉤采用主鉤加輔鉤結(jié)構(gòu)，1.4T消聲器總成采用主鉤加支架結(jié)構(gòu)，兩種消聲器可從掛鉤結(jié)構(gòu)上進(jìn)行目視區(qū)分，消除了總裝生產(chǎn)線錯裝的問題，提高了產(chǎn)品品質(zhì)，避免了缺陷產(chǎn)品流出導(dǎo)致的售后市場問題。同時其他分總成相互借用，減少了消聲器分總成零部件的開發(fā)，降低了研發(fā)費用。

2.2 標(biāo)識防錯

主機廠為了縮短研發(fā)成本和周期，平臺化零部件在汽車零部件設(shè)計中占有相當(dāng)重的比例。零部件的平臺化不僅僅是指不同車型上使用相同的零部件，也指不同車型上使用相似的零部件[4]。由于整車開發(fā)初期，根據(jù)不同國家和地區(qū)的排放法規(guī)要求，排氣系統(tǒng)在產(chǎn)品規(guī)劃設(shè)計中會同時研發(fā)多種滿足不同排放法規(guī)的零部件。為了滿足不同排放法規(guī)的要求和降低研發(fā)成本，項目初期往往設(shè)計有多種外觀相同，內(nèi)部結(jié)構(gòu)差異的零部件。同時為了避免在整車裝配中錯裝，設(shè)計初期就考慮了對零部件進(jìn)行標(biāo)識防錯。

目前排氣系統(tǒng)中最常用的標(biāo)識防錯方式有三種：永久性打刻標(biāo)識防錯，見圖3;漆筆標(biāo)識防錯，見圖4;以及標(biāo)簽標(biāo)識防錯。

外觀相同件在永久性打刻標(biāo)識上的防錯點主要體現(xiàn)在零部件件號和生產(chǎn)廠家代碼。而整車裝配時需要一線員工對幾種不同的零部件進(jìn)行零件號和生產(chǎn)廠家代碼記憶，并根據(jù)整車流水線上需裝配此配置的車型進(jìn)行匹配，此種防錯易使一線員工產(chǎn)生記憶疲勞。

漆筆防錯是總裝車間生產(chǎn)線常用的防錯方式之一，根據(jù)車型相關(guān)的配置，在零部件上標(biāo)注不同的識別符號，裝配時根據(jù)漆筆識別符號，對零部件進(jìn)行區(qū)分，但生產(chǎn)過程中常常存在漆筆標(biāo)識標(biāo)記不清晰導(dǎo)致一線員工不易區(qū)分產(chǎn)生錯裝的問題。

目前主機廠為了對排氣系統(tǒng)產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量追溯，常常在排氣系統(tǒng)零部件上粘貼條形碼。為了對多種外觀相同的產(chǎn)品進(jìn)行區(qū)分，排氣系統(tǒng)裝配往往采用標(biāo)簽標(biāo)識防錯，即將不同底色的標(biāo)簽粘貼在不易區(qū)分的零部件上，根據(jù)車型不同的配置要求規(guī)定與之搭配零部件粘貼的條形碼底色。一線員根據(jù)易識別的條形碼顏色進(jìn)行裝配，減少了錯裝率，提高了生產(chǎn)效率。

例如某車型在規(guī)劃設(shè)計初期規(guī)劃有國V和國VI兩種排放配置，同時國VI車型又搭載手動變速器和自動變速器。為了滿足不同的排放法規(guī)要求，同時降低研發(fā)成本，此車型開發(fā)有三種催化器總成。三種催化器總成內(nèi)部載體的目數(shù)及涂覆的貴金屬含量不同，其他外觀結(jié)構(gòu)完全相同。

一線員工在裝配時僅憑零部件打刻的零部件永久性標(biāo)識較難區(qū)分，為了方便一線員工一目了然的識別出每個車型需裝配的催化器總成，通過改變條形碼底色進(jìn)行區(qū)分，其中國V車型條形碼底色采用“綠色”，見圖5;國VI手動擋車型條形碼底色采用“藍(lán)色”，見圖6;國VI自動擋車型條形碼底色采用“白色”，見圖7。條形碼粘貼于永久性打刻標(biāo)識下方，便于一線員工區(qū)分。

2.3 工藝防錯

在設(shè)計初期除對產(chǎn)品進(jìn)行結(jié)構(gòu)或標(biāo)識防錯外，整車排氣系統(tǒng)裝配時，當(dāng)共線車型配置較多導(dǎo)致的排氣系統(tǒng)零部件繁多，且現(xiàn)有場地不能同時滿足擺放多種產(chǎn)品時，需考慮進(jìn)行工藝防錯。目前應(yīng)用在排氣系統(tǒng)中的工藝防錯主要是排序及與制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）配合使用的智能掃描防錯相結(jié)合的防錯方式。

整車排氣系統(tǒng)裝配時，由物流人員根據(jù)生產(chǎn)計劃清單按照生產(chǎn)順序?qū)ε艢庀到y(tǒng)零部件進(jìn)行排序。排好序的零部件由物流人員配送到生產(chǎn)線體，一線員工裝配時，按照生產(chǎn)順序進(jìn)行裝配。目前大多數(shù)主機廠為了實現(xiàn)汽車零部件的質(zhì)量信息批次追溯，對零部件進(jìn)行追溯識別，同時作為裝配防錯的一種手段，提高生產(chǎn)質(zhì)量。目前排氣系統(tǒng)零部件采用的標(biāo)識主要為條形碼或二維碼標(biāo)識，其中條形碼或二維碼信息由物料號、生產(chǎn)廠家代碼及生產(chǎn)日期構(gòu)成。物料號與生產(chǎn)廠家代碼需與MES系統(tǒng)中的信息需保持一致。

當(dāng)一線員工按照生產(chǎn)順序?qū)ε艢庀到y(tǒng)零部件進(jìn)行裝配前，先使用掃描槍對零部件上的條形碼或二維碼信息進(jìn)行掃描，與MES系統(tǒng)制造BOM中搭建的物料號、生產(chǎn)廠家進(jìn)行識別，當(dāng)信息不一致時，系統(tǒng)將進(jìn)行報警，提醒一線員工車型與零部件匹配錯誤，需及時更換零部件。

目前排氣系統(tǒng)裝配最有效的防錯方式就是工藝防錯，其中智能掃描防錯不僅是防錯措施的手段，也是產(chǎn)品質(zhì)量保證的一道防線。

3 結(jié)束語

排氣系統(tǒng)防錯設(shè)計既能提高產(chǎn)品裝配質(zhì)量，又能減少一線員工的抱怨，提高生產(chǎn)效率。但為了降低研發(fā)成本及縮短開發(fā)周期，設(shè)計時盡可能避免從結(jié)構(gòu)上進(jìn)行差異防錯。最好的方式是通過標(biāo)識及工藝相結(jié)合的防錯方式，消除錯裝導(dǎo)致的產(chǎn)品質(zhì)量問題。同時為了避免產(chǎn)品量產(chǎn)后錯裝問題發(fā)生率，設(shè)計初期規(guī)劃時需結(jié)合總裝車間實際裝配工藝進(jìn)行防錯規(guī)劃，并將相關(guān)措施整合到故障預(yù)防點檢表中，便于后期設(shè)計時進(jìn)行參考。

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