采購件尺寸監(jiān)控系統(tǒng)對整車尺寸質(zhì)量的提升

鄭明昊，王永濤，桑偉，李嘉男

北京奔馳汽車有限公司 北京 100176

國內(nèi)絕大多數(shù)整車從建廠伊始，就需要參考各自整車廠的標(biāo)準(zhǔn)，使用三坐標(biāo)進(jìn)行沖壓件，主車身、Cubing件和白車身總成的測量，并通過設(shè)置KPI，進(jìn)行必要的8D追蹤，保證沖壓件和白車身的尺寸滿足設(shè)計(jì)要求。整車正向尺寸控制內(nèi)容如圖1所示。

圖1 整車正向尺寸控制內(nèi)容

隨著新車型的的引入，用于零部件匹配分析的Cubing逐步成為尺寸控制中的一環(huán)。在投產(chǎn)前的試裝階段，內(nèi)外飾零件被有計(jì)劃、標(biāo)準(zhǔn)化地裝配到Cubing上，用以完成整車間隙平順度和客戶感觀評價(jià)，發(fā)現(xiàn)的問題將被逐一追蹤直至解決。

除了以上正向監(jiān)控外，當(dāng)總裝完成車仍然存在尺寸問題，特別是問題嚴(yán)重到必須返修才能交付的，根本原因必須得以清晰的分析。由整車分析測量組進(jìn)行的分析測量，通過測量逐步排查造成問題的根本原因，通過反復(fù)的調(diào)整、試驗(yàn)和有效的質(zhì)量追蹤，解決尺寸問題。

在以上4個(gè)尺寸檢測與控制（沖壓件、白車身、Cubing及成品車測量）的基礎(chǔ)上，在實(shí)際生產(chǎn)與質(zhì)量問題分析的過程中，仍然存在以下幾個(gè)問題。

1）在2016年的某車型整車分析測量任務(wù)中，仍有71%尺寸問題的根本原因來源于零部件（見圖2）。而在正向控制中，缺少零部件的尺寸數(shù)據(jù)。

圖2 2016年某車型整車尺寸問題中根本原因分布

2）在整車問題分析過程中，因?yàn)槿鄙倭悴考臄?shù)據(jù)，需要耗費(fèi)大量的人力、物力（搭建或采購測量支架）和時(shí)間成本（2016年單車分析工時(shí)平均為18h）來測量零部件的尺寸，這一過程需要從設(shè)計(jì)圖樣分離出相關(guān)的測量元素和測量標(biāo)準(zhǔn)，然后編程、測量、驗(yàn)證和分析最終的問題。

3）基于整車問題的分析，僅限于某一階段的整車狀態(tài)，而零部件尺寸的變化，從長期尺寸控制方面來說，缺少類似沖壓件、白車身的統(tǒng)計(jì)分析（如合格率、Cpk、直方圖等），問題解決的過程偏向“戰(zhàn)役”，而非控制。

4）供應(yīng)商在短期內(nèi)，受技術(shù)水平的限制，對尺寸的檢測方法、對圖樣的解讀以及數(shù)據(jù)的保存使用，都缺少有效的監(jiān)控和校正，在問題追蹤的過程中，往往發(fā)生較大的爭議而陷于長時(shí)間的討論。

綜上所述，采購件標(biāo)準(zhǔn)化以及覆蓋車型壽命的周期化的尺寸數(shù)據(jù)，對降低質(zhì)量缺陷率，提高整車生產(chǎn)穩(wěn)定性，降低不必要的分析時(shí)間成本都有著非常積極的意義。

采購件尺寸考核測量的構(gòu)想

要提高采購件的尺寸質(zhì)量，使采購件的尺寸數(shù)據(jù)化，可視化是前提，并基于采購合同和合規(guī)要求，制定完善的問題處置流程（見圖3），是落實(shí)采購件尺寸考核測量的主旨目標(biāo)，同時(shí)，避免或盡量降低額外的采購件成本。為此，采購件尺寸控制的主要階段分為籌備階段和考核階段。

圖3 采購件尺寸考核測量的各時(shí)間節(jié)點(diǎn)

從車型首臺試裝車的前10個(gè)月開始，直至首臺試裝車開始生產(chǎn)，這個(gè)階段是采購件尺寸考核測量的籌備階段，主要的工作內(nèi)容如圖4所示。

圖4 采購件尺寸控制系統(tǒng)搭建流程

1.確定需要監(jiān)控的采購件的零件清單

在整車所有零部件中，并非所有零部件都需要進(jìn)行長期的尺寸監(jiān)控，而需要進(jìn)行監(jiān)控的零件，針對每個(gè)車型，在首臺試裝車生產(chǎn)前10個(gè)月，有測量部門組織圓桌會議，邀請總裝、車身、質(zhì)量分析、零部件質(zhì)量和各區(qū)域尺寸負(fù)責(zé)人，共同制定需要進(jìn)行“采購件尺寸控制”的零件清單。這里有兩個(gè)原則：凡是客戶可以直接感觸到的零件，都是關(guān)鍵零部件；凡是對生產(chǎn)工藝有較大影響的零部件，都是關(guān)鍵零部件。這樣，每個(gè)車型可以定義出65～75個(gè)關(guān)鍵零部件，作為采購件尺寸控制的對象。

2.與供應(yīng)商簽署《考核技術(shù)協(xié)議》

為了規(guī)范車型壽命中的測量能夠有序進(jìn)行，必要的技術(shù)信息、流程步驟、責(zé)任人都需要由供應(yīng)商和整車廠測量部門進(jìn)行約定，具體體現(xiàn)在《考核技術(shù)協(xié)議》，一式兩份，會簽生效。主要內(nèi)容包括：整車廠與供應(yīng)商雙方研發(fā)、質(zhì)量、項(xiàng)目負(fù)責(zé)人信息；待考核的采購件的名稱、零件號、圖樣號及技術(shù)規(guī)范編號；供應(yīng)商檢測設(shè)備的名稱、類型（手動(dòng)/CNC）、編號信息；車型壽命各階段的尺寸檢測頻次；數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)間、負(fù)責(zé)人信息等；數(shù)據(jù)真實(shí)性聲明；數(shù)據(jù)格式說明；關(guān)于供應(yīng)商測量過程需接受北京奔馳審核的聲明；設(shè)計(jì)變更引起的變更說明。

3.編程與驗(yàn)證

在《考核技術(shù)協(xié)議》的基礎(chǔ)上，由整車廠測量技術(shù)科完成測量技術(shù)規(guī)范的創(chuàng)建、審核和發(fā)行。對供應(yīng)商的測量點(diǎn)理論值、名稱、計(jì)算值、坐標(biāo)系、支具設(shè)計(jì)和公差都做了詳細(xì)的規(guī)定。

向供應(yīng)商發(fā)行的文件包括：

1）XX零件測量技術(shù)規(guī)范。

2）CSV文件，一種從NX導(dǎo)出測量點(diǎn)信息的文件，包括測量點(diǎn)名、坐標(biāo)值、矢量方向，經(jīng)過必要的格式轉(zhuǎn)換，可直接導(dǎo)入供應(yīng)商各類測量軟件。

通過以上步驟，供應(yīng)商的測量點(diǎn)從整車廠根據(jù)車型主斷面和GD&T圖樣進(jìn)行創(chuàng)建，避免了測點(diǎn)不一致的問題。同時(shí)，為供應(yīng)商數(shù)據(jù)上傳數(shù)據(jù)庫進(jìn)行高效的管理做好了準(zhǔn)備。

供應(yīng)商以測量技術(shù)規(guī)范為藍(lán)本，根據(jù)測量系統(tǒng)特性，編寫測量程序。在此需要聲明，為了降低成本，采購件考核測量沒有要求供應(yīng)商使用某種特定的測量系統(tǒng)，但需要進(jìn)行必要的、包含測量設(shè)備性能在內(nèi)的供應(yīng)商測量過程審核。

4.數(shù)據(jù)庫設(shè)置和報(bào)告模板編輯

采購件考核測量的目的是在整車廠可以實(shí)時(shí)看到供應(yīng)商的測量數(shù)據(jù)和考核結(jié)果，這些都依賴數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)的計(jì)算和存儲，本文所使用的報(bào)告管理系統(tǒng)是德國卡爾蔡司公司PiWeb報(bào)告管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)基于企業(yè)級數(shù)據(jù)庫管理軟件，如微軟SQL數(shù)據(jù)庫以及甲骨文Oracle數(shù)據(jù)庫的區(qū)域化數(shù)據(jù)管理(尺寸數(shù)據(jù))，同時(shí)可根據(jù)用戶需要調(diào)用相關(guān)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)進(jìn)行多樣定制化的報(bào)告模板編輯。

（1）數(shù)據(jù)庫設(shè)置 由于PiWeb軟件上傳接口限制，以及統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化管理需求，供應(yīng)商將測量的數(shù)據(jù)以標(biāo)準(zhǔn)化的DMO的數(shù)據(jù)格式，從測量設(shè)備中導(dǎo)出，通過PiWeb軟件接口上傳到整車廠特定的服務(wù)器。為了降低成本，不能對供應(yīng)商使用何種測量設(shè)備進(jìn)行約束，所以必須對各個(gè)供應(yīng)商現(xiàn)有測量設(shè)備導(dǎo)出的數(shù)據(jù)格式進(jìn)行處理，將其格式轉(zhuǎn)換為DMO標(biāo)準(zhǔn)格式，上傳到整車廠的數(shù)據(jù)服務(wù)器，才可以被數(shù)據(jù)庫識別，也就是說需要整車廠對不同供應(yīng)商的測量設(shè)備進(jìn)行接口開發(fā)，創(chuàng)建格式轉(zhuǎn)換器（宏程序）。

1）供應(yīng)商的DMO數(shù)據(jù)文件中，應(yīng)包含相應(yīng)的測量信息，具體包括測量時(shí)間、零件號、測點(diǎn)名稱、生產(chǎn)序號、偏差值及公差等，這些都在供應(yīng)商測量過程審核時(shí)進(jìn)行設(shè)置和培訓(xùn)。

2）供應(yīng)商數(shù)據(jù)格式根據(jù)不同的測量軟件主要分為以下幾種。

DMO文件格式：只需核對是否包含整車廠所需要的文件信息即可，此類文件通用性強(qiáng)，校對時(shí)間快。適用于使用PC-DIMS/Metrosoft/Metrology XG等測量軟件的三坐標(biāo)。

Excel文件格式：標(biāo)準(zhǔn)化Excel輸入模板，通過整車廠所編制的宏程序(VBA)轉(zhuǎn)換成為PiWeb可識別的TXT文件格式，此類文件存在Excel數(shù)據(jù)錄入人工錯(cuò)誤及內(nèi)容極易修改缺點(diǎn)。僅適用于無三坐標(biāo)機(jī)器，檢具數(shù)據(jù)手動(dòng)錄入。

DFM文件格式：Zeiss三坐標(biāo)軟件如Calypso/Caligo，測量數(shù)據(jù)無法導(dǎo)出DMO，通過軟件自帶的PiWeb模塊，導(dǎo)出的PiWeb軟件可識別的數(shù)據(jù)庫文件，僅適用于Zeiss測量軟件。

3）數(shù)據(jù)首次上傳測試。在首次上傳時(shí)，需在PiWeb軟件的Planner模塊中進(jìn)行測量零件及測量點(diǎn)定義，可通過導(dǎo)入標(biāo)準(zhǔn)CSV文件或者首次上傳DMO兩種方式將數(shù)據(jù)錄入，但兩種方式在導(dǎo)入后都需注意測量點(diǎn)理論值、名稱、計(jì)算值及公差等特性信息是否與測量技術(shù)規(guī)范完全一致，否則后期會出現(xiàn)上傳報(bào)錯(cuò)以及測量值丟失等問題。

上傳可通過PiWeb Planner或PiWeb Autoimporter(批量化上傳)模塊進(jìn)行操作，但其中應(yīng)注意首次上傳成功后均需進(jìn)行Autoimporter的上傳測試，方便后期數(shù)據(jù)批量上傳。在首次上傳成功后，需打開相應(yīng)報(bào)告模板進(jìn)行驗(yàn)證，查看數(shù)據(jù)能否順利在模板中查看。

（2）報(bào)告模板編輯 報(bào)告模板制作分為兩部分：一是零件測量結(jié)果報(bào)告，可查看最近測量結(jié)果；二是Audit Mark報(bào)告，是對測量結(jié)果合格率進(jìn)行分值計(jì)算的考核結(jié)果報(bào)告。

1）零件測量結(jié)果報(bào)告是根據(jù)測量技術(shù)規(guī)范進(jìn)行模板內(nèi)容確認(rèn)，通過PiWeb Designer模塊進(jìn)行編輯，內(nèi)容格式詳情參考PiWeb測量報(bào)告規(guī)范V2.0制作，報(bào)告模板應(yīng)包含首頁、建系頁以及報(bào)告詳情頁。其中報(bào)告首頁需具備分頁內(nèi)容概述，零件數(shù)模以及測量信息等（測量時(shí)間、零件號、訂單號、階段及Audit分值等）；建系頁需包含RPS點(diǎn)信息；詳情頁顯示測量點(diǎn)偏差。本文所使用的測量報(bào)告監(jiān)控最近7次測量結(jié)果趨勢，測量元素包含表面點(diǎn)（表面點(diǎn)偏差為法向偏差）、切邊點(diǎn)、孔、槽及功能尺寸等，主要考察零件的輪廓度及位置度。

2）Audit Mark報(bào)告，主要為按照尺寸合格率考核標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分值計(jì)算，以便于對供應(yīng)商零件尺寸質(zhì)量的好壞做出整體性評判。合格率在不同階段有不同的要求，針對不同的車型、不同的整車廠也有不同的定義，如某車型在SOP后零件合格率均需達(dá)到一定要求（Audit Mark分值小于1.9）。而考核點(diǎn)均在測量技術(shù)規(guī)范中有詳細(xì)定義，針對不同的零件會有不同的考核要求，對于一些測量點(diǎn)非常多的零件，根據(jù)實(shí)際情況會將考核點(diǎn)按照權(quán)重劃分（通常情況下，所有考核點(diǎn)的權(quán)重相同），將問題常發(fā)區(qū)域的權(quán)重升高，其他區(qū)域的權(quán)重降低，以更有效地識別問題發(fā)生。Audit的計(jì)算通過PiWeb Planner及Designer模塊實(shí)現(xiàn)，如何定義Audit Function、權(quán)重以及計(jì)算方法請參照Audit Mark制作規(guī)范。報(bào)告頁需將考核分值階段、分值標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)注清晰，對沒有結(jié)果和出現(xiàn)問題的零件分值進(jìn)行備注。

3）考核與升級。根據(jù)考核結(jié)果，進(jìn)行質(zhì)量問題預(yù)警和質(zhì)量問題跟蹤及反饋，建立質(zhì)量閉環(huán)，從而更迅速、更準(zhǔn)確地解決由零件質(zhì)量問題所產(chǎn)生的整車質(zhì)量問題。開展定期Work Shop，不斷優(yōu)化零件狀態(tài)，完善考核流程。

結(jié)語

至今已有6款車型，共計(jì)217個(gè)零件進(jìn)入KTMA考核范圍，考核數(shù)據(jù)達(dá)5萬份以上。由于擁有龐大數(shù)據(jù)量，質(zhì)量工程師可以利用統(tǒng)計(jì)工具，對零件尺寸的波動(dòng)、穩(wěn)定性、數(shù)據(jù)真實(shí)性以及對整車質(zhì)量的影響，做進(jìn)一步分析。