基于汽車零部件尺寸精度數(shù)字化管理模式研究與應(yīng)用

關(guān)鍵詞：汽車零部件；尺寸精度；數(shù)字化；數(shù)據(jù)預(yù)警；可追溯

中圖分類號： F273.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0引言

隨著汽車行業(yè)競爭日趨激烈，顧客對產(chǎn)品質(zhì)量需求也越來越高，焊裝白車身的作為車身各類部品裝配的載體，其精度水平直接影響整車品質(zhì)[1]。汽車零部件作為白車身的主要構(gòu)成，是白車身精度形成的源頭。因此開展零部件尺寸精度管理研究，將精度管理實(shí)現(xiàn)從源頭進(jìn)行有效管控，對提升整車品質(zhì)具有重大意義。

從目前行業(yè)精度管理發(fā)展來看，全面的數(shù)字化智能制造是高產(chǎn)品質(zhì)量需求的解決方案?！稒C(jī)械工業(yè)“十四五”質(zhì)量管理規(guī)劃綱要》提出，要充分利用數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化制造轉(zhuǎn)型升級的戰(zhàn)略機(jī)遇，圍繞提升全生命周期產(chǎn)品質(zhì)量、可靠性和安全性推進(jìn)質(zhì)量管理，并充分利用信息化等技術(shù)手段來加強(qiáng)質(zhì)量數(shù)據(jù)的采集、分析、評價(jià)、決策和追溯[2]。一汽也提出了運(yùn)用“1164”數(shù)智化轉(zhuǎn)型戰(zhàn)法，實(shí)現(xiàn)全方位數(shù)字化管理，建設(shè)成“數(shù)字一汽”的戰(zhàn)略規(guī)劃[3]。

本文通過對目前汽車零部件尺寸精度管理現(xiàn)狀進(jìn)行深入分析，探索通過數(shù)字化管理的模式，實(shí)現(xiàn)汽車零部件尺寸精度數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)預(yù)警、經(jīng)驗(yàn)庫建立等過程的全面高效管理。針對零部件尺寸精度管理，由于外協(xié)零部件數(shù)量較大，從零件測量、數(shù)據(jù)收集和精度異常識別等過程都無法達(dá)到100% 覆蓋，同時(shí)相應(yīng)的數(shù)據(jù)整合、預(yù)警和問題整改監(jiān)控等基本依賴于人工的判斷，管理效率較低。

基于此，本研究從目前整個(gè)零部件尺寸精度管理現(xiàn)狀入手，識別管理業(yè)務(wù)痛點(diǎn)，探索利用數(shù)字化管理模式對零部件尺寸精度進(jìn)行全面管理。研究以數(shù)據(jù)為主線，建立汽車零部件尺寸精度系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)從零部件精度各環(huán)節(jié)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控、質(zhì)量反饋到跟蹤處理管理，達(dá)到了提高產(chǎn)品質(zhì)量的目的。該研究通過數(shù)據(jù)監(jiān)控及在線處理、預(yù)警和協(xié)同，提高問題事件處理的規(guī)范性和處理效率，實(shí)現(xiàn)工藝質(zhì)量數(shù)據(jù)的集中匯總、工藝質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防預(yù)控、問題閉環(huán)經(jīng)驗(yàn)的共享和有效傳承，從根本上提高零部件尺寸精度的效率和能力，進(jìn)而提高白車身的質(zhì)量，提升核心競爭力[4]。

1 汽車零部件尺寸精度管理現(xiàn)狀分析

汽車零部件由于數(shù)量龐大，每個(gè)主機(jī)廠的零部件均由多個(gè)供應(yīng)商來供貨，同時(shí)各供應(yīng)商內(nèi)部精度管理水平差異，導(dǎo)致整體零部件精度管理難以統(tǒng)一。這主要體現(xiàn)在日常的精度數(shù)據(jù)收集、測量要求、異常的數(shù)據(jù)預(yù)警以及整改監(jiān)控等方面存在較多不足。

1.1 零件測量

前期對零件的重要度進(jìn)行分級管理，并定義相應(yīng)的測量頻次，供應(yīng)商按照該數(shù)據(jù)測量頻次進(jìn)行數(shù)據(jù)的提交。由于整個(gè)外協(xié)件數(shù)量龐大，人工監(jiān)管下數(shù)據(jù)的提交主要為抽查。因目前各供應(yīng)商零件測量與整車生產(chǎn)計(jì)劃不匹配，會導(dǎo)致數(shù)據(jù)存在提交遺漏和滯后的情況。當(dāng)后工序有異常問題，有可能發(fā)生查詢的零件數(shù)據(jù)與實(shí)際情況差異，導(dǎo)致問題分析整改周期變長。

1.2 數(shù)據(jù)存儲

目前零部件測量數(shù)據(jù)由供應(yīng)商以excel 表格形式，通過網(wǎng)盤、郵件形式等進(jìn)行提交。這導(dǎo)致數(shù)據(jù)分散，分析查詢時(shí)路徑不一，可追溯性差。而且單個(gè)excel 表格的數(shù)據(jù)存儲數(shù)據(jù)少，一般在30 ～ 40 組數(shù)據(jù)，對應(yīng)時(shí)間周期在1 個(gè)月左右，這導(dǎo)致數(shù)據(jù)難以快速查詢分析，無法追溯過往的數(shù)據(jù)。

1.3 數(shù)據(jù)預(yù)警

零部件測量數(shù)據(jù)表中，通過顏色規(guī)則對異常數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示；人工通過顏色識別異常，由質(zhì)量人員向相應(yīng)的工藝人員進(jìn)行預(yù)警、整改監(jiān)控。整個(gè)過程依賴于人工監(jiān)控，單個(gè)零件預(yù)警時(shí)間較長（約30 min），存在預(yù)警缺失，且不能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)預(yù)警。

1.4 流程監(jiān)控

預(yù)警問題以單一excel 表格進(jìn)行人工監(jiān)控，存在遺漏和整改滯后的情況，也不能實(shí)時(shí)監(jiān)控預(yù)警問題的改善效果。

2 汽車零部件尺寸精度管理系統(tǒng)研究及應(yīng)用

從行業(yè)發(fā)展來看，目前的市場對質(zhì)量要求越來越嚴(yán)格，人工生產(chǎn)管理模式向智能化、全面化和數(shù)字化轉(zhuǎn)變成為行業(yè)趨勢。因此在對汽車零部件尺寸精度管理現(xiàn)狀分析后，本司決定開發(fā)應(yīng)用零部件尺寸精度的管理系統(tǒng)，以直接替代原有人工數(shù)據(jù)管理模式，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)全面實(shí)時(shí)監(jiān)控、效率提升、問題快速反應(yīng)以及質(zhì)量提升[5]。

2.1 總體建設(shè)目標(biāo)

（1）建立數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理。針對現(xiàn)存多個(gè)供應(yīng)商、數(shù)據(jù)較多的零部件、多種提交數(shù)據(jù)形式以及數(shù)據(jù)記錄單一的情況，將各供應(yīng)商零部件數(shù)據(jù)規(guī)范導(dǎo)入到系統(tǒng)集成，進(jìn)行數(shù)字化管控，實(shí)現(xiàn)精度類數(shù)據(jù)統(tǒng)一歸口、同一平臺管理。

（2）減少人工數(shù)據(jù)導(dǎo)入的繁雜工作，實(shí)現(xiàn)精度數(shù)據(jù)自動導(dǎo)入性，這打破了以往數(shù)據(jù)采集編制整理均由人工負(fù)責(zé)、效率低較的模式。通過數(shù)據(jù)采集實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動讀取識別進(jìn)入至系統(tǒng)，可以有效減輕精度數(shù)據(jù)管理人員的工作量。

（3）建立預(yù)警模型，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)預(yù)警，改善人工預(yù)警的及時(shí)性，同時(shí)確保預(yù)警的準(zhǔn)確定。

（4）實(shí)現(xiàn)精度大數(shù)據(jù)可追溯性，改善了傳統(tǒng)電子測量表測組數(shù)限制，精度數(shù)據(jù)只要輸入零件號、時(shí)間等條件便可調(diào)取對應(yīng)數(shù)據(jù)，日常隨時(shí)進(jìn)行調(diào)取。

（5）實(shí)現(xiàn)手機(jī)終端數(shù)據(jù)查詢，解決了處置現(xiàn)場問題時(shí)必須回辦公室查詢數(shù)據(jù)的困擾。

2.2 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)方案

（1）數(shù)據(jù)采集。零部件尺寸精度管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集按實(shí)際情況可采用多種形式，包括人工錄入、掃描文件（點(diǎn)云.STL）上傳和電子表上傳等。人工錄入時(shí)，輸入測量數(shù)據(jù)及日期即可自動上傳更新至系統(tǒng)，測量人員可在測量現(xiàn)場利用平板或手機(jī)快捷錄入，減少手工記錄工作。針對日常精度問題分析，經(jīng)常需要對零件進(jìn)行掃描存儲，對此系統(tǒng)可以提供掃描文件上傳存儲功能，掃描文件上傳后可直接查看3D圖像。針對日常的電子表，統(tǒng)一路徑后系統(tǒng)可進(jìn)行數(shù)據(jù)的自動抓取。最終系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲管理。

（2）視圖管理。為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的直觀展示，系統(tǒng)設(shè)定有零部件的測點(diǎn)圖及數(shù)據(jù)視圖2 種形式。測點(diǎn)圖通過測點(diǎn)框直觀顯示測點(diǎn)的最近變化趨勢圖（圖1），通過雙擊測點(diǎn)框，可直觀查看數(shù)據(jù)的變化趨勢，對比數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)視圖則實(shí)時(shí)顯示測點(diǎn)各時(shí)間段的測量數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)查看。通過數(shù)據(jù)查詢條件設(shè)定，可查看不同時(shí)段、不同零件號的測量數(shù)據(jù)。

（3）統(tǒng)計(jì)管理?；谌粘５臄?shù)據(jù)分析需求，系統(tǒng)提供多點(diǎn)趨勢圖、彩虹圖、單值移動極差、均值標(biāo)準(zhǔn)偏差、均值極差、中位極差以及直方圖等常用統(tǒng)計(jì)形式。同時(shí)，系統(tǒng)還能夠統(tǒng)計(jì)當(dāng)前數(shù)據(jù)平均值、CP和CPK等指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)偏差及穩(wěn)定性分析及監(jiān)控。

（4）預(yù)警管理。尺寸精度管理系統(tǒng)通過設(shè)定的預(yù)警規(guī)則、預(yù)警對象以及預(yù)警方式，自動推送預(yù)警信息至相應(yīng)負(fù)責(zé)人，并對預(yù)警問題進(jìn)行流程監(jiān)控。預(yù)警信息可同步至騰訊通或企業(yè)微信等，可實(shí)時(shí)查看。相關(guān)負(fù)責(zé)人通過查看預(yù)警問題改進(jìn)流程，對已關(guān)閉問題固化相應(yīng)的分析方法和整改方案，建立問題點(diǎn)處置經(jīng)驗(yàn)庫。出現(xiàn)同類問題時(shí)，系統(tǒng)自動調(diào)取過往對策并發(fā)出提示，以減少重復(fù)分析工作，提高分析效率。

預(yù)警是指系統(tǒng)設(shè)定多種判異準(zhǔn)則，并設(shè)定預(yù)警對象（責(zé)任人、自工程負(fù)責(zé)人和后工程負(fù)責(zé)人），實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的100% 實(shí)時(shí)監(jiān)控（圖2）。對比人工預(yù)警，系統(tǒng)自動預(yù)警可以大幅度減少人工數(shù)據(jù)的查詢時(shí)間，并實(shí)現(xiàn)預(yù)警時(shí)間消除、數(shù)據(jù)的100% 監(jiān)控、實(shí)時(shí)預(yù)警和問題流程監(jiān)控等功能，還可以建立問題經(jīng)驗(yàn)庫快速查詢。預(yù)警流程監(jiān)控是指通過預(yù)警信息推送，填寫改進(jìn)單并監(jiān)控整改流程。對于復(fù)發(fā)問題記錄復(fù)發(fā)次數(shù)，并預(yù)警至相應(yīng)的自工程負(fù)責(zé)人和后工程負(fù)責(zé)人進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)確認(rèn)。

日常預(yù)警問題會形成預(yù)警臺賬。對于一些典型問題，可以補(bǔ)充完整分析、整改等資料，并通過審核流程形成問題點(diǎn)處置的經(jīng)驗(yàn)庫。經(jīng)驗(yàn)庫包含預(yù)警問題的原因分析、整改方案、技術(shù)文件和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等信息。出現(xiàn)同類問題時(shí)，系統(tǒng)自動調(diào)取過往對策并提示，減少重復(fù)分析工作，提高分析效率。

（5）統(tǒng)計(jì)管理。系統(tǒng)通過設(shè)定時(shí)間、選擇需要的統(tǒng)計(jì)區(qū)域，可統(tǒng)計(jì)相應(yīng)的合格率、CP和CPK 等指標(biāo)[6]，并按實(shí)際情況可生成相應(yīng)的周報(bào)、月報(bào)等，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的日常監(jiān)控。

（6）封樣數(shù)據(jù)管理。封樣數(shù)據(jù)提交流程審核確認(rèn)后，系統(tǒng)會計(jì)算上傳數(shù)據(jù)文件中所有點(diǎn)位的封樣數(shù)據(jù)指標(biāo)，存放到相應(yīng)點(diǎn)位中，并按封樣設(shè)定進(jìn)行預(yù)警。

（7）考核管理。通過在系統(tǒng)中設(shè)定供應(yīng)商數(shù)據(jù)提交監(jiān)控、問題流程監(jiān)控等要求，系統(tǒng)自動根據(jù)設(shè)定的考核規(guī)則生成考核單，用戶可選擇是否執(zhí)行考核，修改單據(jù)狀態(tài)并保存。

3運(yùn)行成效

（1）管理效能提升。通過數(shù)字化管理替代人工管理，在數(shù)據(jù)查詢、預(yù)警、分析和流程監(jiān)控上實(shí)現(xiàn)效率大幅提升（圖3）。

（2）精度提升。通過對比日常的人工管理模式，通過數(shù)字化管理系統(tǒng)應(yīng)用，白車身車精度穩(wěn)定性大幅提升，在CP、CPK 等指標(biāo)已超過對標(biāo)標(biāo)桿，達(dá)到行業(yè)前列水平。

4結(jié)束語

本文基于汽車零部件尺寸精度管理現(xiàn)狀，建立數(shù)字化管理系統(tǒng)，通過系統(tǒng)替代人工在數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)預(yù)警、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)以及問題監(jiān)控等環(huán)節(jié)的工作，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、流程全覆蓋監(jiān)管，以及問題預(yù)警的規(guī)范化管理。

零部件尺寸精度數(shù)字化管理在數(shù)據(jù)管理模式、數(shù)據(jù)整合、數(shù)據(jù)預(yù)警和流程監(jiān)控等方面實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新。通過數(shù)據(jù)的整合，實(shí)現(xiàn)大批量存儲及數(shù)據(jù)的快速查詢；通過建立預(yù)警模型，可實(shí)時(shí)監(jiān)控所有異常數(shù)據(jù)；同時(shí)預(yù)警問題進(jìn)行流程監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)100% 監(jiān)控。在應(yīng)用零部件尺寸精度數(shù)字化管理系統(tǒng)后，管理過程中在數(shù)據(jù)查詢、問題預(yù)警和管理效率等方面，較人工管理有了大幅提升。

作者簡介：

范孝輝，在職研究生，工程師，研究方向?yàn)槠囌嚰傲悴考|(zhì)量管理、生產(chǎn)制造等。