汽車總裝電子電氣工藝設計模式和流程的開發(fā)

鄭 偉，操小軍

（1. 中國汽車技術研究中心，天津 300300；2. 神龍汽車有限公司，湖北 武漢 430056）

0 引 言

現(xiàn)代社會對汽車各方面的要求不斷提高，這些要求包括：極高的主動安全性和被動安全性；乘坐的舒適性；駕駛與使用的便捷和人性化；尤其是低排放和低油耗的要求等。在汽車設計中運用計算機微處理器及其電控技術是滿足這些要求的最好方法，而且已經得到了廣泛的運用[1]。與傳統(tǒng)電控技術不同，這些技術越來越多地采用軟、硬件分離的設計思想。因此整車企業(yè)的總裝生產過程中，車輛上所有零部件裝配完畢后，還有許多車載電控系統(tǒng)需要軟件數(shù)據和電子學習的注入工作需要完成。為滿足車型配置的多樣化和精益生產的要求，伴隨著車輛單件訂單化生產系統(tǒng)的實施[2]，對汽車總裝電子電氣相關工藝提出了更高的要求，尤其是需要建立全新的工藝設計模式和工藝流程。

1 工藝設計模式的開發(fā)

隨著汽車電子化程度的加深，如今的汽車總裝生產線上大量新式的功能強大的電子電氣工藝設備和工具被采用。這些工藝設備和工具都有各自的特點和應用優(yōu)勢，如何將它們合理地組合集成應用在一起，既保證工藝的最優(yōu)性，又盡可能地降低成本[3]。為此根據總裝電子電氣工藝需求分析和研究，我們基本確立了下面幾種工藝設計的模式作為相關工藝設計的基礎。所有總裝電子電氣工藝方案都可以選用其中一種最適合的模式來設計開發(fā)。將這些模式合理地運用在不同工序工藝的設計上，從而滿足了各種各樣的工藝要求，這樣按標準模式進行的工藝方案設計也確保了設備使用上的最優(yōu)化，有效地降低了工業(yè)化實施成本，提高了工藝設計效率[4]。

1.1 全功能工藝設計模式

如圖1所示，該模式的工藝操作是由電子電氣工藝人員根據需要在工藝編程系統(tǒng)中編制完成，從而保證了工藝的靈活性和柔性化。在實施工藝操作時需要從信息系統(tǒng)的產品和工業(yè)化數(shù)據庫中獲取一些與操作車輛相關的信息，以確保適應單件訂單式生產。該模式的柔性化程度最高，適應性很強，但系統(tǒng)較復雜，成本也相對較高。

1.2 設備型工藝設計模式

設備型工藝設計模式是運用于需要與其他工業(yè)設備（如轉鼓試驗臺、制動液加注設備等）配合使用的場合，同樣工藝操作是由電子電氣工藝人員根據需要在工藝編程系統(tǒng)中編制完成。同時工業(yè)診斷設備作為工業(yè)設備控制系統(tǒng)的一個輔機來工作（見圖2），接收來自其主機的相關設備控制系統(tǒng)指令，并反饋相關車輛和結果信息。

1.3 簡化型工藝設計模式

簡化型工藝設計模式是全功能工藝設計模式的一個簡化方式（見圖3）。為了簡化系統(tǒng)和降低成本，一些相對簡單的工藝操作適用于本模式。在本模式下工藝人員在工藝程序編程時，采取由工業(yè)診斷設備自己從車輛的電控單元系統(tǒng)中識別所需的車輛信息，進行相應的工藝操作。當然只是針對滿足上述條件的一些工藝方案的設計。

1.4 返修型工藝設計模式

該模式（見圖 4）是我們借鑒售后系統(tǒng)針對電子電氣領域的修理診斷方式制定的，主要是運用在電子電氣返修工藝上，用于車間返修人員對于車輛的電子電氣故障的診斷和分析處理（與產品售后領域模式基本相同）。當然也盡可能借用了售后系統(tǒng)的應用軟件產品，以節(jié)約單獨開發(fā)的成本。

2 工藝流程的總體設計

如圖 5所示，車輛在總裝配線上的裝配中和裝配完成后需要進行電子電氣領域的工藝流程依次主要包括下列工序。

2.1 制動液加注

該工藝方案按設備型工藝設計模式設計，在制動系統(tǒng)進行制動液加注的時候，需要與防抱死制動系統(tǒng)（ABS）或電子穩(wěn)定程序控制系統(tǒng)（ESP）電控單元進行對話操作，激活該電控單元按要求驅動閥體中的一些電磁閥，以確保制動液加注時能流動到制動管路系統(tǒng)的所有部位。保證加注操作的完成。該操作使用了KWP2000或UDS在診斷協(xié)議中的 Input Output Control By Local Identifier 服務，對電控單元加以動作驅動控制。

2.2 車載系統(tǒng)電子電氣初始化操作

在整車全部裝配完畢，整車電子電氣系統(tǒng)首次通電后，必須進行車載系統(tǒng)電子電氣初始化操作，就像完成了一臺PC裸機的硬件裝配，在使用前必須進行一些軟件的安裝和配置一樣。在該操作完成后才能進行車輛的第一次啟動。

車載系統(tǒng)電子電氣初始化操作是一個非常復雜的操作，按全功能工藝設計模式設計，其主要工作包括：

1）所有電控單元電腦的軟件電子加載和電子編碼；

2）鑰匙防盜系統(tǒng)的對碼車載系統(tǒng)電子電氣初始化，之后防盜系統(tǒng)開始生效；

3）電控節(jié)氣門、排氣再循環(huán)閥和天窗及玻璃升降位置等的自適應化學習；

4）一些電控單元功能的激活，如安全氣囊等；

5）第一次啟動前必須進行的一些檢查，如發(fā)動機冷卻風扇功能檢查。

圖 6就是一個典型的車載系統(tǒng)電子電氣初始化工序的操作流程圖。

2.3 前束調整臺

前束調整臺上進行的電子電氣工序主要是轉向盤零位自適應學習和臨時故障清除。我們采用了設備型工藝設計模式進行了工藝方案設計。

部分車型配備了ESP和隨動轉向大燈系統(tǒng)，這些系統(tǒng)需要精確的車輛直線行駛時的轉向盤角度信息。利用車輛在前束調整完成時的標準的幾何零位狀態(tài)，記錄下此時的轉向盤角度傳感器的信號量作為零位值，從而確保上述電子電氣系統(tǒng)的正常運作。

對在整車裝配和車載系統(tǒng)電子電氣初始化操作完成之前，由于整車電子電氣系統(tǒng)并沒有正常的實現(xiàn)其功能，必定會在這個階段記錄下一些臨時性的故障，這些故障代碼叫假性故障，是在工藝過程中不可避免的產生的，為了在后續(xù)的電檢操作中能夠檢測到真正的故障信息，有必要在路試之前將這些假性故障從電控單元的內存中清除掉。在進行前束調整時我們可以利用同一個小型診斷設備和前束調整操作的時間完成這個操作，有效地利用了機器工時，提高了設備的利用率。

2.4 轉鼓試驗臺

采用工藝方案設備型工藝設計模式，在進行轉鼓測試時，有時候需要向ABS/ESP電控單元發(fā)送一些指令或采集一些必要的信號（如各輪速信號和車速信號等），以分析確認制動系統(tǒng)的工作是否正常。同時利用這個動態(tài)環(huán)境對一些系統(tǒng)進行測試。為此需要在轉鼓測試的同時與車輛的相關電控單元進行通訊，完成一些輔助操作（如空調工作狀態(tài)）。

2.5 電檢

整車電子電氣檢查位于總裝工廠末端，是對裝配完成的車輛進行電子電氣故障檢查的一道工序，以排除車輛裝配過程中造成的各種電氣故障。此項工作直接影響出廠車輛的質量，因此需保證下線車輛100%的電子電氣檢查。可以采用簡化型工藝設計模式來進行工藝布置和設計。該檢查應涵蓋全面完成的全部電子電氣操作的完成情況、電控單元軟、硬件的一致性檢查、電控單元故障讀取檢查、電器件功能檢查等，同時還要求對結果進行統(tǒng)計分析，以便進行質量持續(xù)改進工作。

2.6 入庫準備操作

車輛在入庫前需要的操作主要包括：里程表清零和車輛轉為車庫省電模式等，以便適應車輛庫存時長期不啟動的狀態(tài)。這些操作相對簡單，一般采用簡化型工藝設計模式的工藝設計方案。

2.7 電子電氣返修

對于出現(xiàn)電子電氣故障的車輛必須進行一些返修操作。返修操作要求能夠利用必要的診斷工具對車輛的故障進行診斷分析和處理。在返修操作中必須能夠實現(xiàn)前面的所有操作，如電子加載、電子編碼、自適應學習等等。對裝配或電子電氣工藝操作中出現(xiàn)的問題進行返修處理。其返修診斷工藝和設備是按照工藝設計返修型工藝設計模式進行確定的。

圖 7為根據車輛電子電氣工藝需求和質量控制要求制定的工序及返修流程：

在車輛完成裝配和電子電氣工序后，有多個工序進行靜態(tài)（靜態(tài)目視、電檢）和動態(tài)（轉鼓、路試）的電子電氣檢查，確保發(fā)現(xiàn)電子電氣部分的缺陷和故障，并進行返修處理。

3 結 論

全新的汽車總裝電子電氣工藝設計模式和流程的建立，解決了整車企業(yè)面對越來越復雜的車輛電子架構給總裝生產帶來的諸多挑戰(zhàn)，同時從工藝角度滿足了車輛個性化配置和單件訂單生產的需求。在此成果的基礎上，企業(yè)可以根據日后更新的車載電子電氣系統(tǒng)的新要求，適應性地開發(fā)新的工藝流程和方法，保證高質量、零缺陷和個性化的企業(yè)產品供應市場。

[1]馮艷雙. 現(xiàn)場總線的特點及其應用研究[J]. 科技傳播，2011（18）：209.

[2]汝剛. Web混合模式下面向訂單裝配的生產管理系統(tǒng)[J]. 中國管理信息化，2011（17）：112-114.

[3]饒運清，李培根，李淑霞，等. 制造執(zhí)行系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]. 機械科學與技術，2002（06）：155-160.

[4]慈鐵軍，唐貴基，向玲. 基于精益生產的作業(yè)改善研究[J]. 中國工程機械學報，2008（03）：121-125.