提升總裝裝配防錯(cuò)能力的研究

王占魁　黎樹(shù)貞　諶田明

【摘 要】文章對(duì)汽車(chē)制造過(guò)程中的總裝裝配出錯(cuò)問(wèn)題進(jìn)行了研究，并提出合理的解決方案。方案介紹如下：新建總裝裝配防錯(cuò)系統(tǒng)；將車(chē)型與零件的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（品種代碼與零件號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系）維護(hù)到防錯(cuò)系統(tǒng)中；同時(shí)，將制造執(zhí)行系統(tǒng)中的制造部分?jǐn)?shù)據(jù)通過(guò)接口方式傳輸給防錯(cuò)系統(tǒng)。零件裝配時(shí)，掃描車(chē)輛VIN和零件條碼，從而獲取零件裝配的品種代碼和零件號(hào)；通過(guò)掃描的品種代碼、零件號(hào)與維護(hù)好的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)做校驗(yàn)，得出該車(chē)輛是否應(yīng)該裝配該零件，從而實(shí)現(xiàn)零件裝配防錯(cuò)作業(yè)。

【關(guān)鍵詞】汽車(chē)制造；裝配防錯(cuò)；柔性化生產(chǎn)

【中圖分類(lèi)號(hào)】U468 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2017）03-0035-04

0 前言

近年來(lái)，汽車(chē)市場(chǎng)呈快速發(fā)展趨勢(shì)，人們對(duì)汽車(chē)的需求已從被動(dòng)選擇汽車(chē)主機(jī)廠生產(chǎn)的車(chē)型，轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)提出用戶需求，要求汽車(chē)主機(jī)廠定制化生產(chǎn)車(chē)輛。這就要求汽車(chē)主機(jī)廠實(shí)施柔性化生產(chǎn)，由以前的單一品種、大批量生產(chǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗥贩N、小批量生產(chǎn)。

柔性裝配主要適用于多品種、多車(chē)型、多顏色混線生產(chǎn)的汽車(chē)裝配。柔性裝配生產(chǎn)線具有裝配多樣化、質(zhì)量控制嚴(yán)格的特點(diǎn)，這對(duì)于提高整車(chē)的制造工藝水平和整車(chē)質(zhì)量具有重要的意義。柔性化生產(chǎn)在剛剛提出來(lái)的時(shí)候就受到很多制造企業(yè)的重視，通過(guò)近十幾年的推廣，更是得到了飛速發(fā)展，并成為許多產(chǎn)品密集型制造企業(yè)的重要技術(shù)，在汽車(chē)行業(yè)尤為突出。它可以在同一個(gè)平臺(tái)同時(shí)生產(chǎn)多種不同類(lèi)型、不同顏色、不同配置的車(chē)輛。毫無(wú)疑問(wèn)，它是一種先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)[1]。目前，我國(guó)部分企業(yè)仍使用剛性生產(chǎn)線，原因在于柔性線的設(shè)置難度大、工藝要求高，如果設(shè)置出現(xiàn)偏差，容易影響汽車(chē)的生產(chǎn)質(zhì)量。因此，我們還應(yīng)持續(xù)研究和開(kāi)發(fā)柔性生產(chǎn)線，以促進(jìn)我國(guó)汽車(chē)制造工藝水平和質(zhì)量的提升。

裝配防錯(cuò)系統(tǒng)根據(jù)自動(dòng)識(shí)別的不同車(chē)型指導(dǎo)裝配作業(yè)人員按系統(tǒng)提出的指令進(jìn)行作業(yè)。該系統(tǒng)不僅具有指導(dǎo)、提醒、檢查裝配作業(yè)的功能，而且具有可靠、穩(wěn)定、可擴(kuò)展的特點(diǎn)。滿足高效率、規(guī)范化生產(chǎn)作業(yè)線的需求[2]。

本文針對(duì)柔性裝配線的裝配選件出錯(cuò)問(wèn)題進(jìn)行探究，以提升柔性生產(chǎn)的防錯(cuò)能力。

1 背景

上汽通用五菱汽車(chē)股份有限公司河西基地生產(chǎn)的車(chē)型種類(lèi)多、配置豐富，造成現(xiàn)場(chǎng)單一零件的種類(lèi)很多。部分零件外觀相似，員工不能目視化識(shí)別，容易造成選件錯(cuò)誤。對(duì)總裝質(zhì)量控制、合格率、返修成本、售后問(wèn)題及顧客抱怨等各方面產(chǎn)生很大的影響。以該公司西部總裝2015年的數(shù)據(jù)為例：共有11種基礎(chǔ)車(chē)型、16種發(fā)動(dòng)機(jī)類(lèi)型，不同車(chē)型對(duì)應(yīng)零件的用法分類(lèi)更是品種眾多。

零件條碼是零件唯一的標(biāo)志，是對(duì)零件進(jìn)行質(zhì)量追溯的重要依據(jù)。零件條碼應(yīng)包含零件的生產(chǎn)廠、生產(chǎn)日期、零件號(hào)等信息。上汽通用五菱汽車(chē)股份有限公司要求零件條碼為27位，其信息至少包括零件標(biāo)志碼、供應(yīng)商代碼、零件號(hào)及年、月、日和生產(chǎn)序列號(hào)共25位；剩余2位可由零件供應(yīng)商依據(jù)零件追溯情況自定義零件追溯信息。

車(chē)輛裝配指導(dǎo)單用于在車(chē)輛裝配時(shí)，指導(dǎo)裝配工進(jìn)行零件選件。車(chē)輛裝配指導(dǎo)單包含VIN、VSN、車(chē)輛型號(hào)、品種代碼、配置狀態(tài)、發(fā)動(dòng)機(jī)代碼、生產(chǎn)批次、顏色、制動(dòng)系統(tǒng)、輔助轉(zhuǎn)向裝置、座椅分布、變速箱、空調(diào)名稱、輪胎狀態(tài)、導(dǎo)航系統(tǒng)、倒車(chē)?yán)走_(dá)和一些其他特殊配置信息等。裝配工會(huì)根據(jù)裝配指導(dǎo)單選取相應(yīng)的零件。

2 現(xiàn)狀調(diào)查

裝配工依據(jù)裝車(chē)單上的車(chē)型配置信息選取零件。但由于部分零件外觀相似，僅有零件條碼不相同（裝配現(xiàn)場(chǎng)零件條碼有17位和27位2種，且零件號(hào)較長(zhǎng)），因此造成裝配工不能準(zhǔn)確選取零件而導(dǎo)致零件裝配出錯(cuò)。用戶裝配示意圖如圖1所示。

我們依據(jù)工廠的事件記錄，選取了裝配出錯(cuò)頻次高、返修成本高的零件（ECU模塊、后橋、安全氣囊）進(jìn)行分析。

相似零件一旦出現(xiàn)裝配出錯(cuò)的情況，需要大量人力成本和時(shí)間成本鎖定事件影響范圍，并進(jìn)行問(wèn)題車(chē)輛返修。每次人工發(fā)現(xiàn)裝配出錯(cuò)后，相關(guān)人員會(huì)對(duì)問(wèn)題車(chē)輛前后25臺(tái)車(chē)（共50臺(tái)）進(jìn)行問(wèn)題排查，排查每臺(tái)車(chē)約2 min。而對(duì)問(wèn)題車(chē)輛的返修時(shí)間為30～180 min不等。調(diào)研零件的年度出錯(cuò)頻次及返修成本見(jiàn)表1。

3 原因分析

裝配工依據(jù)裝車(chē)單上的車(chē)型配置信息進(jìn)行撿料，而零件信息沒(méi)有綁定車(chē)輛信息，導(dǎo)致外觀相似的零件容易出現(xiàn)撿料錯(cuò)誤。裝配出錯(cuò)的原因有以下幾種。

3.1 從作業(yè)層面分析直接原因

（1）供應(yīng)商裝箱錯(cuò)誤：零件供應(yīng)商給主機(jī)廠發(fā)貨時(shí)，誤將其他車(chē)型的零件裝入某車(chē)型的箱子中；誤將其他零件裝入某零件的箱子中。該場(chǎng)景出現(xiàn)的頻次較低，約1～2次/年。

（2）物流配送錯(cuò)誤：物流員工將零件從物料倉(cāng)庫(kù)/物料緩沖區(qū)配送到線邊時(shí)出錯(cuò)（應(yīng)配送到A線的卻配送到B線）。該場(chǎng)景出現(xiàn)頻次較低，約1～2/次/年。

（3）裝配工選件錯(cuò)誤：線邊放置不同車(chē)型的相同零件，裝配工不能目視化區(qū)分相似件，導(dǎo)致取件錯(cuò)誤。該場(chǎng)景出現(xiàn)頻次較高，約20次/年。

（4）裝配指導(dǎo)單不能準(zhǔn)確指導(dǎo)裝配：裝配指導(dǎo)單僅有簡(jiǎn)單的配置等信息，裝配工僅能根據(jù)配置信息、裝配經(jīng)驗(yàn)選取零件。

3.2 從車(chē)型配置和零件種類(lèi)層面分析間接原因

（1）在產(chǎn)車(chē)型配置豐富：河西工廠的在產(chǎn)車(chē)型多（如CN112、CN113、GP30、GP50、CN201M、CN180S等）；車(chē)型配置豐富，每種車(chē)型有基本型、舒適型、豪華型等。

（2）同個(gè)零件有不同的種類(lèi)：因不同的車(chē)型需裝配不同種類(lèi)的零件，但同個(gè)零件外觀相似，僅有零件條碼不同。線旁會(huì)出現(xiàn)同個(gè)零件的多個(gè)相似件。

（3）零件裝配未做物理防錯(cuò)：不同種類(lèi)的同個(gè)零件，可以互裝在不同的車(chē)型上，安裝時(shí)未做可目視化的防錯(cuò)。

3.3 從質(zhì)量要求層面分析根本原因

系統(tǒng)裝配作業(yè)無(wú)系統(tǒng)防錯(cuò)校驗(yàn)：上汽通用五菱汽車(chē)股份有限公司目前僅有對(duì)關(guān)鍵追溯件（由公司根據(jù)國(guó)家要求和實(shí)際生產(chǎn)情況自定義）的質(zhì)量追溯，且無(wú)防錯(cuò)功能。對(duì)于普通零件既無(wú)質(zhì)量追溯，又無(wú)裝配防錯(cuò)。對(duì)于零件后期的質(zhì)量追溯存在風(fēng)險(xiǎn)。

通過(guò)以上分析，我們可以得出裝配出錯(cuò)的根本原因是在裝配過(guò)程中缺少防錯(cuò)校驗(yàn)的動(dòng)作。因此，我們需要重點(diǎn)完善現(xiàn)有作業(yè)，增加裝配防錯(cuò)的校驗(yàn)過(guò)程。

4 制訂方案

針對(duì)同一工位有多種零件，且零件結(jié)構(gòu)相似導(dǎo)致裝配出錯(cuò)的失效模式，需要進(jìn)行防錯(cuò)控制?？刹捎玫慕鉀Q方案如下。

（1）目視化防錯(cuò)：將每個(gè)零件的外觀特點(diǎn)及適用車(chē)型用圖示的方式標(biāo)明在線旁。

（2）工位布局防錯(cuò)：將各零件按不同工位裝配。

（3）排序放錯(cuò)：將物料與車(chē)型一一對(duì)應(yīng)，由專(zhuān)人按車(chē)型上線時(shí)間對(duì)物料進(jìn)行排序。

（4）設(shè)計(jì)防錯(cuò)：零件結(jié)構(gòu)和裝配方式完全不同，取錯(cuò)零件將無(wú)法裝配。

（5）掃描防錯(cuò)：通過(guò)掃描槍對(duì)零件條形碼和車(chē)輛VIN碼進(jìn)行掃描，校驗(yàn)零件和車(chē)型的對(duì)錯(cuò)，取錯(cuò)件時(shí)系統(tǒng)會(huì)報(bào)警。

表2是對(duì)裝配防錯(cuò)方式的比較[3]。

通過(guò)對(duì)以上5種防錯(cuò)類(lèi)型的比較，我們可以得出：目視化防錯(cuò)和工位布局防錯(cuò)受現(xiàn)場(chǎng)空間限制；設(shè)計(jì)防錯(cuò)需改變產(chǎn)品設(shè)計(jì)，并改進(jìn)裝配工藝，防錯(cuò)成本劇增；排序防錯(cuò)和掃描防錯(cuò)均可實(shí)現(xiàn)零件與車(chē)型的綁定，但排序防錯(cuò)不能實(shí)現(xiàn)裝配數(shù)據(jù)的追溯功能，因此我們采用掃描防錯(cuò)解決裝配出錯(cuò)這一失效模式。

掃描防錯(cuò)需要我們將車(chē)型與零件的對(duì)應(yīng)關(guān)系（車(chē)輛品種代碼與零件號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系）維護(hù)在防錯(cuò)系統(tǒng)中，在裝配動(dòng)作前，對(duì)車(chē)輛信息和零件信息進(jìn)行掃描并對(duì)其進(jìn)行校驗(yàn)。若裝配選件錯(cuò)誤后，給出報(bào)警提示。該方案可以解決裝配動(dòng)作無(wú)系統(tǒng)支持、無(wú)法進(jìn)行質(zhì)量追溯的問(wèn)題。詳細(xì)設(shè)計(jì)方案如下。

總裝工程師將防錯(cuò)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)維護(hù)到防錯(cuò)系統(tǒng)中；制造系統(tǒng)將整車(chē)制造過(guò)程數(shù)據(jù)通過(guò)EAI接口傳輸給防錯(cuò)系統(tǒng)；在車(chē)輛裝配時(shí)，裝配工掃描車(chē)輛VIN和零件條碼，然后與工程師維護(hù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)。如果校驗(yàn)成功，則正常裝配；如果校驗(yàn)失敗，則人工干預(yù)。同時(shí)，系統(tǒng)會(huì)將裝配數(shù)據(jù)上傳到服務(wù)器，用于質(zhì)量追溯（系統(tǒng)實(shí)施架構(gòu)圖如圖2所示）。

5 效益分析

根據(jù)該設(shè)計(jì)方案，我們可以減少裝配返修時(shí)間、取消裝配互檢操作等，能對(duì)現(xiàn)有的作業(yè)活動(dòng)進(jìn)行優(yōu)化；同時(shí)，可以對(duì)裝配數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)與追溯。該項(xiàng)目的實(shí)施對(duì)工廠的人力成本、質(zhì)量提升等具有積極意義。以下是可預(yù)見(jiàn)的效益分析。

5.1 返修成本分析

（1）ECU：下線后發(fā)現(xiàn)裝錯(cuò)，單臺(tái)車(chē)返修耗時(shí)30 min，每年裝錯(cuò)20次；每次裝錯(cuò)排查50臺(tái)車(chē)，每輛車(chē)90 s，共可節(jié)約2 100 min。在線發(fā)現(xiàn)裝錯(cuò)，每年7次，每次停線4 min，3條線影響1 761人（3個(gè)班次人數(shù)）。共可節(jié)約49 308 min。西部總裝：取消互檢操作，單臺(tái)車(chē)減少5 s。按西部總裝1年40萬(wàn)輛車(chē)的產(chǎn)量，共節(jié)約33 333 min。東總：取消互檢操作，單臺(tái)車(chē)減少5 s。按東部總裝1年35萬(wàn)輛車(chē)的產(chǎn)量，共節(jié)約29 167 min。

（2）安全氣囊：?jiǎn)闻_(tái)車(chē)返修耗時(shí)30 min，每年裝錯(cuò)20次；每次裝錯(cuò)排查60臺(tái)車(chē)，每輛車(chē)90 s，共可節(jié)約 2 400 min。取消互檢操作，單臺(tái)車(chē)減少5 s。按西部總裝1年40萬(wàn)輛車(chē)的產(chǎn)量，共節(jié)約33 333 min。

（3）后橋：車(chē)輛下線后發(fā)現(xiàn)，180 min/次×20次/年×2人+50臺(tái)車(chē)×1.5 min/次×20次/年×2人=10 200 min。在線發(fā)現(xiàn)裝錯(cuò)，每年8次，每次停線10 min，3條線影響1 761人（3個(gè)班次的人數(shù)），共節(jié)約140 880 min。西部總裝：取消互檢操作，單臺(tái)車(chē)減少5 s。按西部總裝1年40萬(wàn)輛車(chē)的產(chǎn)量，共節(jié)約33 333 min。東部總裝：取消互檢操作，單臺(tái)車(chē)減少5 s。按東部總裝1年35萬(wàn)輛車(chē)的產(chǎn)量，共節(jié)約29 167 min。

5.2 數(shù)據(jù)服務(wù)分析

（1）提供各工廠裝配問(wèn)題相關(guān)指標(biāo)的數(shù)據(jù)分析，有利于業(yè)務(wù)部門(mén)管理績(jī)效的提升。

（2）記錄裝配信息，用于質(zhì)量追溯。

5.3 潛在效益

幫助河西工廠通過(guò)BIQ4評(píng)審，有益于公司制造質(zhì)量控制、企業(yè)宣傳等。

6 效果檢查

該方案在2016年上半年實(shí)施，并于同年7月初交付用戶使用。截至同年11月底，裝配防錯(cuò)系統(tǒng)已平穩(wěn)運(yùn)行約5個(gè)月。根據(jù)采集的裝配作業(yè)數(shù)據(jù)分析，在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)維護(hù)完整的情況下，該系統(tǒng)具備基本的裝配防錯(cuò)功能。圖3是2016年7—11月裝配防錯(cuò)系統(tǒng)的使用率和防錯(cuò)比率的報(bào)表。

通過(guò)數(shù)據(jù)分析，零件掃描率是逐月遞增的（目前掃描率在80%以上，且仍處于增長(zhǎng)趨勢(shì)），說(shuō)明系統(tǒng)處于較好的使用狀態(tài)，但仍需與總裝同事溝通，要求做到零件的100%掃描。有效防錯(cuò)比率指匹配錯(cuò)誤比率和未維護(hù)該品種基礎(chǔ)數(shù)據(jù)比率之和。有效防錯(cuò)比率呈遞減趨勢(shì)，說(shuō)明基礎(chǔ)數(shù)據(jù)維護(hù)越來(lái)越完整，但仍需和總裝同事溝通，做到基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的及時(shí)維護(hù)與更新。

實(shí)施系統(tǒng)防錯(cuò)之后，2016年7—11月工廠實(shí)際裝配出錯(cuò)頻次得到顯著降低。以西部總裝為例，ECU共裝配出錯(cuò)6次，低于防錯(cuò)之前的20次/年；安全氣囊模塊共裝配出錯(cuò)4次，遠(yuǎn)低于防錯(cuò)之前的20次/年；后橋共裝配出錯(cuò)6次；遠(yuǎn)低于防錯(cuò)之前的20次/年（見(jiàn)表3）。

通過(guò)對(duì)實(shí)際裝配出錯(cuò)頻次的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可以得出：實(shí)際裝配出錯(cuò)頻次低于年度裝配出錯(cuò)頻次（20次/年）；裝配出錯(cuò)集中在2016年7—8月（前2個(gè)月份基礎(chǔ)數(shù)據(jù)處于逐步完善狀態(tài)，且掃描率較低）；基礎(chǔ)數(shù)據(jù)未維護(hù)完整，導(dǎo)致有裝配出錯(cuò)現(xiàn)象；未做到零件100%掃描校驗(yàn)，導(dǎo)致有裝配出錯(cuò)現(xiàn)象。

綜上可以得出，該項(xiàng)目的實(shí)施有助于減少工廠裝配出錯(cuò)的頻次。如果基礎(chǔ)數(shù)據(jù)維護(hù)完整，且零件100%掃描，可以完全杜絕裝配出錯(cuò)現(xiàn)象。

7 結(jié)語(yǔ)

防錯(cuò)技術(shù)遵循“不制造缺陷、不傳遞缺陷、不接受缺陷”的原則，是全面質(zhì)量管理體系的組成部分。防錯(cuò)技術(shù)的應(yīng)用減少了人為因素導(dǎo)致的各種錯(cuò)裝、漏裝缺陷，提高了生產(chǎn)效率、降低了生產(chǎn)成本[4]。本文通過(guò)總裝工程師維護(hù)車(chē)輛品種代碼與零件號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，掃描零件條碼、車(chē)輛VIN，建立實(shí)車(chē)掃描數(shù)據(jù)與制造基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)零件的裝配防錯(cuò)與質(zhì)量追溯。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]黃雙喜.汽車(chē)總裝生產(chǎn)線中柔性化的應(yīng)用[J].大眾汽車(chē)，2013，19（1）：2.

[2]李科維.裝配防錯(cuò)系統(tǒng)在汽車(chē)混裝生產(chǎn)線的應(yīng)用[J].中國(guó)儀器表，2010（10）：54-57.

[3]鄧智良.汽車(chē)總裝工藝評(píng)審研究[J].裝備制造技術(shù)，

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[4]韋國(guó)建，蘇世棟.防錯(cuò)技術(shù)在汽車(chē)車(chē)身制造過(guò)程中的應(yīng)用[J].企業(yè)科技與發(fā)展，2014（13）：45-47.

[責(zé)任編輯：鐘聲賢]