發動機控制模塊防錯方式的研究和應用

(上汽通用五菱汽車股份有限公司 整車制造部總裝工程科，廣西 柳 州 5 45007)

隨著汽車工業的快速發展，汽車的種類不斷增加，相應的發動機控制模塊（簡稱ECU）也在不斷增加，受檢測設備的局限，部分發動機控制模塊規格錯裝在整車后，設備檢測不出，易造成整車功能缺失、性能異常的情況，因此，發動機控制模塊在各工廠，都視為重要零件，對其進行重點防錯管理。

現代化工業，越來越多的制造企業開始推行精益生產模式，控制成本，減少浪費。重點要消除的七大浪費包括：過度生產、多余動作、物料搬運、等待浪費、庫存浪費、過多操作、返修浪費。發動機控制模塊按SGMW目前的防錯管理模式，包含了以上浪費的5種。因此研究更優的防錯方式，對企業生產有至關重要的作用。本文致力對防錯方式的研究，優化防錯方式，完善企業生產管理，為今后其他零件的防錯方式提供指導。

1 現有物流排序模式分析

1.1 發動機控制模塊規格種類

目前SGMW量產階段有77種發動機控制模塊，未來將繼續增加29種，共106種。發動機控制模塊目前有3個供應商負責供應，共只有3種外形。106種發動機控制模塊只有3種外形（圖1），從零件外形上是無法區分的。發動機控制模塊上有零件標簽，供SGMW以作規格區分的只有零件號，該零件號是從GPDS系統中獲得的唯一號碼，由8位數字構成。

圖1 發動機控制模塊外形圖

1.2 排序模式

發動機控制模塊在SGMW歸類為高風險物料，用人工排序的方式，投入發動機控制塊進行整車裝配。流程如圖2所示。

圖2 整車裝配流程

在人工排序這個環節，操作工根據生產車型的規格，按生產車型的順序，排列對應的發動機控制模塊，規格區分的方式是目視并確認零件號。排序檢查環節，用同樣的目視確認方式確認發動機控制模塊與生產車型的匹配性。到了安裝工位剛裝前的檢查也是目視確認零件號區分規格。以A工廠為例，目前有31種規格的發動機控制模塊在A工廠生產，意味著員工需要能區分31種發動機控制模塊，通過8位數字的零件號進行區分，難度大，并且A工廠未來將新增至39種。

1.3 出錯概率

按現有的排序模式，根據以上描述，可發現為了進行防錯，共設置了3道工序進行規格區分。據統計，由于人工目視確認方式易出現視覺疲勞，規格區分易出錯，出錯率約為12次/月，錯裝發動機控制模塊8件/年。

1.4 現有排序模式影響

（1）現有排序模式存在以下方面的質量影響，如表1所示。

表1 現有排序模式品質影響

目前的檢測設備還無法檢測出同配置的ECU國4、國5型號，檢測設備遇到這種情況時設備不會報警，而引起的異常只能到了客戶手上才能發現。尤其是在排放這一塊，由于新車的三元催化器比較新，新車尾氣 THC、CO、Nox、NMHC排放值，均在國 5的標準內，因此尾氣排放設備是無法發覺的。發動機控制模塊防錯工作未做好，部分故障廠內無法發現，只能通過盤點當日零件才能發現錯裝的問題。換ECU的返修時間，也是得依據返修經驗，部分故障不一定能直接判斷出是ECU規格錯誤，返修過程需重做鑰匙學習，對于售后的硬件水平有要求，一般的維修廠不具備維修能力。

（2）現有排序模式人力資源的浪費，排序工作量大，需要專人負責，按工作量計算，排序及排序檢查工作量（按人算，3班）的人力為：A廠5.4人，B廠3.6人，C廠3.6人。

按照精益生產模式的理念，現有防錯方式造成了多種浪費，并且投入的巨大人力資源，卻未能100%保證ECU防錯。因此，有必要研究全新的模式替代原因防錯方式。

2 新防錯方式研究及對比

2.1 目視化防錯

在ECU原有零件標簽上，增加英文代碼標識，如國4的ECU用Ⅳ標識，國5的ECU用Ⅴ標識，1.0發動機用B10標識，1.8 L發動機用1.8標識，并將這些區分代碼，用目視化管理看板羅列出這些區分點，供員工參考。

2.2 工位布局防錯

將不同車型的ECU安裝點分離，例如寶駿630、五菱宏光、樂馳的ECU安裝崗位，在流水線上分別是3個崗來安裝，減少單個崗位需要區分ECU規格的數量。

2.3 設計防錯

（1）通過對ECU的接口進行更改，不同ECU與發動機線束的接口不同，這樣即使裝錯ECU，其與發動機線束對接不上，也能發現ECU規格不匹配。

（2）更改現有ECU緊固點位置，不同的ECU緊固螺栓的點位設計成不同的，不同的ECU,零件與車身的安裝孔位不同,如果ECU規格取得不正確,這樣ECU無法緊固到車身上,因為對應的車身孔位與零件的緊固孔位不匹配。

2.4 物料分揀防錯

應用物料分揀系統防錯，本系統由一臺主PLC控制，系統狀態及各種數據與報警顯示在觸摸屏中。操作工人通過使用掃描槍對車體條碼的識別，在觸摸屏中顯示所獲取的序列號以及對應所需裝配的零件型號，PLC通過對條形碼內的各位數字進行分析，判斷所需安裝為哪種零件。通過CC-Link總線發送至Anywire防錯系統指示燈，操作工通過指示燈的顯示來獲取相對應的零件型號，獲取正確軸瓦后撥動杠桿，Anywire系統會指示下一步驟。在操作工未按照指示燈提示步驟進行操作時，燈會閃爍提示錯誤的發生，同時在觸摸屏中有報警提示出現，需點擊復位來取消報警后，繼續操作。

物料分揀系統主要是在料架上增加傳感器，預設傳感器的輸入值，只要將各ECU零件分好類放在料架上，通過掃描車身號，經過系統編輯的邏輯關系，得出對應料架的信號燈（綠色），取綠色區域的料架，安裝即可。如果取錯件，則會報警。

2.5 掃描防錯

在現場安裝一臺電腦，安裝相應的判斷系統，員工用掃描槍掃描車身條碼，再掃描零件標簽上的條碼，通過軟件系統進行判斷，用電腦識別的方式判斷發動機控制模塊的規格是否與車輛匹配。

2.6 方案對比

通過上述分析比較，得出表2所示的方案對比。

表2 方案對比

通過對比分析，掃描防錯方式是最優的，其他方式仍舊依賴原排序系統或是成本巨大。

3 掃描防錯的分析

在選定掃描防錯作為SGMW發動機控制模塊防錯的方式后，現需研究具體的實施方案。

3.1 VSN碼和VIN碼

SGMW整車制造過程中,在整車上供掃描的與產品車相關的條碼有2種：一種是VSN碼，即車輛配置代碼，是為識別一臺車輛的完整配置而編制的一組代號，是公司銷售、計劃、生產的核心代碼。VSN碼由品種代碼、發動機代碼、變速器檔位代碼、面漆顏色代碼、空調代碼、批次號、識別碼組成。一種是VIN，即車輛識別代號，制造廠為了識別而給一輛車指定的一組字碼。其包含世界制造廠識別代號部分，用以標示車輛的制造廠、車輛的說明部分，它提供說明車輛一般特征的資料、車輛指示部分、制造廠為區別不同車輛而指定的一組字碼。

VSN碼和VIN碼伴隨每一臺車的生產，以一維碼的形式出現在《整車檢測卡》上，利用此2個碼，分別能與生產系統對應上，從而查閱本車的配置要求。

3.2 數據庫（零件IT系統清單）

數據庫（零件IT系統清單），在SAP數據庫中，有各車型對應的配置零件表。產品發布技術更改指令，相應的變更信息也會維護至SAP數據庫中，從SAP引出的物料子清單當中，可建立品種代碼與發動機控制模塊對應表，按照SGMW工程數據業務流程，品種代碼能對應至唯一的車型代碼，由車型代碼對應發動機控制模塊零件號，則能確保匹配性。

3.3 零件條碼

現有發動機控制模塊零件上有2種一維碼，一種是精確追溯碼，一種是廠家的生產代碼，參考其編碼規則和各代碼信息，發現無法表示發動機控制模塊的規格，需增加零件號的條碼，該條碼含有零件號信息，發動機控制模塊的零件號是從GPDS系統中獲得的唯一號碼，由8位數字構成，不同規格發動機控制模塊具有不同的零件號，因此以零件號作為區分方式，能確保唯一性。

掃描防錯的方式是在總裝車間ECU安裝工位增加掃描防錯裝置：掃描VIN碼，掃描零件上的條碼，電腦軟件區分零件是否正確，若錯誤則聲在屏幕上提示，并聲光報警。操作過程：（1）用掃描槍掃描VIN號；（2）用掃描槍掃描零件上的零件條形碼；（3）電腦軟件根據數據庫核對物料是否正確，若錯誤則聲光報警，屏幕上提示錯誤與正確的零件號。

邏輯原理圖如圖3所示。

圖3 掃描防錯裝置原理圖

以上防錯方式較一般掃描防錯方式更具優越性，國內汽車行業多數掃描防錯系統的數據庫都是手工建立、自行維護的，與產品生產計劃不匹配，容易滯后，導致系統報錯，另外維護頻率高，每發生一次零件號變動需人工去每套電腦上更新數據。本掃描防錯方式用的數據庫，維護時間超前于生產計劃，在生產之前數據庫已維護數據，這樣在零件發生零件號變更時，數據系統是早于實際生產前維護，并且此掃描防錯是與網絡連接的，不需要手工維護數據庫。

4 掃描防錯方式的應用措施

4.1 零件新增二維碼

為不增加單車成本，在零件上追加條碼標簽問題，可通過利用原有零件標簽的區域進行解決。目前流行的條碼一種是一維碼，一種是二維碼。由于原有標簽即使調整字符排版，能空出的空間非常有限，而且發動機控制模塊上已有廠家的一維碼，再新增一維碼的信息空間不足。相比一維碼，二維碼能利用更小的區域提供更多的信息。二維碼流行三種編碼類型：QR碼、DATAMAX碼、PDF417碼，其中DATAMAX碼經確認，三家發動機控制模塊廠家設備打印能力均滿足。

Datamatrix原名Datacode，由美國國際資料公司(International Data Matrix,簡稱ID Matrix)于1989年發明。Datamatrix是一種矩陣式二維條碼，其發展的構想是希望在較小的條碼標簽上存入更多的資料量。DataMatrix的外觀是一個由許多小方格所組成的正方形或長方形符號，其資訊的儲存是以淺色與深色方格的排列組合，以二位元碼(Binary-code)方式來編碼，故電腦可直接讀取其資料內容，而不需要如傳統一維條碼的符號對映表。Datamatrix的尺寸可任意調整，最大可到14平方英寸，最小可到0.000 2平方英寸，這個尺寸也是目前一維與二維條碼中最小的，因此特別適合印在電路板的零組件上。另一方面，大多數的條碼的大小與編入的資料量有絕對的關系，但是Datamatrix的尺寸與其編入的資料量卻是相互獨立的，因此它的尺寸比較有彈性。

根據現有ECU的零件標簽，由于三個廠家的標簽面積不同，也分別確定三種尺寸格式的二維碼，每種二維碼前8位代表是零件號，后面位數給廠家使用其生產代碼，規格分別如下：

A供應商：用尺寸16 mm×16 mm，70位字符信息的二維碼；

B供應商：用尺寸8.3 mm×8.3 mm，50位字符信息的二維碼；

C供應商：用尺寸8 mm×8 mm，8位字符信息的二維碼，該規格只含8位數字零件號。

4.2 掃描槍選型

掃描槍的選型主要考慮掃描槍精度、識別能力、可操作性、性價比。由于掃描防錯方式中需要掃VIN、VSN的一維碼以及含零件號的二維碼，掃描槍需具備能同時掃一維碼、二維碼的能力，精度方面根據A、B、C的二維碼尺寸格式，需能識別、讀全信息，由于現場車間操作工的讀取VIN、VSN碼、零件號的二維碼位置不唯一，掃描槍需是無線的；在滿足以上條件時，選擇價格合適的掃描槍型號。

4.3 軟件數據庫改善及系統零件切換的管理要求

現有數據庫新、舊件存在系統的時間需要改善，數據庫有新件替換舊件時，如有滯留車情況時，該滯留車在新件替換舊件后，需要安裝舊件，這時數據庫中已刪除了舊件信息，因此IT數據系統必須改善新舊件對應關系的數據保留時間，將新舊件對應關系保留在系統一定時間。原系統斷點，VIN碼的預設是在車間流水線的線頭，而零件的斷點是根據車位排序，一旦出現可疑物流，零件的順序將混亂，VIN碼與零件的實際斷點不一致，這樣防錯系統做出的判斷會與要求不一致，需把零件切換的管理要求改為在實際發生斷點生效的工位預設VIN碼，并在實際斷點之后的所有車的舊件全部換成新件。

4.4 現場物流區域及料架的設置

按一個工位的物料區域 (長5.8 m×寬2.5 m),放置電腦柜、工作臺以及料架。由于新的防錯方式，不需要再依賴之前的排序，ECU零件不需要經過庫存區，可按其他普通零件直接投放至現場，ECU種類多，需要用流利架布置，現在布置2個流利架，可存放至少24種規格ECU的零件箱，如果崗位需安裝的ECU種類超過24種，則可將流利架層數數增加至4層，每層間距縮小。在流利架前后，標識號各車型的ECU，方便物流人員以及現場操作工取放件。

4.5 零件投放管理

物流人員根據當日生產計劃，按正常的頻次，提前一個小時配送ECU至安裝崗位的流利架上，同時根據線邊庫存減少投放零件的數量，避免線上脫批零件過多，一般情況下，流利架單列不允許超過3箱ECU，物流人員按照流利架上的標識投放零件。

5 未來發動機控制模塊防錯趨勢分析

發動機控制模塊作為汽車重要零部件，高精度的電子模塊，無論是整車廠、供應商都需對其進行追溯、防錯的管理，隨著IT技術的發展，更多的防錯方式逐步改為掃描防錯，在整車廠，掃描防錯是目前效果最好的防錯方式，在掃描防錯的基礎上，可逐步考慮簡化操作，例如現在整車的VIN碼、VSN碼，可隨著制造系統的車體流動圖，今后可在ECU安裝崗位安裝VIN碼、VSN碼接收器，用電腦系統跟蹤電子車體流動圖，獲取VIN碼、VSN碼，這樣在掃描防錯的工位，不需要再掃描整車檢測卡上的VIN、VSN條碼，當車體流動至少工位時，此車的VIN、VSN碼自動輸入到防錯系統當中。

6 結束語

本文對發動機控制模塊防錯方式進行了研究和具體應用，通過運用條碼與物流數據庫匹配信息的原理，設計一種掃描防錯的方式，實現了不需要人工進行規格判斷，通過電腦識別的方式區分規格，避免了人為上的判斷錯誤，從而導致的質量問題。本次的掃描防錯的方式和原理，可推廣至其他多規格零件工位，為其他零件的防錯提供參考，可大幅減少人員零件排序的需求，降低生產成本。

[1]鄧智良.汽車總裝工藝評審方法研究[J].裝備制造技術，2011(9):91-95.

[2]覃祖賓.SGMW總裝車間SPS運行分析[J].裝備制造技術，2011(9):124-126.

[3]劉志海，萬麗榮，宋作玲.條碼技術及應用技術標準[M].北京:化學工業出版社，2009.