整車重量管理控制方法的探討與應用

嚴永攀　陳德旺

摘要：整車重量管控是項目階段對整車重量及軸荷提出總體要求，并對關鍵零件部件提出各重量目標值，在車輛設計階段和工業化階段，依據上述目標要求對車輛零件、系統及整車重量進行控制和管理，最終滿足重量性能要求。本文旨在通過對整車重量管理控制方法在整車開發過程中應用的探討，為汽車重量性能完成及輕量化設計的實現提供指導與借鑒意義。

關鍵詞：整車；重量管理；控制；輕量化

近年來，隨著國家油耗排放法規限值要求的越來越嚴苛，各乘用車廠家都不遺余力采用新技術、新材料及新工藝進行輕量化設計，以達到節能減排的目的。

如圖所示整車每減重10%，燃油消耗可減少3%-4%，尾氣排放可減少4%-10%，動力性、疲勞損傷、碰撞及制動性能都有不同程度的優化與提升。目前對輕量化研究比較多，而對整車重量管控確保整車重量目標實現研究較少。本文旨在通過對整車重量的管理與控制方法介紹與探討，為整車工業化階段整車重量目標完成及輕量化設計的實現提供指導意義。

1.零件重量管控

一般整車重量管控包括零件重量管控、系統（專業目標）重量管控及整車重量管控。通過對零件重量跟蹤與控制，實現對系統重量控制，以及整車重量控制，確保整車車重量性能目標的達成。

整車開發過程中按照零件是否為新開發分為沿用件和專用件。沿用件顧名思義就是沿用其它已有車型零件；專用件即為針對車型新開發零件。重量管控主要是針對專用件進行重量演變跟蹤，確保零件重量、系統重量及整車重量目標達成。重量專業根據設計明細表（EBOM），篩選出專用件，制訂專用零件理論重量收集的計劃，跟蹤專業理論重量及供應商報價重量，然后將供應商反饋零件的理論重量與初始定義的理論重量逐一進行比較核實。對于重量差值小于100g或者變化量小于5%零件重量組認為零件的重量是符合要定義要求的。對于最新重量與初始定義超出上述差值的，需要和專業工程師一起分析重量差異的原因并最終達成一致意見，獲得雙方認可的理論重量；對不能達成一致意見的零件，重量組將其放到風險與機遇清單進行跟蹤，后續通過實際稱重驗證該零件的實際重量。零件管理控制流程圖如圖1所示。

零件的重量管控按照開發節點的順序可以分為兩個階段，即設計階段和工業化階段。設計階段重量工程師通過跟蹤零件設計更改通知書，評估零件重量變化對系統重量及整車重量影響，給出重量專業建議；工業化階段重量工程師根據實際稱重結果與理論重量對比分析，發現不符合定義狀態的零件，并將信息反饋給專業。

2.超重零件跟蹤與推進

零件的跟蹤是持續分批進行，重量專業會定期向項目組和專業展示重量現狀，為了更好的反映零件的重量現狀，重量專業會根據實際零件稱重進展，按照專業進行分類，選取每批超出初始定義前10零件進行跟蹤，和專業及供應商分析減重的可能性，并要求專業和供應商制定詳細的改進計劃，重量專業對減重后零件進行重量驗證工作，直至零件達到初始定義要求。當第一批10個超重零件問題解決后，再選取另外10個零件，直到所有超重的零件問題得到解決。

以某車型NVH包為例，在工業化早期時候重量專業發現NVH包初始定義的零件重量跟專業提供的理論重量相差較大，并在項目性能會上展示了超重零件清單，表2-1為選取的超重零件跟蹤進展情況。

從表2-1可以看出在零件初始定義重量和工裝樣件重量存在較大差異，實際重量超出理論重量較多，初始NVH包定義理論重量為19.52Kg，首次工裝樣件實測重量為31.246Kg，整個NVH包超重11.726Kg，其中座艙前圍檔板隔音墊和通道隔音墊重量相對理論重量增加1倍。經分析確認為了獲得更好的聲學性能，隔音墊等零件相對初始定義發生了演變，經專業與重量組評估后重新定義了NVH包的零件理論重量，新的NVH包總重23.407Kg。然而供應商提供樣件仍超出理論重量較多，總共超重7.839Kg。NVH包超重對整車目標達成造成了嚴重風險，重量專業向項目組及專業提出預警，經項目組、零件專業和重量專業一致協商，要求專業和供應商制訂減重計劃組協同專業和供應商制訂了減重計劃，分別在第40周、第41周及第42周對供應商送的樣件進行稱重核實，減重后的NVH包重量23.294Kg，全部零件符合定義的重量，減少了整車重量超重風險。

3.零件重量KPI管理跟蹤

新車開發過程中，一般一個車型會適配2-3種動力總成，一個動力總成有按照配置有2-3個級別，這使得整車零件較多，以某車型為例整車適配3款動力總成，總共有6個系列車型，整車由8100多個零件構成，其中專用零件1399個，為了更加清晰展示項目階段整車重量控制工作進展，選取了專用零件重量不小于100g零件，建立KPI跟蹤圖標，該圖標將反映對重量影響較大零件跟蹤進展、零件符合性情況以及預測整車重量趨勢。使得整個車型隨著零件重量管控工作的推進，零件實際重量將逐步替代理論重量，整車重量逐漸接近真實重量。為了更全面的展示重量控制工作的進展，選取對整車重量影響較大零件（一般選取零件的重量超過100g零件）建立KPI進行跟蹤，旨在通過對較大零件跟蹤，反映整車零件重量狀態水平及預測整車重量趨勢。

如圖3-1所示為某車型零件KPI跟蹤表：從圖中可以看出該車型超出100g新開發零件有358個。KPI跟蹤分為兩個階段：第一階段Week47Week2（第2年第2周）主要是對理論重量符合性進行檢查，對比是初始定義重量和零件的理論重量；第二階段Week4 Week20是對前述理論重量進行對比驗證，用實測新開發零件重量與理論重量進行對比。具體以第一階段Week47和Week2柱狀圖為例，根據制造明細表篩選出358個新開發零件（重量超過100g），47周時監測了41個零件，其38零件的理論重量符合性滿足要求，3個零件理論重量超重，還有317個零件待核實……到第二年的第2周時累計完成245個零件理論重量符合性監控且滿足要求，累計15個零件超重，8個零件是項目組決定或者設計更改通知書確認同意增重零件，仍有86個零件需要繼續核實符合性；第二階段Week4 Week20柱狀圖含義與此相似，區別是此階段主要是根據實測零件重量與理論重量進行對比，第4N時50個零件經實測驗證重量符合要求，262個零件為理論重量符合要求但仍需實測驗證，26為超重零件，10個為確定會增加重量零件，最上層10個為沒有核實符合性的零件個數……直到20周完成全部零件實測符合性驗證。

4.系統目標跟蹤

將整車重量分解到各個系統，并跟蹤各系統重量目標對確保整車重量目標實現具有重要意義。系統目標確定后，隨著項目的推進，在設計階段及工業化階段，零件的設計與更改、數量的變更，都會帶來重量變化，因此各系統重量也是波動變化的。重量專業將各系統重量現狀展示出來，并與目標值對比，對超出目標值較多系統，要求專業進行減重或協調其它系統減重，確保整車重量目標的實現。

為了實現各系統的重量目標，在項目初期階段盡可能預估項目存在不確定方案，預估重量影響，同時重量專業在各項目中積累減重方案，并根據質量、周期、成本和性能指標對各種方案進行難易程度分類。以便在系統重量發生較大波動時及時提出減重方案進行補償。

5.整車重量目標管控

零件的管控及稱重完成后，需根據制造明細表對整車零件重量進行匯總求和，并將汽油及各種加注液重量也一并計算得到各車型零件求和重量（Mass of sum Parts Weight）。根據匯總零件重量與整車實測重量（Mass of average Vehicle Weight）進行對比，一般要求零件求和重量與整車實測值在士5Kg范圍內，零件重量狀態是可以接受的，圖5—1為整車重量控制流程圖。整車稱重從試裝開始一直持續到爬產階段，要求各動力總成、各級別整車至少測3臺，以確保整車重量穩定性和代表性。

通過對零件重量管控、系統目標跟蹤及整車重量實測流程，整車重量目標能夠很好的完成。以某車型為例，其理論重量、零件求和重量及實測整車重量如圖5-2所示，從圖中可以看出該車型定義慣量級別（cI值）為1700，其允許的法規申報最大值為1660Kg，法規允許的重量偏差為±3%，那么整車實測允許最大重量為1709.8Kg，根據公司技術要求設計階段整車重量需要控制在2%線以內，即整車理論重量不得超出1693.2Kg。該車型總共有3個級別4個車型，每個車型第一個柱子為設計時整車理論重量（Theory Mass），第二個柱子為零件稱重求和重量，第三列為整車實測重量，該車型的3級車型的理論重量為1696Kg，超出2%設計要求，重量存在超重的風險。項目階段通過對整車重量管控，尤其是對零件管控與跟蹤，最終零件求和重量為1683Kg，整車實測平均重量為1680Kg，整車重量降到設計要求的2%控制線以下，重量收益明顯整車減重16Kg左右，確保了整車重量目標的實現。

結論：

整車重量管理控制方法的應用能夠很好的反映零件與整車在項目各個階段重量水平，能夠較好的控制零件、系統的重量，達成整車的重量目標，同時該方法的應用能帶來較為明顯的重量收益。相信隨著整車重量管控方法逐步應用與完善，其在零件重量控制與整車重量目標的實現方面將會發揮更加重要作用。