提升總裝裝配防錯能力的研究

王占魁　黎樹貞　諶田明

【摘 要】文章對汽車制造過程中的總裝裝配出錯問題進行了研究，并提出合理的解決方案。方案介紹如下：新建總裝裝配防錯系統；將車型與零件的基礎數據（品種代碼與零件號的對應關系）維護到防錯系統中；同時，將制造執行系統中的制造部分數據通過接口方式傳輸給防錯系統。零件裝配時，掃描車輛VIN和零件條碼，從而獲取零件裝配的品種代碼和零件號；通過掃描的品種代碼、零件號與維護好的基礎數據做校驗，得出該車輛是否應該裝配該零件，從而實現零件裝配防錯作業。

【關鍵詞】汽車制造；裝配防錯；柔性化生產

【中圖分類號】U468 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2017）03-0035-04

0 前言

近年來，汽車市場呈快速發展趨勢，人們對汽車的需求已從被動選擇汽車主機廠生產的車型，轉變為主動提出用戶需求，要求汽車主機廠定制化生產車輛。這就要求汽車主機廠實施柔性化生產，由以前的單一品種、大批量生產轉變為多品種、小批量生產。

柔性裝配主要適用于多品種、多車型、多顏色混線生產的汽車裝配。柔性裝配生產線具有裝配多樣化、質量控制嚴格的特點，這對于提高整車的制造工藝水平和整車質量具有重要的意義。柔性化生產在剛剛提出來的時候就受到很多制造企業的重視，通過近十幾年的推廣，更是得到了飛速發展，并成為許多產品密集型制造企業的重要技術，在汽車行業尤為突出。它可以在同一個平臺同時生產多種不同類型、不同顏色、不同配置的車輛。毫無疑問，它是一種先進的生產技術[1]。目前，我國部分企業仍使用剛性生產線，原因在于柔性線的設置難度大、工藝要求高，如果設置出現偏差，容易影響汽車的生產質量。因此，我們還應持續研究和開發柔性生產線，以促進我國汽車制造工藝水平和質量的提升。

裝配防錯系統根據自動識別的不同車型指導裝配作業人員按系統提出的指令進行作業。該系統不僅具有指導、提醒、檢查裝配作業的功能，而且具有可靠、穩定、可擴展的特點。滿足高效率、規范化生產作業線的需求[2]。

本文針對柔性裝配線的裝配選件出錯問題進行探究，以提升柔性生產的防錯能力。

1 背景

上汽通用五菱汽車股份有限公司河西基地生產的車型種類多、配置豐富，造成現場單一零件的種類很多。部分零件外觀相似，員工不能目視化識別，容易造成選件錯誤。對總裝質量控制、合格率、返修成本、售后問題及顧客抱怨等各方面產生很大的影響。以該公司西部總裝2015年的數據為例：共有11種基礎車型、16種發動機類型，不同車型對應零件的用法分類更是品種眾多。

零件條碼是零件唯一的標志，是對零件進行質量追溯的重要依據。零件條碼應包含零件的生產廠、生產日期、零件號等信息。上汽通用五菱汽車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志碼、供應商代碼、零件號及年、月、日和生產序列號共25位；剩余2位可由零件供應商依據零件追溯情況自定義零件追溯信息。

車輛裝配指導單用于在車輛裝配時，指導裝配工進行零件選件。車輛裝配指導單包含VIN、VSN、車輛型號、品種代碼、配置狀態、發動機代碼、生產批次、顏色、制動系統、輔助轉向裝置、座椅分布、變速箱、空調名稱、輪胎狀態、導航系統、倒車雷達和一些其他特殊配置信息等。裝配工會根據裝配指導單選取相應的零件。

2 現狀調查

裝配工依據裝車單上的車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（裝配現場零件條碼有17位和27位2種，且零件號較長），因此造成裝配工不能準確選取零件而導致零件裝配出錯。用戶裝配示意圖如圖1所示。

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

相似零件一旦出現裝配出錯的情況，需要大量人力成本和時間成本鎖定事件影響范圍，并進行問題車輛返修。每次人工發現裝配出錯后，相關人員會對問題車輛前后25臺車（共50臺）進行問題排查，排查每臺車約2 min。而對問題車輛的返修時間為30～180 min不等。調研零件的年度出錯頻次及返修成本見表1。

3 原因分析

裝配工依據裝車單上的車型配置信息進行撿料，而零件信息沒有綁定車輛信息，導致外觀相似的零件容易出現撿料錯誤。裝配出錯的原因有以下幾種。

3.1 從作業層面分析直接原因

（1）供應商裝箱錯誤：零件供應商給主機廠發貨時，誤將其他車型的零件裝入某車型的箱子中；誤將其他零件裝入某零件的箱子中。該場景出現的頻次較低，約1～2次/年。

（2）物流配送錯誤：物流員工將零件從物料倉庫/物料緩沖區配送到線邊時出錯（應配送到A線的卻配送到B線）。該場景出現頻次較低，約1～2/次/年。

（3）裝配工選件錯誤：線邊放置不同車型的相同零件，裝配工不能目視化區分相似件，導致取件錯誤。該場景出現頻次較高，約20次/年。

（4）裝配指導單不能準確指導裝配：裝配指導單僅有簡單的配置等信息，裝配工僅能根據配置信息、裝配經驗選取零件。

3.2 從車型配置和零件種類層面分析間接原因

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

（2）同個零件有不同的種類：因不同的車型需裝配不同種類的零件，但同個零件外觀相似，僅有零件條碼不同。線旁會出現同個零件的多個相似件。

（3）零件裝配未做物理防錯：不同種類的同個零件，可以互裝在不同的車型上，安裝時未做可目視化的防錯。

3.3 從質量要求層面分析根本原因

系統裝配作業無系統防錯校驗：上汽通用五菱汽車股份有限公司目前僅有對關鍵追溯件（由公司根據國家要求和實際生產情況自定義）的質量追溯，且無防錯功能。對于普通零件既無質量追溯，又無裝配防錯。對于零件后期的質量追溯存在風險。

通過以上分析，我們可以得出裝配出錯的根本原因是在裝配過程中缺少防錯校驗的動作。因此，我們需要重點完善現有作業，增加裝配防錯的校驗過程。

4 制訂方案

針對同一工位有多種零件，且零件結構相似導致裝配出錯的失效模式，需要進行防錯控制。可采用的解決方案如下。

（1）目視化防錯：將每個零件的外觀特點及適用車型用圖示的方式標明在線旁。

（2）工位布局防錯：將各零件按不同工位裝配。

（3）排序放錯：將物料與車型一一對應，由專人按車型上線時間對物料進行排序。

（4）設計防錯：零件結構和裝配方式完全不同，取錯零件將無法裝配。

（5）掃描防錯：通過掃描槍對零件條形碼和車輛VIN碼進行掃描，校驗零件和車型的對錯，取錯件時系統會報警。

表2是對裝配防錯方式的比較[3]。

通過對以上5種防錯類型的比較，我們可以得出：目視化防錯和工位布局防錯受現場空間限制；設計防錯需改變產品設計，并改進裝配工藝，防錯成本劇增；排序防錯和掃描防錯均可實現零件與車型的綁定，但排序防錯不能實現裝配數據的追溯功能，因此我們采用掃描防錯解決裝配出錯這一失效模式。

掃描防錯需要我們將車型與零件的對應關系（車輛品種代碼與零件號的對應關系）維護在防錯系統中，在裝配動作前，對車輛信息和零件信息進行掃描并對其進行校驗。若裝配選件錯誤后，給出報警提示。該方案可以解決裝配動作無系統支持、無法進行質量追溯的問題。詳細設計方案如下。

總裝工程師將防錯基礎數據維護到防錯系統中；制造系統將整車制造過程數據通過EAI接口傳輸給防錯系統；在車輛裝配時，裝配工掃描車輛VIN和零件條碼，然后與工程師維護的數據進行校驗。如果校驗成功，則正常裝配；如果校驗失敗，則人工干預。同時，系統會將裝配數據上傳到服務器，用于質量追溯（系統實施架構圖如圖2所示）。

5 效益分析

根據該設計方案，我們可以減少裝配返修時間、取消裝配互檢操作等，能對現有的作業活動進行優化；同時，可以對裝配數據進行存儲與追溯。該項目的實施對工廠的人力成本、質量提升等具有積極意義。以下是可預見的效益分析。

5.1 返修成本分析

（1）ECU：下線后發現裝錯，單臺車返修耗時30 min，每年裝錯20次；每次裝錯排查50臺車，每輛車90 s，共可節約2 100 min。在線發現裝錯，每年7次，每次停線4 min，3條線影響1 761人（3個班次人數）。共可節約49 308 min。西部總裝：取消互檢操作，單臺車減少5 s。按西部總裝1年40萬輛車的產量，共節約33 333 min。東總：取消互檢操作，單臺車減少5 s。按東部總裝1年35萬輛車的產量，共節約29 167 min。

（2）安全氣囊：單臺車返修耗時30 min，每年裝錯20次；每次裝錯排查60臺車，每輛車90 s，共可節約 2 400 min。取消互檢操作，單臺車減少5 s。按西部總裝1年40萬輛車的產量，共節約33 333 min。

（3）后橋：車輛下線后發現，180 min/次×20次/年×2人+50臺車×1.5 min/次×20次/年×2人=10 200 min。在線發現裝錯，每年8次，每次停線10 min，3條線影響1 761人（3個班次的人數），共節約140 880 min。西部總裝：取消互檢操作，單臺車減少5 s。按西部總裝1年40萬輛車的產量，共節約33 333 min。東部總裝：取消互檢操作，單臺車減少5 s。按東部總裝1年35萬輛車的產量，共節約29 167 min。

5.2 數據服務分析

（1）提供各工廠裝配問題相關指標的數據分析，有利于業務部門管理績效的提升。

（2）記錄裝配信息，用于質量追溯。

5.3 潛在效益

幫助河西工廠通過BIQ4評審，有益于公司制造質量控制、企業宣傳等。

6 效果檢查

該方案在2016年上半年實施，并于同年7月初交付用戶使用。截至同年11月底，裝配防錯系統已平穩運行約5個月。根據采集的裝配作業數據分析，在基礎數據維護完整的情況下，該系統具備基本的裝配防錯功能。圖3是2016年7—11月裝配防錯系統的使用率和防錯比率的報表。

通過數據分析，零件掃描率是逐月遞增的（目前掃描率在80%以上，且仍處于增長趨勢），說明系統處于較好的使用狀態，但仍需與總裝同事溝通，要求做到零件的100%掃描。有效防錯比率指匹配錯誤比率和未維護該品種基礎數據比率之和。有效防錯比率呈遞減趨勢，說明基礎數據維護越來越完整，但仍需和總裝同事溝通，做到基礎數據的及時維護與更新。

實施系統防錯之后，2016年7—11月工廠實際裝配出錯頻次得到顯著降低。以西部總裝為例，ECU共裝配出錯6次，低于防錯之前的20次/年；安全氣囊模塊共裝配出錯4次，遠低于防錯之前的20次/年；后橋共裝配出錯6次；遠低于防錯之前的20次/年（見表3）。

通過對實際裝配出錯頻次的數據進行分析可以得出：實際裝配出錯頻次低于年度裝配出錯頻次（20次/年）；裝配出錯集中在2016年7—8月（前2個月份基礎數據處于逐步完善狀態，且掃描率較低）；基礎數據未維護完整，導致有裝配出錯現象；未做到零件100%掃描校驗，導致有裝配出錯現象。

綜上可以得出，該項目的實施有助于減少工廠裝配出錯的頻次。如果基礎數據維護完整，且零件100%掃描，可以完全杜絕裝配出錯現象。

7 結語

防錯技術遵循“不制造缺陷、不傳遞缺陷、不接受缺陷”的原則，是全面質量管理體系的組成部分。防錯技術的應用減少了人為因素導致的各種錯裝、漏裝缺陷，提高了生產效率、降低了生產成本[4]。本文通過總裝工程師維護車輛品種代碼與零件號的對應關系，掃描零件條碼、車輛VIN，建立實車掃描數據與制造基礎數據的關聯關系，實現零件的裝配防錯與質量追溯。

參 考 文 獻

[1]黃雙喜.汽車總裝生產線中柔性化的應用[J].大眾汽車，2013，19（1）：2.

[2]李科維.裝配防錯系統在汽車混裝生產線的應用[J].中國儀器表，2010（10）：54-57.

[3]鄧智良.汽車總裝工藝評審研究[J].裝備制造技術，

2011（9）：92-93.

[4]韋國建，蘇世棟.防錯技術在汽車車身制造過程中的應用[J].企業科技與發展，2014（13）：45-47.

[責任編輯：鐘聲賢]