乘用車試制階段的總裝工藝驗證方法

徐嬌瓏　王懿　李高

摘 要：隨著國內汽車產品開發周期的縮短，平臺、車型的逐步增多和細分，其中代表車企研發能力的樣車試制環節，其作用也得到了不斷的提升，乃至關系到整個項目的成敗。而作為其中重要一環的總裝工藝驗證，對工廠新車型的順利量產起到了至關重要的作用。本文主要針對樣車試制首次整車集成試制階段的總裝工藝驗證方法進行了初步的研究。

關鍵詞：樣車試制；總裝工藝驗證；首次整車級集成試制

1 引言

當今的中國汽車市場是產銷均超2800萬輛的龐大消費體，也是眾多車企主要利潤的收割地。隨著車企競爭的日益激烈，市場對于車輛設計和技術更新換代的速度和要求都為之提升，傳統汽車行業逐漸從一個硬件驅動的機器演變成軟件驅動的電子成品。設計研發的周期被一再地壓縮，導致了在樣車試制階段驗證標準和要求的大幅提升。

以往在量產前才開展的工藝驗證活動，也被提前至試制環節，以求更早的驗證和發現問題，并得到相應有效的解決措施。樣車試制過程中工藝驗證的定義、目的、內容和方法也在隨同汽車技術的日新月異而不斷變化。

2 試制總裝的工藝驗證

2.1 試制總裝工藝驗證的定義

汽車樣車試制是按照設計部門提供的圖紙或數模將設計轉化為實物，或根據產品的描述，利用現有設備制作樣件、樣車。樣車試制是新產品從設計到正式投產的必要步驟，是把產品開發方案變成為具有使用價值的實體產品的過程[1]。

所謂工藝驗證就是企業即將批量生產的新產品在投產前需通過小批試制來考核工藝方案，檢查工藝文件設備工裝的合理性、適應性，以保證批量生產時，產品質量穩定，成本低廉，并符合安全和環境保護的要求[2]。

2.2 試制總裝工藝驗證的目的

市場對于新車型的多快新變，促使新車型在量產前的首次整車級集成試制過程顯得尤為重要，需要在試制過程中驗證和發現盡可能多的產品設計和工藝問題，以減少后期的設計變更成本，同時實現工廠高品質的快速量產。為避免嚴重的工藝缺陷流轉至量產階段，導致批量性問題，給企業帶來巨大的損失，通常整車企業都需要經過多輪的工藝驗證才能將工藝問題充分識別，并得到有效解決。通用汽車更是強調，在首次整車級集成試制階段的總裝工藝驗證活動的重要性。

3 試制總裝工藝驗證的方法

本文主要介紹在首次整車級集成試制的試制總裝過程中，如何有效地開展總裝工藝的驗證工作。

3.1 試制總裝工藝文件驗證

試制總裝工藝文件驗證首先需確保總裝物料清單與文件的正確性和一致性，以便試制技師在總裝實車試制過程中，快速、準確地將零件和工藝文件進行識別和關聯，從而避免發生錯裝、漏裝的可能性。

針對不同階段的試制總裝過程，所驗證的試制工藝文件形式和內容也有所不同，試制階段主要分為：主工藝文件和工廠工藝。

主工藝文件：是在首次整車級集成試制階段裝配所使用的工藝文件，也是后續工廠工藝開發的主要參考工藝文件。在首次整車級集成試制環節，需對工藝文件中上千種裝配零件的相關信息進行逐一確認，其中包括：零件整車位置代碼、零件號、零件數量、零件名稱、左右件、扭矩、車型配置、關鍵緊固件代碼、關鍵工藝、強制緊固順序和特殊裝配描述等內容。以確保技師能夠按照工藝文件中所規定的標準和要求，裝配出滿足設計意圖的試制樣車。初版主工藝文件發布至試制現場后，經過試制樣車的實車驗證后，會進一步發現前期未識別的工藝問題。

工廠工藝：工廠量產前由新項目團隊開發形成的初版工藝文件。需要在最后的試制階段，驗證工廠工藝的準確性和可達性，避免嚴重的工藝問題遺漏至工廠量產才發現，同時進一步提升工廠量產工藝文件的質量。工廠工藝驗證同樣需要確認與主工藝文件中相類似的總裝零件信息，同樣經過實車的裝配驗證，進一步發現相關的工藝問題。

3.2 試制裝配順序驗證

盡管新車型后續量產工廠的工藝順序已經存在，但是針對新車型和新技術，還需前期結合虛擬數模評估裝配工藝順序的合理性和可達性，以及某些零件的強制順序等。這也是總裝試制前期工藝驗證的一項重要工作。通常，試制總裝的工藝編制要求嚴格按照工藝順序進行排布。

基于前期工藝驗證形成的總裝工藝文件，需在實車總裝試制階段再進一步驗證工藝順序的合理性。如果在實車驗證過程中，發現裝配順序錯誤或是存在更優化的裝配順序時，需及時更新并發布試制總裝工藝文件至試制車間，進行再次驗證和評估。如果新工藝的裝配順序經驗證通過后再更新工藝問題清單，作為后續量產工藝的參考依據。

3.3 關鍵工藝驗證

由于試制車間需要負責多平臺多車型的試制任務，更傾向于通用化、柔性化的工具和設備，相對量產車間的特定性和專一性會有所降低。新車型的試制總裝工藝驗證需要基于常規的8大系統101項關鍵工藝驗證條目開展，篩選出適合此款新車型的總裝關鍵工藝并識別是否存在新增關鍵工藝。所謂的8大系統關鍵工藝，分別包括：被動安全系統、傳動系統、空調系統、冷卻系統、燃油系統、懸掛系統、制動系統、轉向系統。隨著新技術和新功能的不斷出現，總裝8大系統關鍵工藝的驗證條目和內容也是處于不斷更新和完善的過程中。因此，在形成某車型的總裝關鍵工藝后，首次整車級集成試制前期還需評估關鍵工藝的驗證條目，能否在試制車間得到正確、充分的驗證。如果經確認試制車間不能滿足某些關鍵工藝驗證要求時，則需各方協商并評估可用于試制車間開展，但同時又能達到驗證產品關鍵特性的方法。隨后再就試制階段進行驗證的關鍵工藝偏差性達成一致認可，最終形成新項目的關鍵工藝一致性對比報告，用于指導試制階段的關鍵工藝驗證。

3.4 關鍵緊固件驗證

此外，總裝試制環節中60%-70%的裝配操作是緊固。因此，緊固件的相關信息是前期試制驗證環節不可或缺的一部分，特別是對于關鍵緊固件，例如，前懸、副車架、后橋等和車身拼合的緊固件扭矩信息。通常需要在總裝物料清單中識別出此新車型的關鍵緊固件，并在后續實車驗證過程中進行100%復檢，以驗證釋放扭矩值的正確性和裝配的可靠性。

在前期識別出關鍵緊固件后，在實車驗證過程中，技師對關鍵緊固件進行100%的靜態扭矩復檢。技師將復檢得到的靜態扭矩值進行記錄，并確認復檢的靜態扭矩值是否在釋放的規定值范圍內。如果靜態扭矩值存在超差現象，則需拉動工程師進行扭矩值超差原因的分析。如果分析確認根本原因是扭矩值合理性的問題，則記錄至物料清單問題清單，產品設計發布工程師和緊固件工程師重新評估相應的扭矩值，再更新試制總裝物料清單中的扭矩值。

3.5 試制總裝工藝驗證總結

經過如上試制總裝工藝驗證后，形成了試制階段相應的總裝物料問題清單、試制總裝工藝文件、工藝問題清單和關鍵工藝一致性對比報告。

物料問題清單是針對前期釋放至總裝物料清單的零件信息不準確，而形成的問題清單。通過試制驗證發現并及時更正零件信息，保證了后續整車量產采購物料清單的準確性。

試制總裝工藝文件，包含了關鍵工藝的內容和要求，指導試制車間基于新車型的工藝順序和產品設計要求裝配試制樣車，是試制驗證活動的主要內容。

工藝驗證問題清單，是針對試制總裝驗證階段中發現的工藝問題而形成的驗證結果，作為后續量產工廠工藝驗證的參考和指導。

如前面所提到的，試制總裝工藝驗證除了工藝方案和文件的驗證外，還有工裝夾具和制造設備方面的驗證。基于開展多年的樣車試制總裝工作，得出各項驗證內容相應的占比，分別為：工藝方案和文件驗證占比50%，工裝夾具驗證占比30%，制造設備驗證占比20%。目前，受試制條件限制較少的工藝方案和文件，得到了較高程度的驗證，其中主要差距還是由于試制車間工位數和人數的限制，無法像工廠一樣評估和驗證線平衡。盡管，試制車間無法像工廠集中所有在線車型的工裝和夾具，但在工裝和夾具的定位方案和策略方面，是完全可以在試制階段得到驗證的，因此，工裝夾具的驗證程度也較高。工廠專業化、高節拍的生產方式，要求制造設備需具備診斷、防錯、隨行、追溯記錄等多方面的要求，也使得制造設備的投資較高，這方面的投入也是目前試制車間需要權衡和評估的。受投入產出比的考慮，試制車間制造設備驗證的程度還待進一步的提升。

4 結束語

試制總裝工藝驗證，是將工藝方案、文件等驗證提前至樣車試制環節，提前發現和解決問題，確保了在后續量產環節中的工藝能夠更好地與產品特性相結合，提升了新車型的工藝質量。

但是，由于樣車試制總裝車間在硬件方面的薄弱性，使得在驗證工藝的過程中特別針對工廠工藝時，相關設備、工裝、夾具的驗證程度都存在一定的局限。盡管如此，隨著試制驗證環節對車企研發作用的不斷提升，很多以往只在工廠出現的設備工裝也陸續地應用于試制車間，例如，機運線、自主移動小車、各類裝配輔助臂等，后續還將投入更多的專業化設備，使得制造設備驗證的程度不斷深入。近幾年，樣車試制車間的自動化、機械化、專業化程度得到了提升，逐步縮小了與量產工廠的差距，使得以往無法在樣車試制車間開展的工藝驗證，都得到了一定程度的開展，更多的工藝、設計問題提前得到了發現和解決。

參考文獻：

[1]常曉鐘，王俊峰.試論汽車樣車試制[J].工業技術，2015，（3）：72.

[2]莊明慧.工藝驗證及其規范管理[J].汽車工藝與材料，2007，（5）：35-37.