汽車產品設計與工藝變更平衡切換優化和運用

高紅靜 吳海鵬

【摘 要】人們生活水平的提高，私家車作為人們出行常用工具，人們對其提出更高要求，推動了汽車制造行業的發展。汽車制造，是一項聯系多學科知識，研究成本較高，制造周期較長的系統性工作，在新形勢下，我國汽車制造行業進入了一個新的發展階段，機遇與挑戰并存。本文通過對傳統的設計與工藝變更平衡切換方法的研究，構建新的設計與工藝變更三級平衡切換方法，同時通過數據庫技術、信息化技術的運用，達到設計與工藝變更項目平衡切換時間快、老零件充分消耗效果。

【關鍵詞】汽車產品設計；工藝變更；平衡切換

引言

每一個汽車主機廠，一方面快速拓寬產品線，另一方面，為了提高競爭力，在汽車產品的生命周期內，持續進行設計與工藝變更，優化和改進產品結構和功能，滿足客戶不斷提升的要求。因為傳統平衡切換法存在缺陷，造成很多升級項目沒能按時切換，切換后又造成大量的老零件積壓，經濟損失很大。如果能以最快的速度完成新老平衡切換，切換時老零件正好消化完，沒有多余庫存，則是新老零件平衡切換的理想狀態。本文通過對常用的新老零件平衡切換方式進行研究、分析，探索和建立新的新老零件平衡切換方式，實現又好又快的平衡切換。

1、汽車領域中制造技術的意義

在我國制造領域中，數字化制造技術，作為一種十分先進的技術，貫穿了汽車制造全過程，為汽車制造與生產帶來積極作用。在汽車總裝工藝中，該技術的應用，有效降低汽車生產全過程的時間，汽車生產效率得到提升，生產系統的技術水平得到有效提升。并且，因數字化制造技術通過網絡全面分析了用戶需求，并制造模型，最終汽車成品有效滿足了客戶個性化需求，且汽車總裝過程不斷簡化。人們生活水平提高，對汽車需求不斷增高，在汽車制造過程中，不僅要保障汽車質量，還要增快生產速度，而數字化制造技術的應用，為汽車制造企業實現標準化工廠奠定了基礎，提高了制造企業的經濟效益。可見，在汽車制造行業中，數字化制造技術具有重要意義。

2、傳統的新老零件平衡切換方法

①鎖定老零件數量平衡切換法。在升級項目單件試制驗證通過、小批驗證通過、新件完成準備等一系列工作完成后，開展老零件的調查，經過配套匹配后，確定一個數量作為平衡的基數進行消耗，消耗完成后切換為新零件。因為沒有提前對老零件做管理控制，調查確認的老零件數量往往要消耗3-6個月，最多可達到1年。②指定日期平衡切換法。根據升級項目涉及老零件及其數量估算，指定老零件消耗截止日期，切換后剩余老零件報廢。因為汽車產品特征是多品種少數量，各個月各個產品的市場需求有很大的變化，所以指定日期平衡切換雖然時間點很清晰，但切換后會有老零件積壓，會有很大的經濟損失。

生產準備完成后才鎖定老零件數量平衡切換的優點是老零件可以最大限度的消耗使用，減少損失，缺點是時間太長。指定日期平衡切換法優點是平衡切換時間清晰，缺點是老零件消耗不全，積壓報廢。兩種方法的優缺點正好相反，如果把兩者的優點整合起來，去掉兩者的缺點，即切換時間既清晰、老零件又最大限度消耗完成，則就是最好的平衡方式。

3、構建新的老零件三級平衡切換理論

汽車制造產業升級的特點是，每一個升級項目都會經歷單件試制、小批生產驗證、正式量產轉產三個階段。如果把這三個階段串聯起來進行整體考慮，那對老零件來說，就是一個老零件平衡切換時間和平衡數量不斷清晰的漸進過程。如果在三個階段分別進行不同等級的平衡，那就可以實現又快又好的老零件平衡切換要求，即為三級平衡切換。以下是每個階段的平衡控制方法。單件試制階段：在進行單件試制時，對即將取消的老零件預警預計切換時間及預警老零件還需使用數量，這時預警的切換時間和老零件使用數量還比較粗略，配套廠需從原材料、半成品等進行生產控制，屬于控制階段。小批生產驗證階段：在單件試制通過后和小批驗證前，切換的時間和老零件還需消耗的數量比初次預警清晰了，這時進行初平衡，初定切換時間和老零件使用數量，配套廠需要進行原材料和半成品的首次盤點，形成報表，進行周管理，這個階段屬于初次平衡階段。正式量產轉產階段：在小批驗證、新件批量生產準備等全部完成后，按照老零件消耗的時間推進，這時初次平衡剩余的老零件數量將會比較少，這時結合近期訂單需求、現場切換工作要求，就可以鎖定一個老零件還需消耗的準確數量，一般情況下可以在15天-1個月內完成切換。這樣就可以實現老零件消耗即充分，切換時間又快速的雙重要求。

4、三級平衡切換理論的實際運用

4.1、BOM自動更改數據指令

因為老零件平衡是由系統進行，當由系統平衡老零件數量到零以后，需要由系統自動更改BOM表，實現及時和精準。為此根據數據的特征、數據庫結構、項目與數據的關系等，建立新老零件自動更改數據處理方法，實現老零件消化到零后BOM表自動更改為新零件，提高平衡切換的精準度和速度。

4.2、配套數據庫

三級平衡切換涉及復雜的數據運算，數據管理，數據動態跟蹤，數據的實例化，所以必須利用信息化技術、數據庫技術把三個平衡階段的切換時間信息、訂單預測、BOM清單轉化為老零件消耗數據庫報表。然后逐日根據每日的實際排產對應零件的需求，進行每日的減數，實現數據的動態變化。

4.3、虛擬制造

虛擬制造，簡稱VM，是上世紀制造業信息化的新概念。廣義上，在信息時代，利用計算機進行的所有與產品制造相關的活動都可以稱為虛擬制造，其中，還包含了虛擬仿真、虛擬評估等。狹義上，虛擬制造利用計算機對產品模擬制造，替代了實際造車的過程，對產品進行進行驗證，保障產品制造速率與質量。根據虛擬制造與汽車生產過程的關系，可直接將虛擬制造劃分為三類：其一，面向設計的虛擬制造。即能夠向設計人員提供制造信息，有效優化產品、優化過程設計。其二，面向生產的虛擬制造。即在制造過程中進行虛擬仿真，為生產方案評價的虛擬制造技術提供支持。其三，面向控制的虛擬制造。即在生產過程中，利用模型進行仿真，以此優化實際生產過程的一種虛擬制造技術。在傳統制造模式中，汽車設計與制造是分開進行的，設計實現的是汽車功能，制造是汽車設計的物化，在汽車制造過程中，設計人員必須試制樣件，才能發現設計中的問題，并及時解決，延長了汽車更新速率延長，汽車制造工藝繁瑣。

4.4、零件計劃和對應老零件剩余數量顯示系統

經過數據庫運算后老件信息需要共享和目視化，因此需要利用信息系統實現數據展示，主機廠和配套廠在執行每日的計劃時清晰知道老零件還需生產多少，實現過程管理的實例化。

結束語

通過運用三級平衡方法、信息化、數據化的運用，不僅實現了汽車產品零件升級平衡切換的快速，還能避免老零件積壓報廢，同時還利用信息系統，實現消耗過程目視化，實現BOM自動變更，實現最終切換信息在首臺生產訂單上的顯示。整個過程精準化，自動化，信息化，極大提高工作準確度，極大提高工作效率。

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（作者單位：精誠工科汽車系統有限公司底盤研究院）