乘用車總裝通過性同步校核分析

黃逸穩 盧俊康 許寶強 嚴星 徐世棟 盧文軒

（廣州汽車集團股份有限公司汽車工程研究院）

總裝通過性同步校核以總裝工藝同步分析、工廠制造、產品設計3 個團隊為主導，將產品與總裝工藝、工裝并行集成開發。從概念設計開始就對總裝通過性的工藝工裝接口和需求、質量目標的實現要求進行考慮。這種方法能夠有效加快整車開發進度30%以上，降低生產工廠改造成本約30%，并有效提高產品質量，兼顧提升整個體系的平臺化、模塊化、自動化水平，因此在國內各自主品牌車企均得到廣泛應用。文章以某新車型導入某整車制造基地為例，對乘用車總裝通過性同步校核分析的關鍵要點和方法進行了說明。

1 主生產線輸送和移載通過性分析

1.1 主生產線通過性分析

首先，校核整車參數。將產品長、寬、高與總裝工廠工藝約束范圍進行比對，如果超出約束范圍，產品會與載具或產線周邊產生較大干涉，部分重點作業工位（如前后保險杠、前端模塊等）受節距影響會操作困難。其次，校核軸距。軸距的變化會影響產品在載具上的質心。再次，校核輸送物流孔系統。將產品與涂裝轉總裝滑橇、前內飾線滑板、底盤線吊具、合裝系統、后內飾線滑板的定位孔和定位銷進行匹配。由于載具的數量較多，改造費用較大，產品設計時要優先保證同一產線各產品物流孔的一致性。最后，校核產線載具承載范圍是否滿足要求[1]。

1.2 主生產線轉接通過性分析

總裝車間生產中一般有四大轉接過程：PBS（涂裝到總裝緩存線）轉內飾線、內飾線轉底盤線、底盤線轉外裝線、外裝線轉最終線。隨著計算機技術的發展，生產線轉接通過性分析已經不局限于傳統的實車驗證和2D 圖紙分析，可以通過建立數字化工廠和裝配仿真技術進行3D 模擬分析，圖1 示出外裝線轉最終線3D 數字仿真分析方式。發動機吊裝、底盤合車、車輛下線、玻璃涂膠等重點工位的分析已非常接近生產線實際情況，準確度在90%以上[2]。

圖1 外裝線轉最終線轉接過程分析示意圖

2 車間分裝線通過性分析

車間一般有七大類分裝線：車門線、儀表線、前端模塊、電池、前懸、后懸和合裝線。各主機廠由于產品平臺化和模塊化水平、產品分裝深度不同而略有差異。首先，校核各產品外形參數對分裝載具的影響；其次，校核各產品與分裝載具上的定位、支撐系統；再次，校核各子產品的上下件情況，重點是底盤區域；最后，校核裝配空間。某主機廠配備吊具對合裝線前后懸上件的校核，如圖2 所示。校核合裝線的擰緊空間，如圖3所示[3]。

圖2 某主機廠合裝線托盤上下料校核示意圖

圖3 某主機廠合裝線擰緊空間校核示意圖

3 輔助輸送線的通過性分析

產品部件分總成在廠外分裝完成后，通過輔助輸送線（如座椅線、輪胎線、保險杠輸送線、電池輸送線）輸送到對應工位。部分廠家也會將儀表板、前后懸分裝好分總成，通過輸送線輸送到總裝安裝。此時，需重點校核產品外形參數、定位系統、上下件設備接口是否滿足，如輪胎輸送線輥道寬度是否滿足可生產車型的最大輪胎直徑，儀表板夾具是否滿足將儀表板固定在夾具上以及機械手抓取的需求。

4 輔助設備通過性分析

輔助設備分為以氣動平衡吊為代表的半自動輔助設備和以機械手為代表的全自動輔助設備。隨著機器人、視覺識別技術的發展，全自動安裝設備在總裝車間的應用（安裝、涂膠、擰緊）越來越廣泛，其能夠有效提升工作效率、提高產品質量。因為自動裝配設備改造費用較高，改造周期長，所以校核時需重點關注。某主機廠儀表板自動安裝示意圖，如圖4 所示。圖4 重點校核機械手與產品部件夾持的可靠性、投入空間；視覺識別相關的拍照孔可見性；儀表與車身連接自動擰緊時的擰緊設備與車身的關聯接口以及不同車型之間的平臺化定位。

圖4 某主機廠儀表板自動安裝示意圖

5 加注設備通過性分析

由于加注設備改造費用較高、改造周期較長、現場新增設備占用工位數量較多，需重點對其進行校核，確保設備的通用化。加注通信協議、加注口尺寸、加注口布置、加注輔材選型建議保持一致，加注槍與周邊應預留充足的安全間隙。加注設備通過性分析貫穿整個項目開發流程，一般在項目預研階段提出工藝約束，在概念數據階段即開始數據校核，在詳細結構設計階段確認結構、尺寸和設備的匹配性，在試制階段進行設備驗證。

6 特殊工位人機仿真分析

人機仿真分析是用人體模型模擬生產作業，可以彌補產品數據分析、工裝虛擬分析的不足。人機仿真不僅能進行操作空間、操作可達性分析，還能進行可視性分析和舒適性評價。人機仿真分析旨在通過分析發現生產線設計和工位布局的不合理處，并進行生產線改善或裝配流程調整。

對于轉向管柱和轉向機連接、前后保險杠安裝、副儀表板安裝、車身底部油管安裝、車身底部炭罐安裝等特殊工位，需進行靜態人機仿真，主要從操作可達性、可視性、操作空間和舒適度等方面進行評價。對于操作位置和工人距離遠，可能無法達到的情況，進行操作可達性分析；對于操作空間小的情況，應考慮手部空間、手指空間、人體活動范圍等因素，進行操作空間分析；對于視野不好的情況，進行可視性分析；對于需要彎腰、下蹲、后仰角度過大、肘關節超過肩膀、負重過大等可能導致不舒服的情況，進行舒適度評價。對于不滿足需求的情況，通過優化產品或調整現場工藝來應對。

快速上肢評價（RULA），即根據特定的人體姿勢、負荷、持續時間等因素對舒適度進行綜合評價，評價得分為1～7 分，分ABCD 4 個等級，分值和等級越高表示舒適度越差。分析者可根據評價得分判斷某種姿勢的合理性，并根據需要進行相應的改善。

某車型儀表板（IP）與車身中通道在標高500 mm的工位裝配，經過人機仿真分析，操作者需要以彎腰扭頭姿勢作業，RULA 評價為C 級7 分，屬不良姿勢，需要進行改善。將此工序的工藝標高調整為1 100 mm，再次評價，評價結果為B 級4 分，而且可視性、可達性都滿足要求[4]。此操作高度優化前后對比，如圖5 所示。

圖5 某車型儀表板與車身中通道連接操作高度優化前后對比示意圖

7 檢測線通過性分析

隨著自動駕駛輔助技術的發展，檢測線除了按照國標要求（四輪定位、前照燈、側滑、制動、車速、喇叭、排放、淋雨）和行業標準要求（ESP/ABS、EPB、EPS）進行檢測標定外，還需增加高級駕駛輔助功能（ADAS）的檢測和標定。某主機廠高級駕駛輔助功能檢測線，如圖6所示。第1 類是主動控制類，包括自適應巡航（ACC）、自動緊急制動（AEB）、車道保持系統（LKS）、自動泊車；第2 類是預警類，包括前車碰撞預警（FCW）、車道偏移（LDW）、行人碰撞預警（PCW）、疲勞預警；第3 類是其它輔助類，包括盲區監測、遠近光燈輔助、夜視系統、全景泊車全景影像和抬頭顯示（HUD）。

圖6 某主機廠高級駕駛輔助功能檢測線示意圖

8 結論

乘用汽車總裝通過性校核涵蓋面較寬，貫穿在產品開發、投產、產能提升、移產和退市整個生命周期階段。因各主機廠生產方式、各基地情況均有所不同，且校核具有個性化的特點，所以對通過性分析的職責劃分、通過性校核流程都會有所不同。但校核的目的都是相同的，即提前發現和解決產線的匹配問題。對乘用車總線通過性同步校核的分析，對于提升產品的可靠度、降低制造成本、提升生產效率、縮短產品開發周期和提升電動汽車的競爭力都有著重要意義。