純電動乘用車總裝檢測線設計

甘國輝

(廣西汽車集團有限公司柳州五菱汽車工業(yè)有限公司，廣西 柳州 545007)

0 引言

檢測線是總裝工藝的最后環(huán)節(jié)，是對整車裝配質量進行綜合檢測、確認整車是否滿足出廠銷售條件的重要過程。只有正確配置檢測設備并嚴格實施檢測及管理，方可達到控制整車質量的目的。目前，國內外對傳統(tǒng)汽車的總裝檢測線研究較多，但對純電動乘用汽車的總裝檢測線研究較少。新建的純電動乘用汽車廠在規(guī)劃建設總裝檢測線時，仍運用傳統(tǒng)思維，只通過對傳統(tǒng)的檢測線進行局部改造、增加部分設備來實現(xiàn)，缺乏系統(tǒng)設計方法。這導致檢測流程不暢、設備檢測內容重疊、檢測效率低下等問題，嚴重影響企業(yè)汽車控制。在汽車產品開發(fā)周期日趨縮短、檢測技術及智能駕駛技術飛速發(fā)展的今天，只有對檢測線的設計步驟、方法及工作要點等內容進行有效的規(guī)范化，才能快速、正確地開發(fā)出一條既能保證產品檢測要求，又具有一定的先進性的純電動汽車總裝檢測線。本文以系統(tǒng)的設計方法，按步驟設計各重點環(huán)節(jié)，創(chuàng)新地提出了純電動乘用車總裝檢測線設計的主要方法與要點內容。以下詳細介紹檢測線設計中涉及的檢測項目、輸入信息、設計原則、檢測工藝分析、檢測流程、工位配套設備、工藝布局等關鍵環(huán)節(jié)的方法及要點。

1 檢測依據(jù)及項目

在進行總裝檢測線設計時，首先要收集整車檢測依據(jù)，確定檢測項目。

目前，國內主流純電乘用車總裝車間檢測線均在傳統(tǒng)檢測項目(如底盤檢查、四輪定位( 含燈光檢測)、側滑、綜合轉鼓、淋雨等)的基礎上，增加了純電動汽車及適應智能化汽車的檢測項目[1-3]。

純電動乘用車總裝整車下線檢測項目匯總如表1所示[4-9]。

表1 純電動乘用車總裝下線檢測項目匯總表 Tab.1 Summary of final assembly line test items of pure electric passenger vehicles

2 設計輸入信息

在進行總裝檢測線設計時，要獲取以下輸入信息。①已有各車型具體參數(shù)和所規(guī)劃的車型參數(shù)范圍：整車尺寸(長×寬×高)、軸距、輪距，前懸、后懸，整備質量、最大軸重(前、后軸)，輪輞尺寸、輪胎型號，最小離地間隙等。②檢測線檢測節(jié)拍要求(含操作時間)。③試驗臺形式、測試項目，以及將來可能升級的測試項目要求。④帶電子控制單元(electronic control unit,ECU)通信測試項目需收集所有測試規(guī)范、通信協(xié)議等文件(如防抱死制動系統(tǒng)(anti-lock braking system,ABS)/電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)(electronic stability controller,ESC)測試規(guī)范等，以及樣件。⑤駕駛輔助系統(tǒng)測試需收集各種測試項目詳細的測試規(guī)范，以及ECU通信協(xié)議等。測試項目包括自適應巡航控制(adaptive cruise control,ACC、車道偏離預警系統(tǒng)(lane departure warning system,LDWS)、自適應轉向大燈系統(tǒng)(adaptive frontlighting system,AFS)等。⑥允許投資金額，即檢測線開發(fā)允許的投資預算金額。⑦總圖草案，即工廠總平圖等。這些信息非常重要，是成功開發(fā)總裝檢測線的前提，必須首先調查清楚、明確定義，方可開展下一步工作。

3 設計原則

①滿足相關國家法規(guī)、標準(如GB 7258、GB 18384等)。

②滿足所有測試功能、測量范圍和精度，高可靠性、高效率等要求。

③滿足已有車型和規(guī)劃車型的參數(shù)范圍，以適應將來的新技術和新配置，便于升級改造。

④檢測線區(qū)域考慮必要的預留空間，為將來擴增產能、增添檢測設備留有余地。

⑤采用優(yōu)良人機工程學設計，精致美觀。

⑥安全、先進、經濟，檢測流程順暢，操作、維護方便。

4 工藝分析

4.1 工藝條件分析

①工藝裝備特殊需求分析。如：智能駕駛輔助系統(tǒng)的標定，對環(huán)境有特殊要求，因此需要建設專用的標定場地及設備，并對光照、地面場地等進行特殊、專業(yè)處理(如大小、平整度、標定目標板、漫射光、光照度等)。

②車輛狀態(tài)要求分析。如:在絕緣電阻檢測中進行充電插座絕緣電阻測試時，需確保車輛處于斷電狀態(tài)；在進行整車絕緣電阻測試時，需整車上電，激活所有電子電力開關，并關閉絕緣監(jiān)測功能系統(tǒng)。

4.2 邏輯關系分析

①四輪定位檢測需放在側滑、制動、車速檢測工位之前進行。

②絕緣電阻測試(淋雨前)、電位均衡測試應在總裝終裝線末端下線前進行。

③智能駕駛輔助系統(tǒng)的標定應在車輛動態(tài)性能測試(dynamic vehicle test,DVT)及淋雨檢測之前進行。

④四輪定位標定順序為:先進行ESC，再進行電動助力轉向系統(tǒng)(electric power stearing,EPS)測試。因EPS 標定過程中會轉動方向盤，故應被安排在ESC標定之后，否則會影響ESC 模塊的角度傳感器標定效果。

⑤考慮到雨雪天氣對制動性能檢測及設備使用壽命的影響，車輛裝配完后，應先上檢測線再路試。

在檢測線設計時，必須對每一個檢測工位進行詳細的工藝分析工作，確保工位邏輯及工藝狀態(tài)符合檢測技術要求。

5 設計檢測流程

5.1 檢測流程設計

結合設計原則及工藝分析結果，進行檢測線工藝流程設計。首先，在總裝終裝線進行純電動汽車的絕緣電阻、電位均衡檢測，確保汽車電安全后，下線進入檢測線進行檢測；檢測線檢測完后，即進行道路試驗。全部檢測合格的車輛即可進入成品庫。與傳統(tǒng)乘用車總裝檢測內容相比，純電動乘用車總裝檢測增加了絕緣電阻(淋雨前)、電位均衡測試工位(此工位放在終裝線上進行測試)、充電性能測試工位、電力測功工位及絕緣電阻(淋雨后)測試工位。檢測線工藝流程如圖1所示。

圖1 檢測線工藝流程圖 Fig.1 Process flowchart of detection line

5.2 工位設備配置

工位檢測項目及配套設備匯總如表2所示。

表2 工位檢測項目及配套設備匯總表 Tab.2 Summary of station inspection items and supporting equipment

根據(jù)純電動乘用車總裝下線檢測項目及檢測線工藝流程， 結合現(xiàn)代檢測設備的設備結構及檢測技術，按工位進行檢測項目及設備配套。同時，還需要配套基于PLC網絡技術的分布式機動車安全性能檢測控制系統(tǒng)及無線檢測系統(tǒng)[10-12]

6 工位工時分析及檢測線數(shù)量計算

6.1 工位工時分析

工位工時分析：對各個檢測工位進行工步分解并統(tǒng)計工時。工時包含車輛移位、設備運行、數(shù)據(jù)信息發(fā)送及返回、人員操作及調整時間等。如有可并行作業(yè)的動作，則取工時長的工步工時計算，每個工步統(tǒng)計好后，進行匯總整理，計算出每個工位的總工時，找出瓶徑工位(總工時最大的工位)。一般來說，其為四輪定位工位。

6.2 檢測線數(shù)量計算

根據(jù)統(tǒng)計出的檢測線瓶徑工位工時，再結合總裝生產線生產節(jié)拍、產品返修率及設備運行率的經驗統(tǒng)計信息，通過如下公式計算，求出所需檢測線的數(shù)量。

(1)

式中：n為檢測線條數(shù)；T為檢測線中瓶徑工位的總工時，s；J為總裝生產線節(jié)拍,臺/h；Y為返修率(根據(jù)企業(yè)質量表現(xiàn)，一般取5%～8%)；P為設備運行率(一般取90%～95%)。

7 設計平面布局圖

平面布局圖是指導廠房建設、設備布置、各功能區(qū)劃分的重要文件。檢測線平面布局圖內容應包含檢測線、淋雨線、用戶接受度審查評估(customer acceptance refview and evaluationm,CARE)線、物流路線及返修區(qū)等)。

汽車綜合性能檢驗線設計的成功與否，關鍵在于工藝布局[13-14]。 標準GB/T 17993—2017《汽車綜合性能檢驗機構能力的通用要求》，對檢測線的場地和設施有明確要求：檢測線應布置在檢測車間內,并按檢測流程合理分布。檢測線的合理布局是檢測順利進行的保證。合理的布局不僅使檢測線更安全、物流更順暢，而且使汽車檢測更方便、快捷,效率更高,同時可降低檢測成本。檢測線的布局形式各種各樣，每種形式都有其優(yōu)缺點。因此，在設計平面布局圖時，要堅持安全環(huán)保、簡單化、流向合理、移動最短、有效利用面積、彈性的原則，綜合考慮產品、節(jié)拍、檢測線條數(shù)、設備、人員、物流與運輸、生產方式、廠房結構及面積、檢測線的工作長度、投資等因素，并結合各布局形式的特點，進行平面布局圖設計。以下分類介紹常見的兩種布置形式，供平面設計參考。

①U 形布局。將檢測線分兩段，然后水平排列，呈U 形狀分布。該布局的特點是檢測區(qū)域長度較小，但寬度較大，且車輛需轉彎，物流沒有直線型布局順暢。該布局適合車間長度小、寬度較大的情況。檢測線工藝布局(U型)如圖2所示。

圖2 檢測線工藝布局(U型) Fig.2 Process layout of inspection line (U type)

②直線型布局。整條檢測線呈直線分布。該布局特點是車輛轉移物流較好，不用轉彎，但檢測區(qū)域相對狹長。這種布局適合車間長度方向較長，寬度較小的情況。

檢測線工藝布局(直線型)如圖3所示。

圖3 檢測線工藝布局(直線型) Fig.3 Process layout of inspection line (linear type)

8 結論

檢測線承擔整車下線性能檢測任務，是整車出廠前最后的質量保證手段。檢測線開發(fā)設計是汽車總裝工程設計中的一項重要工作。本文提出的純電動乘用車總裝檢測線設計的主要方法與要點內容,在本公司新能源工廠的規(guī)劃設計中得到充分使用及驗證，效果顯著，極大地提高了總裝檢測線的規(guī)劃設計效率及正確性,降低了設計成本。當然，要開發(fā)出一條既符合經濟規(guī)模、達到世界先進水平，又適合將來產品發(fā)展需要的純電動乘用車總裝檢測線，除遵循上述基本步驟、方法及要點內容外，還需綜合考慮生產企業(yè)的實際情況、汽車市場供需、投資成本、維修成本、能耗等方面， 同時也需要工程技術人員密切關注純電動汽車的發(fā)展動態(tài)及新標準的發(fā)布。今后，智能駕駛技術也將會快速發(fā)展并廣泛應用，相應的檢測技術也需作相應變化。只有緊跟當代科技發(fā)展步伐，不斷創(chuàng)新應用新的檢測技術，方能正確開發(fā)出一條高效、節(jié)能、實用的純電動汽車總裝檢測線。