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有限公司，廣西 柳州 545007)

0 引言

檢測線是總裝工藝的最后環節，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劃建設總裝檢測線時，仍運用傳統思維，只通過對傳統的檢測線進行局部改造、增加部分設備來實現，缺乏系統設計方法。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，嚴重影響企業汽車控制。在汽車產品開發周期日趨縮短、檢測技術及智能駕駛技術飛速發展的今天，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范化，才能快速、正確地開發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。本文以系統的設計方法，按步驟設計各重點環節，創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、工藝布局等關鍵環節的方法及要點。

1 檢測依據及項目

在進行總裝檢測線設計時，首先要收集整車檢測依據，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和所規劃的車型參數范圍：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范、通信協議等文件(如防抱死制動系統(anti-lock braking system,ABS)/電子穩定控制系統(electronic stability controller,ESC)測試規范等，以及樣件。⑤駕駛輔助系統測試需收集各種測試項目詳細的測試規范，以及ECU通信協議等。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(lane departure warning system,LDWS)、自適應轉向大燈系統(adaptive frontlighting system,AFS)等。⑥允許投資金額，即檢測線開發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、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滿足已有車型和規劃車型的參數范圍，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：智能駕駛輔助系統的標定，對環境有特殊要求，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；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，并關閉絕緣監測功能系統。

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智能駕駛輔助系統的標定應在車輛動態性能測試(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(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及無線檢測系統[10-12]

6 工位工時分析及檢測線數量計算

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計工時。工時包含車輛移位、設備運行、數據信息發送及返回、人員操作及調整時間等。如有可并行作業的動作，則取工時長的工步工時計算，每個工步統計好后，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 檢測線數量計算

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

(1)

式中：n為檢測線條數；T為檢測線中瓶徑工位的總工時，s；J為總裝生產線節拍,臺/h；Y為返修率(根據企業質量表現，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，每種形式都有其優缺點。因此，在設計平面布局圖時，要堅持安全環保、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、節拍、檢測線條數、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劃設計效率及正確性,降低了設計成本。當然，要開發出一條既符合經濟規模、達到世界先進水平，又適合將來產品發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展動態及新標準的發布。今后，智能駕駛技術也將會快速發展并廣泛應用，相應的檢測技術也需作相應變化。只有緊跟當代科技發展步伐，不斷創新應用新的檢測技術，方能正確開發出一條高效、節能、實用的純電動汽車總裝檢測線。