六西格瑪設(shè)計(jì)在優(yōu)化后風(fēng)窗除霜除霧性能方面的應(yīng)用

王文璇 王景軒

摘要：本文簡單介紹了汽車后風(fēng)窗的作用以及目前后風(fēng)窗除霜除霧的現(xiàn)狀，并闡述了通過六西格瑪設(shè)計(jì)（DFSS）優(yōu)化后風(fēng)窗除霜除霧功能的過程。通過結(jié)合具體案例詮釋了六西格瑪設(shè)計(jì)的尋找最優(yōu)方案解決問題的方法。

關(guān)鍵詞：六西格瑪設(shè)計(jì);除霜;除霧

六西格瑪設(shè)計(jì)DFSS（Design for Six Sigma）就是按照合理的流程，運(yùn)用科學(xué)的方法準(zhǔn)確地理解和把握顧客呼聲，對(duì)新產(chǎn)品/新技術(shù)/新流程進(jìn)行穩(wěn)健設(shè)計(jì)，使產(chǎn)品/技術(shù)/流程在低成本的情況下，對(duì)造成變化的因素的敏感度最小化，從而實(shí)現(xiàn)六西格瑪質(zhì)量水平。

隨著目前汽車市場的占有率越來越高，國內(nèi)汽車市場競爭日益加劇，客戶對(duì)汽車的認(rèn)知逐漸成熟，進(jìn)而提高了對(duì)車子性能和質(zhì)量的要求，低成本高質(zhì)量的研發(fā)要求也越來越被重視。因此，尋找最優(yōu)解決方案的六西格瑪設(shè)計(jì)在各大汽車設(shè)計(jì)公司普及開來。

汽車后風(fēng)窗除了是安全件，起到保護(hù)乘客安全的作用外，同時(shí)還與汽車內(nèi)后視鏡一同承擔(dān)著提供后視野的功能，風(fēng)窗起霜起霧將影響視野功能，所以多數(shù)后風(fēng)窗具備電加熱功能。隨著科技進(jìn)步，流媒體內(nèi)后視鏡的逐步引入，部分車型通過后攝像頭和流媒體內(nèi)后視鏡提供視野，但由于其價(jià)格高昂，在絕大多數(shù)經(jīng)濟(jì)車型中，并未配備。所以，如何低成本的優(yōu)化后風(fēng)窗除霜除霧性能，提高客戶感知質(zhì)量，是我們需要研究的內(nèi)容。

本文結(jié)合六西格瑪設(shè)計(jì)方法簡單介紹了某車型優(yōu)化后風(fēng)擋除霜除霧性能的過程，通過零部件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和材料的優(yōu)化設(shè)計(jì)來改進(jìn)，提高車輛性能和客戶滿意度。

1?后風(fēng)窗功能簡介

汽車后風(fēng)窗是安全件，在碰撞、側(cè)翻等情況下，起到保護(hù)乘客安全的作用。汽車后風(fēng)窗也是功能件，可以為駕駛員提供良好的后視野。風(fēng)窗起霜起霧將大大影響視野功能。

我國目前沒有法規(guī)對(duì)后風(fēng)窗的除霜除霧功能進(jìn)行約束，各主機(jī)廠按照各自對(duì)子系統(tǒng)和整車規(guī)范控制，因此就帶來了各戶感知差異。該功能客戶感知明顯，因此該功能的提升，對(duì)品牌提升客戶滿意度有著重要的作用。

2?零部件的優(yōu)化過程

2.1?識(shí)別機(jī)會(huì)

后風(fēng)窗上的加熱絲可用于快速消除玻璃上的霜和霧，直接影響到汽車安全性，在設(shè)計(jì)玻璃加熱絲的布置和設(shè)計(jì)時(shí)，既要滿足視野要求，還要保證加熱的功率與加熱的溫度，二者必須結(jié)合起來考慮。

由于后風(fēng)窗除霜除霧功能不是法規(guī)要求，以往項(xiàng)目在設(shè)計(jì)加熱絲時(shí)僅按照子系統(tǒng)和整車規(guī)范控制，沒有與客戶感知結(jié)合起來。通過該DFSS項(xiàng)目，調(diào)查客戶對(duì)后風(fēng)窗除霜除霧功能的感知度，并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的工程指標(biāo)。識(shí)別并優(yōu)化相關(guān)參數(shù)，改善后風(fēng)窗的除霜除霧功能。

2.2?定義客戶要求

為了更加準(zhǔn)確的定義客戶要求，我們通過識(shí)別內(nèi)部和外部客戶，以及收集內(nèi)外部客戶呼聲，對(duì)比競爭車型的相關(guān)數(shù)據(jù)，將客戶要求有效地轉(zhuǎn)化為工程要求。

外部客戶也就是終端客戶，要求主要是加熱速度快，除霜除霧效果明顯，保證清晰的后視野。而內(nèi)部客戶要求不僅是加熱速度快，同時(shí)也要保證安全性，因此要求后風(fēng)窗加熱不燙手，同時(shí)改進(jìn)方案低成本，效果好，實(shí)現(xiàn)周期短。

這些要求轉(zhuǎn)化為工程指標(biāo)就是加熱時(shí)間10分鐘后后風(fēng)擋的溫度和除霜面積。溫度越高，除霜除霧效果越明顯，但溫度過高會(huì)導(dǎo)致燙傷客戶以及損壞零件等問題，通過CTQ客戶損失函數(shù)確認(rèn)目標(biāo)要求。

收集市場不同車型后風(fēng)擋溫度數(shù)據(jù)，在12.8V電壓下通過紅外線檢測后風(fēng)擋溫度，20分鐘內(nèi)，每5分鐘測量一次。通過加熱溫度客戶損失函數(shù)確定目標(biāo)，溫度設(shè)定為（58，0.5）即能夠滿足客戶需求。

2.3?開發(fā)概念

設(shè)計(jì)階段首先根據(jù)造型面及黑邊進(jìn)行初始的加熱絲布置。并根據(jù)理論計(jì)算公式，完成理論設(shè)計(jì)，根據(jù)設(shè)計(jì)開發(fā)產(chǎn)品，并通過PV試驗(yàn)驗(yàn)證。對(duì)于該項(xiàng)目，通過卡諾模型可以分析出，已經(jīng)滿足理所應(yīng)當(dāng)質(zhì)量要求，即子系統(tǒng)及整車試驗(yàn)規(guī)范，但加熱速度的提高會(huì)提高客戶的滿意度，所以我們需要改善一元質(zhì)量。

影響后風(fēng)窗加熱效率的因素是電流、電壓和電阻。U=IR 。電壓一定，總電阻越小，電流越大，效率越高。整車電壓為固定值，不能更改;更改電流分配對(duì)整車影響較嚴(yán)重，由于本項(xiàng)目已經(jīng)過了前期設(shè)計(jì)階段，需要尋求對(duì)整車影響小的方案，因此我們從降低總電阻方向?qū)で蟾纳品桨浮Ｓ绊懠訜峤z電阻的因素為加熱絲銀漿配比和加熱絲寬度，因此我們對(duì)比兩個(gè)設(shè)計(jì)方案：調(diào)整后風(fēng)擋加熱絲銀漿配比和調(diào)整后風(fēng)擋加熱絲銀漿配比并調(diào)整加熱絲線寬。

首選確認(rèn)方案選擇標(biāo)準(zhǔn)：成本低、更改實(shí)施快、加熱快、母線溫度低。因此我們選擇了成本最低效率最高的更改方式，調(diào)整加熱絲銀漿配比。分別進(jìn)行10分鐘和20分鐘仿真結(jié)果確認(rèn)。10分鐘后仿真最大溫度57°C，功率237W。20分鐘后最大溫度58.8°C，功率236W。

理論分析得出，方案1雖不滿足溫度要求，但與要求值非常接近。因此，考慮調(diào)整加熱線寬度，提高加熱效率，來滿足定義要求。在方案1基礎(chǔ)上，我們調(diào)整了加熱絲寬度，分別進(jìn)行10分鐘和20分鐘仿真結(jié)果確認(rèn)。10分鐘后仿真最大溫度58°C，功率235W。20分鐘后最大溫度60°C，功率234W。

通過CAE仿真分析，方案二溫度達(dá)到定義要求。同時(shí)減小加熱絲寬度，銀漿用量減少，單件成本降低。

結(jié)合CAE分析結(jié)果，以及設(shè)計(jì)方案對(duì)比表，方案2在成本與加熱效果兩項(xiàng)重要參數(shù)中都優(yōu)于方案1，所以選擇方案2，調(diào)整后風(fēng)擋加熱絲銀漿配比并調(diào)整加熱絲寬度的方案。

2.5?確認(rèn)產(chǎn)品/過程性能

根據(jù)最優(yōu)方案進(jìn)行樣件制作，并通過試驗(yàn)檢驗(yàn)樣件加熱溫度。在12.8V電壓下，每間隔2分鐘檢測一次后風(fēng)擋溫度。對(duì)比之前定義的工程指標(biāo)，測試結(jié)果都滿足了工程要求。

通過該項(xiàng)目不僅優(yōu)化了設(shè)計(jì)，完善了標(biāo)準(zhǔn)要求，并對(duì)后風(fēng)窗開發(fā)過程進(jìn)行了優(yōu)化，在設(shè)計(jì)階段加入了CAE溫度仿真分析，在驗(yàn)證階段加入了紅外線溫度檢測和除霜監(jiān)測。設(shè)計(jì)與驗(yàn)證環(huán)環(huán)相扣，確保了產(chǎn)品質(zhì)量的可靠性，保證零件滿足客戶要求。

3.總結(jié)

六西格瑪設(shè)計(jì)（DFSS）的應(yīng)用致力于前期的設(shè)計(jì)質(zhì)量，而不是后期的設(shè)計(jì)質(zhì)量，是一種工程過程。從設(shè)計(jì)初始就關(guān)注質(zhì)量與成本，制定質(zhì)量和成本目標(biāo)，并在設(shè)計(jì)過程中不斷優(yōu)化，使其對(duì)于過程和環(huán)境的變化更穩(wěn)健，確保產(chǎn)品質(zhì)量在設(shè)計(jì)階段得到改進(jìn)和保證，同時(shí)降低成本，縮短開發(fā)周期，滿足客戶的需求和期望。

參考文獻(xiàn)

[1] Design for Sig Sigma， Creveling， Slutsky & Antis – Prentice Hall PTR， 2003

[2] The Design of Experiments， R.A Fisher – Oliver & Boyd， 1951余秀慧，等. 六西格瑪設(shè)計(jì)在汽車產(chǎn)品開發(fā)中的應(yīng)用?上海汽車， 2010

（泛亞汽車技術(shù)中心有限公司?上海?201201）