采購件尺寸監控系統對整車尺寸質量的提升

鄭明昊，王永濤，桑偉，李嘉男

北京奔馳汽車有限公司 北京 100176

國內絕大多數整車從建廠伊始，就需要參考各自整車廠的標準，使用三坐標進行沖壓件，主車身、Cubing件和白車身總成的測量，并通過設置KPI，進行必要的8D追蹤，保證沖壓件和白車身的尺寸滿足設計要求。整車正向尺寸控制內容如圖1所示。

圖1 整車正向尺寸控制內容

隨著新車型的的引入，用于零部件匹配分析的Cubing逐步成為尺寸控制中的一環。在投產前的試裝階段，內外飾零件被有計劃、標準化地裝配到Cubing上，用以完成整車間隙平順度和客戶感觀評價，發現的問題將被逐一追蹤直至解決。

除了以上正向監控外，當總裝完成車仍然存在尺寸問題，特別是問題嚴重到必須返修才能交付的，根本原因必須得以清晰的分析。由整車分析測量組進行的分析測量，通過測量逐步排查造成問題的根本原因，通過反復的調整、試驗和有效的質量追蹤，解決尺寸問題。

在以上4個尺寸檢測與控制（沖壓件、白車身、Cubing及成品車測量）的基礎上，在實際生產與質量問題分析的過程中，仍然存在以下幾個問題。

1）在2016年的某車型整車分析測量任務中，仍有71%尺寸問題的根本原因來源于零部件（見圖2）。而在正向控制中，缺少零部件的尺寸數據。

圖2 2016年某車型整車尺寸問題中根本原因分布

2）在整車問題分析過程中，因為缺少零部件的數據，需要耗費大量的人力、物力（搭建或采購測量支架）和時間成本（2016年單車分析工時平均為18h）來測量零部件的尺寸，這一過程需要從設計圖樣分離出相關的測量元素和測量標準，然后編程、測量、驗證和分析最終的問題。

3）基于整車問題的分析，僅限于某一階段的整車狀態，而零部件尺寸的變化，從長期尺寸控制方面來說，缺少類似沖壓件、白車身的統計分析（如合格率、Cpk、直方圖等），問題解決的過程偏向“戰役”，而非控制。

4）供應商在短期內，受技術水平的限制，對尺寸的檢測方法、對圖樣的解讀以及數據的保存使用，都缺少有效的監控和校正，在問題追蹤的過程中，往往發生較大的爭議而陷于長時間的討論。

綜上所述，采購件標準化以及覆蓋車型壽命的周期化的尺寸數據，對降低質量缺陷率，提高整車生產穩定性，降低不必要的分析時間成本都有著非常積極的意義。

采購件尺寸考核測量的構想

要提高采購件的尺寸質量，使采購件的尺寸數據化，可視化是前提，并基于采購合同和合規要求，制定完善的問題處置流程（見圖3），是落實采購件尺寸考核測量的主旨目標，同時，避免或盡量降低額外的采購件成本。為此，采購件尺寸控制的主要階段分為籌備階段和考核階段。

圖3 采購件尺寸考核測量的各時間節點

從車型首臺試裝車的前10個月開始，直至首臺試裝車開始生產，這個階段是采購件尺寸考核測量的籌備階段，主要的工作內容如圖4所示。

圖4 采購件尺寸控制系統搭建流程

1.確定需要監控的采購件的零件清單

在整車所有零部件中，并非所有零部件都需要進行長期的尺寸監控，而需要進行監控的零件，針對每個車型，在首臺試裝車生產前10個月，有測量部門組織圓桌會議，邀請總裝、車身、質量分析、零部件質量和各區域尺寸負責人，共同制定需要進行“采購件尺寸控制”的零件清單。這里有兩個原則：凡是客戶可以直接感觸到的零件，都是關鍵零部件；凡是對生產工藝有較大影響的零部件，都是關鍵零部件。這樣，每個車型可以定義出65～75個關鍵零部件，作為采購件尺寸控制的對象。

2.與供應商簽署《考核技術協議》

為了規范車型壽命中的測量能夠有序進行，必要的技術信息、流程步驟、責任人都需要由供應商和整車廠測量部門進行約定，具體體現在《考核技術協議》，一式兩份，會簽生效。主要內容包括：整車廠與供應商雙方研發、質量、項目負責人信息；待考核的采購件的名稱、零件號、圖樣號及技術規范編號；供應商檢測設備的名稱、類型（手動/CNC）、編號信息；車型壽命各階段的尺寸檢測頻次；數據發送時間、負責人信息等；數據真實性聲明；數據格式說明；關于供應商測量過程需接受北京奔馳審核的聲明；設計變更引起的變更說明。

3.編程與驗證

在《考核技術協議》的基礎上，由整車廠測量技術科完成測量技術規范的創建、審核和發行。對供應商的測量點理論值、名稱、計算值、坐標系、支具設計和公差都做了詳細的規定。

向供應商發行的文件包括：

1）XX零件測量技術規范。

2）CSV文件，一種從NX導出測量點信息的文件，包括測量點名、坐標值、矢量方向，經過必要的格式轉換，可直接導入供應商各類測量軟件。

通過以上步驟，供應商的測量點從整車廠根據車型主斷面和GD&T圖樣進行創建，避免了測點不一致的問題。同時，為供應商數據上傳數據庫進行高效的管理做好了準備。

供應商以測量技術規范為藍本，根據測量系統特性，編寫測量程序。在此需要聲明，為了降低成本，采購件考核測量沒有要求供應商使用某種特定的測量系統，但需要進行必要的、包含測量設備性能在內的供應商測量過程審核。

4.數據庫設置和報告模板編輯

采購件考核測量的目的是在整車廠可以實時看到供應商的測量數據和考核結果，這些都依賴數據庫進行數據的計算和存儲，本文所使用的報告管理系統是德國卡爾蔡司公司PiWeb報告管理系統，該系統可實現基于企業級數據庫管理軟件，如微軟SQL數據庫以及甲骨文Oracle數據庫的區域化數據管理(尺寸數據)，同時可根據用戶需要調用相關數據庫數據進行多樣定制化的報告模板編輯。

（1）數據庫設置 由于PiWeb軟件上傳接口限制，以及統一標準化管理需求，供應商將測量的數據以標準化的DMO的數據格式，從測量設備中導出，通過PiWeb軟件接口上傳到整車廠特定的服務器。為了降低成本，不能對供應商使用何種測量設備進行約束，所以必須對各個供應商現有測量設備導出的數據格式進行處理，將其格式轉換為DMO標準格式，上傳到整車廠的數據服務器，才可以被數據庫識別，也就是說需要整車廠對不同供應商的測量設備進行接口開發，創建格式轉換器（宏程序）。

1）供應商的DMO數據文件中，應包含相應的測量信息，具體包括測量時間、零件號、測點名稱、生產序號、偏差值及公差等，這些都在供應商測量過程審核時進行設置和培訓。

2）供應商數據格式根據不同的測量軟件主要分為以下幾種。

DMO文件格式：只需核對是否包含整車廠所需要的文件信息即可，此類文件通用性強，校對時間快。適用于使用PC-DIMS/Metrosoft/Metrology XG等測量軟件的三坐標。

Excel文件格式：標準化Excel輸入模板，通過整車廠所編制的宏程序(VBA)轉換成為PiWeb可識別的TXT文件格式，此類文件存在Excel數據錄入人工錯誤及內容極易修改缺點。僅適用于無三坐標機器，檢具數據手動錄入。

DFM文件格式：Zeiss三坐標軟件如Calypso/Caligo，測量數據無法導出DMO，通過軟件自帶的PiWeb模塊，導出的PiWeb軟件可識別的數據庫文件，僅適用于Zeiss測量軟件。

3）數據首次上傳測試。在首次上傳時，需在PiWeb軟件的Planner模塊中進行測量零件及測量點定義，可通過導入標準CSV文件或者首次上傳DMO兩種方式將數據錄入，但兩種方式在導入后都需注意測量點理論值、名稱、計算值及公差等特性信息是否與測量技術規范完全一致，否則后期會出現上傳報錯以及測量值丟失等問題。

上傳可通過PiWeb Planner或PiWeb Autoimporter(批量化上傳)模塊進行操作，但其中應注意首次上傳成功后均需進行Autoimporter的上傳測試，方便后期數據批量上傳。在首次上傳成功后，需打開相應報告模板進行驗證，查看數據能否順利在模板中查看。

（2）報告模板編輯 報告模板制作分為兩部分：一是零件測量結果報告，可查看最近測量結果；二是Audit Mark報告，是對測量結果合格率進行分值計算的考核結果報告。

1）零件測量結果報告是根據測量技術規范進行模板內容確認，通過PiWeb Designer模塊進行編輯，內容格式詳情參考PiWeb測量報告規范V2.0制作，報告模板應包含首頁、建系頁以及報告詳情頁。其中報告首頁需具備分頁內容概述，零件數模以及測量信息等（測量時間、零件號、訂單號、階段及Audit分值等）；建系頁需包含RPS點信息；詳情頁顯示測量點偏差。本文所使用的測量報告監控最近7次測量結果趨勢，測量元素包含表面點（表面點偏差為法向偏差）、切邊點、孔、槽及功能尺寸等，主要考察零件的輪廓度及位置度。

2）Audit Mark報告，主要為按照尺寸合格率考核標準進行分值計算，以便于對供應商零件尺寸質量的好壞做出整體性評判。合格率在不同階段有不同的要求，針對不同的車型、不同的整車廠也有不同的定義，如某車型在SOP后零件合格率均需達到一定要求（Audit Mark分值小于1.9）。而考核點均在測量技術規范中有詳細定義，針對不同的零件會有不同的考核要求，對于一些測量點非常多的零件，根據實際情況會將考核點按照權重劃分（通常情況下，所有考核點的權重相同），將問題常發區域的權重升高，其他區域的權重降低，以更有效地識別問題發生。Audit的計算通過PiWeb Planner及Designer模塊實現，如何定義Audit Function、權重以及計算方法請參照Audit Mark制作規范。報告頁需將考核分值階段、分值標準標注清晰，對沒有結果和出現問題的零件分值進行備注。

3）考核與升級。根據考核結果，進行質量問題預警和質量問題跟蹤及反饋，建立質量閉環，從而更迅速、更準確地解決由零件質量問題所產生的整車質量問題。開展定期Work Shop，不斷優化零件狀態，完善考核流程。

結語

至今已有6款車型，共計217個零件進入KTMA考核范圍，考核數據達5萬份以上。由于擁有龐大數據量，質量工程師可以利用統計工具，對零件尺寸的波動、穩定性、數據真實性以及對整車質量的影響，做進一步分析。