王 毅

（泛亞汽車技術中心有限公司，上海 201201）

車輛識別代號標簽是為了識別某一輛道路車輛，由車輛制造企業(yè)為該車輛指定的一組字碼，以柔性材料在車輛的不同位置進行標示。該代號是每一輛汽車獨一無二的身份證號，對于車輛的身份鑒別有著非常重要的作用[1]。

隨著我國道路車輛普及率越來越高，“套牌車輛”的違法行為日益猖獗，為了從根源上杜絕套牌車的形成，維持正常汽車秩序，國家制定并更新了一系列關于道路車輛識別代號標簽的標準。在身份識別方面，車輛識別代號標簽的穩(wěn)健性、有效性起著關鍵的決定性作用。車輛識別代號標簽在套牌車、克隆車識別、準確搜查、偽造證據(jù)收集方面有著重要作用[2-3]。

目前階段，我國車輛制造企業(yè)質量管理水平發(fā)展有限，在批量生產(chǎn)、裝配車輛識別代號標簽的過程中，由于標簽系統(tǒng)不穩(wěn)健，標簽可以被從車體上完整剝離，或是裝配過程中標簽無法從離型紙上被撕下導致的撕裂、經(jīng)過耐久試驗后標簽和被粘貼車體間產(chǎn)生大量氣泡，以及標簽本身開裂等失效模式，如圖1所示。道路車輛識別代號標簽本身性能的不穩(wěn)健，給整車的身份識別帶來了極大地被篡改、被復制、被偽造的隱患。車輛識別代號標簽不穩(wěn)健導致一次合格率低、標簽返工率高、返工成本浪費、影響交付及時率。因此，開展優(yōu)化標簽的生產(chǎn)工藝，提升車輛識別代號標 簽穩(wěn)健性的課題研究，并通過一定的試驗方法進行驗證，該課題研究旨在解決現(xiàn)有標簽穩(wěn)健性問題，解決制造過程發(fā)生的質量問題，降低標簽的不合格率以及返工成本的浪費。

圖1 道路車輛識別代號標簽失效模式示意圖

田口方法是由日本的田口玄一博士在19世紀50年代所提出的一種用于尋找最佳參數(shù)組合致力于使設計的產(chǎn)品質量穩(wěn)定、波動性小的試驗方法。該方法被廣泛應用到機械制造、汽車制造、電子制造等行業(yè)[4]。首先，根據(jù)被粘貼物的表面能大于40 Dyne/cm的工程要求，選擇被粘貼位置的材料表面能為42～46 Dyne/cm的鈑金，再利用田口方法對涂膠克重、面材克重、熒光暗記等控制因子進行試驗研究，獲得防止標簽失效的最穩(wěn)健比例組合。

1 穩(wěn)健性研究試驗設計

1.1 粘貼系統(tǒng)分析

穩(wěn)健設計即為對零件的技術參數(shù)進行優(yōu)化、對零件的輸出特性以試驗或計算的方式加以評價，最終弱化對各種噪聲的反應，從而獲得較為穩(wěn)定的零件性能。

優(yōu)化的對象為車輛識別代號標簽粘貼系統(tǒng)，輸出特性即響應為粘貼穩(wěn)健性，進一步細分為粘接力、初粘力、內(nèi)聚力。

本系統(tǒng)中不存在信號輸入，屬于非動態(tài)響應，即參數(shù)圖中沒有信號，或者信號是固定值，且不是引起響應的原因。非動態(tài)響應的信噪比[5]為

式中，S/N為信噪比；σ為系統(tǒng)變差。

由式（1）可以看出，當一個產(chǎn)品的信噪比（S/N）越大，該產(chǎn)品越穩(wěn)健，產(chǎn)品受噪聲影響越小，產(chǎn)品的設計越優(yōu)秀。雖然噪音因子對于系統(tǒng)的影響無法進行規(guī)避，但是能夠通過篩選噪音因子確定主要噪音，從而減少噪音干擾對產(chǎn)品性能的影響。此影響可通過識別確定車輛識別代號標簽粘貼系統(tǒng)，標簽表面存在氣泡、標簽邊緣起翹、標簽完全脫落的情況判定。

將式（1）帶入本系統(tǒng)進行分析。噪聲是在設計過程、制造過程中始終存在、無法規(guī)避，必須引起重視并進行考慮的因素，本系統(tǒng)的噪聲溫度、控制因子影響輸出響應變差，在本系統(tǒng)中由涂膠克重、面材克重、熒光暗記比列組成。

綜上所述，繪制車輛識別代號標簽粘貼系統(tǒng)參數(shù)圖，如圖2所示。車輛識別代號標簽粘貼系統(tǒng)參數(shù)圖屬于非動態(tài)響應類別，該系統(tǒng)存在三個控制因子、一個噪聲因子。系統(tǒng)的響應分別由粘接力、初粘力、內(nèi)聚力構成，系統(tǒng)失效癥狀有三種模式，分別為起翹、氣泡、脫落。

圖2 車輛識別代號標簽粘貼系統(tǒng)參數(shù)圖

1.2 設計正交試驗

在車輛識別代號標簽粘貼系統(tǒng)中，僅有一個噪聲因子溫度，根據(jù)制造時的總裝溫度、后續(xù)整車的使用工況溫度，以及國家標準要求，采用兩種極端狀態(tài)和一種理想工況不同的控制因子變化水平，設定噪聲因子溫度的水平值如表1所示。

表1 噪聲因子溫度的水平值表

在車輛識別代號標簽粘貼系統(tǒng)中，確定控制因子策略就是確定控制因子的水平和對應的數(shù)值，控制因子及其水平值如表2所示。

表2 控制因子及其水平值表

根據(jù)以上分析，通過建立非動態(tài)響應系統(tǒng)參數(shù)圖，直觀可見系統(tǒng)中存在三個控制因子，皆為二水平，其中，一個噪聲因子，有三個水平，因此，一共有23×31共計24種可能，需要展開24次試驗模擬。由于試驗周期長，需要進行1600 h，為了降低試驗成本，引入田口方法設計試驗。首先根據(jù)因子的水平數(shù)找到對應的選擇正交列表，然后根據(jù)因子的個數(shù)確定具體的表，選擇的正交列表為L4（23），如表3所示。

表3 L4（23）正交列表

針對三個控制因子，在每個噪聲因子環(huán)境下，共需要做12組試驗。田口方法試驗因子控制表如4所示，田口方法因子控制表在三水平的噪聲因子作用下，三個控制因子各個水平值的數(shù)據(jù)表，按照試驗序號開展試驗并將對應的數(shù)據(jù)結果進行記錄，快速高效地獲得所需數(shù)據(jù)，較原先24組試驗，通過田口方法僅需要進行12組試驗便可獲得對應的數(shù)據(jù)，大大節(jié)省試驗資源。

表4 田口方法試驗因子控制表

1.3 試驗過程

選取標簽的粘結力即剝離力數(shù)值作為衡量車輛識別代號標簽粘貼系統(tǒng)穩(wěn)健性的指標，通過設計標簽180°剝離強度試驗進行數(shù)值測量，以下為標簽的180°剝離強度試驗數(shù)據(jù)采集的方法。

1.3.1 試驗準備

制備寬為（25±1）mm，長為（200±1）mm的標簽，為了不受標簽本身易碎性帶來的影響，在標簽表面復合上聚對苯二甲酸類塑料（Polyethylene Terephthalate, PET）單面膠帶以作牢固，選取標簽實際粘貼表面作為測試板，將標簽粘貼在測試板（厚度為1.5～2.0 mm，寬度為（50±1）mm，長度為（125±1） mm上，在標簽粘貼在測試板之前，需要用脫脂紗布和清潔劑清潔測試板表面。將標簽粘貼在測試板上，用2 kg、50 mm寬的壓輥以300 mm/min的速度在其表面輥壓一個往復，確保在進行試驗之前標簽粘貼完全，試驗樣品應在標準環(huán)境，即（23±2）℃、（50%±5%）RH條件下至少放置24 h，每個試驗需要至少制作3個試驗樣品。

1.3.2 試驗方法

將標簽的自由端對折使其二面重合，并從測試板上剝離（25±1）mm的標簽，在拉力試驗機的上夾持器上將標簽的自由端夾住，將測試版夾在下夾持器上，并使剝離面與拉力試驗機的載荷方向保持一致。拉力試驗機以300 mm/min的剝離速度連續(xù)剝離標簽，通過自動記錄儀繪出剝離曲線，剝離曲線的前（20±1）mm的測量數(shù)值不計，記錄剝離曲線的（20±1）～（80±1）mm的測量數(shù)值。測試的結果為各組試驗樣品通過該測試后的結果均值。圖3為180°剝離強度試驗示意圖。

圖3 180°剝離強度試驗示意圖

本項目使用的測量工具均為通過第三方專業(yè)機構校驗檢測，并在有效期內(nèi)進行使用。表5為測試使用工具清單，圖4為測試工具照片。

表5 測試使用工具清單

圖4 測試工具照片

2 結果分析

2.1 試驗結果

按照表3田口方法試驗因子控制表進行180°剝離強度試驗，記錄數(shù)據(jù)如表6所示。

表6 180°剝離強度試驗測量值

2.2 結果分析

計算表6中180°剝離強度試驗測量值的平均值，將數(shù)據(jù)結果使用Minitab軟件對田口設計結果進行分析，圖5為信噪比主效應圖。在三個因子的信噪比主效應圖中可以看到，剝離力為望大特性，期望輸出的響應值越大越好。同時，可以在均值主效應圖（圖6）與標準差主效應圖（圖7）中發(fā)現(xiàn)，試驗因子對180°剝離強度試驗權重為涂膠克重、面材克重和熒光暗記比列，其中涂膠克重權重最大為權重因子，且其最優(yōu)化組合為A2B1C2。

圖5 信噪比主效應圖

圖6 均值主效應圖

圖7 標準差主效應圖

3 結果確認

3.1 實驗性能驗證

在確認階段，需要對標簽性能開展對應的實驗進行性能驗證。實驗性能驗證由兩部分組成，分別為子系統(tǒng)實驗和整車系統(tǒng)實驗。

3.1.1 子系統(tǒng)實驗

根據(jù)標簽性能要求的試驗標準[6]以及車輛識別代號標簽的粘貼位置，確定車輛識別代號標簽分類為A類發(fā)動機艙標簽、C類非暴露的外部標簽、D類暴露的內(nèi)部標簽、E類非暴露的內(nèi)部標簽、F類發(fā)動機/變速器標簽。同時，該標簽還需要滿足特殊用途標簽的附加要求，即防篡改性能，通過將標簽移除，檢驗標簽是否均應發(fā)生斷裂無法被完整移除，或未發(fā)生斷裂但外觀發(fā)生明顯的改變，如出現(xiàn)裂紋、變形情況，導致標簽標識的信息無法被完整識別。

對車輛識別代號標簽實驗測試[6]，測試樣品均為進行激光打印后的最優(yōu)方案A2B1C2標簽，測試板均為實際粘貼表面，每項測試項目測試樣品數(shù)量定義為3個，表7為標簽性能標準與測試方法的對應表，圖8為試驗序號1耐磨損試驗的測試照片。其測試方法為1）測試準備：將車輛識別代號標簽由總裝激光打刻機進行打印后，按照Taber紙板基材的尺寸進行裁剪后粘貼。2）測試條件：砂輪型號為CS-10、負重總質量為500 g、轉數(shù)為200進行試驗。測試結果按照《道路車輛標牌和標簽》（GB/T 25978—2018）第4.3.2節(jié)進行評估，可見測試后標簽外觀存在可視光澤變化，標簽上的信息應清晰且易于識別，符合性能標準。

表7 標簽性能標準與測試方法對應表

圖8 耐磨損試驗的測試照片

所以根據(jù)測試前后對比照片進行判斷，測試結論為合格。

通過對48個樣品進行16項試驗，并記錄試驗結果，根據(jù)標準對應的性能標準進行判斷后出具測試總報告，如表8所示，全新開發(fā)的車輛識別代號標簽測試總報告中可見測試結果均為合格，該標簽符合《道路車輛標牌和標簽》（GB/T 25978—2018）中一般性能以及特殊性能的要求，通過子系統(tǒng)試驗。

表8 測試總報告

3.1.2 整車系統(tǒng)實驗

項目團隊分別對樣本在整車上進行冬季路況和夏季路況模擬測試，分別對應測試樣車數(shù)量為3輛、每輛車測試標簽粘貼的位置、每個位置對應的樣件數(shù)量為3，試驗工程師進行試驗前檢查并記錄樣件狀態(tài)，實施開展整車路試任務，在完成冬季試驗以及夏季試驗后，對樣車各個位置的樣件 進行試驗后檢查，檢查項為1）標簽標識內(nèi)容清晰可見；2）標簽無氣泡；3）標簽邊緣無起翹；4）標簽無脫落現(xiàn)象；5）標簽不可被完整移除。根據(jù)檢查結果記錄表9可知全新開發(fā)的車輛識別代號標簽通過整車系統(tǒng)的測試，并且其性能表現(xiàn)良好，十分穩(wěn)健。

表9 整車系統(tǒng)測試記錄表

3.2 整車裝配驗證

在全新車輛識別代號標簽通過子系統(tǒng)試驗以及整車耐久試驗的基礎上，項目團隊開展進一步整車裝配驗證工作，上海某總裝工廠在某新車型爬坡試生產(chǎn)階段，進行車輛識別代號標簽的試生產(chǎn)，共生產(chǎn)296張，分別在兩個班次進行生產(chǎn)，按照標簽打印工位進行記錄不合格數(shù)量，并匯總如表10所示。從表中可以看到B班共試生產(chǎn)100臺車，其中在T1工位、C2工位、T5工位，分別產(chǎn)生3、1、2件不合格品，該班次的一次合格率為98.5%；在C班共試生產(chǎn)196臺車，在T1工位、C2工位、T5工位、C1工位共產(chǎn)生14張不合格品，該班次的整車合格率為98.21%。

表10 某新車型車輛識別標簽一次合格率

通過調(diào)取歷史數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，2018年上半年，A企業(yè)車輛識別代號標簽一次合格率的統(tǒng)計，如下表11所示。對其進行分析，可以得出以下結論，A企業(yè)2018年上半年車輛識別代號標簽總共生產(chǎn)數(shù)量為853107張，其中一次合格數(shù)量為792591張，不合格的數(shù)量為60516張，進行計算得到一次合格率只有92.91%，這意味著不合格率為7.09%，不合格率指標過高。

表11 2018年上半年車輛識別代號標簽一次合格率

通過工藝參數(shù)的優(yōu)化，通過降低了車輛識別 標簽的裝配不合格率，由7.09%降低到1.69%，這大大降低了車輛識別代號標簽的質量成本，提高了車輛識別標簽裝配的一次合格率，從源頭遏制了不合格品的返工。

4 結論

整車驗證結束后，對此項目進行總結，并將此成果在橫向項目上進行推廣。綜合驗證子系統(tǒng)實驗、整車實驗以及整車裝配驗證的結果來看，全新開發(fā)的車輛識別代號標簽滿足國家標準，符合整車實際工況的性能要求，在試生產(chǎn)環(huán)節(jié)整車一次合格率高達98.31%，使用全新設計的標簽進行裝配大大提高了一次合格率，降低了標簽的不合格率，解決了生產(chǎn)效率低、零件返工率高、返工成本高的問題，提升了標簽的一次合格率，一方面節(jié)省檢查掃描、記錄不合格品的時間，另外一方面節(jié)省查詢、返工、復檢的時間，降低返工的頻次，提高生產(chǎn)線的下線效率及生產(chǎn)節(jié)拍，降低了車輛識別標簽的裝配不合格率。在設計前期提高產(chǎn)品相關性能，做好性能各方面的試驗測試，進行提前干預，有效地減少質量成本的發(fā)生。

通過田口方法，采用Minitab分析設計并通過實驗找到最佳選擇方案，最終完成全新車輛識別代號標簽產(chǎn)品設計，滿足產(chǎn)品預期需求，從而降低現(xiàn)場制造的不合格率、返工率，為后續(xù)統(tǒng)一粘貼位置的后續(xù)策略打下基礎。該標簽的開發(fā)依托于最常用的被粘貼物材料鈑金、鑄鋁進行開發(fā)， 可適用于其他車型的使用，選取的粘貼位置為共線車型共有位置，減少共線車型安裝差異性，這符合內(nèi)部客戶項目管理和現(xiàn)場制造團隊的需求，便于后續(xù)設計平臺化共用設計的展開，沿用策略的橫向推廣，一定程度上減少開發(fā)和驗證的成本。該成功案例對標簽的設計開發(fā)工作有著指導借鑒的意義，作為解決其他類似問題的模板，有著很好的參考作用。