摘 要：整車尺寸控制的優(yōu)劣直接關(guān)系到汽車的安全性能、制動性、操控穩(wěn)定性以及車身外觀質(zhì)量。提出了一種基于測點規(guī)劃及預警的整車尺寸控制方法（PAAU方法），該方法包括測點規(guī)劃（P）、尺寸預警（A）、尺寸鏈分析（A）以及控制公差迭代更新（U）。以某新能源車型前后門平整度尺寸控制為例，驗證了該尺寸控制方法在提升整車匹配問題的“事前預防”能力和分析優(yōu)化效率方面具有重要作用。

關(guān)鍵詞：質(zhì)量控制；測點規(guī)劃；尺寸預警；尺寸鏈分析

研究背景

整車包含近兩萬個零部件，這些零部件通過焊接、粘接及機械連接等方式相互匹配，組裝成一輛完整的整車。匹配質(zhì)量的優(yōu)劣，直接關(guān)系到汽車的安全性能、制動性、操控穩(wěn)定性以及車身外觀質(zhì)量[1]。因此，如何對整車匹配問題進行提前預防，以及在發(fā)生匹配問題時如何進行及時、高效的解決，是各主機廠一直探索和關(guān)注的重點。

匹配質(zhì)量控制的難點，在于整車中匹配零件眾多、尺寸鏈長，部分零件自制，部分零件外購，質(zhì)量控制水平差異較大。同時，零件生產(chǎn)受材料性能、工藝性能等因素影響，生產(chǎn)過程中各零件存在尺寸偏差和波動，偏差在尺寸鏈上不斷累積，使得匹配質(zhì)量處于動態(tài)變化之中[2]。各類整車尺寸質(zhì)量控制方法，如基于功能尺寸的車身尺寸質(zhì)量控制方法[3]，基于質(zhì)量控制設(shè)備綜合分析和評價質(zhì)量水平的方法[4]或基于六西格瑪方法[5]，這些方法對整車尺寸質(zhì)量的監(jiān)控和提升起到了一定的幫助。

然而，這些控制方法存在一些不足之處。首先，它們主要探究如何從設(shè)計開發(fā)、工藝以及檢測角度改善整車尺寸質(zhì)量，對于如何更好地發(fā)現(xiàn)或預測白車身可能的質(zhì)量問題并未深入探討；其次，尺寸質(zhì)量監(jiān)控范圍僅局限于主機廠，未將供應商檢測數(shù)據(jù)與主機廠數(shù)據(jù)有效結(jié)合并進行綜合分析和預警。

因此，本文提出一種基于測點規(guī)劃及預警的整車尺寸控制方法（PAAU 方法），包括測點規(guī)劃（P）、尺寸預警（A）、尺寸鏈分析（A）以及控制公差迭代更新（U）。在項目前期進行測點規(guī)劃時，對自制件和外購件采用“穿刺”方法定義尺寸鏈上不同層級零件的測點，采用“同截面”方式定義同級相互匹配零件之間的測點；開發(fā)一套數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，整合主機廠和供應商的測量數(shù)據(jù)，實現(xiàn)單個零件和相互匹配關(guān)系零件尺寸及可能發(fā)生質(zhì)量問題的自動預警；通過數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的綜合分析，獲取尺寸鏈上零件同一“穿刺”點測量結(jié)果，以確認質(zhì)量問題主要來源于尺寸鏈上的哪個零件。該尺寸控制方法大大提升了整車匹配質(zhì)量問題的“事前預防”能力和分析優(yōu)化效率。

整車尺寸控制方法PAAU

整車尺寸控制方法PAAU的流程如圖1所示，包括測點規(guī)劃（P）、尺寸預警（A）、尺寸鏈分析（A）以及控制公差迭代更新（U）四個環(huán)節(jié)。

1.測點規(guī)劃（P）

在項目前期測點規(guī)劃階段，同一尺寸鏈上的所有零件，包括主機廠自制總成和自制單件、供應商分總成，在測點設(shè)置上采用統(tǒng)一的測點規(guī)劃原則，即采用“穿刺”方法，定義尺寸鏈上不同層級零件的測點，采用“同截面”方式定義同級相互匹配零件之間的測點。這樣的測點規(guī)劃，為后續(xù)單個零件和跨零件尺寸預警以及質(zhì)量問題的溯源分析提供數(shù)據(jù)支撐。

2. 尺寸預警（A）

對于單個零件，依據(jù)車型開始批量生產(chǎn)后的50臺零件數(shù)據(jù)，計算控制特征偏差均值μ和標準差σ，按照“μ±3σ”作為尺寸預警公差；對于跨零件之間尺寸預警，依據(jù)DTS（尺寸技術(shù)規(guī)范要求）定義的匹配公差要求，設(shè)置預警公差。基于開發(fā)的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，根據(jù)定義的預警尺寸和預警公差，實現(xiàn)測量數(shù)據(jù)進入數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)后自動匹配計算，并進行及時、點對點的預警。

3. 尺寸鏈分析（A）

當后道相關(guān)部門接受到尺寸預警信息后，立即進行現(xiàn)場零件匹配狀態(tài)確認。當發(fā)現(xiàn)匹配問題后，通過數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，采用尺寸鏈分析方法，確認哪個環(huán)節(jié)是造成匹配問題發(fā)生的主要原因，采取相應措施進行優(yōu)化解決。

4. 控制公差迭代更新（U）

根據(jù)問題解決后，零件的實際狀態(tài)，重新更新尺寸的預警公差。

以上汽大眾某新能源車型的門總成尺寸控制為例，對PAAU整車尺寸控制方法進行詳細介紹。

測點規(guī)劃

1.同級零件之間測點“同截面”方案

同級零件之間測點“同截面”設(shè)置方案如圖2所示，指的是對于有匹配關(guān)系的零件，在設(shè)置測點時，在匹配關(guān)系評價位置取同截面上的兩點。

前后門中部平整度評價點如圖3所示。前后門分別在S1截面上，取P1和P2兩點作為各自零件測點規(guī)劃時平整度測點。通過門總成P1和P2兩點測量結(jié)果，計算P1和P2兩點平整度的落差，可以從尺寸上預測兩個零件匹配后的尺寸狀態(tài)。

2.層級零件測點“穿刺”方案

“穿刺”指的是某一測點或基準點，沿著該點的法線方向，與不同層級零件相交得到不同測點的過程。穿刺得到的各層級測點與初始點只差匹配零件的料厚。零件各層級間測點“穿刺”方案的示意如圖4所示。

通過該方法定義的不同層級零件測點，當遇到質(zhì)量問題時，可以快速分析并定位尺寸產(chǎn)生偏差的零件層級，進而快速地指導后續(xù)質(zhì)量問題的優(yōu)化解決。

根據(jù)前后門總成P1和P2點的設(shè)置，穿刺到前后門外板單件，其中前門總成P1穿刺至前門外板單件P3，如圖5所示。同理，后門總成P2穿刺至后門外板單件P4。

尺寸預警

1.尺寸數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)

尺寸數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)能更高效的管理各單件、分總成、總成的測量數(shù)據(jù)，包括外購件供貨供應商/自制件生產(chǎn)廠區(qū)、零件號、測點XYZD方向的理論值和偏差值。管理系統(tǒng)原理如圖6所示。

通過接收供應商測量數(shù)據(jù)和主機廠測量數(shù)據(jù)，管理系統(tǒng)有效融合測量數(shù)據(jù)各類信息，結(jié)合三維化零件CAD模型，對相關(guān)信息進行智能化判斷并展示。數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的基本功能包括如下三點。

1）在同一個界面上，顯示任意一臺整車測點偏差值和相互匹配結(jié)果。

2）在同一個界面上，顯示尺寸鏈上各零件穿刺點特定數(shù)量、特定時間的偏差結(jié)果，并清楚顯示偏差的突變和漸變趨勢。

3）定義預警公差，通過郵件將超差的單個零件測點結(jié)果和跨零件匹配結(jié)果發(fā)送至相關(guān)部門，及時進行預警。

2.尺寸預警

為了將質(zhì)量問題由“事后解決”提前到“事前防范”，根據(jù)相關(guān)標準要求或現(xiàn)場實際控制要求，設(shè)置控制尺寸的預警公差，當尺寸偏差超過預警公差時，通過郵件形式，預警到各相關(guān)方，可以快速發(fā)現(xiàn)可能存在的質(zhì)量問題，并及時采取相應措施。

按照車身DTS定義的前后門P1與P2間平整度落差0±0.5mm控制要求，在數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中，對P1和P2平整度落差進行預警設(shè)置。 當前后門完成測量，測量結(jié)果進入數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，根據(jù)P1和P2平整度偏差結(jié)果，系統(tǒng)自動計算兩者落差，當超過±0.5mm控制要求后，立即觸發(fā)尺寸預警。

通過郵件，見表1，其中，工廠（MEB）、車型（VW310/60 CS）、零件（10D833051A）、車號（14441017），測量時刻（2024/11/01 09：35：23），以下測點跨零件報警。前后門P1和P2平整度落差計算結(jié)果為0.8mm。

通過數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，在界面上，將前后門各點平整度及各組平整度落差數(shù)據(jù)進行顯示，如圖7所示。

匯總計算結(jié)果見表2。從表2可以看出，P1點平整度實際偏差為0.4mm，而P2點平整度實際偏差為-0.4mm。根據(jù)單個零件單點控制公差±0.5mm要求，單個測點偏差并未超過尺寸公差，而跨零件匹配后，兩者落差超過了車身DTS要求。

3.尺寸鏈分析

通過數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，選擇前門測點P1以及其穿刺點P3、后門測點P2以及其穿刺點P4的最近20次測量結(jié)果進行顯示，如圖8和圖9所示。

其中，10A831051A為左前門P1點平整度偏差結(jié)果；10A831111為左前門外板P3點平整度偏差結(jié)果；10A833051為左前門P2點平整度偏差結(jié)果；10A833111為左后門外板P4點平整度偏差結(jié)果。

通過圖8可以發(fā)現(xiàn)，左前門外板單件P3尺寸偏差較穩(wěn)定，基本在0mm左右，而左前門總成P1點尺寸波動較大，偏差在-0.3～-0.7mm波動。

通過圖9可以發(fā)現(xiàn)，左后門外板P4尺寸偏差在-0.6～-0.4mm波動，而左后門總成尺寸基本穩(wěn)定在0.2～0.4mm。

因此，基于尺寸鏈分析，左前門總成需要考慮在內(nèi)外板合攏時尺寸穩(wěn)定性，分析造成不穩(wěn)定的原因，并進行尺寸優(yōu)化。

4.預警公差迭代

通過以上分析，可以發(fā)現(xiàn)，單個測點雖然公差要求為±0.5mm，但是因為車身DTS要求前后門匹配公差需控制在±0.5mm以內(nèi)。因此，對于左前門總成進行優(yōu)化時，其優(yōu)化目標為保證P1點尺寸偏差在0～0.5mm，才能保證P1和P2點落差在±0.5mm。最終，根據(jù)尺寸鏈分析以及最終零件優(yōu)化結(jié)果，將單點P1和P2公差進行迭代更新，按照0～0.5mm輸入數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)作為預警公差，兩者匹配落差仍然按照±0.5mm控制。

結(jié)語

本文提出一種基于測點規(guī)劃及預警的整車尺寸控制方法PAAU 法，包括測點規(guī)劃（P）、尺寸預警（A）、尺寸鏈分析（A）以及控制公差迭代更新（U）。以某新能源車型前后門平整度落差預警案例進行分析，詳細介紹如何通過PAAU方法實施尺寸質(zhì)量控制及分析優(yōu)化。通過該方法，可以及時對主機廠和供應商生產(chǎn)現(xiàn)場可能發(fā)生的抱怨進行及時的預警，真正做到“事前預防”，同時對于發(fā)生的尺寸抱怨問題，通過尺寸鏈計算，能快速定位質(zhì)量問題根源，并開展分析和優(yōu)化。該方法目前已應用到新能源工廠整車質(zhì)量控制中，相比于原有的一些尺寸控制方法，大大提升了整車匹配質(zhì)量問題的預防能力和分析優(yōu)化效率。

參考文獻：

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