同步工程在总装制造过程中的应用

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同步工程作为整车开发过程中的重要手段，已经在包括戴姆勒、福特在内的众多汽车企业得到应用与发展。总装作为整车生产的最终环节 ，更全面地开展同步工程将为企业带来的新车型量产周期缩短、整车品质提升、成本合理控制等多方面的益处。作者就如何更好地开展总装同步工程进行探讨。

1 总装同步工程与其意义同步工程，亦称工艺同步工程 (Process Simuhaneous Engi-neering，PSE)，是对产品开发及其相关 (制造和支持等)过程进行集成、并行的系统化工作模式。在 1998年以前，戴姆勒的研发与生产流程还是脱节的。彼时，戴姆勒开发-款车型需要 6O至 100个月，而且无法保证研发质量，总是在量产开始发现这样那样的问题，导致销售进度推迟。同时，为了解决这些问题，需要额外付出高昂的费用，从而让整个项 目成本急剧增加。正是在这-背景下，戴姆勒提出了同步工程这-概念，由最了解整车生产过程的工艺人员在研发设计定型、模具开模之前就参与到研发过程中来。通过工艺深入参与，与研发者共同进行整车与零部件设计，对细节进行确认与优化，提前发现并解决导入量产后的问题。不仅控制了成本，同时提升了品质，缩短了开发周期。现 在开发-款新车只 需要 36至 48个月。

总装同步工程 (SE)是汽车开发过程中，总装工艺参与设计开发并与之同步的过程，主要针对装配数模、生产线、设备以及产品试制过程进行工艺方面的分析，为设计提供可行的工艺设计变更。其主要目的是对于产品设计存在的问题在图纸设计、数模生成阶段进行审核，预先对在工艺实施时可能出现的收稿 Et期 ：2013-04-10作者简介 ：张鹏 ，E-mail：zhang.peng7###byd.CO[1l。

.2. . .0. . .1. . .3. . ...6. . . . . . .A. . . .u. . .t.o. . .m. . .o. . . .b. . .i le. . . . .P. . .a. . . -rt-sO91 研究与开发问题点采取改善措施，使新型车具备生产可行性、设备工具兼容性等。

总装同步工程的意义在于由于工艺的提前介入，将原本要留到工艺实施时才会暴露的问题提前暴露并予以解决，以期使产品研发和后期的工艺实施尽量实现无缝对接。通过防止产品研发和生产实际脱节来缩短车型的研发周期、降低研发的成本投入，以及在生产过程中管理成本，同时避免量产后出现的大量产品设计变更和开发计划的延期。

总装同步工程适用于-个公司内所有的新开发车型 (根据不同公司不同的定义可能会不包括换动力车型、改配置车型、年型车、右舵车等小项 目车型)，同时也适用于为匹配新车型试制生产所需要的汽车生产线、设备、工装、工具等，这样汽车的设计才能真正地从图纸理论变成实际产品。

2 总装同步工程与拈化生产总装同步工程的实施 ，为生产过程提供了拈化生产的基矗因为通过同步工程的研究解决了3点问题：(1)新车型开发与可共线的原车型之间共同性；(2)新车型开发与现有生产线的匹配性；(3)新车型开发装配的可行性。而这 3点问题体现在拈化生产中，就分别表现为拈化生产系统的稳定性、拈化生产设备的通用性、拈化生产装配过程的可行性。

采用拈化生产方式，有利于提高汽车零部件的质量和自动化水平，提高汽车的装配质量，缩短汽车的生产周期，不只是总装生产线的成本，零部件的成本也会大幅度下降，这些都是汽车制造商梦寐以求的。实现拈化生产的优点 ：(1)成本控制。缩短主线的长度，容易实现柔性化，同时保证了主线的-致性与稳定性，降低生产线投资。在新车型开发过程中，与原车型零部件旧能相同，降低零部件研发、制造成本，最终实现降低生产过程中管理成本。

减少零部件的开发，保证现有零部件的稳定性，从根本上控制了整车质量。

(3)生产管理。减少主线零件数量与种类，降低停线的风险；同时减少物流过程中，零部件存储与运输压力。

(4)标准化〃立公司各个拈设计的企业标准，做到部分拈内零件的通用，减少零件数量 ，降低开发成本。

3 总装同步工程与平台开发随着轿车的日益普及，轿车用户的需求趋向个性化和多样化，用户越来越重视轿车的造型和内饰，更多的同平台车型可以满足市场需求。

市场全球化、信息化，使价格地域透明度增加、价格差别减孝轿车的价格性能比趋于相同。生产适应客户需求的轿车产品成为争夺用户的最重要手段。对外形和内饰多样化而造价昂贵的平台部分，最大限度地采用相同的拈和部件，可在保证产品质量的前提下，降低开发和生产成本，加快产品开发周期。例如大众的车型平台化策略，同级别车辆使用相同平台，见表 l表 1 大众开发平台示例由于平台开发的建立，在新车型设计阶段就考虑平台的选择，确定将要使用的产线平台。大到产线抱具对车身的兼容性，小至不同车型、相同种类的加注壶口的统-匹配，都应做详细的评审，避免后期生产过程由于研发过程与实际生产脱节，造成生产线需要追加投资、影响新车型量产进度，真正做到开发到量产的短周期、低成本、好管理。

4 总装同步工程实现方式总装同步工程保证了新产品的研发和生产不脱节。根据新车型的产品定位，设定总装品质 目标并进行可行性分析。例如根据外观品质标准，整车装配质量要求、动力性能、电器工作状况等，分析现有总装工艺、设备、材料能否满足新车型要求，是否需对工艺调整、设备改造、辅助材料的开发，并根据上述资料进行总装成本初步核算。具体体现为：4.1 总装线体工装同步工程的分析总装生产线分为内饰线、底盘线、最终线。在整车研发过程中，运用同步工程概念，对内饰线的车身支撑点、底盘线抱具、转接机构、车门分装线、仪表分装线、前端分装线、发动机分装线等进行验证，确保车身与各承载点的适用性。例如国内主流发动机分装线多采用吊挂式，即使有全新发动机配置，只需要在开发阶段对发动机吊挂点进行统- ，就可以最大限度地满足柔性化生产要求∩在最短的时间内，最好地满足新车型量产 。

另外，在厂房建设阶段，应采用承载式厂房。承载式厂房与非承载式厂房相比，车间立柱会少很多，更有利于生产线、物流输送等规划布局。

4.2 总装设备、工具工装同步工程的分析生产线有很多工艺设备，如车身标牌的打 英车轮鹏、前/后风挡的涂胶及各种液体的加注设备等，都是流水线生产不可缺少的设备。在新车型研发时，同时要考虑同步工程研究，可有效地保证目前工艺设备可行性，在缩短项目周期的同时，最大限度地减少因产品变更而产生的改造费用。总装设备工具同步工程的分析，从以下几点考虑：(1)油液加注需求与现行车相比是否有变更。例如制动液加注机需要与 ESP、ABS制动单元进行通讯，目前不同厂家、不同版本的产品不能通用程序，需要进行改造，应在产品研发初期结合总装加注实际情况进行同步工程研究。目前主流主机厂采用第三方检测设备 ，整合需要通讯单元的协议，进行改造。这种方式为解决此类问题的主流趋势。

(2)新车型与老车型同种油液的壶口是否统-。壶口统-后 ，通过设备的程序设定与调试 ，就可以完成新车型加注 匹配。但不同壶口车型共线，需要开发专用的加注枪头。而加注枪头作为整个加注过程主要的执行部件 ，同时集成了真空管路、加注管路、回吸管路、执行机构气路等多种功能，往往价格不菲，造成二次投入成本与维修维护成本的加大。又因在设备购置时加注设备就已占用了设备中连接点，使得后期再增加枪头变得十分困难。此种情况就需要重新购置设备，这又极大地增加了生产成本。而通过同步工程的研究，将不同车型的同种油液壶口统-，既可降低设备-次投入与二次投入成本，同时维护更容易，更能保证生产线不 因设备问题造成产量的损失，从而使生产成本增加。另外多台设备 占用了生产线空间，不利于物流输送，甚至会因为设备不到位，采用临时措施后，造成加注质量事故。

(3)机油、齿轮油、防冻液等油品加注。目前各主机厂总装大多为混线生产，不同的发动机、变速箱是否可以统-油品，通过同步工程研究，在量产前进行通用性分析，消除量产后现场无法正常加注问题。

(4)新车型与老车型在同-工位装配时是否可以通用工具。通过同步工程分析，在相同工位，避免因为装配需要的工具不同，需要经常切换工具，导致用错工具，而引起的错装漏装的质量问题。同时，在提高质量的同时，减少工具的硬件投入，有效降低-次投入与维修维护造成的二次投入成本。力矩要求是否相同等，如车轮鹏机的形式 (4头或5头)是否有研究与开发 .A.u.t.o.m..o.b.i.1e..P.a..rt.s...2. . . .0. . . .1. . . .3. .-.6- O92变更且控制的扭矩是否有变更，减震器与车身连接的形式 (3头或4头)等。如果存在不同，需要在研发阶段确认能否统-。

(5)工件的尺寸是否发生了变更。如前/后风挡的涂胶轨迹是否发生了变更。

(6)辅助装配设备是否可通用。同-工位装配的零部件，如车门、减震器、轮胎等需要辅助装配设备，就要在新车型开发初期，考虑此问题。如果不能通用就要进行模型修改，或提前准备进行设备改造，以眷导入正常的试制与生产。

(7)总装来料检具是否可通用。如果不进行同步工程分析，新车型的物料很有可能由于许多零部件与老车型不同，检具需要为其 量身定做”。这就造成检具的成本增加几万、几十万、甚至上百万。相同零部件采用同步工程分析 ，将新车型需要检验的项目旧能与老车型统-，既保证检具的通用性，降低新车型投入成本，又因操作员工对原检具熟悉 ，而稳定了检验能力，提高了整车品质。

4.3 检测设备同步工程的分析汽车检测设备可分为在线电器检测设备、线末检测设备和整车性能检测线。

据了解，各主机厂电器类售后投诉占到所有售后投诉半数以上。为防止安装过程对其的损害以及信号连接不畅，必须在安装过程中进行检测。如车门、仪表等电器集成较多的部件必须进行在线电器检测。目前主要的检测方式是第三方电器检测。

通过整车 CAN通讯，对需要检测的电器部分进行诊断，以验证其工作状态。这就要求在研发阶段做好整车 CAN通讯协议，包括具有 ECU的电器零部件，不但要具有通讯功能，同时要有完善的、正规的诊断功能，以便后期能与电检设备顺利对接，完成相关诊断检测。

线末检测与在线电器检测设备相似，主要是对整车装配后相关功能进行检测。如对车灯、胎压拈、倒车雷达等功能性电器进行检测，同时还包括了开关门力、空调制冷效果等体验性功能检测。

检测线用来对装配下线后的整车进行安全性能和技术性能的检测、调整，属于生产型检测线。检测线设备主要是根据国家整车性能测试标准和环境等法律、法规的要求对装配完的整车进行灯光、四轮定位、动力性能、电装性能、经济性能、侧滑性能、制动性能、排放等的检查、测试和调整，以保证出厂的汽车达到质量要求。在研发初期，充分考虑到检测线的生产能力，提前对需要增加的设备做好规划，杜绝因检测设备不到位导致检测项目缺失造成的质量隐患。

4.4 工艺流程同步工程的分析工艺流程是确定车间布局的直接依据，在确定工艺流程之前，必须编制工艺文件，而在编写工艺文件前又必须充分分析、研究产品图纸及相关资料。-般来说 ，在整车各种参数确定之后再进行工艺和设备的工作会十分顺利，但将导致整个新车投产工期变长。所以总装综合规划要在整车研发工作开始-.2. . .0. . .1. .3. . ...6. . . . . . .A. . . .u. . .t.o. . .m. . . . .o. . .b. . .i.1.e. . . . .P. . . .a. . -rt-sO93 研究与开发定时期后 (基本参数确定或变化不大，即正规图纸发行后)就开始进行，采取研发领跑，工艺、设备、土建并行的方式，并留有-定的调整余量，以便在车辆批量生产前的试制中随时进行修正，这也是日后新车型混线生产的要求。

为更好实现总装同步研发的目标，虚拟装配理论起到了重要作用。通过虚拟装配可以验证装配设计和操作的正确与否，以便及早地发现装配中的问题，对模型进行修改，并通过可视化显示装配过程。

虚拟装配是在虚拟现实环境下仿真装配过程的-项高新技术。它是指利用计算机，而无需产品或支持过程的物理实现 ，通过分析、预建模、可视化、数据表示等进行或者辅助进行与装配相关的工程决策。虚拟装配可分为2类：4.4.1 以产品设计为中心的虚拟装配以过程为中心的虚拟装配主要包括以下两个方面的内容：(1)实现对产品总体设计进程的控制♂合产品研制特点。人为地将虚拟装配技术应用于产品设计过程，通过对产品各个设计进程进行控制，可以有效规划产品的装配顺序，统-装配步骤，提高产品的装配效率。

(2)过程控制管理过程模型包含了产品开发的过程描述、过程内部相互关系和过程间协作等方面的内容。希望通过对过程模型的有效管理，实现对产品设计过程中各个阶段的设计结果以及加工工艺等相关信息进行管理，从而实现优化产品设计过程的目的。

4.4.2 以仿真为中心的虚拟装配以仿真为中心的虚拟装配是将虚拟装配技术加入到产品装配设计中，以可视化的仿真结果来评估虚拟装配的结果，并达到优化装配过程的目的。其主要目标是评价产品的可装配性。

由虚拟装配设计流程可以看出，同步工程中强调的设计与制造相结合、制造主导设计的思路就是虚拟装配设计流程的思路。根据虚拟装配过程中存在的相关问题进行设计变更，然后再进行虚拟装配，直到可以满足正常装配生产为止，才可冻结设计中的数模、参数，进行试生产。

图 模拟装配示例5 结论同步工程作为目前国内外汽车企业通用的设计思路，以生(下转第98页) (4)系统发热低于-般照明系统，从而可降低整车的电能消耗 ；(5)绿色环保，安全可靠，可重复使用。

2.3.3 光纤照明技术与 LED照明技术相结合的汽车照明系统新技术通过对 LED照明技术和光纤照明技术的分析和比较 ，我们可以发现两者具有各自的优缺点，尤其在汽车内部照明系统中有着广阔的应用前景，我们尝试将两者结合使用，取长补短，提出-种以 LED为光源，光纤为传输介质的新型汽车照明系统，如图9所示。

图 9 LED光纤照明技术示意图3 结论与展望3.1 结论本文重点研究了 LED照明和光纤照明两大新技术的发光原理、应用特性和应用环境，并对两种技术的优缺点做了比较。

经多方面综合分析，提出-套低成本高效能的LED与光纤相结合的新应用方案。

3.2 进-步工作的方向产品的可行性和材料的质量还有待进-步提高：LED主流芯片目前仍然主要依靠国外提供，国内芯片性能和质量稳定性无法满足汽车行业-致性要求；光纤原材料基本上都是由国外大公司开发研制，国内材料的性能远远低于国外同类产品，中国汽车照明系统光纤研发制造企业任重而道远。