樣車試制試驗單元挑選方法研究

徐海華　馮昊　王鏡先　張海玲　唐麗

摘 要：樣車試制是汽車研發過程中的重要環節。試驗單元是在樣車研發過程中極為重要的非整車試驗實體，多種試驗用途需通過試驗單元進行，每種試驗用途需根據需求進行零件挑選，但目前缺少一種規范的試驗單元零件挑選方法，且均為手動挑選。本文對挑選方法進行研究，給出了兩種試驗單元零件挑選方法，并且根據該方法開發程序實現了樣車試制試驗單元的自動化挑選。

關鍵詞：樣車試制;試驗單元;零件挑選方法;程序開發

1 引言

樣車試制是汽車研發過程中的重要環節[1]。試驗單元是在汽車研發的樣車試制過程中，由樣車車間組裝的用于工程臺架試驗、局部子系統試驗的試驗實體。試驗單元所涉及的試驗用途包含國家強檢試驗、內外飾認證試驗等多個試驗類別，包含門開關耐久試驗、搖窗機耐久試驗、雨刮耐久試驗、側氣簾子系統點爆試驗、車頂壓潰試驗等幾十項試驗內容。

目前在樣車試制過程中，由于每種試驗單元需求零件類型不同，因此在每個新車型試制過程中，均需要由每項試驗用戶針對每種試驗單元從工程核對的BOM中勾選試驗零件。由于BOM結構復雜，且每種試驗單元所需零件類型差異較大，因此在試驗單元挑選過程中需要根據經驗對用戶挑選的零件清單進行多次檢查確認，否則將會存在漏挑、錯挑、多挑零件的可能，影響后續試驗進行以及造成物料浪費[2]。

本文針對目前樣車試制過程中試驗單元需根據經驗手動挑選及檢查，且缺乏明確的挑選標準的問題進行了研究，給出了一種用于樣車試制階段試驗單元的零件挑選方法，并通過編寫程序實現試驗單元自動挑選。

2 挑選方法設計

2.1 基于整車產品結構的試驗單元挑選方法

整車產品結構是一種汽車產品結構樹，如圖1所示，用于定義汽車零件層級結構。先將整車劃分為若干功能塊，再對每個功能塊分別進行細分，并進行編號，如6.1.1前擋風玻璃從屬于6.1車窗及6.外飾。汽車的全部零件可根據此結構樹進行劃分，即每個汽車零件在該結構樹上有對應的編號，因此根據此結構樹編號可挑選到任何零件。通過試驗單元進行的試驗不需要整車全部零件，僅需部分子系統零件進行試驗，因此可根據汽車產品結構樹進行試驗單元零件挑選[3]。

以汽車產品結構樹作為基準，通過結構樹編號進行試驗單元零件挑選，首先需在整車BOM清單中將每個零件號與結構樹編號進行關聯。目前的工程零件信息系統中會維護每個零件的結構樹編碼，因此可根據結構樹編號在整車BOM中挑選試驗單元零件。

其次，需定義好每種試驗用途對應的結構樹編號，如A試驗用途對應5.1.1及5.1.2和5.2.1.3這幾種結構樹編號的零件，B試驗用途對應6.2.3的全部結構樹編號零件。將全部試驗用途與結構樹編號進行對應生成對照表。

因此，通過結構樹編碼即可將BOM清單中的零件號與每種試驗用途進行關聯，且該結構樹適用于全部車型，不需要根據不同車型單獨進行匹配。在進行試驗單元零件挑選時，可根據試驗用途與結構樹編號對照表，從整車BOM清單中挑選試驗零件。

2.2 基于歷史數據的試驗單元挑選方法

基于歷史數據的試驗單元挑選方法是通過歷史試驗單元零件挑選數據作為數據庫，根據此數據庫指導新項目試驗單元的零件挑選。并且隨著項目的不斷增多，可逐步通過積累新的歷史數據來更新完善數據庫，逐步提高此方法零件挑選的準確性。

該方法需對歷史BOM清單和歷史試驗單元零件清單2種歷史數據進行收集。歷史BOM清單數據中包含項目代碼、零件號以及結構樹編號等信息，歷史試驗單元零件清單包含試驗用途、項目代碼、零件號等試驗信息。通過項目代碼與零件號作為關鍵值將2種歷史數據進行關聯，如圖2所示，形成試驗用途與結構樹編號的關聯數據庫。

形成關聯數據庫后對結構樹編號與試驗用途進行相關性分析，根據以下公式計算每種試驗用途對應的每個結構樹編號的挑選概率：

式中Pij為第i種試驗用途，第j種結構樹編號對應的挑選概率;n為歷史項目數;aijk為第i種試驗用途，第j種結構樹編號在第k個項目試驗單元零件清單中被挑選的次數;bijk為第i種試驗用途，第j種結構樹編號在第k個項目BOM中出現的次數。

通過計算發現全部Pij趨近于0或1，即對于每種試驗用途結構樹編號都與試驗用途具有較強相關性，可根據Pij對進行試驗單元零件挑選，挑選整車BOM中Pij接近為1的結構樹編號對應的零件。

3 自動挑選程序開發

針對以上兩種試驗單元零件挑選方法，通過EXCEL宏程序開發一種能夠自動挑選試驗單元零件的軟件程序。程序總體框架分為四部分功能：試驗用途及結構樹編號數據庫、試驗用戶挑選界面、試驗單元零件清單生成和程序迭代升級。數據庫作為試驗零件挑選的數據基礎，用戶在挑選界面輸入試驗用途以及車號、配置等信息，程序根據數據庫和用戶輸入試驗需求自動輸出試驗單元零件清單，將最終裝車清單與程序生成零件清單差異輸入程序進行程序迭代升級，通過迭代升級不斷更新數據庫，保證自動挑選程序的準確性。

3.1 程序開發

試驗用途-結構樹編號數據庫中包含四類信息：試驗用途、結構樹編號、本文第二節提到的歷史挑選概率以及每種試驗用途對應的推薦概率。對于每種試驗用途的結構樹編號，當歷史挑選概率大于推薦概率，即認為該結構樹編號對應的零件會被程序挑選到試驗單元零件清單中。該數據庫生成以及維護的數據源為全部歷史項目的整車BOM以及歷史試驗單元挑選清單。

試驗用戶挑選界面分為兩個模塊：整車BOM導入和試驗需求輸入。整車BOM導入功能是將樣車試制階段核對完成的整車BOM清單導入自動挑選程序，該功能需將原矩陣式的整車BOM轉化為結構化的整車配置BOM。結構化的整車配置BOM包含序號、零件號、零件名稱、單車用量、結構樹編號、車型配置等信息。試驗需求輸入功能保證用戶能夠根據具體試驗需求輸入試驗單元車號、車型配置、試驗用途及用戶名稱。程序可根據用戶輸入的需求信息在整車配置BOM中自動挑選用戶所需試驗零件。

試驗單元清單分兩步生成：結構樹編號推薦表生成和試驗單元零件清單生成。首先根據用戶輸入的試驗需求，在對應的試驗用途-結構樹編號數據庫中挑選出每個試驗單元滿足的結構樹編號。其次根據每種試驗用途挑選出的結構樹編號、用戶輸入的車型配置在結構化整車配置BOM中選取零件，生成試驗單元零件清單。最后，在試驗單元清單中標注歷史挑選概率不為100%的零件，由用戶再次確認是否需要，進而減少物料浪費，并且對于歷史數據中從未出現的結構樹編號對應的零件，會提示用戶確認是否需要，以保證不會少選零件影響試驗進行。最終由用戶確認后的試驗單元零件清單即為用于后續試驗單元制造的物料準備清單。

3.2 程序升級

由于項目不斷更新以及新車型不斷研發，基于歷史數據的數據庫也需不斷迭代升級。數據庫迭代升級分為兩個方向：新結構樹編號更新以及實際試驗單元裝配差異零件更新。由于數據庫的生成源于歷史整車BOM以及歷史試驗單元零件清單，因此當有項目出現新的結構樹編號時，數據庫會自動進行更新。此外，對于差異零件，可維護差異數據庫，差異數據庫中對應的零件在更新常規數據庫中的歷史挑選概率的同時會在程序自動生成試驗單元零件清單后提醒用戶進行確認。

4 結論

本文針對目前樣車試制過程中試驗單元需根據經驗手動挑選及檢查，且缺乏明確的挑選標準的問題進行了研究。對汽車產品結構樹進行研究，給出了一種基于產品結構樹的試驗單元零件挑選方法，在此基礎上又給出了一種基于歷史數據的試驗單元零件挑選方法，規范了零件挑選標準。并且通過開發自動挑選程序實現樣車試制過程中試驗單元零件的程序自動挑選，在提高零件挑選準確率的同時減少人工操作進而提高效率。且該程序具有不斷迭代升級的功能，能夠不斷提高準確率，以及應對車型升級變更。

參考文獻：

[1]王昉.精益生產在樣車試制中的應用[J].時代汽車，2019（08）：47-48+73.

[2]桂文池.淺析如何減少樣車試制中的物料浪費[J].時代汽車，2019（05）：36-37.

[3]王鏡先.淺析樣車試制物料BOM及變更管理研究[J].時代汽車，2019（08）：41-42.