防錯設計在排氣系統中的應用

李賀 戚哲棟 張峰 李后樂 趙德剛

摘 要：汽車主機廠為了減少研發成本和零部件種類，往往幾個車型共用一個架構平臺。平臺化車型搭載多種動力總成，導致了排氣系統零部件為了滿足排放和噪聲的要求，需開發多種外觀相似，內部結構不同的零部件。由于平臺化車型大都共線生產，外觀相似的零部件在總裝車間底盤生產線裝配時，不可避免發生錯裝。因此，為了避免錯裝問題的發生，本文詳細介紹了防錯設計在排氣系統中的應用。

關鍵詞：排氣系統;防錯設計;平臺;錯裝

1 引言

隨著汽車行業飛速、大規模的發展，以及客戶對產品多元化的需求，平臺化產品共線生產已成必然[1]。主機廠為了減少研發成本及平臺化車型零部件種類，往往共用一個架構平臺。對于同一車型，為了滿足多元化的需求，往往規劃多種動力總成和尾部造型配置。排氣系統為了滿足整車排放及噪聲需求，不同的動力總成搭載的零部件大都外形相同、內部結構不同，同時為了滿足造型美觀性需求，同一動力總成車型搭載的消聲器總成除尾管走向不同外，其他結構完全一致，這往往導致排氣系統零部件裝配時錯裝問題的發生。

排氣系統主要由催化器總成、消聲器總成和密封墊等零部件組成[2]。現在由于不同國家和地區執行的排放法規要求不同，為了滿足不同地區的排放法規及減少模具、夾具和檢具的開發，催化器總成在設計上存在只有載體目數和貴金屬含量不同，外觀完全一致的結構。同時為了滿足產品的噪聲及造型美觀性需求，消聲器總成在設計存在外觀相似，內部消聲元件或尾管走向不同的結構。

排氣系統在總裝車間裝配時，受平臺化影響，多種相似的催化器總成或消聲器總成必然導致人為錯裝。為了避免錯裝問題，設計初期應該充分考慮產品中的防錯設計，避免錯裝導致產品質量的發生和一線員工對產品無法區分而產生的抱怨。

2 排氣系統防錯設計

防錯法最早是由日本管理專家新鄉重夫提出的，其目的是為了在產品設計和生產過程中盡可能早的發現問題并制定相關措施加以預防，使生產人員一目了然的對相似產品進行區別，杜絕質量缺陷產品的生產，保證產品品質的一致性。防錯技術是產品從設計初期到銷售終端的各個階段所使用的防止產品缺陷產生的一種技術或方法，是控制生產制造過程中重復性任務或行為的預防性技術。質量預防體現在設計、制造過程中的所有措施統稱為防錯設計[3]。

排氣系統在整車裝配過程中，為了避免錯裝，在設計初期需考慮防錯設計的應用。且受開發成本、布置空間等影響因素，若無法在結構上進行規避，需考慮標識防錯和工藝防錯。目前應用在排氣系統中的防錯方法主要為結構防錯、標識防錯、工藝防錯或幾種防錯相結合的方式。

2.1 結構防錯

整車在裝配過程中，最好的防錯方式就是結構防錯。結構防錯中最理想的設計是相似零部件之間由于結構差異無法進行錯裝裝配。此種結構差異設計大大降低了產品的錯裝率，提高了產品質量。但在整車開發中，主機廠為了減少零部件模具、夾具和檢具的開發成本，不可避免的設計的幾種相似零部件在各個車型中都可進行裝配。

由于在外觀上相似零部件較多，總成件在設計時可單獨對某個分總成部件進行結構差異設計，既可避免外觀件相似件不易區分導致的總裝生產線錯裝問題，也可減少零部件開發成本。

例如某車型在規劃設計初期規劃有1.0T和1.4T兩種動力總成配置。由于兩種動力總成共用一套車身，排氣系統消聲器在整車下的安裝點完全一致，設計一套消聲器總成不能同時滿足兩種動力總成的噪聲需求，故在排氣系統調音過程中，對消聲器內部消音元件進行差異化設計。但為了減少消聲器外殼、管路等外觀件的重新開發，消聲器總成外觀部件設計一致。小批量整車裝配時，一線員工由于無法區分導致消聲器總成錯裝，使整車排氣噪聲不達標。

為了避免錯裝，使消聲器在裝配過程中能夠一目了然進行區分，故將消聲器總成與車身聯接的一處吊鉤進行差異化設計，實施方案見圖1、圖2。

其中1.0T消聲器總成掛鉤采用主鉤加輔鉤結構，1.4T消聲器總成采用主鉤加支架結構，兩種消聲器可從掛鉤結構上進行目視區分，消除了總裝生產線錯裝的問題，提高了產品品質，避免了缺陷產品流出導致的售后市場問題。同時其他分總成相互借用，減少了消聲器分總成零部件的開發，降低了研發費用。

2.2 標識防錯

主機廠為了縮短研發成本和周期，平臺化零部件在汽車零部件設計中占有相當重的比例。零部件的平臺化不僅僅是指不同車型上使用相同的零部件，也指不同車型上使用相似的零部件[4]。由于整車開發初期，根據不同國家和地區的排放法規要求，排氣系統在產品規劃設計中會同時研發多種滿足不同排放法規的零部件。為了滿足不同排放法規的要求和降低研發成本，項目初期往往設計有多種外觀相同，內部結構差異的零部件。同時為了避免在整車裝配中錯裝，設計初期就考慮了對零部件進行標識防錯。

目前排氣系統中最常用的標識防錯方式有三種：永久性打刻標識防錯，見圖3;漆筆標識防錯，見圖4;以及標簽標識防錯。

外觀相同件在永久性打刻標識上的防錯點主要體現在零部件件號和生產廠家代碼。而整車裝配時需要一線員工對幾種不同的零部件進行零件號和生產廠家代碼記憶，并根據整車流水線上需裝配此配置的車型進行匹配，此種防錯易使一線員工產生記憶疲勞。

漆筆防錯是總裝車間生產線常用的防錯方式之一，根據車型相關的配置，在零部件上標注不同的識別符號，裝配時根據漆筆識別符號，對零部件進行區分，但生產過程中常常存在漆筆標識標記不清晰導致一線員工不易區分產生錯裝的問題。

目前主機廠為了對排氣系統產品進行質量追溯，常常在排氣系統零部件上粘貼條形碼。為了對多種外觀相同的產品進行區分，排氣系統裝配往往采用標簽標識防錯，即將不同底色的標簽粘貼在不易區分的零部件上，根據車型不同的配置要求規定與之搭配零部件粘貼的條形碼底色。一線員根據易識別的條形碼顏色進行裝配，減少了錯裝率，提高了生產效率。

例如某車型在規劃設計初期規劃有國V和國VI兩種排放配置，同時國VI車型又搭載手動變速器和自動變速器。為了滿足不同的排放法規要求，同時降低研發成本，此車型開發有三種催化器總成。三種催化器總成內部載體的目數及涂覆的貴金屬含量不同，其他外觀結構完全相同。

一線員工在裝配時僅憑零部件打刻的零部件永久性標識較難區分，為了方便一線員工一目了然的識別出每個車型需裝配的催化器總成，通過改變條形碼底色進行區分，其中國V車型條形碼底色采用“綠色”，見圖5;國VI手動擋車型條形碼底色采用“藍色”，見圖6;國VI自動擋車型條形碼底色采用“白色”，見圖7。條形碼粘貼于永久性打刻標識下方，便于一線員工區分。

2.3 工藝防錯

在設計初期除對產品進行結構或標識防錯外，整車排氣系統裝配時，當共線車型配置較多導致的排氣系統零部件繁多，且現有場地不能同時滿足擺放多種產品時，需考慮進行工藝防錯。目前應用在排氣系統中的工藝防錯主要是排序及與制造執行系統（MES）配合使用的智能掃描防錯相結合的防錯方式。

整車排氣系統裝配時，由物流人員根據生產計劃清單按照生產順序對排氣系統零部件進行排序。排好序的零部件由物流人員配送到生產線體，一線員工裝配時，按照生產順序進行裝配。目前大多數主機廠為了實現汽車零部件的質量信息批次追溯，對零部件進行追溯識別，同時作為裝配防錯的一種手段，提高生產質量。目前排氣系統零部件采用的標識主要為條形碼或二維碼標識，其中條形碼或二維碼信息由物料號、生產廠家代碼及生產日期構成。物料號與生產廠家代碼需與MES系統中的信息需保持一致。

當一線員工按照生產順序對排氣系統零部件進行裝配前，先使用掃描槍對零部件上的條形碼或二維碼信息進行掃描，與MES系統制造BOM中搭建的物料號、生產廠家進行識別，當信息不一致時，系統將進行報警，提醒一線員工車型與零部件匹配錯誤，需及時更換零部件。

目前排氣系統裝配最有效的防錯方式就是工藝防錯，其中智能掃描防錯不僅是防錯措施的手段，也是產品質量保證的一道防線。

3 結束語

排氣系統防錯設計既能提高產品裝配質量，又能減少一線員工的抱怨，提高生產效率。但為了降低研發成本及縮短開發周期，設計時盡可能避免從結構上進行差異防錯。最好的方式是通過標識及工藝相結合的防錯方式，消除錯裝導致的產品質量問題。同時為了避免產品量產后錯裝問題發生率，設計初期規劃時需結合總裝車間實際裝配工藝進行防錯規劃，并將相關措施整合到故障預防點檢表中，便于后期設計時進行參考。

參考文獻：

[1]吉志博，王思夢.淺談總裝防錯技術應用[J].時代汽車，2019（18）：98-99.

[2]李賀，張峰，李后樂，趙德剛，堯露.汽車排氣系統零部件對新車排氣管冒煙影響淺析[J].工程技術（文摘版），2020，01（01）：163-164.

[3]鄧秋艷.PFMEA與防錯技術在汽車拉手裝配中的應用[J].工業技術經濟，2008（08）：121-124.

[4]劉飛飛，羅遠霞.淺談汽車總裝零件的防錯方式[J].裝備制造技術，2013（03）：113-115.