純電動(dòng)乘用車(chē)總裝檢測(cè)線設(shè)計(jì)

甘國(guó)輝

(廣西汽車(chē)集團(tuán)有限公司柳州五菱汽車(chē)工業(yè)有限公司，廣西 柳州 545007)

0 引言

檢測(cè)線是總裝工藝的最后環(huán)節(jié)，是對(duì)整車(chē)裝配質(zhì)量進(jìn)行綜合檢測(cè)、確認(rèn)整車(chē)是否滿足出廠銷(xiāo)售條件的重要過(guò)程。只有正確配置檢測(cè)設(shè)備并嚴(yán)格實(shí)施檢測(cè)及管理，方可達(dá)到控制整車(chē)質(zhì)量的目的。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)傳統(tǒng)汽車(chē)的總裝檢測(cè)線研究較多，但對(duì)純電動(dòng)乘用汽車(chē)的總裝檢測(cè)線研究較少。新建的純電動(dòng)乘用汽車(chē)廠在規(guī)劃建設(shè)總裝檢測(cè)線時(shí)，仍運(yùn)用傳統(tǒng)思維，只通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)的檢測(cè)線進(jìn)行局部改造、增加部分設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)，缺乏系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。這導(dǎo)致檢測(cè)流程不暢、設(shè)備檢測(cè)內(nèi)容重疊、檢測(cè)效率低下等問(wèn)題，嚴(yán)重影響企業(yè)汽車(chē)控制。在汽車(chē)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期日趨縮短、檢測(cè)技術(shù)及智能駕駛技術(shù)飛速發(fā)展的今天，只有對(duì)檢測(cè)線的設(shè)計(jì)步驟、方法及工作要點(diǎn)等內(nèi)容進(jìn)行有效的規(guī)范化，才能快速、正確地開(kāi)發(fā)出一條既能保證產(chǎn)品檢測(cè)要求，又具有一定的先進(jìn)性的純電動(dòng)汽車(chē)總裝檢測(cè)線。本文以系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，按步驟設(shè)計(jì)各重點(diǎn)環(huán)節(jié)，創(chuàng)新地提出了純電動(dòng)乘用車(chē)總裝檢測(cè)線設(shè)計(jì)的主要方法與要點(diǎn)內(nèi)容。以下詳細(xì)介紹檢測(cè)線設(shè)計(jì)中涉及的檢測(cè)項(xiàng)目、輸入信息、設(shè)計(jì)原則、檢測(cè)工藝分析、檢測(cè)流程、工位配套設(shè)備、工藝布局等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的方法及要點(diǎn)。

1 檢測(cè)依據(jù)及項(xiàng)目

在進(jìn)行總裝檢測(cè)線設(shè)計(jì)時(shí)，首先要收集整車(chē)檢測(cè)依據(jù)，確定檢測(cè)項(xiàng)目。

目前，國(guó)內(nèi)主流純電乘用車(chē)總裝車(chē)間檢測(cè)線均在傳統(tǒng)檢測(cè)項(xiàng)目(如底盤(pán)檢查、四輪定位( 含燈光檢測(cè))、側(cè)滑、綜合轉(zhuǎn)鼓、淋雨等)的基礎(chǔ)上，增加了純電動(dòng)汽車(chē)及適應(yīng)智能化汽車(chē)的檢測(cè)項(xiàng)目[1-3]。

純電動(dòng)乘用車(chē)總裝整車(chē)下線檢測(cè)項(xiàng)目匯總?cè)绫?所示[4-9]。

表1 純電動(dòng)乘用車(chē)總裝下線檢測(cè)項(xiàng)目匯總表 Tab.1 Summary of final assembly line test items of pure electric passenger vehicles

2 設(shè)計(jì)輸入信息

在進(jìn)行總裝檢測(cè)線設(shè)計(jì)時(shí)，要獲取以下輸入信息。①已有各車(chē)型具體參數(shù)和所規(guī)劃的車(chē)型參數(shù)范圍：整車(chē)尺寸(長(zhǎng)×寬×高)、軸距、輪距，前懸、后懸，整備質(zhì)量、最大軸重(前、后軸)，輪輞尺寸、輪胎型號(hào)，最小離地間隙等。②檢測(cè)線檢測(cè)節(jié)拍要求(含操作時(shí)間)。③試驗(yàn)臺(tái)形式、測(cè)試項(xiàng)目，以及將來(lái)可能升級(jí)的測(cè)試項(xiàng)目要求。④帶電子控制單元(electronic control unit,ECU)通信測(cè)試項(xiàng)目需收集所有測(cè)試規(guī)范、通信協(xié)議等文件(如防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(anti-lock braking system,ABS)/電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)(electronic stability controller,ESC)測(cè)試規(guī)范等，以及樣件。⑤駕駛輔助系統(tǒng)測(cè)試需收集各種測(cè)試項(xiàng)目詳細(xì)的測(cè)試規(guī)范，以及ECU通信協(xié)議等。測(cè)試項(xiàng)目包括自適應(yīng)巡航控制(adaptive cruise control,ACC、車(chē)道偏離預(yù)警系統(tǒng)(lane departure warning system,LDWS)、自適應(yīng)轉(zhuǎn)向大燈系統(tǒng)(adaptive frontlighting system,AFS)等。⑥允許投資金額，即檢測(cè)線開(kāi)發(fā)允許的投資預(yù)算金額。⑦總圖草案，即工廠總平圖等。這些信息非常重要，是成功開(kāi)發(fā)總裝檢測(cè)線的前提，必須首先調(diào)查清楚、明確定義，方可開(kāi)展下一步工作。

3 設(shè)計(jì)原則

①滿足相關(guān)國(guó)家法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)(如GB 7258、GB 18384等)。

②滿足所有測(cè)試功能、測(cè)量范圍和精度，高可靠性、高效率等要求。

③滿足已有車(chē)型和規(guī)劃車(chē)型的參數(shù)范圍，以適應(yīng)將來(lái)的新技術(shù)和新配置，便于升級(jí)改造。

④檢測(cè)線區(qū)域考慮必要的預(yù)留空間，為將來(lái)擴(kuò)增產(chǎn)能、增添檢測(cè)設(shè)備留有余地。

⑤采用優(yōu)良人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)，精致美觀。

⑥安全、先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)，檢測(cè)流程順暢，操作、維護(hù)方便。

4 工藝分析

4.1 工藝條件分析

①工藝裝備特殊需求分析。如：智能駕駛輔助系統(tǒng)的標(biāo)定，對(duì)環(huán)境有特殊要求，因此需要建設(shè)專用的標(biāo)定場(chǎng)地及設(shè)備，并對(duì)光照、地面場(chǎng)地等進(jìn)行特殊、專業(yè)處理(如大小、平整度、標(biāo)定目標(biāo)板、漫射光、光照度等)。

②車(chē)輛狀態(tài)要求分析。如:在絕緣電阻檢測(cè)中進(jìn)行充電插座絕緣電阻測(cè)試時(shí)，需確保車(chē)輛處于斷電狀態(tài)；在進(jìn)行整車(chē)絕緣電阻測(cè)試時(shí)，需整車(chē)上電，激活所有電子電力開(kāi)關(guān)，并關(guān)閉絕緣監(jiān)測(cè)功能系統(tǒng)。

4.2 邏輯關(guān)系分析

①四輪定位檢測(cè)需放在側(cè)滑、制動(dòng)、車(chē)速檢測(cè)工位之前進(jìn)行。

②絕緣電阻測(cè)試(淋雨前)、電位均衡測(cè)試應(yīng)在總裝終裝線末端下線前進(jìn)行。

③智能駕駛輔助系統(tǒng)的標(biāo)定應(yīng)在車(chē)輛動(dòng)態(tài)性能測(cè)試(dynamic vehicle test,DVT)及淋雨檢測(cè)之前進(jìn)行。

④四輪定位標(biāo)定順序?yàn)?先進(jìn)行ESC，再進(jìn)行電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(electric power stearing,EPS)測(cè)試。因EPS 標(biāo)定過(guò)程中會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)，故應(yīng)被安排在ESC標(biāo)定之后，否則會(huì)影響ESC 模塊的角度傳感器標(biāo)定效果。

⑤考慮到雨雪天氣對(duì)制動(dòng)性能檢測(cè)及設(shè)備使用壽命的影響，車(chē)輛裝配完后，應(yīng)先上檢測(cè)線再路試。

在檢測(cè)線設(shè)計(jì)時(shí)，必須對(duì)每一個(gè)檢測(cè)工位進(jìn)行詳細(xì)的工藝分析工作，確保工位邏輯及工藝狀態(tài)符合檢測(cè)技術(shù)要求。

5 設(shè)計(jì)檢測(cè)流程

5.1 檢測(cè)流程設(shè)計(jì)

結(jié)合設(shè)計(jì)原則及工藝分析結(jié)果，進(jìn)行檢測(cè)線工藝流程設(shè)計(jì)。首先，在總裝終裝線進(jìn)行純電動(dòng)汽車(chē)的絕緣電阻、電位均衡檢測(cè)，確保汽車(chē)電安全后，下線進(jìn)入檢測(cè)線進(jìn)行檢測(cè)；檢測(cè)線檢測(cè)完后，即進(jìn)行道路試驗(yàn)。全部檢測(cè)合格的車(chē)輛即可進(jìn)入成品庫(kù)。與傳統(tǒng)乘用車(chē)總裝檢測(cè)內(nèi)容相比，純電動(dòng)乘用車(chē)總裝檢測(cè)增加了絕緣電阻(淋雨前)、電位均衡測(cè)試工位(此工位放在終裝線上進(jìn)行測(cè)試)、充電性能測(cè)試工位、電力測(cè)功工位及絕緣電阻(淋雨后)測(cè)試工位。檢測(cè)線工藝流程如圖1所示。

圖1 檢測(cè)線工藝流程圖 Fig.1 Process flowchart of detection line

5.2 工位設(shè)備配置

工位檢測(cè)項(xiàng)目及配套設(shè)備匯總?cè)绫?所示。

表2 工位檢測(cè)項(xiàng)目及配套設(shè)備匯總表 Tab.2 Summary of station inspection items and supporting equipment

根據(jù)純電動(dòng)乘用車(chē)總裝下線檢測(cè)項(xiàng)目及檢測(cè)線工藝流程， 結(jié)合現(xiàn)代檢測(cè)設(shè)備的設(shè)備結(jié)構(gòu)及檢測(cè)技術(shù)，按工位進(jìn)行檢測(cè)項(xiàng)目及設(shè)備配套。同時(shí)，還需要配套基于PLC網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的分布式機(jī)動(dòng)車(chē)安全性能檢測(cè)控制系統(tǒng)及無(wú)線檢測(cè)系統(tǒng)[10-12]

6 工位工時(shí)分析及檢測(cè)線數(shù)量計(jì)算

6.1 工位工時(shí)分析

工位工時(shí)分析：對(duì)各個(gè)檢測(cè)工位進(jìn)行工步分解并統(tǒng)計(jì)工時(shí)。工時(shí)包含車(chē)輛移位、設(shè)備運(yùn)行、數(shù)據(jù)信息發(fā)送及返回、人員操作及調(diào)整時(shí)間等。如有可并行作業(yè)的動(dòng)作，則取工時(shí)長(zhǎng)的工步工時(shí)計(jì)算，每個(gè)工步統(tǒng)計(jì)好后，進(jìn)行匯總整理，計(jì)算出每個(gè)工位的總工時(shí)，找出瓶徑工位(總工時(shí)最大的工位)。一般來(lái)說(shuō)，其為四輪定位工位。

6.2 檢測(cè)線數(shù)量計(jì)算

根據(jù)統(tǒng)計(jì)出的檢測(cè)線瓶徑工位工時(shí)，再結(jié)合總裝生產(chǎn)線生產(chǎn)節(jié)拍、產(chǎn)品返修率及設(shè)備運(yùn)行率的經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)信息，通過(guò)如下公式計(jì)算，求出所需檢測(cè)線的數(shù)量。

(1)

式中：n為檢測(cè)線條數(shù)；T為檢測(cè)線中瓶徑工位的總工時(shí)，s；J為總裝生產(chǎn)線節(jié)拍,臺(tái)/h；Y為返修率(根據(jù)企業(yè)質(zhì)量表現(xiàn)，一般取5%～8%)；P為設(shè)備運(yùn)行率(一般取90%～95%)。

7 設(shè)計(jì)平面布局圖

平面布局圖是指導(dǎo)廠房建設(shè)、設(shè)備布置、各功能區(qū)劃分的重要文件。檢測(cè)線平面布局圖內(nèi)容應(yīng)包含檢測(cè)線、淋雨線、用戶接受度審查評(píng)估(customer acceptance refview and evaluationm,CARE)線、物流路線及返修區(qū)等)。

汽車(chē)綜合性能檢驗(yàn)線設(shè)計(jì)的成功與否，關(guān)鍵在于工藝布局[13-14]。 標(biāo)準(zhǔn)GB/T 17993—2017《汽車(chē)綜合性能檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)能力的通用要求》，對(duì)檢測(cè)線的場(chǎng)地和設(shè)施有明確要求：檢測(cè)線應(yīng)布置在檢測(cè)車(chē)間內(nèi),并按檢測(cè)流程合理分布。檢測(cè)線的合理布局是檢測(cè)順利進(jìn)行的保證。合理的布局不僅使檢測(cè)線更安全、物流更順暢，而且使汽車(chē)檢測(cè)更方便、快捷,效率更高,同時(shí)可降低檢測(cè)成本。檢測(cè)線的布局形式各種各樣，每種形式都有其優(yōu)缺點(diǎn)。因此，在設(shè)計(jì)平面布局圖時(shí)，要堅(jiān)持安全環(huán)保、簡(jiǎn)單化、流向合理、移動(dòng)最短、有效利用面積、彈性的原則，綜合考慮產(chǎn)品、節(jié)拍、檢測(cè)線條數(shù)、設(shè)備、人員、物流與運(yùn)輸、生產(chǎn)方式、廠房結(jié)構(gòu)及面積、檢測(cè)線的工作長(zhǎng)度、投資等因素，并結(jié)合各布局形式的特點(diǎn)，進(jìn)行平面布局圖設(shè)計(jì)。以下分類(lèi)介紹常見(jiàn)的兩種布置形式，供平面設(shè)計(jì)參考。

①U 形布局。將檢測(cè)線分兩段，然后水平排列，呈U 形狀分布。該布局的特點(diǎn)是檢測(cè)區(qū)域長(zhǎng)度較小，但寬度較大，且車(chē)輛需轉(zhuǎn)彎，物流沒(méi)有直線型布局順暢。該布局適合車(chē)間長(zhǎng)度小、寬度較大的情況。檢測(cè)線工藝布局(U型)如圖2所示。

圖2 檢測(cè)線工藝布局(U型) Fig.2 Process layout of inspection line (U type)

②直線型布局。整條檢測(cè)線呈直線分布。該布局特點(diǎn)是車(chē)輛轉(zhuǎn)移物流較好，不用轉(zhuǎn)彎，但檢測(cè)區(qū)域相對(duì)狹長(zhǎng)。這種布局適合車(chē)間長(zhǎng)度方向較長(zhǎng)，寬度較小的情況。

檢測(cè)線工藝布局(直線型)如圖3所示。

圖3 檢測(cè)線工藝布局(直線型) Fig.3 Process layout of inspection line (linear type)

8 結(jié)論

檢測(cè)線承擔(dān)整車(chē)下線性能檢測(cè)任務(wù)，是整車(chē)出廠前最后的質(zhì)量保證手段。檢測(cè)線開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)是汽車(chē)總裝工程設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要工作。本文提出的純電動(dòng)乘用車(chē)總裝檢測(cè)線設(shè)計(jì)的主要方法與要點(diǎn)內(nèi)容,在本公司新能源工廠的規(guī)劃設(shè)計(jì)中得到充分使用及驗(yàn)證，效果顯著，極大地提高了總裝檢測(cè)線的規(guī)劃設(shè)計(jì)效率及正確性,降低了設(shè)計(jì)成本。當(dāng)然，要開(kāi)發(fā)出一條既符合經(jīng)濟(jì)規(guī)模、達(dá)到世界先進(jìn)水平，又適合將來(lái)產(chǎn)品發(fā)展需要的純電動(dòng)乘用車(chē)總裝檢測(cè)線，除遵循上述基本步驟、方法及要點(diǎn)內(nèi)容外，還需綜合考慮生產(chǎn)企業(yè)的實(shí)際情況、汽車(chē)市場(chǎng)供需、投資成本、維修成本、能耗等方面， 同時(shí)也需要工程技術(shù)人員密切關(guān)注純電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展動(dòng)態(tài)及新標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布。今后，智能駕駛技術(shù)也將會(huì)快速發(fā)展并廣泛應(yīng)用，相應(yīng)的檢測(cè)技術(shù)也需作相應(yīng)變化。只有緊跟當(dāng)代科技發(fā)展步伐，不斷創(chuàng)新應(yīng)用新的檢測(cè)技術(shù)，方能正確開(kāi)發(fā)出一條高效、節(jié)能、實(shí)用的純電動(dòng)汽車(chē)總裝檢測(cè)線。