车身制造质量与成本的风险管理及应对技术

车身制造质量与成本的风险管理及应对技术

2008-04-20作者简介2008.1-至今圣基尚源国际科技(北京)有限公司CEO2005.5-2007.12北汽福田汽车股份有限公司副总工艺师1999.10-2005.4美国通用公司MFD高级制造工程师1998.12-1999.9美国ETA公司项目经理1996.7-1998.11美国密歇根大学机械系访问学者1994.5-1996.6日正工业系统集成公司副总经理1993.5-1994.4北京卡斯特自动化技术有限公司技术经营部经理1991.3-1993.2北京应用物理与计算数学研究所助理工程师1999.12-2005WayneStateUniversity,MIMS1988.9-1991.3北京理工大学工学硕士1984.9-1988.7北京大学理学学士前言

基于国内自主品牌的车型日益增多，车身开发的成本，质量与风险愈来愈受主机厂的关注，如何在流程上，制造先进技术应用上对质量进行投入与把握，成为主机厂关注焦点之一！将新车型成功推进市场，赢得客户认可的其中关键环节之一将取决于如何对车身制造质量与成本的风险管理与投入！本文将着重阐述车身制造开发中存在的质量风险与成本风险，并提出相应的应对措施！回答以下问题在车身开发过程中,存在诸多风险,其性质如何区分?这些风险给主机厂带来何种挑战?如何规避这些风险?风险的代价与成本？如何建立风险管理机制?风险量化分析在车身开发过程中,都存在何种风险？其性质如何区分?一般有以下情况:外部风险：市场竞争政府政策；经济金融环境；区域的自然灾害及战争等；内部风险：资源：人力资源，资本，硬件资源，．．．战略；市场份额，竞争力，企业品牌，经营管理：ＭＩＳ，ＥＲＰ，ＭＥＳ，ＰＬＭ．．．实施：开发流程及方式；供应商选择；车身制造，质量控制投入．．．；物流，售后服务；主要风险传统的经济型轿车的空间将进一步被压缩！中高档轿车的差距越行越远！质量差距仍存在！成本优势在逐渐减弱！开发周期在延长！供应商的资质不能匹配产品质量要求！风险量化分析原因以逆向开发的思路，进行正向开发！造型，结构＆性能与概念不匹配－－－市场接受差！性能指标不确定或不均衡－－－满足法规困难，产品设变频繁,上市时间不可控！制造工艺要求不确定－－－无统一基准，设变频繁，周期延长！车身的冲压回弹与焊接变形不可控---技术仍不能解决!批量产品质量问题－－－可能导致批量召回，利润损失，品牌形象损失，市场份额损失！这些风险给主机厂带来何种挑战?这些风险给国内自主品牌主机厂带来何种挑战?市场的接受挑战!－概念所确定的主题是否适应市场需求！开发流程的挑战!－流程是否能保障性能，工艺，零部件，节拍的均衡！平台开发战略的挑战！－是否有系统的平台策划，以应对市场响应低，能迅速推出新款弥补损失市场；市场响应高，也能推出新宽占领更大市场份额！整车性能指标的挑战!－是否合理的性能指标，是否进行了验证！车身结构设计的挑战!---是否考虑到回弹与焊接变形的不可控!制造工艺与制造要求的挑战!－制造工艺是否可制造，制造要求是否均衡；零部件供应的挑战！－零部件质量要求与其资质是否均衡！批量质量的挑战！－是否百分百批量检验！如何规避这些风险?完善开发流程!多级开发制度!充分同步开发!必要的快速样车!质量保障的层次!Manufacturing整车开发流程MuleTool/Build/TestIntegrationVehicleConceptDesignStructureDesignIntegrationDesignOngoingandStagedVirtualLearningCyclesProductionToolDesign/BuildLaunchMatchingPartApprovalArchitectureLearningCyclesStylingReleaseStylingDesignThemeDev.VPIVDRSORPDSIPVVPVV–Product/ProcessValidationVehicleProductEngineeringAVDP13456789101213142概念批准开发策划完成总布置批准工程批准设计发放试装样车完成设计终冻结工程签发SOP项目总签发RP样车完成选择主题项目启动11A图签发产品规划概念开发及项目目标制定产品设计产品试制与产品验证项目全过程管理工艺规划四大工艺设计工装开发产品试制与工艺验证工艺制造系统验证与质量培育四大工艺及公差工程虚拟验证作业系统开发质量控制系统开发VPIVDRSORPDSIManufacturing工艺评审AVDPVirtualLearningCycles---虚拟性能验证开发VPI-159100%VDR-87SORP0VMVAVCVAVSVAVIVAVPVAVirtualMuleVehicleAssessmentVirtualStructureVehicleAssessmentVirtualIntegrationVehicleAssessmentVirtualProduct/ProcessValidationVehicleAssessmentDSIVIniVAVirtualInitialVehicleAssessment-181VirtualConceptVehicleAssessmentVirtualVehiclePhasesVAVA-112CSOVirtualArchitectureVehicleAssessmentFPVC-30CVERP-117SVERP/IVBR-100IVERP(LL)-90ConceptVehicleEngineeringReleaseStructureVehicleEngineeringReleaseIntegrationVehicleEngineeringRelease(LL)FirstProduct/ProcessValidationVehicleCompleteEngineeringDesignIVBuildPVVHardwareBuildsThevirtualbuildprocessisusedtosupportVPIinputsandprovideassuranceoftheengineeringsolutionspriortothephysicalbuildsandengineeringreleases.OngoingandStagedVirtualLearningCyclesMules制造工艺设计,虚拟验证,同步制造工程ManufacturingDesignVerifiedDataReleaseVehicleProgramInitiationStartofRegularProductionDocumentOfStrategicIntentMuleTool/Build/TestIntegrationVehicleRunningMulePurposeLoadsvehiclesVehicleDynamicsRideandHandlingVehicleDynamicsChassisControlHVAC/PTCNoiseandVibrationPowertrainIntegrationElectricaldevelopmentContentBIWMuleplus...Framesystems,designintent(runningpowertrain,chassissystems,IPbeam,seats,HVAC/PTC),functionalwiringharnessandrequiredelectricalmodules)VPIVDRSORPDSIPVVMuleTool/Build/Test骡车---快速样车制造1质量保障的层次硬检具；检测支架；数字检具；螺钉车；功能主检具；在线检测；100%在线检测100%在线测量离线采样测量车身开发内部风险的关键要素概念造型平台结构与性能工艺批量质量车身相关内部风险的成本分析概念开发成本：１０～１００万；造型开发成本（含概念车）：１００～５００万；平台开发成本（含概念车）：３００～５００万；性能开发成本（含快速样车）：１０００万～２０００万；制造工艺开发成本：3００万～２０００万；制造工装成本：１亿～２亿；生产线制造成本（焊，涂，总）：６亿～１０亿批量生产质量成本（在线检测设备）：１０００万～５０００万；承担风险的代价概念开发代价：开发失败；造型开发代价（含概念车）：市场份额受影响；平台开发代价（含概念车）：无战略备用方案,市场份额受影响；性能开发代价（含快速样车）：产品设变，质量召回；制造工艺开发代价：产品设变，资源利用率低，延误工期；批量生产质量代价（在线检测设备）：不合格品流入市场；车身开发的投资曲线阶梯增长的生产性核心工艺装备的建设投入:装配厂的工具与输送系统冲压设备与模具焊装夹具涂装设备

$制造体系是汽车制造企业的核心动力.制造战略是汽车企业运营战略中最重要部分之一.制造成本是汽车企业的最主要的成本之一.制造的固定资产是汽车企业的最大投资之一.制造的柔性是汽车企业的柔性.制造的人力资源占公司的总资源的70%.车身相关内部风险的质量分析造型质量？市场接受设计质量？结构与性能指标满足工艺质量？制造可行性与成本工装质量？成本与效率生产线质量？效率与利润整车性能技术指标

车身几何尺寸技术指标

定位基准与装配基准白车身几何公差技术指标项目启动以及初始DTS和GD&T评估（ProjectKick-OffandInitialDTS,GD&Tevaluation）公差等级与供应商等级确定（ToleranceClassAndSupplierClassDetermination)制定初始的定位基准方案（DevelopInitialDatumandLocatingSchemes）定义制造工艺（DefineManufacturingProcess）定义检测计划（DetermineMeasurements）定义装配顺序（DefineAssemblySequence)公差设计克服与规避风险的核心技术车身性能的虚拟样车技术？车身开发同步工程---虚拟制造技术？快速样车技术？在线检测技术？车身性能的虚拟样车技术虚拟样车技术FullVehicleAnalysisNVH(NoiseVibration&Harshness)AcousticsVibrationsModalAlignmentsDurabilityLinearstaticNon-linear–material,geometric,andcontactnon-linearity'sFatigueTransientRoadLoadSimulationsSafetyFrontalImpactSideImpactOffsetNCAPRearImpact虚拟样车技术---零部件FullVehicleAnalysesFrontalImpactSideImpactOffsetRearImpactAcousticsNVHTransientRoadLoadSimulationsDurabilityFatigueTrim:InteriorsFMVSS201SeatsFMVSS207/210FMVSS225SledECE17.07OptimizationFatigueDoorsSlam/FatigueSag/SetUFDFMVSS214BeltSqueezeOptimization虚拟样车技术---零部件SteeringSystemsNVHDurabilitySafetyOptimizationFatigueBrakesandClutchesThermalstressanalysisTemperatureDistributionsContactOptimizationAirBagsDeploymentInflationPowertrainModelingNVHDurabilityCoolingBodyClosuresHoodSlamDoorSlamTail-gateDropLift-gateSlam虚拟样车技术---零部件ChassisDurabilityNVHOptimizationHVACSystemsNVHDurabilityOptimizationWheelsLaboratoryTestSimulationsRadialandRotaryLoadsImpactTestingMulti-disciplineOptimization车身工艺虚拟制造技术产品设计输入冲压工艺规划冲压工艺设计冲压工艺虚拟验证工艺开发输出冲压工艺规划：生产区位模具投资预算冲压工艺规划说明冲压车间平面布局图车身冲压件自制与/外协分配冲压模检具开发方式规划冲压工艺规划制造资源分析分析报告产能分析产能分析报告车身冲压质量指标冲压件品质冲压件生产性冲压件身产成本冲压工艺规划说明：生产纲领工作制度生产工艺过程工作场地生产设备冲压模具检具冲压车间平面布局冲压车间平面布局图冲压模具检具开发冲压件数量及分类模检具自制与外协规划概念开发设计工程工程开发与产品验证冲压工艺规划虚拟制造技术---冲压工艺开发的主要内容产品概念报告冲压件技术要求工艺设计标准标杆产品数模冲压工艺设计：DL图全序模模面数模（DM）冲压设计工程书验收标准冲压openissue

DL图设计op10拉延op20修边冲孔侧修边

op30翻边整形Op40/侧冲孔侧修边侧整形op50侧翻边整形侧冲孔op60侧冲孔全序模面工程概念开发设计工程工程开发与产品验证产品设计输入冲压工艺规划冲压工艺设计冲压工艺虚拟验证工艺开发输出冲压工艺设计冲压工艺开发的主要内容产品概念报告冲压件技术要求工艺设计标准产品数模标杆DL图冲压工艺虚拟验证：冲压成型CAE分析报告冲压回弹分析报告冲击线，滑移线分析报告冲压CAE故障诊断报告产品问题openissue

CAE分析建模成型CAE分析报告冲压CAE故障诊断报告回弹分析报告概念开发设计工程工程开发与产品验证产品设计输入冲压工艺规划冲压工艺设计冲压工艺虚拟验证工艺开发输出冲压工艺虚拟验证冲压工艺开发的主要内容产品概念报告冲压件质量标准工艺设计标准DL图工艺数模冲压制造要求……焊装工艺开发的主要内容焊装工艺设计工艺开发输出产品设计输入焊装工艺虚拟验证焊装工艺方案：产能目标焊装节拍分析报告焊装车间物流方案焊装线规划方案：生产纲领及生产工艺过程/生产线型式及设备选用/焊接夹具及检具开发/生产场地及面积/质量控制策略技改方案及投资预算项目实施的人员配置培训规划结构性能分析报告焊装质量目标：焊点合格率/间隙&阶差合格率/白车身合格率/白车身AUDIT分数概念开发设计工程工程开发与产品验证焊装工艺规划制造资源分析工厂物流规划人力资源规划产能分析焊装线规划工时节拍分析焊装质量目标结构性能工艺性分析产品概念报告标杆eBOM标杆三维数模……白车身技术要求工艺设计标准焊装工艺开发的主要内容产品设计输入工艺设计输出：生产节拍相关设备及辅具清单焊装工艺卡（焊接顺序、焊点布置及分配，定员、工时，焊接参数，焊接设备及辅具）焊装工艺流程卡可视化BOM工装夹具清单检具清单焊点位置示意图检具检测点位置图焊装车间平面布局图（包括车间物流布置）线边物流方案工位器具清单工艺开发输出操作时间流程分析焊接设备分析焊接参数的确定焊接流程设计概念流程布局设计工装夹具设计检具设计焊点位置及操作流程设计焊接装配产品关系分析检具检测位置设计平面布局图线边物流分析产品设计输入焊装工艺虚拟验证焊装工艺规划概念开发设计工程工程开发与产品验证焊装工艺设计产品概念报告eBOM产品数模……白车身技术要求工艺设计标准焊装工艺开发的主要内容产品设计输入焊装虚拟验证输出焊装工艺方案：零部件焊接顺序验证报告及优化建议焊点布置验证报告及优化建议工装干涉验证报告及优化建议焊接设备选型,设备与工装干涉报告及优化建议焊装线布局验证报告及优化建议线边物流验证报告及优化建议CAE三维仿真演示零部件焊接顺序验证焊点布置验证工装干涉验证焊装线布局验证线边物流验证焊接设备与工装干涉验证CAE三维仿真产品设计输入概念开发设计工程工程开发与产品验证焊装工艺设计焊装工艺规划焊装工艺虚拟验证产品概念报告VBOM工艺三维数模……焊接制造要求工艺设计标准白车身几何公差解决方案项目启动以及初始DTS和GD&T评估（ProjectKick-OffandInitialDTS,GD&Tevaluation）公差等级与供应商等级确定（ToleranceClassAndSupplierClassDetermination)制定初始的定位基准方案（DevelopInitialDatumandLocatingSchemes）定义制造工艺（DefineManufacturingProcess）定义检测计划（DetermineMeasurements）定义装配顺序（DefineAssemblySequence)初始公差设计部分白车身几何公差解决方案确定初始的公差（Determineoriginaltolerances）输入三维几何数模（InputNominalGeometry）输入焊点信息（InputSpot-weldLocationInformation）输入公差信息（InputToleranceinformation）输入定位信息（InputDatumandLocatingschemeinformation)输入夹紧方案(InputClampingschemeinformation)设定检测方案(Setupmeasurementplan)设定装配顺序(SetupLoadingSequence)公差建模仿真部分白车身几何公差解决方案刚体模型公差仿真分析(RigidToleranceAnalysis)弹性模型公差仿真分析(ElasticToleranceAnalysis)优化产品和工艺(OptimizeProduct&Process)优化定位基准(OptimizeDatumandLocatingScheme)优化焊点分布（OptimizeSpotWeldLocation）优化公差设定（OptimizeToleranceGrade）优化检测计划（OptimizeMeasurementPlan）优化检测策略（OptimizeMeasurementStrategy）调整DTS目标（AdjustDTStargetandOptimization)公差仿真优化部分涂装工艺开发的主要内容产品设计输入涂装工艺规划涂装工艺设计涂装工艺虚拟验证工艺开发输出涂装工艺方案：产能目标涂装线规划/技改方案及投资预算涂装工艺流程图涂装平面布置图涂装质量目标及质量控制策略涂装车间工装设备清单涂装质量检验设备清单制造成本分析涂装质量目标制造资源分析制造集成团队规划产能分析检测设备规划工装、设备、工厂规划工艺流程设计概念开发设计工程工程开发与产品验证产品概念报告涂装质量标准工艺设计标准标杆三维数模涂装工艺开发的主要内容产品设计输入涂装工艺设计工艺开发输出涂装工艺作业要求前处理、电泳工艺要求涂装打胶图PVC喷涂区域图喷漆部位设计图涂装车间材料消耗清单涂装新材料开发报告焊缝胶设计喷漆部位、厚度设计前处理、电泳工艺设计PVC喷涂设计概念开发设计工程工程开发与产品验证涂装工艺虚拟验证涂装工艺规划产品概念报告涂装工艺设计手册产品三维数模涂装制造要求涂装工具设计涂装工艺开发的主要内容产品设计输入涂装工艺虚拟验证工艺开发输出涂装工艺方案：漏水工艺孔虚拟验证分析报告车身内腔电泳漆膜厚度虚拟验证分析报告腊膜厚度分析报告涂层烘烤效果分析报告漏水工艺孔验证电泳工艺孔验证概念开发设计工程工程开发与产品验证涂装工艺设计涂装工艺设计产品概念报告涂装生产线参数涂装制造要求涂装工艺设计手册涂装工艺流程图产品设计输入总装工艺方案：产能目标总装线规划/技改方案及投资预算工厂物流方案项目实施的制造团队规划总装质量目标及质量控制策略总装质量目标制造资源分析工厂物流规划制造集成团队规划产能分析制造成本分析工时节拍分析检测策略概念开发设计工程工程开发与产品验证总装工艺虚拟验证工艺开发输出工艺规划总装工艺设计总装工艺开发的主要内容产品概念报告eBOM标杆三维数模标杆二维装配图装配技术要求产品设计输入概念开发设计工程工程开发与产品验证总装工艺设计工艺规划总装工艺虚拟验证工艺开发输出总装工艺开发的主要内容总装概念设计产品装配结构分析总装工艺流程分析工时人员分析分析设备要求分析工具工装分析物流规划定位基准及检测计划总装车间平面布置总装概念设计可视化BOM总装工艺流程方案（装配顺序、定员、工时）设备及工具清单物流方案工位器具清单总装车间平面布局图（包括车间物流布置）总装工艺流程卡定位点系统RPS检具清单产品概念报告eBOM产品三维数模产品二维装配图装配技术要求扭矩要求产品设计输入工艺规划总装工艺设计总装工艺虚拟验证工艺开发输出概念开发设计工程工程开发与产品验证总装工艺虚拟验证输出：工装、工具模型生产线模型装配可行性分析报告及产品更改要求人机工程仿真报告物流方案优化建议工艺流程、定员、工时优化方案工具工装建模总装线建模装配干涉检查人机工程仿真总装工艺虚拟验证工厂物流仿真生产线平衡总装工艺设计输入工艺开发输出产品概念报告VBOM三维数模二维装配图装配技术要求总装工艺开发的主要内容快速成型样车技术快速冲压件制造

激光诱发热应力成形（LF）技术

金属板材柔性成形技术激光切割技术

快速冲压模具技术低熔点合金快速模具技术：铋锡（bi-sn）合金模具；锌合金（ZASzincalloystamping）模具；树脂模(resindie)；内外饰快速制造技术立体光造形(SLA)技术

选择性激光烧结（SLS）技术

激光熔覆成形（LCF）技术

激光近形（LENS）技术

激光薄片叠层制造（LOM）技术

车身柔性试制夹具系统数字化柔性检具系统快速成型样车的开发内容数模冻结1.1根据设定的概念目标，定义不允许更改数模；1.2评审与验证要完成；1.3这是造型的最后释放版；快速成型车的三阶段：2.1早期BIW；2.2早期整车（NR）2.3早期骡车（