大行程龙门型三坐标

本文有2571个文字,大小约为12KB,预计阅读时间7分钟

回顾美国的“2毫米工程”

在汽车制造领域,有一个津津乐道的名词,叫“2毫米工程”。从字面上来看,似乎指的是将车身接缝宽度控制在2毫米以内。这种说法正确吗?

在回答这个问题之前,我们先回顾一下“2毫米工程”背后精彩的历史故事。

20世纪90年代初,美国市场上本土汽车份额被日本与欧洲产品不断侵蚀。除了动力总成、底盘上的技术差异之外,影响消费者决策的一个重要因素就是:美国汽车白车身的尺寸方差高达5-6mm,非常影响观感,而同期的日本与欧洲汽车则分别小于2mm与2.5mm

探访捷豹在中国的首个世界样板工厂

『糙、快、猛到喷火的柴油发动机』

这个其实很符合国人的朴素认知:美国车的特点就是马力大、油耗高,正好符合美国人粗犷的性格,那尺寸方差偏大一些,不也很正常吗

美国消费者再奔放,也不会这样想。尺寸方差大带来的产品劣势是全方面的:

  • 在观感上给人一种品质低劣的感觉
  • 还会影响到内饰、仪表、动力总成的装配,可能引发噪声大、漏水等严重的质量问题[1]。J.D Power曾在1997年表示:41%的汽车品质问题由车身制造尺寸偏差造成的[2]。除此之外
  • 还有反直觉的一点: 美国车的尺寸偏差大,制造成本反而还更高!

美国心想,我们是车轮上的国家,长此以往,国将不国啊!于是在美国密歇根大学华裔教授吴贤名和倪军的倡导下,联合多家车企与政府部门,发起了赫赫有名的“2毫米工程”(2mm Project),目标是将美国的白车身尺寸误差达到日本水准。

说起来,“2毫米工程”就是美国汽车业的“师夷长技以自强”。但与洋务运动不同的是,“2毫米工程”并没有把原因归结于美国工人粗心懒惰(民族性),也没有归结于制造设备落后(洋人船坚炮利),而是直指问题本质——科学的质量管理方法(体制)

探访捷豹在中国的首个世界样板工厂

“2毫米工程”基于过程统计测量、以车身制造综合误差指数CII(Continuous Improvement Indicator)为核心指标,结合生产系统知识,形成误差源的推理方法,形成数据驱动的质量持续改进方法。

简单概括一下就是:测量→基于模型的推理→找到原因→持续改进

所谓2mm,是指所有关键测点的六倍均方差6σ小于2mm。这是一个综合指标,而并不是指任何一个接缝的宽度小于2mm。当然,二者也并不是毫不相关:若尺寸误差小,工程师在设计阶段就不必留过多的冗余,就可以设计更小的接缝。

自1992年启动,历经3年努力的“2毫米工程”很快显现出了效果,参与其中的两大主机厂(GM与Chrysler)将尺寸误差指标成功地控制在了2mm以内,提高了产品质量、降低了成本,可以说是成绩斐然。白车身并不是汽车质量的全部,但“2毫米工程”的意义在于:它不仅仅是带来了白车身工程技术,更重要的是在施行过程中,形成了质量至上的制造思想和科学的质量管理方法,间接地带来了美国汽车质量的持续整体提升

“2毫米工程”真的难吗?

最初听到“2毫米工程”的时候,我有点疑惑:现在普通车床的精度都能达到1个丝(0.01mm)了,白车身怎么搞个200丝的精度还如此之难

当大概了解白车身的制造流程之后,我才明白“2毫米工程”到底有多难:

  • 空间上的误差累积:白车身是由数百个复杂曲线的冲压件焊接而成,定位点与焊点高达数千个[3].

首先,冲压件本身就有误差,不严谨地说,几百个拼一起就几毫米误差了;其次,两个冲压件在焊接时需要工装夹具来固定,而工装夹具本身可能就有误差。总之,单个冲压件达到车床精度也许不难,但成百上千个件要拼成一个白车身,空间上的误差累积就大了!

探访捷豹在中国的首个世界样板工厂

侧围焊装,冲压件由工装夹具固定


  • 工序上的累积误差:冲压件有几百个,虽然数量很多,但如果能像玩拼图游戏一样,把所有冲压件摆在一个工位上焊接,以一道工序就完成所有焊接工作,那尺寸精度控制起来,感觉也不太难。

可惜实际情况并非如此,白车身焊接工作是由数百道工序完成了,假定我们在成品阶段检测出误差超标了,那么问题来了:是哪道工序出问题了呢?如果这个问题回答不了,怎么能解决问题呢? 别笑,在“2毫米工程”之前,真实情况就是如此。

  • 设备磨损与误操作:假定有一个完美的开始,生产线上的白车身符合精度要求。但随着时间推移,工装夹具磨损了呢?涉及人工的环节懈怠了产生错误操作了呢? 如何高效检测、实时定位问题根源,又成了一个难题。
  • 设计水平与装备水平:冲压、焊接的设计不同,会直接影响到精度。举个例子,钣金件的焊接分为对接(buck joint)和搭接(lab joint)两种,搭接可以提供一个误差消除面,更容易控制精度[4]。当然,设计是依托于制造装备的工艺,随着技术进步设计思想也会迭代,为实现相同水平设计难度也会降低。
探访捷豹在中国的首个世界样板工厂

上面讲的还都是比较通俗易懂的因素,工程实践中要复杂的多。关于尺寸精度的影响因素,有一个特别经典的鱼刺图:

探访捷豹在中国的首个世界样板工厂

如何实现“2毫米工程”?

在了解控制尺寸精度的难度之后,咱们设想一个问题:如果让你回到1992年,担任“2毫米工程”的总工程师,你开展工作有什么思路呢

可以确认的一点是,整天号召工人要有奉献精神、施行996工作制是不行的,甚至涨工资也不行,这不是解决问题之道。在此,我分享一下自己的思路

  • 合理的测量体系:最简单的思路,只需要在最后加一道高精度的检测工序,凡是不符合2mm标准的统统回炉重造!如此一来,就可以保证到达消费者手里的,全是符合2mm标准的产品了 —— 人们常说,解决最复杂的问题往往用最简单的方法,诚不我欺,我真是天才啊!

然而,这存在一个问题:如下图的龙门式三坐标测量仪精度是最高的,但是测量速度很慢,每天只能检测两台。若每辆车都检测,就会遇到质量与产量的矛盾关系,而产量低就意味着成本升高,车子卖不出去。所以,高精度测量只能是抽检,这就涉及到统计方法;高精度抽检与普通精度的100%全检,要实现数据融合,形成全面的测量体系。

探访捷豹在中国的首个世界样板工厂

龙门式三坐标测量仪

  • 基于生产系统知识的统计推断:另外一个难题是,若最后检测工序发现一辆车是不合格的,怎么办?把这辆车报废扔掉?那成本就会成本升高,导致车子卖不出去。这时候,就需要基于生产系统知识进行统计推断,根据测量的统计数据特征来找到误差源,进行进行改进。

举个例子,若发现一段时间内的方差增大,但均值不变,那就要从工装损伤(定位面、定位销)、焊点丢失、来料变化等角度寻找误差源;若一段时间内的均值变化,但方差不变,那就要从工装磨损、工装偏移等角度寻找误差源。

  • 提高制造装备的水平:这一点最好理解,更好的冲压装备、更高精度的磨具、更佳性能的原料、更高的焊接效率,都会直接提高制造质量。有意思的是,制造装备的水平能发挥作用,是依赖于全面测量+生产知识+统计推断的体系的。换句话说,提高制造装备的水平固然必要,但这种“船坚炮利”式的因素反而是相对次要的。

探访路虎的“1毫米工程”

那么路虎的“1毫米工程”是怎么实现的呢?

探访捷豹在中国的首个世界样板工厂

江苏常熟的奇瑞路虎捷豹工厂

7月5日,正是带着这样的疑问,参观了位于江苏常熟的奇瑞路虎捷豹工厂。

工厂成立于2012年,由奇瑞和捷豹路虎按50:50股比合建,面积84万平米,一期年产能13万辆,二期7万辆。值得一提的是,这是捷豹路虎品牌在英国本土之外的首个生产基地,在中国本土化发展的决心可见一斑。路虎极光、捷豹XFL等车型均出自此工厂。

对我来说,此行主要关注的是“1毫米工程“。为了达到世界级的外观水平,由内至外地提高产品质量,路虎自2015年启动“1毫米工程“,至2018年基本落成差不多也是3年,与美国历史上的“2毫米工程”实施时间长度差不多。

“1毫米工程“的目标是为客户传递更高的感知质量和视觉一体化,除了所有外观可视区域关键测点要达到尺寸误差小于1mm之外,在门缝等关键位置甚至要挑战±0.5mm的“半毫米”目标

前文已提到,要实现“2毫米工程”或“1毫米工程”,要在测量体系、数据驱动、制造工艺3个角度努力。

探访捷豹在中国的首个世界样板工厂

首先看测量体系。工厂在测量体系方面的建设,可以说是“武装到了牙齿”,光我看到的就包括:常规检具、三坐标测量、激光在线测量、激光雷达自动测量、Calipri间隙段差检测等等。术语很多,但别怕,我们可做一个分类(根据个人理解的分类,并非学术专业分类):

  • 高精度抽检:包括常规检具测量、三坐标测量等,精度高但速度慢(通常需要人工操作),主要用于抽检。
  • 自动化全检: 包括100%激光在线测量、激光雷达测量等。这种测量方式通常是非接触式的,测量精度要低于三坐标测量,但优势是可以全自动化测量、速度非常快,而且不知疲倦、不会犯低级错误。
  • 特种测量: 像门缝这种影响消费者质量感知的关键点,豪华品牌自然要特别照顾,采用Calipri间隙段差检测装置来重点对待。下面有个视频,大家可以直观感受一下。
探访捷豹在中国的首个世界样板工厂

高精度抽检:三坐标仪

探访捷豹在中国的首个世界样板工厂

自动化全检 左:激光100%在线 右:激光雷达

探访捷豹在中国的首个世界样板工厂

特种测量: Calipri间隙段差检测

制造工艺方面,既然捷豹路虎定位于豪华品牌,那装备自然是能用好的就用好的了。以冲压为例,冲压一线使用的是世界先进水平的日本会田AIDA公司的伺服冲压机,最大吨位达2500吨,再辅以合理的检测工序,可以在制造的源头保证尺寸精度。

至于基于生产系统知识的统计推断方法,这属于是质量管理的内功,在走马观花式的参观行程中,是无法探知的。但有一个细节,可以让我们感受到捷豹路虎在提高质量方面的决心:除了传统四大车间之外,还有一个质量中心定期抽检,进行数据分析、制定改进方案、持续提高质量。据现场介绍人员说,质量中心位于传统的冲压、焊装、涂装、总装四大车间的正中间,就是为了强调以质量为中心的工厂文化。

探访捷豹在中国的首个世界样板工厂

红框内为质量中心的位置

总之,捷豹路虎作为纯正英华血统的豪华品牌,将首个本土之外的世界样板工厂放在中国倾心打造,可以看出对中国市场的重视程度。

若在日益强大的中国制造下,将产品质量提高一个档次,那么捷豹路虎与对标的BBA的豪华品牌之路上的博弈将愈演愈烈,最终受益的还是消费者,让我们拭目以待。

转载文章,版权归原作者所有,上海苗木信息网,仅在为您分享好文章,本文地址:https://www.shqsjxsb.com/article/32693.html
怎样种花生(怎样种花生芽)
« 上一篇 上海苗木信息网
君子兰换土后啥时浇水(君子兰换啥土呢)
下一篇 » 上海苗木信息网