汽车总装电子电气工艺设计模式和流程的开发

郑 伟，操小军

（1. 中国汽车技术研究中心，天津 300300；2. 神龙汽车有限公司，湖北 武汉 430056）

0 引 言

现代社会对汽车各方面的要求不断提高，这些要求包括：极高的主动安全性和被动安全性；乘坐的舒适性；驾驶与使用的便捷和人性化；尤其是低排放和低油耗的要求等。在汽车设计中运用计算机微处理器及其电控技术是满足这些要求的最好方法，而且已经得到了广泛的运用[1]。与传统电控技术不同，这些技术越来越多地采用软、硬件分离的设计思想。因此整车企业的总装生产过程中，车辆上所有零部件装配完毕后，还有许多车载电控系统需要软件数据和电子学习的注入工作需要完成。为满足车型配置的多样化和精益生产的要求，伴随着车辆单件订单化生产系统的实施[2]，对汽车总装电子电气相关工艺提出了更高的要求，尤其是需要建立全新的工艺设计模式和工艺流程。

1 工艺设计模式的开发

随着汽车电子化程度的加深，如今的汽车总装生产线上大量新式的功能强大的电子电气工艺设备和工具被采用。这些工艺设备和工具都有各自的特点和应用优势，如何将它们合理地组合集成应用在一起，既保证工艺的最优性，又尽可能地降低成本[3]。为此根据总装电子电气工艺需求分析和研究，我们基本确立了下面几种工艺设计的模式作为相关工艺设计的基础。所有总装电子电气工艺方案都可以选用其中一种最适合的模式来设计开发。将这些模式合理地运用在不同工序工艺的设计上，从而满足了各种各样的工艺要求，这样按标准模式进行的工艺方案设计也确保了设备使用上的最优化，有效地降低了工业化实施成本，提高了工艺设计效率[4]。

1.1 全功能工艺设计模式

如图1所示，该模式的工艺操作是由电子电气工艺人员根据需要在工艺编程系统中编制完成，从而保证了工艺的灵活性和柔性化。在实施工艺操作时需要从信息系统的产品和工业化数据库中获取一些与操作车辆相关的信息，以确保适应单件订单式生产。该模式的柔性化程度最高，适应性很强，但系统较复杂，成本也相对较高。

1.2 设备型工艺设计模式

设备型工艺设计模式是运用于需要与其他工业设备（如转鼓试验台、制动液加注设备等）配合使用的场合，同样工艺操作是由电子电气工艺人员根据需要在工艺编程系统中编制完成。同时工业诊断设备作为工业设备控制系统的一个辅机来工作（见图2），接收来自其主机的相关设备控制系统指令，并反馈相关车辆和结果信息。

1.3 简化型工艺设计模式

简化型工艺设计模式是全功能工艺设计模式的一个简化方式（见图3）。为了简化系统和降低成本，一些相对简单的工艺操作适用于本模式。在本模式下工艺人员在工艺程序编程时，采取由工业诊断设备自己从车辆的电控单元系统中识别所需的车辆信息，进行相应的工艺操作。当然只是针对满足上述条件的一些工艺方案的设计。

1.4 返修型工艺设计模式

该模式（见图 4）是我们借鉴售后系统针对电子电气领域的修理诊断方式制定的，主要是运用在电子电气返修工艺上，用于车间返修人员对于车辆的电子电气故障的诊断和分析处理（与产品售后领域模式基本相同）。当然也尽可能借用了售后系统的应用软件产品，以节约单独开发的成本。

2 工艺流程的总体设计

如图 5所示，车辆在总装配线上的装配中和装配完成后需要进行电子电气领域的工艺流程依次主要包括下列工序。

2.1 制动液加注

该工艺方案按设备型工艺设计模式设计，在制动系统进行制动液加注的时候，需要与防抱死制动系统（ABS）或电子稳定程序控制系统（ESP）电控单元进行对话操作，激活该电控单元按要求驱动阀体中的一些电磁阀，以确保制动液加注时能流动到制动管路系统的所有部位。保证加注操作的完成。该操作使用了KWP2000或UDS在诊断协议中的 Input Output Control By Local Identifier 服务，对电控单元加以动作驱动控制。

2.2 车载系统电子电气初始化操作

在整车全部装配完毕，整车电子电气系统首次通电后，必须进行车载系统电子电气初始化操作，就像完成了一台PC裸机的硬件装配，在使用前必须进行一些软件的安装和配置一样。在该操作完成后才能进行车辆的第一次启动。

车载系统电子电气初始化操作是一个非常复杂的操作，按全功能工艺设计模式设计，其主要工作包括：

1）所有电控单元电脑的软件电子加载和电子编码；

2）钥匙防盗系统的对码车载系统电子电气初始化，之后防盗系统开始生效；

3）电控节气门、排气再循环阀和天窗及玻璃升降位置等的自适应化学习；

4）一些电控单元功能的激活，如安全气囊等；

5）第一次启动前必须进行的一些检查，如发动机冷却风扇功能检查。

图 6就是一个典型的车载系统电子电气初始化工序的操作流程图。

2.3 前束调整台

前束调整台上进行的电子电气工序主要是转向盘零位自适应学习和临时故障清除。我们采用了设备型工艺设计模式进行了工艺方案设计。

部分车型配备了ESP和随动转向大灯系统，这些系统需要精确的车辆直线行驶时的转向盘角度信息。利用车辆在前束调整完成时的标准的几何零位状态，记录下此时的转向盘角度传感器的信号量作为零位值，从而确保上述电子电气系统的正常运作。

对在整车装配和车载系统电子电气初始化操作完成之前，由于整车电子电气系统并没有正常的实现其功能，必定会在这个阶段记录下一些临时性的故障，这些故障代码叫假性故障，是在工艺过程中不可避免的产生的，为了在后续的电检操作中能够检测到真正的故障信息，有必要在路试之前将这些假性故障从电控单元的内存中清除掉。在进行前束调整时我们可以利用同一个小型诊断设备和前束调整操作的时间完成这个操作，有效地利用了机器工时，提高了设备的利用率。

2.4 转鼓试验台

采用工艺方案设备型工艺设计模式，在进行转鼓测试时，有时候需要向ABS/ESP电控单元发送一些指令或采集一些必要的信号（如各轮速信号和车速信号等），以分析确认制动系统的工作是否正常。同时利用这个动态环境对一些系统进行测试。为此需要在转鼓测试的同时与车辆的相关电控单元进行通讯，完成一些辅助操作（如空调工作状态）。

2.5 电检

整车电子电气检查位于总装工厂末端，是对装配完成的车辆进行电子电气故障检查的一道工序，以排除车辆装配过程中造成的各种电气故障。此项工作直接影响出厂车辆的质量，因此需保证下线车辆100%的电子电气检查。可以采用简化型工艺设计模式来进行工艺布置和设计。该检查应涵盖全面完成的全部电子电气操作的完成情况、电控单元软、硬件的一致性检查、电控单元故障读取检查、电器件功能检查等，同时还要求对结果进行统计分析，以便进行质量持续改进工作。

2.6 入库准备操作

车辆在入库前需要的操作主要包括：里程表清零和车辆转为车库省电模式等，以便适应车辆库存时长期不启动的状态。这些操作相对简单，一般采用简化型工艺设计模式的工艺设计方案。

2.7 电子电气返修

对于出现电子电气故障的车辆必须进行一些返修操作。返修操作要求能够利用必要的诊断工具对车辆的故障进行诊断分析和处理。在返修操作中必须能够实现前面的所有操作，如电子加载、电子编码、自适应学习等等。对装配或电子电气工艺操作中出现的问题进行返修处理。其返修诊断工艺和设备是按照工艺设计返修型工艺设计模式进行确定的。

图 7为根据车辆电子电气工艺需求和质量控制要求制定的工序及返修流程：

在车辆完成装配和电子电气工序后，有多个工序进行静态（静态目视、电检）和动态（转鼓、路试）的电子电气检查，确保发现电子电气部分的缺陷和故障，并进行返修处理。

3 结 论

全新的汽车总装电子电气工艺设计模式和流程的建立，解决了整车企业面对越来越复杂的车辆电子架构给总装生产带来的诸多挑战，同时从工艺角度满足了车辆个性化配置和单件订单生产的需求。在此成果的基础上，企业可以根据日后更新的车载电子电气系统的新要求，适应性地开发新的工艺流程和方法，保证高质量、零缺陷和个性化的企业产品供应市场。

[1]冯艳双. 现场总线的特点及其应用研究[J]. 科技传播，2011（18）：209.

[2]汝刚. Web混合模式下面向订单装配的生产管理系统[J]. 中国管理信息化，2011（17）：112-114.

[3]饶运清，李培根，李淑霞，等. 制造执行系统的现状与发展趋势[J]. 机械科学与技术，2002（06）：155-160.

[4]慈铁军，唐贵基，向玲. 基于精益生产的作业改善研究[J]. 中国工程机械学报，2008（03）：121-125.