防错设计在排气系统中的应用

李贺 戚哲栋 张峰 李后乐 赵德刚

摘 要：汽车主机厂为了减少研发成本和零部件种类，往往几个车型共用一个架构平台。平台化车型搭载多种动力总成，导致了排气系统零部件为了满足排放和噪声的要求，需开发多种外观相似，内部结构不同的零部件。由于平台化车型大都共线生产，外观相似的零部件在总装车间底盘生产线装配时，不可避免发生错装。因此，为了避免错装问题的发生，本文详细介绍了防错设计在排气系统中的应用。

关键词：排气系统;防错设计;平台;错装

1 引言

随着汽车行业飞速、大规模的发展，以及客户对产品多元化的需求，平台化产品共线生产已成必然[1]。主机厂为了减少研发成本及平台化车型零部件种类，往往共用一个架构平台。对于同一车型，为了满足多元化的需求，往往规划多种动力总成和尾部造型配置。排气系统为了满足整车排放及噪声需求，不同的动力总成搭载的零部件大都外形相同、内部结构不同，同时为了满足造型美观性需求，同一动力总成车型搭载的消声器总成除尾管走向不同外，其他结构完全一致，这往往导致排气系统零部件装配时错装问题的发生。

排气系统主要由催化器总成、消声器总成和密封垫等零部件组成[2]。现在由于不同国家和地区执行的排放法规要求不同，为了满足不同地区的排放法规及减少模具、夹具和检具的开发，催化器总成在设计上存在只有载体目数和贵金属含量不同，外观完全一致的结构。同时为了满足产品的噪声及造型美观性需求，消声器总成在设计存在外观相似，内部消声元件或尾管走向不同的结构。

排气系统在总装车间装配时，受平台化影响，多种相似的催化器总成或消声器总成必然导致人为错装。为了避免错装问题，设计初期应该充分考虑产品中的防错设计，避免错装导致产品质量的发生和一线员工对产品无法区分而产生的抱怨。

2 排气系统防错设计

防错法最早是由日本管理专家新乡重夫提出的，其目的是为了在产品设计和生产过程中尽可能早的发现问题并制定相关措施加以预防，使生产人员一目了然的对相似产品进行区别，杜绝质量缺陷产品的生产，保证产品品质的一致性。防错技术是产品从设计初期到销售终端的各个阶段所使用的防止产品缺陷产生的一种技术或方法，是控制生产制造过程中重复性任务或行为的预防性技术。质量预防体现在设计、制造过程中的所有措施统称为防错设计[3]。

排气系统在整车装配过程中，为了避免錯装，在设计初期需考虑防错设计的应用。且受开发成本、布置空间等影响因素，若无法在结构上进行规避，需考虑标识防错和工艺防错。目前应用在排气系统中的防错方法主要为结构防错、标识防错、工艺防错或几种防错相结合的方式。

2.1 结构防错

整车在装配过程中，最好的防错方式就是结构防错。结构防错中最理想的设计是相似零部件之间由于结构差异无法进行错装装配。此种结构差异设计大大降低了产品的错装率，提高了产品质量。但在整车开发中，主机厂为了减少零部件模具、夹具和检具的开发成本，不可避免的设计的几种相似零部件在各个车型中都可进行装配。

由于在外观上相似零部件较多，总成件在设计时可单独对某个分总成部件进行结构差异设计，既可避免外观件相似件不易区分导致的总装生产线错装问题，也可减少零部件开发成本。

例如某车型在规划设计初期规划有1.0T和1.4T两种动力总成配置。由于两种动力总成共用一套车身，排气系统消声器在整车下的安装点完全一致，设计一套消声器总成不能同时满足两种动力总成的噪声需求，故在排气系统调音过程中，对消声器内部消音元件进行差异化设计。但为了减少消声器外壳、管路等外观件的重新开发，消声器总成外观部件设计一致。小批量整车装配时，一线员工由于无法区分导致消声器总成错装，使整车排气噪声不达标。

为了避免错装，使消声器在装配过程中能够一目了然进行区分，故将消声器总成与车身联接的一处吊钩进行差异化设计，实施方案见图1、图2。

其中1.0T消声器总成挂钩采用主钩加辅钩结构，1.4T消声器总成采用主钩加支架结构，两种消声器可从挂钩结构上进行目视区分，消除了总装生产线错装的问题，提高了产品品质，避免了缺陷产品流出导致的售后市场问题。同时其他分总成相互借用，减少了消声器分总成零部件的开发，降低了研发费用。

2.2 标识防错

主机厂为了缩短研发成本和周期，平台化零部件在汽车零部件设计中占有相当重的比例。零部件的平台化不仅仅是指不同车型上使用相同的零部件，也指不同车型上使用相似的零部件[4]。由于整车开发初期，根据不同国家和地区的排放法规要求，排气系统在产品规划设计中会同时研发多种满足不同排放法规的零部件。为了满足不同排放法规的要求和降低研发成本，项目初期往往设计有多种外观相同，内部结构差异的零部件。同时为了避免在整车装配中错装，设计初期就考虑了对零部件进行标识防错。

目前排气系统中最常用的标识防错方式有三种：永久性打刻标识防错，见图3;漆笔标识防错，见图4;以及标签标识防错。

外观相同件在永久性打刻标识上的防错点主要体现在零部件件号和生产厂家代码。而整车装配时需要一线员工对几种不同的零部件进行零件号和生产厂家代码记忆，并根据整车流水线上需装配此配置的车型进行匹配，此种防错易使一线员工产生记忆疲劳。

漆笔防错是总装车间生产线常用的防错方式之一，根据车型相关的配置，在零部件上标注不同的识别符号，装配时根据漆笔识别符号，对零部件进行区分，但生产过程中常常存在漆笔标识标记不清晰导致一线员工不易区分产生错装的问题。

目前主机厂为了对排气系统产品进行质量追溯，常常在排气系统零部件上粘贴条形码。为了对多种外观相同的产品进行区分，排气系统装配往往采用标签标识防错，即将不同底色的标签粘贴在不易区分的零部件上，根据车型不同的配置要求规定与之搭配零部件粘贴的条形码底色。一线员根据易识别的条形码颜色进行装配，减少了错装率，提高了生产效率。

例如某车型在规划设计初期规划有国V和国VI两种排放配置，同时国VI车型又搭载手动变速器和自动变速器。为了满足不同的排放法规要求，同时降低研发成本，此车型开发有三种催化器总成。三种催化器总成内部载体的目数及涂覆的贵金属含量不同，其他外观结构完全相同。

一线员工在装配时仅凭零部件打刻的零部件永久性标识较难区分，为了方便一线员工一目了然的识别出每个车型需装配的催化器总成，通过改变条形码底色进行区分，其中国V车型条形码底色采用“绿色”，见图5;国VI手动挡车型条形码底色采用“蓝色”，见图6;国VI自动挡车型条形码底色采用“白色”，见图7。条形码粘贴于永久性打刻标识下方，便于一线员工区分。

2.3 工艺防错

在设计初期除对产品进行结构或标识防错外，整车排气系统装配时，当共线车型配置较多导致的排气系统零部件繁多，且现有场地不能同时满足摆放多种产品时，需考虑进行工艺防错。目前应用在排气系统中的工艺防错主要是排序及与制造执行系统（MES）配合使用的智能扫描防错相结合的防错方式。

整车排气系统装配时，由物流人员根据生产计划清单按照生产顺序对排气系统零部件进行排序。排好序的零部件由物流人员配送到生产线体，一线员工装配时，按照生产顺序进行装配。目前大多数主机厂为了实现汽车零部件的质量信息批次追溯，对零部件进行追溯识别，同时作为装配防错的一种手段，提高生产质量。目前排气系统零部件采用的标识主要为条形码或二维码标识，其中条形码或二维码信息由物料号、生产厂家代码及生产日期构成。物料号与生产厂家代码需与MES系统中的信息需保持一致。

当一线员工按照生产顺序对排气系统零部件进行装配前，先使用扫描枪对零部件上的条形码或二维码信息进行扫描，与MES系统制造BOM中搭建的物料号、生产厂家進行识别，当信息不一致时，系统将进行报警，提醒一线员工车型与零部件匹配错误，需及时更换零部件。

目前排气系统装配最有效的防错方式就是工艺防错，其中智能扫描防错不仅是防错措施的手段，也是产品质量保证的一道防线。

3 结束语

排气系统防错设计既能提高产品装配质量，又能减少一线员工的抱怨，提高生产效率。但为了降低研发成本及缩短开发周期，设计时尽可能避免从结构上进行差异防错。最好的方式是通过标识及工艺相结合的防错方式，消除错装导致的产品质量问题。同时为了避免产品量产后错装问题发生率，设计初期规划时需结合总装车间实际装配工艺进行防错规划，并将相关措施整合到故障预防点检表中，便于后期设计时进行参考。

参考文献：

[1]吉志博，王思梦.浅谈总装防错技术应用[J].时代汽车，2019（18）：98-99.

[2]李贺，张峰，李后乐，赵德刚，尧露.汽车排气系统零部件对新车排气管冒烟影响浅析[J].工程技术（文摘版），2020，01（01）：163-164.

[3]邓秋艳.PFMEA与防错技术在汽车拉手装配中的应用[J].工业技术经济，2008（08）：121-124.

[4]刘飞飞，罗远霞.浅谈汽车总装零件的防错方式[J].装备制造技术，2013（03）：113-115.