王世飞，韦礼塘，蔡洪丰

（1.柳州柳新汽车冲压件有限公司，广西柳州545005；2.东风柳州汽车有限公司，广西柳州545005）

基于统计过程的白车身建付精度提升

王世飞1，韦礼塘1，蔡洪丰2

（1.柳州柳新汽车冲压件有限公司，广西柳州545005；2.东风柳州汽车有限公司，广西柳州545005）

白车身建付精度主要包含五门一盖的间隙、面差、内隙。建付精度是消费者最直观的外观感受，也是产品质量的重要指标。以前门的建付精度为例，通过提出建付精度的提升流程并验证结果，来确定设计和生产过程在建付精度课题的流程和经验。通过QVCC得出因素列表、3DCS的软件分析，获得影响因素的公差敏感度，测量系统分析（MSA）和统计过程控制（SPC），QC七步法整改从工程技术和工程管理两个角度固化建付精度改善成果。

白车身；建付精度；QVCC；3DCS；MSA；SPC；CPK；QC七步法

白车身建付精度主要包含五门一盖的间隙、面差、内隙。建付精度是产品质量的重要指标之一，直接体现了整车的设计水平和制造装配水平，也是消费者对产品最直观的外观评价及感受。

建付精度提升以往采用传统的QC改善手法，但是，整改后仍会存在一定程度的复发率（约5%左右）或者导致其他的精度偏差问题产生，甚至整改周期延期过长。原因是没有找到根本要因，要素分析不够全面（漏要素），复杂问题不能识别多种要素的重要度排序等等，导致未能找到最佳的解决方案及顺序。因此，本文目标是提出一个提升建付精度的系统流程，有效消除由产品尺寸设计环节（QVCC要素识别缺漏、3DCS敏感度排列等）、设备及人工测量环节的误差（测量系统分析MSA），提升过程能力指数Cpk值，并使用控制图进行监控，从而缩短精度整改周期，进一步降低问题复发率，发现潜在问题点，更有效的、更系统的提升建付精度。

针对建付精度，日产提出了QVCC（Quality Variation Characteristics Control Activity品质偏差特性管理）所管理的对象为客户关注且为制造的难点，包含了设计、工艺、制造以及品保团队协作共同开展。QVCC就是将整车的特性分解到系统，再分解到零件，对过程控制达成整车的质量目标。QVCC所要得到的就是统计过程的要素。

统计过程包含测量系统分析（MSA）和统计过程控制（SPC），是工艺分析和日常监测的重要手段，建付精度要达到的就是提升后日常生产的稳定性，稳定性的分析手段则主要是统计过程，因此本文基于统计过程，结合分析工具，梳理了建付精度的过程流程，以前门的建付精度为例，通过提出建付精度的提升流程并验证结果，来确定设计和生产过程在建付精度课题的流程和经验。

1 建付精度提升原理和流程

建付精度的提升过程主要是理论分析阶段、统计过程、整改提升三个主要阶段。分析阶段的目的就是找出影响建付精度的关键要素，而统计过程则是对关键要素的数据监测，整改提升就是对每个要素对策整改后达到过程管控的目的，最终保证产品的一致性。在三个阶段中，统计过程是提升的重要环节，主要包含测量系统分析（MSA）和统计过程控制（SPC）。

测量系统分析（MSA）使用数理统计和图表的方法对测量系统的分辨率和误差进行分析，以评估测量系统的分辨率和误差对于被测量的参数来说是否合适，并确定测量系统误差的主要成分[1]。

统计过程控制（SPC）是一种借助数理统计方法的过程控制工具。用统计的方法和技术来分析过程的稳定性、过程的变异及帮助产品开发者和制造者在开发与制造阶段减少产品的变异的一系列活动过程进行分析和控制[2]。过程能力指数（Cpk）是指过程能力满足产品质量标准要求（规格范围等）的程度，通过计算各检测尺寸的Cpk值来评价该工序的能力[3]。

流程如图1所示。

图1 建付精度提升流程图

建付精度涉及白车身的精度、制造和装配过程，主要流程：

QVCC通过指标特性的分解，以及各部门讨论确定影响建付精度的因素列表；

3DCS通过软件仿真分析确定因素列表中各因素的敏感程度；

MSA通过对测量系统的分辨率和误差进行分析，确定测量系统是否满足要求；如无法达到要求，则整改至合格。

SPC通过过程能力指数（Cpk）分析确定各要素的过程能力；如不合格则进行下一步七步法整改。

QC七步法通过现场现状调查、目标设定、原因分析及验证、对策拟定及实施、效果跟踪及标准化等过程提升产品精度。

2 QVCC应用

QVCC品质偏差特性管理活动包含整车匹配特性（DTS）和整车功能特性。主要步骤如下：

（1）确定门的装配定位方案；

（2）确定门、侧围安装点结构及工艺；

（3）公差分配：尺寸链计算并将公差分配至零部件；

（4）各工艺确认是否可实现，得到建付精度控制要素如图2和表1所示。

图2 建付精度尺寸功能图

表1 建付精度控制要素表

3 3DCS的分析过程

通过3DCS软件仿真分析确定因素列表中各因素的敏感程度。3DCS分析过程：建模→创建测量→创建装配（用DCS点或者特征点来定义零件如何在定位元素上连接在一起。装配的作用体现在定位元素上的偏差如何传递到产品上）→创建公差（添加GD&T Tolerance GD&T公差。使用基于CATIA的FD&T（V4）或者FT&A（V5）功能使模型中特定零件特征产生偏差。与特征相关联的网格或者特征点将根据所指定的公差进行变化）→模型分析（通过模型分析得到分析报告）。

仿真结果如图3、4、5所示。图3以现状的公差进行装配分析，对建付精度的分项模拟，得出正态分布图，如果超差，则需要人工返修，图4、图5则是对QVCC提出的影响因素进行重要度排序，得出控制要因。

图3 3DCS仿真结果

图4 3DCS仿真结果

图5 3DCS仿真结果

4 测量系统分析（MSA）

测量系统分析（MSA）使用数理统计和图表的方法对测量系统的分辨率和误差进行分析，以评估测量系统的分辨率和误差对于被测量的参数来说是否合适，并确定测量系统误差的主要成分[1]。

建付精度提升主要涉及双悬臂测量机MSA和检具MSA.通过对测量系统的分辨率和误差进行分析，确定测量系统是否满足要求，如无法达到要求，则整改至合格。

双悬臂测量机在检定周期内，且为自动测量，所以本次测量系统分析只分析重复性，选择测量10台车子的某一关联尺寸，每台车子重复测量3次（每次都按完整的测量流程进行测量），分5天完成，早晚各测量1台，得30组数据。双性百分比为5.6%，有效分变率为16（接受准则：双性百分比小于10%，有效分变率大于5），该测量系统可以接受并可用于统计过程控制（SPC）。

检具第一次测量系统分析时，双性百分比（% R&R）为42.1%，有效分变率为3，测量系统不可以接受。经采取一系列整改措施，验证测量系统时双性百分比（%R&R）为17.2%，有效分变率为8，测量系统尚可接受，如图6所示。

图6 检具整改后的R&R分析报告

5 统计过程控制（SPC）

统计过程控制（SPC）是一种借助数理统计方法的过程控制工具。用统计的方法和技术来分析过程的稳定性、过程的变异及帮助产品开发者和制造者在开发与制造阶段减少产品的变异的一系列活动过程进行分析和控制[2]。过程能力指数（Cpk）和过程能力指数Ppk是指过程能力满足产品质量标准要求（规格范围等）的程度，通过计算各检测尺寸的Cpk或者Ppk值来评价该工序的能力[3]。要素控制图受控且Cpk=1.13，可用于现场控制如图7所示。

图7 要素控制图受控且Cpk=1.13，可用于现场控制

统计过程控制SPC是通过过程能力指数（Cpk）分析来确定各要素的过程能力；如出现异常点或者Cpk小于1.0，需要使用QC七步法整改。具体为：按要求收集数据，使用Minitab计算出控制图和过程要素的Cpk值，观察控制图是否受控，不受控采取QC七步法进行整改，并重新收集数据；如果受控，计算出Cpk值，Cpk<1.0，继续整改，只有当Cpk值>1.0控制图方可用于控制用控制图。

为了能有效控制过程，本次建付精度提升对28个要素采取了控制图监控。涉及的控制图有均值-极差图、单值-移动极差图。

图8为经整改后受控的某关联尺寸的单值-移动极差图示例。

图8 控制图的持续应用

12月初出现异常点（连续7点在中心线一侧），过程存在潜在风险，需要使用QC七步法进行现场整改。

6 QC七步法的应用

6.1 现状调查/目标设定/要因分析/对策实施

根据SPC控制图的分析结果，结合现场实际。将对铰链精度、车门的UCF、装具工装、侧门洞骨骼精度、现场作业遵守率等进行测量和统计，确定影响因素，并分析原因。如图9所示。

图9 某铰链调查分析

（1）铰链精度不足，且存在检具不进销不良现象，具体表现为：

一是，铰链精度不足：抽检合格率为90%（40件抽出4件不良品，上检具不进销）；

二是，铰链图纸定义不完善：缺少关键尺寸标注、个别公差定义不合理。

（2）装具定位精度不足，且存在定位块离空、定位销位置度及松动等不良现象。

装具精度问题：目前仅日常现场点检，缺乏装具精度测量统计与数据分析。如图10所示。

图10 某装具工装调查分析

（3）车门UCF精度不足，且存在焊接变形、扭曲、包边缺陷等不良现象。如图11所示，铜板高于基准面，焊点顺序不合理导致，导致定位精度存在问题。

图11 某车门UCF调查分析

左、右前门UCF合格率分别67.4%，64.3%.距离目标92%有较大的差距。

（4）侧围门洞骨骼精度不足，且存在车门安装面离空，止口变形、间隙面差配合点不合等现象。更改措施见图12所示。

图12 建付精度影响因素整改效果

（5）现场作业遵守率及班组GK管理不足，且存在工程文件标准缺失甚至不可行、车间缺乏重保岗位内容清单、重点岗位培训机制、质量意识认知薄弱等不良现象，如图13所示。

图13 提升班组作业管理

6.2 效果确认/标准化

从工程技术精度、现场管理等两个层面推行“5+ 2”的课题思路及措施，取得良好效果，具体数据如表2所示。建付整体合格率提升近2%；Cpk值提升7.8%，如图14所示。

表2 建付精度影响因素整改效果

图14 建付精度整体提升效果

7 结束语

本文通过提出建付精度提升流程，流程涵盖了设计和工业化阶段，从设计阶段就找出影响因素，并对其影响因子进行评估，合理分配相应的公差；工业化阶段通过测量系统分析（MSA）和统计过程控制（SPC）和七步法提升建付精度；通过对前门建付精度的应用验证，取得了良好的提升效果，为后续车型建付精度的提升提供了有效的流程。

并得出以下要点：

（1）通过设计阶段3DCS尺寸公差分配和要素确定、测量系统分析（MSA）保证了测量数据的有效性，统计过程控制（SPC）保证产品的稳定性，七步法整改要因，形成闭环控制，提升了建付精度。

（2）完善工艺文件，将CPK值的管理纳入日常测量文件，确保现场工艺的日常维护依据。

[1]MSA工作小组.测量系统分析参考手册[Z].美国：克莱斯勒公司、福特汽车公司、通用汽车公司，2015：75-120.

[2]D.C.Montgomery.Introduction to Statistical Quality Control [M].America：John Wiley&Sons，Hoboken，NJ，2005：12-17.

[3]孙亚伟.重型载货汽车驾驶室白车身尺寸精度控制及评价方法研究[D].西安：长安大学，2013：39-41.

Im provementofWelding body bulding precision based on StatisticalProcess

WANG Shi-fei1，WEILi-tang1，CAIHong-feng2
（1.Liuzhou Liuxin Auto Stamping Co.，Ltd.，Liuzhou Guangxi 545005，China；2.Dongfeng Liuzhou Automobile Co.，Ltd，Liuzhou Guangxi545005，China）

Welding body bulding precision includes five door cover、face、gap.The bulding precision is an important index to consumers.In this paper，acquiring the enhanced process and experienced of bulding precision in design and production process through the improvement of the process and confirmation.Getting factors that list the impact of the tolerance sensitivity by QVCC 3DCS analysis software.Construction for improvement results through measurement system analysis（MSA）and statistical process control（SPC），QC seven step rectification from engineering and engineeringmanagement in two aspects.

white body；building precision；QVCC；3DCS；MSA；SPC；CPK；QC seven step method

U463.8

A

1672-545X（2017）04-0222-05

王世飞（1988-），男，海南人，本科，焊接工艺师，主要从事白车身焊接精度和焊接强度方面工作；韦礼塘（1988-），男，广西河池人，本科，测量分析员，主要从事白车身MSA、SPC方面工作；蔡洪丰（1986-），男，广西柳州人，硕士，焊接工艺师，主要从事白车身焊接精度及焊接强度方面工作。