李明 胡敏 龍從林 張曉勝 蘇志勇 蔣國平

摘要：詳細(xì)介紹了汽車尺寸工程的形成過程、工程邏輯和思維方法，深入探討了尺寸工程的工作對象、工作內(nèi)容、工作流程、關(guān)鍵技術(shù)和管理方法以及正在開展的數(shù)字化賦能和轉(zhuǎn)型要點，明確指出尺寸工程技術(shù)對制造業(yè)復(fù)雜產(chǎn)品幾何質(zhì)量保障所具有的普適意義和實際工程價值。

關(guān)鍵詞：尺寸工程 白車身 系統(tǒng)工程 產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范（GPS）

中圖分類號：U466? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B? ?DOI： 10.19710/J.cnki.1003-8817.20220318

Abstract： This article introduced in detail the forming process， engineering logic and thinking methods of automotive dimensional engineering， discussed in depth the working object， work content， work flow， key technologies and management methods of dimensional engineering， as well as the key points of digital empowerment and transformation being carried out， the article also pointed out clearly the universal significance and practical engineering value of dimensional engineering technologies for geometric quality assurance of complex products in manufacturing industry.

Key words： Dimensional engineering， Body in white， System engineering， Geometrical product specification （GPS）

1 前言

車身是汽車的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)部件，它結(jié)構(gòu)復(fù)雜、組件多、工序長，尺寸控制和管理困難。據(jù)JD Power對全球汽車質(zhì)量問題的調(diào)查，41%左右的汽車質(zhì)量問題與汽車車身幾何質(zhì)量相關(guān)。隨著汽車行業(yè)競爭越來越激烈，各車企面臨的質(zhì)量、成本和時間等方面巨大壓力。這些都對車身設(shè)計和制造過程控制，特別是幾何精度設(shè)計及有效管理提出了更高的要求。

尺寸工程源于汽車車身質(zhì)量提升的工程實踐需求。20世紀(jì)中后葉，隨著汽車消費的日益大眾化，人們對汽車質(zhì)量的要求越來越高，各汽車制造商更加重視對汽車質(zhì)量的全面提升。歐美車企認(rèn)識到幾何質(zhì)量既有復(fù)雜性，也有系統(tǒng)性，認(rèn)為有必要將車身尺寸特性從車身設(shè)計和制造工藝設(shè)計中抽取出來進(jìn)行獨立和系統(tǒng)研究。20世紀(jì)80年代，美國車企通過與高校的合作，針對汽車白車身的質(zhì)量提出一套車身精度的系統(tǒng)控制方法，其核心是將白車身制造綜合誤差指數(shù)（Continuous Improvement Indicator，CII）控制在≤2 mm以內(nèi)。

經(jīng)過多年的研究和工程應(yīng)用，車身尺寸設(shè)計與控制逐漸成長為一門獨立的工程技術(shù)，并被稱為尺寸工程（Dimensional Engineering，DE）。它是一個以幾何質(zhì)量交付為目標(biāo)，以尺寸設(shè)計理論和質(zhì)量過程控制理論為基礎(chǔ)，以產(chǎn)品質(zhì)量、成本、時間的有效平衡為目的，面向研發(fā)、工業(yè)化生產(chǎn)準(zhǔn)備、量產(chǎn)等階段，對產(chǎn)品方案設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、公差設(shè)計、工藝設(shè)計、精度檢測、調(diào)試與固化、質(zhì)量保持和持續(xù)改進(jìn)等工程活動進(jìn)行有效控制的系統(tǒng)工程。

中國汽車產(chǎn)業(yè)于上世紀(jì)90年代末開始了車身尺寸工程的研究和實踐，經(jīng)過多年的持續(xù)努力，目前這項工程技術(shù)的研究和應(yīng)用已從車身擴(kuò)展到整車各個系統(tǒng)，也從乘用車領(lǐng)域擴(kuò)展到商用車和客車等領(lǐng)域。

2015年3月，為更好地研究和推廣應(yīng)用尺寸工程技術(shù)，國內(nèi)成立了由汽車主機(jī)廠、高校等參與的“中國尺寸工程聯(lián)盟”，搭建了技術(shù)交流平臺。2021年10月，中國汽車工程學(xué)會批準(zhǔn)成立了尺寸工程分會，確立了尺寸工程這一系統(tǒng)技術(shù)的學(xué)術(shù)地位。

中國汽車產(chǎn)業(yè)車身質(zhì)量在尺寸工程技術(shù)的助力下得到了長足的進(jìn)步，可以自豪地說，今天中國汽車車身的幾何質(zhì)量已趕上了世界先進(jìn)水平。

2 尺寸工程的系統(tǒng)思維和工程邏輯

汽車是一個復(fù)雜的工業(yè)產(chǎn)品，包含12 000～16 000個零部件，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，制造和裝配的工序數(shù)量多且復(fù)雜，更涉及到800～1 000多家不同工藝和產(chǎn)品類別的供應(yīng)商。因此，無論從汽車產(chǎn)品還是制造過程角度看，面對的是一個復(fù)雜的工程系統(tǒng)。

破解復(fù)雜工程問題，必然需要使用系統(tǒng)思維，以應(yīng)對復(fù)雜工程景場都具有的多變（Volatility）、不確定（Uncertainty）、復(fù)雜（Complexity）和模糊（Ambiguity）特點（VUCA）帶來的影響。而隨著汽車產(chǎn)品日益大眾化以及網(wǎng)絡(luò)和數(shù)字化技術(shù)的深度應(yīng)用，還形成了產(chǎn)品和技術(shù)全方位的粒顆度細(xì)化，使復(fù)雜工程場景有了異構(gòu)性（Isomerism）的特點，使VUCA升級為VUCAI。個性化（Personalization）可以認(rèn)為是異構(gòu)性的一種表現(xiàn)。

系統(tǒng)工程是系統(tǒng)思維的一種工程實踐和流程架構(gòu)。已被廣泛應(yīng)用于復(fù)雜產(chǎn)品開發(fā)中[1]。其核心是驗證&確認(rèn)（Verification & Validation，V&V）工作流程[2]，這是一個包含需求定義、功能/結(jié)構(gòu)分解、規(guī)范制訂、設(shè)計/輸出驗證、分步達(dá)成交付、最終成果驗收交付、全過程審核確認(rèn)工作內(nèi)容的系統(tǒng)工作方法。并通過反復(fù)驗證、確認(rèn)和過程控制，最終在復(fù)雜系統(tǒng)中達(dá)成預(yù)期目標(biāo)。圖1是常規(guī)的V&V流程。

在V&V工作流程中，其主要工作包括：

a.第1個V由設(shè)計展開和系統(tǒng)集成組成，在確保設(shè)計輸入（假設(shè)）處于真實、肯定和正確的狀態(tài)下，運用知識、經(jīng)驗、認(rèn)知以及平衡約束（來自能力、質(zhì)量、成本、時間）開展設(shè)計/制造工作，核心是設(shè)計的逐級分解和基于假設(shè)的驗證，有效地解決復(fù)雜性（Complexity）問題，使其成為可操控、可度量和可交付的技術(shù)規(guī)范（包括工程圖樣和相關(guān)技術(shù)規(guī)范）[3]。然后由制造逐級達(dá)成并形成系統(tǒng)級產(chǎn)品，其間需要基于技術(shù)規(guī)范進(jìn)行階段驗證，并最終驗收交付。

b.第2個V是針對第1個V開展的逐級和全過程審核，其主要關(guān)注的是操作過程的合規(guī)性和有效性，整個工作基于管理規(guī)范，運用循證決策方法來控制和推進(jìn)整個進(jìn)程，進(jìn)行必要的風(fēng)險管理，并基于上述做出改進(jìn)操作[4]。值得注意的是控制、風(fēng)控和改進(jìn)的內(nèi)容，控制解決的是不確定性（Uncertainty）問題，風(fēng)控應(yīng)對的是多變性（Volatility）問題，改進(jìn)面對的則是模糊性問題（Ambiguity），其實施的對象是知識、認(rèn)知、經(jīng)驗和平衡問題。

同時，由于汽車行業(yè)對質(zhì)量體系構(gòu)建和實施ISO/GB質(zhì)量體系標(biāo)準(zhǔn)有著嚴(yán)格的要求，國際汽車行業(yè)還在ISO 9000質(zhì)量體系的基礎(chǔ)上構(gòu)建了汽車行業(yè)生產(chǎn)件與相關(guān)服務(wù)件的組織實施IATF 16949的特殊要求等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[5]，并要求與汽車制造相關(guān)的廠商通過相關(guān)的認(rèn)證，IATF 16949（GB/T 18305）認(rèn)證。在這樣嚴(yán)格的質(zhì)量體系保障下，將確保所有操作的專業(yè)性（Specialty），并最終形成了驗證&確認(rèn)—認(rèn)證（Verification & Validation — Authentication，V&V—A）工作流程。

V&V—A工作流程是系統(tǒng)工程的工作和管理流程，也是尺寸工程的工作和管理流程。該流程不僅能有效保障質(zhì)量、降低成本、縮短時間，還為尺寸工程數(shù)字化轉(zhuǎn)型和賦能提供了基礎(chǔ)。

而對于異構(gòu)化（Isomerism）特點，則需要在V&V—A流程的基礎(chǔ)上，充分運用數(shù)字化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)來識別和應(yīng)對。

3 尺寸工程的通用流程和工作內(nèi)容

尺寸工程的初期實踐瞄準(zhǔn)了對汽車質(zhì)量密切相關(guān)的汽車車身。汽車車身一般由300多個鈑金零件通過沖壓、焊裝、涂裝和總裝4大工藝階段而制成，零部件中還包括了自制、協(xié)作和外購件，整個過程不僅復(fù)雜，更充滿著不確定性。圖2為白車身零件與結(jié)構(gòu)示意，圖3為尺寸工程的通用工作流程示意。

汽車尺寸工程從汽車產(chǎn)品、工藝裝備和工藝過程中抽取出幾何質(zhì)量特性（尺寸特性）加以研究，在確保其有效性和被合理定義的前提下，通過對車身零部件偏差的控制來實現(xiàn)白車身質(zhì)量控制。

尺寸工程中的尺寸特性是指與尺寸目標(biāo)相關(guān)的所有技術(shù)因素、過程因素和操作因素的綜合特性。

尺寸工程主要經(jīng)歷3個階段，每個階段具體的工作對象和目標(biāo)如下。

3.1 產(chǎn)品開發(fā)階段

該階段除配合各設(shè)計方并抽取尺寸特性和規(guī)范尺寸目標(biāo)外，還涉及到最終車身幾何質(zhì)量分解/綜合的具體規(guī)范。

a.在整車造型時，基于整車功能、產(chǎn)品美學(xué)和用戶感知的要求，結(jié)合前沿技術(shù)以及尺寸工程實踐的前期知識和經(jīng)驗積累，綜合工藝能力和制造能力，并通過相關(guān)的試驗設(shè)計以及借助虛擬現(xiàn)實（VR）和增強(qiáng)現(xiàn)實（AR）技術(shù)手段，對車身造型創(chuàng)意的感知誤差狀態(tài)、可制造性和可實施性進(jìn)行預(yù)判和分析，包括進(jìn)行造型草圖概念分析，車身初步造型面（Concept A Surface，CAS）的分縫結(jié)構(gòu)、零部件結(jié)構(gòu)的分塊分析和棱線對齊、尺寸公差控制策略與控制方案的系統(tǒng)分析，并在最后確定造型方案的基礎(chǔ)上，結(jié)合多年工程實踐經(jīng)驗形成的整車尺寸技術(shù)規(guī)范（Dimensional Technical Specifications，DTS）以及新車型的要求，進(jìn)一步確定和規(guī)范功能、美學(xué)、用戶感知要求與幾何精度之間的關(guān)系。

這個階段重點關(guān)注的是汽車車身與尺寸工程相關(guān)尺寸特性，具體內(nèi)容如下。

功能方面的關(guān)注點主要包括美學(xué)、整車駕駛性能、NVH（Noise、Vibration、Harshness）性能、密封性能以及制造過程中的裝配便利要求；

車身美學(xué)方面的關(guān)注點主要涉及到車身的整體外形和內(nèi)外飾件的配置；

用戶的感知要求（感知質(zhì)量）方面的關(guān)注點除車身及內(nèi)外飾件精致性外，還包括與尺寸密切相關(guān)的幾何特性，如形面和棱線及其相互的關(guān)系，主要包括形面間的面差、間隙、對齊、對稱以及形面光順和拼接連貫。

b.在車身結(jié)構(gòu)設(shè)計時，配合車身建模、內(nèi)外飾、電器、底盤、智能化系統(tǒng)和動力系統(tǒng)專業(yè)完成車身、大總成及零部件的定位基準(zhǔn)設(shè)計、幾何公差設(shè)計、精度控制工藝設(shè)計、虛擬裝配驗證及優(yōu)化、公差標(biāo)注（Geometry Dimensioning & Tolerancing，GD&T）工作，最終形成規(guī)范的工程圖樣，并形成整車及零部件幾何精度控制計劃和控制方法前期策劃[5]。

3.2 工業(yè)化生產(chǎn)準(zhǔn)備階段

該階段的主要協(xié)同對象是工藝設(shè)計和實施方，其目標(biāo)是實現(xiàn)尺寸特性的尺寸目標(biāo)。

a.配合沖壓、焊接、涂裝和總裝4大工藝設(shè)計的開展，針對尺寸特性給出相應(yīng)的方案建議，并共同完成生產(chǎn)線工藝方案的詳細(xì)設(shè)計；

b. 從系統(tǒng)角度識別關(guān)鍵工序及風(fēng)險點并設(shè)計相應(yīng)的前期試驗，以確保工藝能力和風(fēng)險可控；

c.針對零部件過程控制要求開展各工序的檢測工藝設(shè)計，包括尺寸（在線）檢測、檢具檢測、數(shù)字化坐標(biāo)檢測，形成尺寸偏差控制的工藝文件[6]；

d.對各工序工藝能力進(jìn)行充分驗證，并基于車身的整體幾何特性給出調(diào)試和調(diào)整方案，以確定可裝配性和調(diào)整策略；

e.配合工裝、設(shè)備、檢具、外購件的準(zhǔn)備工作，開展幾何精度檢測和確認(rèn)工作；

f.最終固化各種量產(chǎn)條件，為量產(chǎn)的順利開展提供保障。

3.3 量產(chǎn)階段

該階段的主要工作是確保對零件部偏差的有效控制，實現(xiàn)制造能力和產(chǎn)品精度的保持并及時發(fā)現(xiàn)問題和持續(xù)改進(jìn)。

在具體操作中，尺寸工程的3個階段被分解為V&V—A流程中的6個步驟（圖3）?？傮w上看，尺寸工程的工作周期緊扣制造中各交付期，但在實際操作中由于工作內(nèi)容和復(fù)雜程度的不同，在各階段的工期并不均衡，會在一定程度上提高尺寸工程相關(guān)操作的難度。表1為尺寸工程工作流程中各階段的主要工作與交付物。

4 尺寸工程關(guān)鍵技術(shù)

從前文可以看到，尺寸工程中不僅涉及到單項技術(shù)，更涉及到體系及管理，其中的關(guān)鍵技術(shù)如下。

4.1 車身總體精度設(shè)計技術(shù)

基于市場調(diào)研、車型定位、競品車分析、整車造型和配置、可制造性分析、制造系統(tǒng)能力和供應(yīng)鏈能力綜合因素，以規(guī)范的方式形成對整車精度指標(biāo)、分解與控制策略。

4.2 零部件定位與基準(zhǔn)傳遞設(shè)計技術(shù)

綜合車身外形、零部件結(jié)構(gòu)、成型工藝順序、裝配工藝方案，對車身成型過程中的裝配基準(zhǔn)和基準(zhǔn)體系、定位基準(zhǔn)和基準(zhǔn)體系、定位支撐方案進(jìn)行體系級的設(shè)計，實現(xiàn)基準(zhǔn)和基準(zhǔn)體系的有效傳遞，保障最終的裝配精度。

4.3 零部件精度設(shè)計與尺寸鏈驗證技術(shù)

基于整車精度設(shè)計與控制策略以及現(xiàn)場制造控制能力，應(yīng)用最新的產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范（Geometrical Product Specifications，GPS）標(biāo)準(zhǔn)體系（包括GD&T）[6]，對零件部精度進(jìn)行合理分配、設(shè)計和規(guī)范，采用面向功能和控制的公差標(biāo)注方法進(jìn)行公差規(guī)范，并運用三維尺寸鏈分析技術(shù)對所標(biāo)注公差值的合理性進(jìn)行數(shù)字化分析，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行公差值的優(yōu)化。對產(chǎn)品進(jìn)行三維尺寸鏈分析的實質(zhì)是對誤差狀態(tài)及裝配結(jié)果的仿真分析，因此，正確的誤差模型建立是分析結(jié)果反映真實狀態(tài)的根本。

4.4 尺寸特性驗證技術(shù)

受限于目前的尺寸鏈虛擬分析能力，為進(jìn)一步探究車身材料、結(jié)構(gòu)和實際制造離散方面的綜合影響以及潛在的質(zhì)量風(fēng)險，在產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計階段還須對復(fù)雜尺寸設(shè)計方案的穩(wěn)健性開展進(jìn)一步的試驗驗證。通常情況下，對尺寸特性的驗證是通過模擬實際工況的產(chǎn)品零部件和裝配過程來實現(xiàn)。

4.5 測量與過程控制技術(shù)

基于零部件結(jié)構(gòu)特點、成形控制要求對制造過程制定測量與監(jiān)控方案，包括測量設(shè)備配置方案、測點配置、現(xiàn)場功能量規(guī)配置、測量數(shù)據(jù)分析方法（包括統(tǒng)計分析），形成完整的測量工藝方案、數(shù)據(jù)分析方案和控制策略[3]。

4.6 尺寸工程中的設(shè)計閉環(huán)管理技術(shù)

以實際產(chǎn)品達(dá)到產(chǎn)品設(shè)計階段要求為目標(biāo)，對前期設(shè)計假設(shè)、設(shè)計結(jié)果規(guī)范、實際測量數(shù)據(jù)及質(zhì)量分析報告進(jìn)行全過程管理，構(gòu)建經(jīng)驗積累和教訓(xùn)總結(jié)的反饋機(jī)制并完善尺寸工程的知識體系和工程數(shù)據(jù)庫。

4.7 尺寸工程標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)

由于汽車車身具有相似性特點，因此標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)的應(yīng)用是加速尺寸工程操作的關(guān)鍵，這其中包括了流程的標(biāo)準(zhǔn)化、標(biāo)注的標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)值的標(biāo)準(zhǔn)化、操作的標(biāo)準(zhǔn)化、方法的標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)據(jù)和接口的標(biāo)準(zhǔn)化。

4.8 尺寸工程中的信息快速處理技術(shù)

針對尺寸工程中信息流轉(zhuǎn)要求對各階段輸入輸出信息標(biāo)準(zhǔn)化，通過文檔、表格和圖紙模塊快速生成工程信息。同時，基于模型定義（Model Based Defintion，MBD）技術(shù)的應(yīng)用，能幫助實現(xiàn)對后端的信息化驅(qū)動。

在體系方面看，獨立抽取出尺寸特性不僅與4大工藝的關(guān)系密切，同時也和各子系統(tǒng)或零部件相互關(guān)聯(lián)。由此，在實際操作中專業(yè)間和過程間的交匯以及技術(shù)與管理的交匯甚至反復(fù)交匯是必不可少的。這種交匯和有效處理是尺寸工程的又一大技術(shù)特點，其核心操作包括了平衡、共識和一致等，相關(guān)的交匯主要體現(xiàn)如下。

交匯1：尺寸工程與造型、結(jié)構(gòu)設(shè)計、工藝設(shè)計交匯。特別是對于某些造型意圖，常規(guī)的結(jié)構(gòu)或工藝方案可能難以達(dá)成尺寸配合的目標(biāo)，其結(jié)果是不僅達(dá)不到造型效果，還可能帶來其它缺陷，此時，尺寸工程需要評估這些風(fēng)險，并使造型、結(jié)構(gòu)和工藝上達(dá)成一致；

交匯2：尺寸工程與產(chǎn)品設(shè)計交匯。產(chǎn)品的許多功能與環(huán)境件尺寸相關(guān)，如懸架的位置與車身尺寸相關(guān)。尺寸工程需要匯聚各專業(yè)給出對其它專業(yè)的尺寸需求，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建尺寸目標(biāo)體系；

交匯3：尺寸工程與產(chǎn)品及工藝交匯。尺寸工程需要結(jié)合制造系統(tǒng)，特別是公差要求與4大工藝能力不匹配情況，給出產(chǎn)品合并、拆分、配合結(jié)構(gòu)或工藝線路建議，并從尺寸特性和體系角度出發(fā)給出調(diào)試建議，通過現(xiàn)場調(diào)試，達(dá)成尺寸目標(biāo)；

交匯4：尺寸工程與制造過程交匯。尺寸工程需要結(jié)合制造能力、測量能力和控制能力，制定量產(chǎn)的監(jiān)控方案。

專業(yè)交匯的處理能力是專業(yè)素養(yǎng)、知識體系和溝通交流技能多方面綜合能力的體現(xiàn)，其中也必然包含有相關(guān)管理規(guī)范支撐。

市場競爭的日益激烈和相關(guān)技術(shù)飛速發(fā)展，也對車身尺寸工程提出了更大的挑戰(zhàn)，從目前看主要體現(xiàn)在如下方面。

a.用戶對美學(xué)和感知誤差要求的增長明顯快過零部件精度（主要受限于工藝能力、時間、成本控制）的提升速度。解決這方面問題要求尺寸工程有更精巧和全面的構(gòu)思；

b.更短的開發(fā)周期要求對尺寸目標(biāo)按時達(dá)成提出了重大挑戰(zhàn)。尺寸目標(biāo)的實現(xiàn)受限于工序，其優(yōu)化也必然在工序穩(wěn)定之后。當(dāng)試生產(chǎn)和預(yù)批量壓縮周期時，留給尺寸穩(wěn)定和改善的時間往往非常短暫?？s短尺寸適配時間需要有更新和更好的方法；

c.新產(chǎn)品和新工藝引發(fā)了新的尺寸需求。新能源汽車、自動駕駛汽車以及車身零件整體壓鑄、碳纖維車身和3D打印的車身零件新材料和工藝的應(yīng)用對尺寸工程提出了體系性的挑戰(zhàn)，需要尺寸工程重新評估制造體系，創(chuàng)造相適應(yīng)的結(jié)構(gòu)和工藝構(gòu)思，并重構(gòu)尺寸控制能力；

d.數(shù)字化技術(shù)對尺寸工程的挑戰(zhàn)可以說是全面的，這其中不僅包括汽車設(shè)計、制造裝備、過程控制，也包括尺寸工程自身的數(shù)字化賦能和加速。從某種角度看，數(shù)字化技術(shù)對尺寸工程最大的挑戰(zhàn)是尺寸工程的數(shù)字化思維。

5 數(shù)字化對尺寸工程的賦能

數(shù)字化是運用計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對設(shè)計制造過程進(jìn)行加速和賦能的操作過程。從工業(yè)化進(jìn)程來看，對良好的工程實踐進(jìn)行規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)化是工程目標(biāo)達(dá)成的基礎(chǔ)，從目前尺寸工程的工程實踐，特別是相當(dāng)一部分車企已建立的V&V—A系統(tǒng)工作流程來看，都為數(shù)字化賦能和加速提供了良好的基礎(chǔ)，目前的數(shù)字化也是基于該流程展開的，主要體現(xiàn)在以下5個方面。

a.基于現(xiàn)有工作流程的數(shù)字透明，實現(xiàn)對整個工作和對象的透明，并為循證決策提供技術(shù)和數(shù)據(jù)支撐；

b. V字形流程中各項工作節(jié)點自身的數(shù)字化賦能和加速，這部分主要是各類專用數(shù)字化工具的研發(fā)和應(yīng)用；

c.沿V字形流程的數(shù)據(jù)流和信息流的加速，包括數(shù)據(jù)和信息的快速、無損和精準(zhǔn)的傳輸以及直接驅(qū)動后端工作的能力；

d.通過前端模型和決策信息以及后端實際狀態(tài)信息的采集和關(guān)聯(lián)，構(gòu)建形成V字型兩則的孿生模型，為設(shè)計制造的一體化和數(shù)字化驗證提供基礎(chǔ)；

e.在上述工作的基礎(chǔ)上，著手構(gòu)建整個V&V—A流程的系統(tǒng)模型，為尺寸工程的技術(shù)迭代和知識迭代提供基礎(chǔ)。

從目前企業(yè)在數(shù)字化方面的工作來看，尺寸工程的數(shù)字化進(jìn)程是隨著智能制造技術(shù)的推進(jìn)同步展開的，目前已經(jīng)在開展的相關(guān)研究和應(yīng)用如下。

5.1 尺寸工程的數(shù)字透明

全過程數(shù)字透明的核心是狀態(tài)、過程、場景和（關(guān)鍵）參數(shù)的全面數(shù)字化，從而使循證決策在尺寸工程運作中得到了有效的應(yīng)用，這些數(shù)據(jù)包括了在設(shè)計階段從功能、美學(xué)和感知要求到技術(shù)參數(shù)和指標(biāo)的全面精準(zhǔn)轉(zhuǎn)化、公差與控制要求的合理并數(shù)字化的規(guī)范、工業(yè)化過程中對制造和控制能力的精準(zhǔn)表述和基于數(shù)字的驗證、量產(chǎn)過程中質(zhì)量狀況的數(shù)字化表征和實時監(jiān)控以及整個實施過程中基于數(shù)字化對風(fēng)險的分析和應(yīng)對。

遍布整個過程和場景的測量數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)和決策數(shù)據(jù)不僅有助于尺寸工程在生產(chǎn)實際中的推進(jìn)，而且這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)也為數(shù)字化工作的深化提供了基礎(chǔ)。

目前許多車企的數(shù)據(jù)采集和管理已拓展至供應(yīng)商，強(qiáng)化了對質(zhì)量的全方位全過程監(jiān)控，并在此基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，通過質(zhì)量數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、手機(jī)APP實現(xiàn)了尺寸工程中數(shù)據(jù)的實時和全域送達(dá)，形成了更為快速靈動的質(zhì)量管控模式。

另有車企充分運用無處不在的手機(jī)，研發(fā)了隨時隨地采集競品車型信息的APP程序，有效支撐了前端設(shè)計工作。

5.2 尺寸工程的數(shù)字化工具與應(yīng)用

從某種角度看，尺寸工程是一個自成體系的專業(yè)小系統(tǒng)、企業(yè)級的信息和流程管理系統(tǒng)，技術(shù)平臺建設(shè)往往不會涉及到這個層面。同時，尺寸工程應(yīng)用中也有許多專業(yè)性的操作需要加速和能力提升。上述這些都注定了尺寸工程數(shù)字化的專業(yè)性和專用性（事實上絕大多數(shù)的數(shù)字化都具有這樣的特性）。

正是因為專業(yè)性和專用性特性的存在，許多車企都基于自身需求專門研發(fā)了相應(yīng)的工程模板、信息采集、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)處理、報表生成工具軟件和模塊以及項目和團(tuán)隊管理軟件和模塊，并通過相應(yīng)的數(shù)據(jù)接口與企業(yè)的大系統(tǒng)平臺關(guān)聯(lián)，有效提高了工作和管理效率。

目前國內(nèi)車企在這方面的數(shù)字化工作可謂是全面開展，幾乎涉及到了所有的工作內(nèi)容，如在造型設(shè)計階段的虛擬現(xiàn)實和增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用，在結(jié)構(gòu)分析階段的尺寸和變型分析，在公差設(shè)計階段的三維尺寸鏈分析、DTS完整性和合規(guī)性檢查、GD＆T圖紙模板化自動生成，控制方案設(shè)計中的自動測點配置、三坐標(biāo)自動測量程序生成以及機(jī)器人自動掃描測量程序生成、匹配驗證階段的擬實技術(shù)（Simulated Reality，SR）功能研發(fā)以及測量數(shù)據(jù)自動分析和數(shù)字化報告生成。此外尺寸工程項目同步管理功能模塊也已在多個車企得到了研發(fā)和應(yīng)用。

5.3 尺寸工程系統(tǒng)模型構(gòu)建

尺寸工程的全面規(guī)范化、透明化、工具化將為最終的模型化奠定基礎(chǔ)，在所構(gòu)建的體系模型上，才有可能應(yīng)對前端的設(shè)計變更、中間的工藝變更以及后端的整改變更。同時還能為技術(shù)和知識的迭代提供平臺和工具。

這方面工作的基礎(chǔ)是基于模型定義和設(shè)計（Model Based Definition/Design，MBD）技術(shù)的應(yīng)用，以及配套的管理流程。目前部分車企已開始采用基于三維的GD&T信息化標(biāo)注，形成基于三維的產(chǎn)品制造信息模型（Product Manufacture Information，PMI），這些模型可用來直接驅(qū)動后端的操作，信息讀取和應(yīng)用，并實現(xiàn)“無紙化”，同時還能實現(xiàn)全自動操作以及變更響應(yīng)和自動處理。

支撐這個建模的國際標(biāo)準(zhǔn)主要包括ISO 16792： 2021 Technical product documentation — Digital product definition data practices、ASME Y14.41-2012 Digital product definition data ptactices、ISO 23952： 2020 Automation systems and integration — Quality information framework （QIF） — An integrated model for manufacturing quality information，同時在實施過程中也需要企業(yè)針對業(yè)務(wù)和流程構(gòu)建細(xì)化的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

5.4 尺寸工程大數(shù)據(jù)應(yīng)用

由于汽車白車身的結(jié)構(gòu)以及工藝過程具有明顯的相似性，當(dāng)通過全樣本、全過程、全場景的檢測分析并實現(xiàn)了數(shù)字透明后，就形成了一個事實上的大數(shù)據(jù)場景，在這種數(shù)據(jù)條件下，運用知識圖譜、模式識別大數(shù)據(jù)工具進(jìn)行深度數(shù)據(jù)挖掘就成為可能，并最終達(dá)成知識提取、輔助智能決策的目的。

目前國內(nèi)已有車企在探討這方面的可行性，并已在局部領(lǐng)域開展了相關(guān)的應(yīng)用研究。

6 結(jié)束語

汽車尺寸工程技術(shù)的發(fā)展和成功應(yīng)用取得良好效果，其主要得益于以下5個方面。

a.全面運用工程思維直面VUCA場景，充分運用過程方法、循證決策、持續(xù)改進(jìn)質(zhì)量原則以及風(fēng)險管控思維，并通過面向交付的V&V—A流程，通過對分解需求、構(gòu)建系統(tǒng)和分級達(dá)成的全面質(zhì)量管控，特別是設(shè)計質(zhì)量控制，最終使之成為一個體系目標(biāo)明確、可操控、可度量、可交付的制造系統(tǒng)；

b.充分運用了標(biāo)準(zhǔn)化思維，固化了操作、過程和方法，確保了質(zhì)量和質(zhì)量的持續(xù)性，也為后端操作和管理的自動化、數(shù)字化和智能化提供了基礎(chǔ)；

c.充分應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的力量，通過ISO/GB產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范和驗證（Geometry Product Specification and Verification，GPS&V）和ASME GD&T最新公差標(biāo)準(zhǔn)的全面貫徹和應(yīng)用，運用先進(jìn)的公差定義方法，實現(xiàn)了承載質(zhì)量要求的公差模型和圖樣的“真”，從根本上解決了產(chǎn)品幾何質(zhì)量定義的核心問題；

d.充分運用了數(shù)字化工具，通過全樣本、全過程、全場景的測量和數(shù)字透明以及虛擬、擬實場景和相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用，不僅有效地加速了尺寸工程技術(shù)應(yīng)用的效率，還通過與工藝過程和能力的關(guān)聯(lián)，形成了大數(shù)據(jù)場景，為智能技術(shù)的應(yīng)用打下基礎(chǔ)；

e.尺寸工程在系統(tǒng)模型構(gòu)建方面的探討，為技術(shù)和產(chǎn)品迭代、以及智能技術(shù)的應(yīng)用打下基礎(chǔ)。

尺寸工程本身是制造業(yè)的一項共性和基礎(chǔ)技術(shù)，是破解復(fù)雜產(chǎn)品幾何精度設(shè)計和保障難題的利器，其目標(biāo)不僅是第一次就做“對”、還要次次都做“對”，更要越做越快、越做越好。目前，尺寸工程已在國內(nèi)的3C、白家電等領(lǐng)域得到了應(yīng)用推廣，也受到了諸如航空、航發(fā)、航天等領(lǐng)域的持續(xù)關(guān)注?？傊?，已形成的完整理論和體系的尺寸工程技術(shù)對產(chǎn)品幾何質(zhì)量保障的理念、思路和方法對整個制造業(yè)具有普適意義。

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