看不见的“冰山之下”,探秘数字时代的奥迪品质保障

来源:环球时报精致生活   | 作者:金晓宇 | 2018/1/10 17:49:40

       美国著名质量管理专家朱兰博士曾有一个经典的论断——“21世纪是质量的世纪”,质量将成为和平地占有市场最有效的武器,成为社会发展的强大驱动力。
       对于汽车制造业而言,品质是一笔隐性的财富。它并不流露于短期的乍见之欢,而蕴藏于细水长流的时间之中,并逐渐积累成一个品牌的口碑和形象。对于豪华汽车品牌,品质更是最核心的竞争力之一,因为消费者往往对品质的期望更高,未来更是如此。
       在记者以往的印象中,品质保障往往聚焦于生产环节,一台台全自动机械臂的精准操控、一道道工序的激光雷达检测、出厂前的人工感官全面检测……一道道“鬼门关”前,残次品被无情地扼杀在了摇篮里。
       我以为这就是关于“质保”的全部内涵,直到不久前,记者来到了德国豪华汽车品牌奥迪的总部英戈尔施塔特,并同质保工程师们展开了一场深入的头脑风暴后,才发现,此前的想法过于简单而表面化。
       真正的质保工作如同一座巨大的冰山,人们所看到了、了解到的只是冰面之上的“显性”部分,而深藏于冰面之 下的,是更为广阔的“隐性”部分。质保工作的起点,并不是始于生产链中后端的制造阶段,而是在前端的设计研发阶段,并且贯穿于整个产品流程。且随着数字化进程的加速,奥迪所面临的质保变革与挑战也在加剧。
      “大趋势数字化、可持续性和城市化正在改变消费者对质量的理解,并影响着我们质保部门的工作。我们的工作正在从单纯的组件分析转向整体系统视角。在此过程中,我们将会越来越多地借助虚拟和数字方法。”奥迪质保部负责人Werner Zimmermann告诉记者。
       而这,也带来了一种全新的工作方式。“我们的质保工作正在从(末端)检测走向(前端)控制。”他向记者介绍了生产领域的“十倍法则”,即在创造价值的过程中,一个未被发现的错误在每个步骤中造成的损失会以十倍的比例增加。“越早发现并消除错误,公司的成本效益就越高,在质保上节省始终是代价最昂贵的方案。”
       正是基于这些认识,Werner Zimmermann所带领的专家团队在新产品开发的早期就参与其中,在概念方面提供见解或是与设计团队协调材料的选择。早期介入可以避免流程后期的更改及其产生的额外成本。
       也正得益于数字化,奥迪质保工程师在整个产品创建的过程中可进行数据收集、分析和追踪,数字化的表达和呈现不仅为他们在研发阶段介入其中提供了新的技术手段,更为后期的总结、改进、付诸实践并完善新的功能提供了可能。

      测量技术的数字化转变

       “如今的数字精测样架,使得我们可以提前将我们的专业知识投入到产品创建过程中去,甚至可以早至生产开始的两年半之前。”精测样架及测量部门负责人Marcus Hoffmann告诉记者。“以前我们在生产开始10个月前才开始检测实体零部件,而现在这项工作基本上可以利用3D模型提前进行。”
       随着汽车新技术的发展,精测样架能够完成的工作也在不断扩展和更新。全新一代奥迪A8就是一个很好的例子。触觉反馈功能的触控面板需要检测的传统操控大大减少了。除了决定零部件的契合度及触感,质保专家的日常工作还包括多媒体系统的功能主题。这就是为什么奥迪将内饰精测样架实现了电气化。
       在内饰精测样架和外部精测样架方面,实体零部件和数字数据之间的界限越来越模糊。以前只是通过人工对表面检查来进行高端品质的审核,今天所需的步骤可以由带有高精度光学感应器的光度传感单元机器人来执行。之后一键即可将生成的数据与其他零部件进行对比。在未来,复杂的算法应该能够模拟零部件在组装和移动过程中产生的相互作用力,奥迪质保正向虚拟总装精测样架迈进。

     半导体元件的开发

       自动化驾驶、动力系统电气化,日益发展的车联网及周边——所有这些创新都是基于强大的半导体技术。“在今天的汽车中,超过80%的创新是由微电子技术实现的,”奥迪质保部的半导体专家Stefan Simon说,“总的来说,如今的汽车里有多达100个互联的控制单元,其中包括多达8000个活跃的半导体。每一个都比第一登月火箭具有更强大的计算能力。”
       奥迪半导体实验室按照预防性质量管理的原则工作。作为半导体质量和分析以及装配和连接技术等课题的中心接点,它能支持跨业务和多学科部件和组件评估、制造和生产的进程。
       半导体实验室的专家们评估各个部件——控制单元的内部运作的适应性、可靠性和生产质量。在开发过程的早期,员工要检查半导体芯片,必须满足要求才能在汽车上使用。这些明显不同于其他应用。智能手机的平均寿命是两年,汽车却大约是15年。因此,车载半导体必须以不同的方式来设计和制造,必须考虑汽车中发生的温差、湿度和振动。
       组件可以在实验室中进行测试,以检测可能发生在汽车中的老化机理。气候室的老化就是这样的一个测试。物理分析也被用来调查老化行为和生产质量。此外,半导体实验室配备了现代X光机和扫描电子显微镜。

      创新材料分析

       随着轻量化技术的进步,汽车也开始采用越来越多的创新材料。如何对这些前沿创新材料进行分析检测,并保障其品质和耐用性,成为了摆在奥迪质保部门的材料技术单位工程师面前的难题。
       除了传统的分析技术,如光学显微镜,奥迪的材料专家也使用扫描电子显微镜进行分析。这使得材料的分析深度大大提高。此外,另一项创新分析工具——聚焦离子束(FIB)也正在被奥迪所使用,奥迪也是第一家采用该技术的整车制造企业。
       聚焦离子束首先在被调查的材料中挖出肉眼看不见的洞。一个完整的扫描电子显微镜提供了一个高分辨率,横截面视图下的材料表面。典型的切割深度为5到50微米——宽度为50到100微米——在2到5小时的切削时间完成。一个主要的优势是,专家可以实时用扫描电子显微镜观测切割过程。
       同时,与如磨削模式的创建机械制备方法相比,FIB提供的巨大优势是:在复杂的材料组合的情况下,只会留下极小的准备工件。这指的是扭曲性质的变化,如由这种准备工件产生的接口。
       除了表面技术的典型分析,如防腐涂料和油漆,奥迪几乎在所有与汽车相关的原材料和材料系统中使用该技术,如金属、玻璃、陶瓷、聚合物、皮革,甚至燃料电池。

      数字化技术服务

       技术服务是产品测试中的品质保证环节的组成部分,是零售市场和奥迪总部之间的重要桥梁。当车辆发生故障后,客户需要通过各地的4S店服务网点进行车辆的故障分析。为了实现不同网点间高效、便捷、统一的分析能力,奥迪开发了专属的分析工具CAR ASYST App,它可以借助智能手机进行快速的故障和错误分析。
       CAR ASYST App通过强大的WiFi以太网适配器接受汽车的无线接入。智能手机的WiFi界面和汽车的故障诊断仪的以太网终端建立联系。通过互联网诊断协议进行信息交流。只需几秒,事件记忆和必需的测量数据就可读出,之后该软件会实时显示相应的数值。
       除上述基本的分析功能外,汽车测量数据也可以与智能感应阅读器相连。比如,可以在加载汽车数据时使用智能手机的视频功能。由于以太网界面100 兆比特流/秒的高速度,控制部门的整个交流可以同时在所谓的镜像同步中记录,而无需额外的布线。技术服务的公司员工和汽车售卖点都会使用CAR ASYST App来定期进行实时系统分析和快速故障诊断。
       通过这个软件,奥迪可以将分散在全球的经销商网点数据直接由下游传到上游,并反馈到研发和生产环节。

      路试检验驾驶安全

       在一个新的奥迪车型得到系列生产的批准前,可靠测试会在试产车辆上展开。在实际可靠性试验前2年开始规划有关设备、位置和驾驶风格的试产车辆,路试检验大约在生产开始前半年进行。
       奥迪在包括欧洲、北美、中国在内的全球范围拥有17个试验站,从世界大都会中心到斯堪的纳维亚寒冷气候区,再到非洲的沙漠干旱气候区,奥迪测试了温度范围为-30 — +50℃的所有气候区的试生产车辆。在路试检验期间,约有600辆试生产车辆在实际道路状况下行驶了5万至10万公里。所有汽车都配备了特殊测量电缆和数据记录器,以便随后跟踪专家提出的任何问题。此外,奥迪还在全球招募了覆盖各个年龄层的测试员,并采用车内移动设备CarPad来记录他们的驾驶感受和反馈。
      通过全新一代奥迪A8,奥迪正将新的驾驶辅助系统投入批量生产。在发布之前,质保人员已经通过数千公里测试验证了所有的系统功能及定义情景下的方案的执行。“为了验证泊车辅助系统,我们做了几千次泊车测试。其中泊车次数不是主要问题,而是要考虑尽可能多的不同条件,如泊车位的尺寸和方向,以及泊车区的类型。这就是为什么我们也在世界各地的站点进行了泊车验证。”奥迪质保部自动驾驶团队的Stefan Stümper博士说。

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