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2023.02 总第 547 期 ¥20.00

ISSN 1004- 2830

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2023.02 总第 547 期 每月 10 日出版

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京朝市监广登字 20170064 号

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新能源维修技术│NEV TECHNOLOGY

一汽-大众ID.4 CROZZ后驱动电机异响的故障诊断、更换及

匹配

故障排除│TROUBLE CLEARING

2019年产丰田威尔法电动行李舱盖功能偶尔失效的

故障排除

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北京现代名图轿车故障3例

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002

003

009

故障排除

TROUBLE CLEARING

002 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 02

文 ：张海阔

一汽 - 大众 ID.4 CROZZ 后驱动电机异响的

故障诊断、更换及匹配

关键词 ：后驱动电机、能量回收、

功率地址装置匹配

故障现象 ：一辆 2022 年产一汽 -

大 众 ID.4 CROZZ 长 续 航 版 纯 电 动 汽

车， 电机型号为 EBN049953， 行驶里

程 2.4 万 km。用户抱怨车辆购买 1 年以

后，感觉低速加速或制动时车辆后部发

出明显的“噔、噔、噔”敲击声。故障

在 B 挡模式行驶较明显，而且在踩下和

松开加速踏板时异响明显，但在持续输

出动力时不明显。

检查分析 ：维修人员举升车辆检

查， 底盘无刮蹭、变形和松动现象。使

用 专 用 故 障 诊 断 仪 VAS6150 检 测， 只

有 09- 中 央 电 气 电 子 装 置 存 在 故 障 码

“B1B1415—— 数 据 总 线 诊 断 接 口 的 散

热器风扇，断路 / 对正极短路”，且故障

码无法清除。但 51- 功率电子装置、03-

制动防抱死系统（ABS） 和 23- 机电助

力制动系统（EBKV）等都没有与故障相

关事件记录。该车型已取消单独给网关

和信息娱乐系统控制单元散热的风扇，

因此故障码 B1B1415 是空故障码，并不

影响车辆功能。将其他一些历史偶发故

障码清除后，试车确认故障依然存在。

维修人员让另一位技师趴在行李

舱 内， 然 后 驾 车 进 行 路 试， 确 认 响 声

来 自 车 辆 后 部 底 盘， 并 且 位 于 车 辆 底

部的中间位置。将车开到维修地沟上

前后反复行驶（图 1）， 发现响声是从

驱动电机内部发出。

维修人员根据故障现象分析，由于

加速阶段有异响，持续驱动时向外输出

动力无异响 ；又因为制动时驱动电机不

会继续向外输出动力，故障车制动时依

然有响声，因此故障原因可能与能量回

收有关系。于是维修人员拔下 ABS 轮速

传感器插接器，以防止能量回收系统工

作。试车发现响声彻底消失，恢复轮速

传感器的插接器使能量回收介入后响声

再现。由此维修人员判断驱动电机故障。

由于该车型采用电机、电控和减速

器高度集成的三合一组件，经查询，驱

动电机没有单独零件提供，所以只能更

换三合一总成件

故障排除 ：更换三合一总成（图 2）。

带功率电子装置的新驱动电机安装后，

需 要 匹 配 防 盗 系 统， 车 辆 才 可 以 进 入

READY。试车发现响声消失， 但功率电

子装置报故障码“41733——控制单元，

软件不兼容”（图 3）， 同时仪表板高电

压系统黄色故障指示灯点亮。

由于新的驱动电机软件版本较

高， 维 修 人 员 在 对 功 率 电 子 装 置 控 制

单 元 做 在 线 软 件 配 置 时， 系 统 直 接 提

示“ERP0617”， 即 未 能 计 算 出 控 制 单

元信息而导致匹配失败。用其他正常车

辆尝试给新换的功率电子装置做在线软

件配置，发现只能显示匹配值，并没有

参数设置和编码。直接用 ODIS 服务版

解 SFD 后改用 ODIS 工程版进入 HEX 服

务，输入“2E 09 03 01”，返回值为“6E

09 03”（图 4）。重新开关点火开关后，

故障码可以删除（如返回值不是“6E 09

03”，请确认 SFD 已解除重新操作）。

功率电子装置匹配完成后，借助冷

图 1 车辆停放在地沟上判断异响

图 2 驱动电机三合一总成

图 3 功率电子装置故障码

（下转第 4 页）

故障排除

TROUBLE CLEARING

003 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 02

文 ：江浩男、蒋钱浩

2019 年产丰田威尔法电动行李舱盖功能偶尔

失效的故障排除

关键词 ：电动行李舱盖锁总成、位

置开关

故障现象 ：一辆 2019 年产进口丰

田威尔法混合动力多用途汽车（MPV），

搭载 2AR 型 2.5 L 发动机和 E-CVT 无级

变速器，行驶里程为 1.9 万 km。该车曾

因电动行李舱盖功能存在偶发性失效来

店检测，当时检测无故障码存储，断开

蓄电池再装回后一切又都恢复正常，长

时间试车无法重现故障。维修人员建议

用户继续使用。近日用户反映故障再次

出现，且采用之前的断电方式后故障依

旧存在，因此来店维修。

检查分析 ：维修人员接车后， 了解

之前的维修信息并得知，该车之前因追

尾事故钣金修复过行李舱盖，但并未涉

及电子元件及线路的维修。该事故之后

过了一个多月才出现偶发行李舱盖工作

不良现象。近日该车出现行李舱盖打开

后关不上的现象，用力关上之后行李舱

盖就再也无法打开。

维修人员首先检查前部的电动滑动

门主开关能否打开。然后使用遥控器将

车辆上锁后解锁，再遥控打开行李舱盖，

结果无法打开。手动按压行李舱盖开启

开关，也无法打开。用丰田专用故障诊

断仪 Techstream 对全车进行扫描， 各

个控制单元均未存储当前故障码。

该车电动行李舱盖并非是传统的由

控制单元直接控制电机开关的类型，它

还包含位置记忆和防夹功能。它可以正

常工作的前提是，电动行李舱盖锁总成

U9 的位置开关处于正确的位置。若位置

异常，电动行李舱盖电动机单元 K22 将

无法正确判断当前的行李舱盖位置，此

时 K22 将不会控制行李舱盖锁电机工作。

所以该车的行李舱盖锁电机无法通过断

开线束插接器，并按下行李舱盖解锁开

关，检查 K22 有无输出 12 V 电压来判断

故障。关于这一点，就和传统行李舱盖

控制系统在测量上有所区别。

该车电动行李舱盖系统的正确检测

方式是，先通过数据流查看棘爪开关和

位置开关的当前状态。进入行李舱盖控

制单元查看当前数据流，发现初始开关

位 置（Closer Position SW） 一 直 处 于

OFF 状态（图 1）。由于电动行李舱盖锁

无法打开，维修人员采用应急的机械方

式将其打开，这在数据流中是不会显示

出来的。

维修手册对于初始开关位置 ON 与

OFF 的解释是 ： ON 表示行李舱盖锁中心

齿轮位于中心位置 ；OFF 表示行李舱盖

锁中心齿轮未置于中心位置。所以得执

行行李舱盖锁电机转动，数据流才会有

变化。正常状态下，当行李舱盖锁处于

关闭时，初始开关位置数据应该为 ON。

此时行李舱盖锁状态为关闭，但初

始位置开关位置数据为 OFF，那么基本

可以将该车故障范围锁定在电动行李舱

盖锁位置开关信号相关部分。由此该故

障可能的原因有 ：①行李舱盖锁位置开

关线路故障 ；②行李舱盖锁位置开关元

件损坏 ；③ K22 局部损坏。

维修人员采用机械方法将行李舱盖

锁调整至锁止状态。然后根据电动行李

舱盖锁开关电路图（图 2）， 测量 U9 插

接 器 的 U9/6 端 子 电 压， 为 2.6 V， 正

常。测量 U9/6 端子至 K22 插接器 24 号

端子之间的电阻，为 0.2 Ω，正常。测量

U9/7 端子对搭铁电阻，为 0.5 Ω，也正常。

因此可以排除行李舱盖锁位置开关线路

故障的可能性。

断开 K22 的线束插接器， 测量 1 号

端子和 2 号端子之间的电阻， 为 0.5Ω，

符合正常电机电阻。使用蓄电池的正极

和负极分别加载 K22 的 1 号与 2 号端子，

（下转第 4 页） 图 1 行李舱盖关闭状态下的位置信号 发现电机可以正常正、反向旋转，排除电

故障排除

TROUBLE CLEARING

004 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 02

机元件卡死故障。那么

现在究竟是 K22 局部损

坏（控制单元内部控制

电机的部分损坏）， 还

是 U9 背门门锁总成损

坏？

维 修 人 员 先 对 U9

的位置开关部分进行检

测。依据维修手册标准

（ 图 3）， 测 量 U9 的 6

号和 7 号端子 ：扇形齿

轮未置于中立位置时电

阻 大 于 10 kΩ， 正 常 ；

扇形齿轮位于中立位置

时电阻为 150 Ω ；不正

常。仔细观察发现 U9

似乎有形变。对比新件

发现故障车的 U9 位置

开关中间触点位置间隙

过 大（ 图 4）， 无 法 给

图 2 电动行李舱盖电路图

图 3 行李舱盖锁总成位置开关信号测量标准

图 5 行李舱盖锁有点变形

图 4 电动行李舱盖锁总成新旧件对比

故障排除。

回顾总结 ：偶发性故障是维修人员

最不喜欢处理的。该车在检测过程中，电

动行李舱盖的功能曾经恢复正常，当时

还以为是线路接触不良所致，但无论怎

么晃动、拽拉相关线束，故障都没有重现。

正当要交车时， 故障又再次出现， 维修

人员才得以继续排查直至找到故障点。

事后仔细观察电动行李舱盖锁总成

可以发现，它的钢板有一点变形（图 5），

不仔细的话很难看出来。推测是上次追

尾事故造成， 由于外部变形量非常小，

因此钣金维修时并没有将其更换，导致

后续故障的发生。

图 4 运用 ODIS 工程版进入 HEX 服务输入匹配值

图 5 大众专用冷却液抽排、加注设备

（上接第 2 页）

却液排空装置 VAS6096 对冷却系统进行

抽空并重新加注冷却液（图 5），然后操

作 VAS6150 进 入 01- 发 动 机 引 导 功 能，

选择冷却系统排气。冷却系统排气后，

车辆维修工作彻底完成。维修人员给新

驱动电机的号码，并告知

用户，需携带新的驱动电

机号、新驱动电机合格证、

任务委托书、车主身份证

以及行驶证，到车管所预

约更换行驶证。

回顾总结 ：该车是因

为后驱动电机内部机械故

障，能量回收让负荷的切

予 K22 当前有效的行李舱盖位置信息，

最终导致电动行李舱盖无法正常开启。

故障排除 ：更换新的电动行李舱盖

锁总成后试车，电动行李舱盖工作正常，

换力度加大而引起异响。针对这类后驱

动电机异响故障，可以通过拔 ABS 轮速

传感器插接器试车可以快速判断。

故障排除

TROUBLE CLEARING

005 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 02

文 ：田锐

2018 年产雷克萨斯 LX570 行驶中四驱控制

系统故障灯点亮

关键词 ：中央差速锁换挡电机开关

故障现象 ：一辆 2018 年产雷克萨

斯 LX570 运动型多功能车（SUV），搭载

3UR-FE 型 5.7 L 发动机和 AE80F 型 8 挡

自动变速器， 行驶里程 16.1 万 km。据

用户反映，该车行驶中仪表板上的中央

差速锁指示灯和低速四驱（4LO）指示

灯点亮（图 1）。

因用户所述故障来店检修过。当时到店后

故障灯未点亮，用雷克萨斯专用故障诊断

仪 Lexus GTS 进行车辆健康检查，发现车

辆四驱控制系统存有故障码“P17DF——

中央差速锁限制开关电路”。因为不排除

车辆在使用中用户误触集成控制面板上的

中央差速锁控制开关，或四轮驱动控制系

统应用程序误报所致，故先将故障码删除，

并建议车主后期使用观察。

在了解之前的相关作业记录后，维

修人员用故障诊断仪检测，依然存储了

之前的故障码 P17DF。该故障码的诊断

控制逻辑是：当发动机开关置于 ON（IG）

位置，中央差速锁控制开关在松开和锁

止之间切换时，位于分动器换挡执行器

总成内的中央差速锁锁止执行器工作，

中央差速锁换挡电机中限位开关 TL2 和

TL3 的 ON/OFF 组 合 不 匹 配。 正 确 的

TL2 和 TL3 应处于表 1 列出的 ON/OFF

组合之一， 其控制电路如图 3 所示。分

动器换挡执行器总成在高速（H4）和低

速（L4） 之 间 切 换 时， 限 位 开 关 HL1、

HL2 和 HL3 应位于表 2 列出的 ON/OFF

组合之一。根据故障码分析，故障原因

可能涉及 3 个部位 ：①线束和连接器 ；

②分动器换挡执行器总成 ；③四轮驱动

控制 ECU。

图 1 仪表板故障灯显示

图 3 四驱控制系统电路图

表 1 中央差速锁限位开关组合列表

图 2 四驱控制系统零部件位置

端子

模式

松开 切换 锁止

TL2 OFF ON ON

TL3 ON ON OFF

检查分析 ：该车为四驱车型， 配备

了 JF2A 型带托森限滑中央差速器的分

动器（图 2）。维修人员与用户沟通得知，

故障发生时该车正常行驶，用户并未触

碰四轮驱动控制开关及中央差速锁控制

开关，中央差速锁指示灯和 4LO 指示灯

突然点亮。而故障发生前后车辆没有任

何异常，而且故障灯点亮后也不影响正

常驾驶。该故障在几个月前发生过 1 次，

来店检查后未发现问题，建议清除故障

码后观察使用。之后车辆使用一切正常，

直到这次故障发生。用户表示目前用车

频繁且经常是高速路况，为排除安全隐

患，希望此次能将该故障彻底排除。

维修人员查询该车履历发现，该车确

本 着 科 学 规 范、 高 效 快 捷 的 诊 断

原则，诊断测量前首先对四轮驱动模式

切换的工作原理进行梳理。以 H4F——

H4L 切换模式（四驱高速驱动和中央差

速器松开——四驱高速驱动和中央差速

器锁止）为例。在 H4F 模式下，中央差

速器锁控制开关打开时，四轮驱动控制

单元（四轮驱动控制 ECU）启动中央差

速器锁换挡电动机，以使中央差速器锁

换挡拔叉轴向右移动（图 4）。同时，中

故障排除

TROUBLE CLEARING

006 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 02

器总成侧连接器 C43， 使

用同规格类型的检测探针

检查 A27 的 9 号和 10 号端

子以及 C43 的 5 号和 6 号

端子是否有虚接。经插拔

检查， 排除了端子接触不

良的可能性。

使 用 万 用 表 欧 姆 挡，

分别测量 A27 的 9 号和 10

号 端 子 与 C43 的 5 号 和 6

号端子之间的通断及对搭

铁导通情况。测量结果如

表 3 所示， 排除了 A27 和

C43 之间线束断路和对搭

铁短路的可能性。

将 插接 器 A27 恢复 牢

固，将点火开关置于 IG-ON

图 5 冻结数据帧 1

图 6 冻结数据帧 2

图 4 H4F——H4L 切换示意图

表 2 分动器换挡执行器高、低速切换限位开关组合列表

端子

模式

高速（H4） 切换 低速（L4）

HL1 ON ON

←→

OFF

←→

OFF OFF

HL2 OFF OFF OFF ON ON

HL3 OFF ON ON ON OFF

央差速器锁换挡拨叉轴与分动器 1 号换

挡拔叉一起向右移动。因此，中央差速

器锁套与差速器壳和驱动链轮件接合且

模式切换至 H4L。四轮驱动控制 ECU 通

过限位开关和中央差速器锁位置开关检

测中央差速器的状态。当中央差速器锁

止时，四轮驱动控制 ECU 使中央差速器

锁止指示灯点亮。

在充分理解了故障码 P17DF 的诊断

控制逻辑和四轮驱动模式切换的工作原

理后，结合分动器换挡执行器总成在故

障发生时的冻结数据帧进行分析（图 5

和图 6）。从冻结数据帧可以看出，故障

码产生时，电源处于 IG-ON 模式，制动

踏板踩下，换挡杆位置状态 P 挡，车速

0 km/h，四轮驱动控制开关和中央差速

锁控制开关均未按压， 四驱高速 - 四驱

低速换挡电机和中央差速锁换挡电机目

标电流均为 0 A。

分动器换挡执行器总成当前运行工

况隶属四驱高速驱动和中央差速锁松开

状态， 此时四驱高速 - 四驱低速换挡电

机 中 的 限 位 开 关 HL1、HL2 和 HL3 的

ON/OFF 组合与表 2 中的高速（H4）模

式一致，但中央差速锁换挡电动机中的

限位开关 TL2 和 TL3 的 ON/OFF 组合与

表 1 中的松开模式不一致。由此四轮驱

动控制 ECU 检测出中央差速锁换挡电机

中的实际限位开关组合状态与目标限位

开关组合状态不一致，故判断四驱控制

系统发生故障，于是设定故障码并点亮

中央差速锁指示灯和 4LO 指示灯。

参照四驱控制系统电路图并结合维

修手册标准作业流程对故障码 P17DF 进

行诊断测量（图 7）。首先。将点火开关

置于 IG-OFF 模式，分别断开四轮驱动控

制 ECU 侧插接器 A27 和分动器换挡执行

故障排除

TROUBLE CLEARING

007 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 02

模 式， 使 用 万 用 表 电 压 挡 测 量 C43 的

5 号和 6 号端子， 即测量四轮驱动控制

ECU 的输出电压。经测量，5 号和 6 号

端子电压均为 12.8 V，正常。

综上所述，最终判断故障是因为中

央差速锁换挡电机限位开关 TL3 间歇性

接触不良，四轮驱动控制 ECU 检测出中

央差速锁换挡电机限位开关的组合状态

与标定状态不一致，因而设定故障码并

点亮中央差速锁指示灯和 4LO 指示灯。

因限位开关 TL3 与中央差速锁换挡电机

一体整合，不可单独拆检维修，而中央

差速锁换挡电机又与分动器换挡执行器

总成一体整合，故需更换分动器换挡执

行器总成。

故障排除 ：更换分动器换挡执行器

总成后，再次连接诊断仪读取车辆四驱

控制系统数据流（图 8、图 9 和图 10）。

可 以 看 出， 当 点 火 开 关 置 于 IG-ON 模

式，换挡杆位于 P 挡，通过按压中央差

速锁控制开关， 使四驱模式在 H4F——

H4L——H4F 之间来回切换， 中央差速

锁换挡电机限位开关 TL2 和 TL3 的 ON/

OFF 组合状态与标定一致，至此故障彻

底排除。

回顾总结 ：在诊断此类中央差

速 锁 故 障 时， 首 先 必 须 掌 握 该 系 统

运 行 时 的 工 作 原 理， 并 了 解 故 障 码

背后的生成基理及检测逻辑。尤其

面对含有冻结帧定格数据的故障码，

合理运用诊断仪对冻结帧定格数据

进 行 梳 理 分 析， 可 以 更 加 形 象 地 还

原相关系统故障触发前、后的运行

工 况 及 特 定 条 件， 对 后 期 故 障 的 排

查 起 到 了 事 半 功 倍 的 效 果， 从 而 高

效、 准 确 地 锁 定 故 障 原 因， 坚 决 将

免拆诊断的专业素养贯彻到底。

图 8 中央差速锁控制开关未按压数据（H4F）

图 10 中央差速锁控制开关再次按压一下数据（H4F）

图 9 中央差速锁控制开关按压一下数据（H4L）

图 7 四驱控制系统电路图

万用表连接 规定状态 测量结果

A27-10（TL2）与C43-6（TL2）之间 始终小于1 Ω 始终小于1 Ω

A27-9（TL3）与 C43-5（TL3）之间 始终小于1 Ω 始终小于1 Ω

A27-10（TL2）或C43-6（TL2）与车身搭铁之间 始终10 kΩ或更大 始终10 kΩ或更大

A27-9（TL3）或C43-5（TL3）与车身搭铁之间 始终10 kΩ或更大 始终10 kΩ或更大

表 3 A27 与 C43 之间短路及对地短路测量结果

故障排除

TROUBLE CLEARING

008 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 02

文 ：安阳

北京现代名图轿车故障 3 例

故障 1 ：行驶中只有偶数挡

关键词 ：奇数挡、离合器电机

故障现象 ：一辆 2016 年产北京现代

名图轿车，搭载 1.6T 发动机和 7 挡双离

合变速器，行驶里程 20.1 万 km。用户反

映车辆起动后换挡不走车，只有踩加速踏

板才能行驶，同时发动机故障灯点亮。

检查分析 ：维修人员接车后试车，

故障现象如用户所述。根据故障现象，

维修人员初步判断该车行驶只有偶数挡。

用故障诊断检测，在变速器控制单元存

储故障码“P073F73——1 挡齿轮啮合不

良”。检查变速器数据流，发现输入轴速

度 1 和输入轴速度 2 均有转速（图 1），

而正常车辆只有在行驶中输入轴速度 1

和输入轴速度 2 才有数据。根据检测到

的故障码以及数据流分析，故障可能的

原因有 ：离合器电机损坏 ；分离轴承卡

滞 ；离合器片打滑等等。举升车辆检查，

发现离合器电机卡滞，为内部机构损坏。

故障原因 ：离合器电机损坏， 更换

后故障排除。

回顾总结 ：此 问 题 比 较 罕 见， 离

合 器 电 机 的 卡 滞 是 突 然 发 生 的， 从 而

影响奇数挡的工作。变速器控制单元

为 了 防 止 奇 数 挡 齿 轮 损 坏， 采 用 备 用

功 能， 即 开 始 让 从 偶 数 挡 工 作， 防 止

车辆无法行驶。

故障 2 ：洗车后转向沉重

关键词 ：CAN 网络、摄像头

故障现象：一辆 2019 年产名图轿车，

搭载 1.8 L 发动机和 6 挡手自一体变速器，

行驶里程 3.7 万 km。用户反映该车在下

雨或者洗车后偶尔会出现转向突然沉重，

来店检测。

检查分析 ：维修人员接车后用故障

诊断仪检测，各个系统均无故障码。根

据用户描述，故障出现时除了转向沉重

外，仪表板上转速表和水温表都没有指

示，看来是典型的 CAN 网络故障。

维修人员根据经验并结合电路图分

析，判断故障可能与车后部的倒车影像

摄像头有问题。打开行李舱，仔细检查

发现摄像头外观出现了破损。为了防止

误判，维修人员陪同用户反复洗车，模

拟故障发生的条件， 结果故障出现了。

此时断开摄像头线束插接器，故障消失，

因此可以确定为摄像头本身故障。

故障排除 ：更换摄像头后故障排除。

回顾总结 ：事后用户反映该车后部

曾出现过追尾事故，可能那时候就已经

造成摄像头的损坏。该车故障为偶发故

障，一定要根据用户给出的故障出现条

件重现故障，例如用户提出的洗车这个

突破口。这样才能找准外界部件与故障

现象吻合的地方，判断诊断的方向，如

本案例的 CAN 网络。

故障 3 ：车辆突然无法起动

关键词 ：发动机控制单元

故障现象 ：一辆 2016 年产北京现

代名图轿车， 搭载 2.0 L 发动机和 6 挡

手自一体变速器，行驶里程 19.2 万 km。

用户反映车辆突然无法起动，要求救援。

救援人员现场无法施救，于是拖车至店

内维修。

检查分析 ：车辆被救援至店里后，

维 修 人 员 尝 试 起 动， 发 现 起 动 机 能 工

作，但是发动机无法起动，仪表板显示

正常。检查点火系统，火花塞没有跳火，

点火线圈的供电熔丝正常，怀疑动力系

统控制单元（ECM）的控制出现了问题。

连接故障诊断仪准备做点火线圈驱动

测试， 但发现与 ECM 无法通讯。造成

ECM 无法通讯的原因有 ：① ECM 电源、

搭铁故障 ；②线路连接不良 ；③ C-CAN

故障。

用诊断仪对其他系统进行诊断，

其 他 系 统 的 通 讯 正 常， 说 明 C-CAN

的 干 线 通 讯 正 常， 但 不 能 确 认 ECM

上 的 CAN 是 否 正 常。 从 ECM 侧 测

量 C-CAN 波形， 波形正常。此时发

现 打 开 点 火 开 关 后 后， 主 继 电 器 不

吸合。使用万用表测量 ECM 的供电

和 搭 铁，都 正 常 。至 此 可 以 基 本 确 定，

该车 ECM 已经损坏。找来同配置正

常 车 辆 的 ECM 进 行 替 换 并 匹 配 后，

发动机顺利起动。

故障排除 ：更换损坏的 ECM 并匹配

图 1 停车时的数据流 后，故障排除。

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009 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 02

基于 SA8155P 芯片的智能座舱域控制器设计

（东风柳州汽车有限公司，柳州 545005）

（联想（上海）信息技术有限公司，上海 201600）

王泽龙

摘要 ：基于当前智能汽车中电子与电气技术的发展潮流，本文提出了一个基于 SA8155P 芯片系统设计的智能座舱域控制器。该智能座舱域控制器

通过对智能座舱领域的关键研究要素，包括视频输出链路和视频输入链路，从系统架构、硬件设计和软件实现 3 个角度对分屏输出、带宽支持和

解码识别等多方面进行了充分详细的分析，采用 QNX Hypervisor 虚拟化系统对该座舱域控制器的主要硬件软件进行了构建设计。最终实现一芯多

屏互动显示的效果，将智能座舱周边 ECU 数量大幅减少，提高了智能座舱的性价比。

关键词 ：智能座舱 ；域控制器 ；Hypervisor ；视频输入输出

中图分类号 ： U468.2 文献标识码 ：A

0 引言

由于车规级系统芯片（SoC 芯片）的算力不断增加，域控制

器也成为汽车车辆电子领域的重要研究对象 [1]。与传统的汽车电

子控制单元（ECU）相比，域控制器具备的计算能力强、外设资

源充足以及功能更加多样化等优点被原厂配套（OEM）厂商广泛

认可。域控制器的概念，使整车电子电气结构由过去的传统分布

式结构变为了集中式结构，克服了传统分布式结构中，各种信号

之间的重复传输、ECU 内部时间同步和多级 ECU 的硬件成本昂

贵等困难问题。

在中国汽车行业当前电动化、网联化、智能化以及共享化等

新四化科技发展的大背景下，对于汽车电子电气架构和域控制器

提出了更高的要求 [2]。随着汽车用户对智能座舱的舒适性、娱乐

性等要求越来越高 [3]，这就要求智能座舱系统具备高速计算性能、

低延迟性、更有效的跨域通信以及软件的不断 OTA 升级与更新。

汽车电子电气结构也由传统的分布式结构形态过渡到集中式的结

构形态 [4]，如图 1 所示。

座舱域控制器是一个整合在同一块芯片的控制器 [5]，软件与

硬件的高度整合，采用硬件冗余的方法实现了后续的 OTA 系统

更新迭代。座舱域控制器的 SoC 芯片能力也非常强劲，高通的

SA8155P 芯片 CPU 算力高达 105K DMIPS。可以利用软件与硬件

的高度解耦，实现底层软件与上层软件之间的不断整合创新。

汽车域控制器大致可分成 5 个区域，包括车体域、底盘域、

发动机域、智能座舱区域和自动驾驶区域。不同域间功能分配的

差异也使得相应区域所用的处理器芯片是完全不同的。例如由于

车身区域对安全性和实时性需求最高，所以使用的数据处理器芯

片主要为英飞凌 TC397、TC399 等系列 ；智能座舱域对娱乐系统

体验、视觉与听觉交互要求较高，采用的芯片主要有高通的处理

器 SA8155P、瑞萨和芯驰等 ；自动驾驶域则对传感器采集与融

合以及辅助驾驶算法的集成要求较高，采用的芯片主要有英伟达

ORIN 系列、TI TDA4 系列等。本文研究的是智能座舱领域，所以

选用高通的 SA8155P 芯片为主芯片。

1 系统总体方案设计

座舱域控制器功能需求如表 1 所示。

通过对上述主要功能需求进行分析，本文给出了系统总体设

计方案（图 2）。

该座舱域控制器 SoC 芯片采用 SA8155P 来实现。SA8155P

的 CPU 算力高达 105K DMIPS，可以同时处理 4 块显示屏输出内

容和 8 个摄像头输入图像。视频输出包含 DP 和 DSI 的视频串行

器模块，将 DP 接口和 DSI 接口输出的视频流数据进行编码处理

后传输到显示屏端。视频输入 3 个 CSI 接口的视频解串器模块，

将摄像头传输过来的视频流数据解码成 1lane ～ 4lane 的 CSI 格

图 1 汽车电器电子架构从分布式向集中式转变 式数据，再由 SA8155P CPU 处理器进行处理。

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010 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 02

2 功能模块硬件架构设计

根据座舱域控制器的需求分析，本文主要对以下模块进行了

详细设计。

2.1 视频输出设计

视频输出是智能座舱域控制器中最重要的功能之一，主要

场景有中控显示屏 IVI、仪表显示屏 Cluster、副驾驶娱乐显示屏

和 HUD 显示屏等。SA8155P 支持 1 个 DP 接口和 2 个 DSI 接口，

图 2 系统整体方案设计

图 3 视频输出硬件框图

表 1 座舱域控制器功能需求

功能 配置 详细配置要求

Hypervisor（虚拟化） Hypervisor2.1支持硬件虚拟化

支持外设硬件虚拟化,包括CPU、GPU、以太网、内存、Audio及I/O接口等虚拟化，虚拟化整

体方案满足功能安全ASIL B，符合ISO 26262标准设计要求。硬件虚拟化至少支持如下2种方式。

（1）硬件层面设备单独分配给某个Guest OS（包含但不限于：USB、Wifi、BT），别的OS不能

访问；

（2）硬件层面，把一个设备虚拟成多个设备（包含但不限于：CPU、GPU、audio）,分配给不

同的Guest OS使用

DDR4 RAM 12 GB 支持PIN，对PIN升级或降级，外围电路不允许更改

UFS 不少于64 GB 支持PIN，对PIN升级或降级，UFS需保证刷写次数最低3 000次；需具备坏块管理功能，如部

分区域刷写次数达到极限值或产生坏块，则需自动将此部分内容转移至其他块

仪表系统 QNX7.0及以上操作系统 满足ASILB要求

娱乐+驾驶辅助系统 Android Q系统 AndroidQ及以上系统，支持持续升级稳定版本，HUT需对安卓系统进行应用管理，如清理

加速，避免使用过程卡顿

仪表屏 12.3英寸高清液晶屏 1 920×720

中控屏 14.6英寸/16.2英寸高清显示屏 1 920×1 080/2 560×1 440

副驾驶显示屏 12.3英寸高清显示屏 1 920×720

Console屏 9英寸高清显示屏 1 280×720

HUD AR HUD屏 800×480

以太网 Switch/PHY 3CH 100 Base-T1/1 000 Base-T1

MIC A2B 2/4CH MIC阵列

功放 内置 4通道/7通道，25 W，THD 1%

功放 外置 A2B功放

可以满足 8K 分辨率的显示屏输出。本文设计的显示屏输出可以

支持 4 块显示屏，最大可以支持 6 块显示屏。视频输出的硬件框

图如图 3 所示，其中仪表 Cluster 和抬头显示 HUD 的显示屏通过

QNX 操作系统驱动，实现快速显示和功能安全的功能。中控 IVI

和副驾娱乐显示屏的显示通过 Android 操作系统驱动，实现信息

娱乐的功能。

由于座舱域控制器和显示屏之间距离较远，需要采用分离

屏的方案，所以必须先对视频流信号进行串行编码，以便于实

现视频信号远距离传输。串行编码后的信号通过差分线束传输

到显示屏端，显示屏端的解串器再对串行的视频信号进行解码

后，生成双路或者单路的 LVDS 信号，从而驱动显示屏进行显

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011 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 02

示。DP 接口的串行器采用 TI DS90UB983，可以支持 3K 以上分

辨率 ；DSI 接口的串行器采用 DS90UB981，可以支持 2K 以上

分辨率。DS90UB983 将 DP 视频流信号串行为 FPD-LINK 信号，

DS90UB981 将 DSI 视频流信号串行为 FPD-LINK 信号。串行器实

现驱动 2 块不同分辨率的屏幕是该设计的一个难点。

视 频 输 出 的 硬 件 设 计 如 图 4 所 示，DSI 视 频 信 号

DSI0 ～ DSI3 通过 4 对差分线输出视频信号，差分走线采用

100 Ω 终端电阻匹配。编码后输出通过两组差分信号 DOUT±

连接到 HSD 连接器，由于编码后传输速率很高，在输出端连接

100.0 nF 的 AC 电容耦合。

2.2 视频分屏输出

一个视频输出口驱动多块显示屏是技术上的一个难点，为

了解决该技术难点，本研究设计了由 SA8115P 的 2 个视频通道

（pipeline）实现一个超级帧的视频输出。

为了实现帧的非对称分离，可对生成的输出图像进行裁剪。

输入视频要求与对称分离的要求相同，超级帧必须包含 2 个相同

大小的图像。这些图像的水平和垂直尺寸都会被裁剪以生成更小

的图像。这里时钟频率会保持在超级帧频率的一半。

此外，水平和垂直消隐间隔会随着裁剪幅度的增加而增加。

图 5 所示为 DSI0（也可以是 DSI1）上的一个超级帧流输入，它

被分离成了 2 个不同的视频分辨率。当接收到超级帧时，该超级

帧会重新格式化为交替像素 3D 格式，然后再分离成 2 个图像。

可以输出不同分辨率的 2 块视频，比如一块输出 1 080P 分辨率，

另一块输出 720P 分辨率。接下来会对生成图像中的 1 个或 2 个

图 4 DSI 视频输出硬件原理图

图 5 超级帧视频分屏输出原理

图像执行裁剪功能以获得所需的分辨率，然后会将图像转发到兼

容的解串器和所连接的显示屏。

2.3 视频输出能力分析

视频输出是否带动 2 块显示屏，还必须对串行器、连接器、

线束和解串器逐一进行传输能力的分析。在这里 Line rate 是

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012 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 02

FPD-LINK 串行总线上的高速信号的速率，单位为 bps（bit/s）。

每个 PCLK 会把 24 bit RGB888 数据、控制信号（包括 GPIO、I2C 等）

以及时钟信号编码成为 35 bit 的数据传输。line rate 和 PCLK 之

间存在固定的 35 倍关系，串行总线上的一个 UI 为 line rate 的倒

数，即 Line rate= fPCLK×35。因此 PCLK 速度越高，line rate 越高，

1UI 对应的时间越短。UI 参数可以用于眼图与时钟 Jitter 的评估。

由于 FPD-LINK III 采用 NRZ 编码方式，在串行线缆上，高速信号

的等效信号频率为 line rate 的一半。信号频率参数可以用于指导

线缆、连接器的选型。

视频输出需要的数据带宽如表 2 所示。为了驱动多块显示屏

进行显示，需要选择对应的串行器、解串器、连接器以及线束，

以确保显示链路不存在传输瓶颈。

图 6 视频输入系统框图

图 7 长数据包结构

表 3 摄像头归一化参数

化处理后优化了 SoC 内部 ISP 处理过程，可以最多同时对 8 路摄

像头进行处理后输出。

摄像头采集到 4 通道的 YUV422 前端数据后会编码成长数据

包。长数据包由 3 个元素组成，分别为：32 位的数据包报头（PH），

特定于应用程序的数据有效载荷（具有可变数量的 8 位数据字），

以及 16 位的数据包页脚（PF）。数据包报头进一步由 3 个元素组

成 ：1 个 8 位的数据标识符，一个 16 位的字计数字段，和一个 8

位的 ECC。包页脚只有 1 个元素，即 1 个 16 位的校验和（图 7）。

数据格式 分辨率 供电 连接器

AVM摄像头 YUV422 1 280×960×30 fps 8 V×200 mA Rosenberger AMS22D-40MZ5-A（四合一）

DMS摄像头 YUV422 1 280×800×30 fps 外部供电（12 V×600 mA）

DVR摄像头 YUV422 1 920×1 080×30 fps 8 V×200 mA Rosenberger AMS22D-40MZ5-A（四合一）

OMS摄像头 YUV422 1 920×1 080×30 fps 外部供电（8 V×200 mA）

预留摄像头 YUV422 1 920×1 080×30 fps 8 V×200 mA

表 2 视频数据带宽

显示屏 所需带宽 分辨率

仪表屏

2.38 Gbps 1 920×720

5.37 Gbps 2 880×1 080

抬头显示 1.06 Gbps 1 024×600

中控屏

2.38 Gbps 1 920×720

3.58 Gbps 1 920×1 080

6.37 Gbps 2 560×1 440

副驾娱乐屏 2.38 Gbps 1 920×720

通过对 DP 和 DSI 的视频信号进行串行化和解串化处理，可

以大幅减少外部传输信号线的数量。同时可以有效延长传输距离，

整车对于显示屏的布置也更加方便。

2.4 视频输入设计

智能座舱域控制器中的视频输入功能也非常重要，主要应

用有后视摄像头 RVC、环视摄像头 AVM、乘客监控摄像头 OMS、

行 车 记 录 仪 摄 像 头 DVR、 驾 驶 员 识 别 和 监 控 摄 像 头 DMS 等。

SA8155P 具有 4 路 MIPI CSI 接口，每路可以支持 200 ～ 400 MP

的摄像头输入。视频输入系统框如图 6 所示。

为了让摄像头可以更好地实现解码和显示功能，本研究对摄

像头数据格式、分辨率和供电等进行了归一化处理（表 3）。归一

4 颗摄像头经过解串器解码后，会解码成 MIPI CSI 的格式。

CSI-2 定义的引脚包含 1 对时钟线以及 1 ～ 4 对差分数据线（data

lane），其数据都是以 byte 为单位，在每个 lane 上分布。以 4 对

data lane 数据分布情况为例（图 8），byte 0 ～ byte n 从 lane 0 ～ lane

3 依次分布。具体 byte 0 ～ byte n-1 的内容就是 CSI-2 协议定义的

数据包，主要分为两大类。一类是短包（short packet），主要用

来传递行场同步信号，由固定的 32 bit（4 byte）数据组成。还有

一类是长包（long packet），

主要用来传递图像数据。每

一行图像会被打包成一个长

包，长度不固定，取决于每

一行图像的像素个数以及每

个像素的颜色深度。

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013 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 02

【参考文献】

作者简介 :

王泽龙，硕士，高级工程师，研究方向为自动驾驶和智能座舱。

[1] Gang Guo, Yujing Liu, Huafei Xiao, et al. Multi-modal user

experience evaluation on in-vehicle HMI systems using eyetracking, facial expression, and finger-tracking for the smart

cockpit[J]. International Journal of Vehicle Performance, 2022,

8(4) : 429-449.

[2] 晏江华 , 刘铁山 , 郑苗苗 , 等 . 智能座舱系统测评技术研究 [J]. 中国

汽车 ,2022(08):51-57.

[3] Jianjun Yang, Shanshan Xing, Yimeng Chen, et al. A comprehensive

evaluation model for the intelligent automobile cockpit comfort[J].

Scientific Reports, 2022, 12(1) : 15014-15014.

[4] 贾文伟 , 徐匡一 . 基于 S32G 芯片的域控制器生产相关方案设计 [J]. 汽

车科技 ,2022(04):8-16.

[5] 边旭东 , 张亦弛 , 谢卉瑜 . 浅谈智能座舱的“一芯多屏”[J]. 时代汽

车 ,2021(06):12-14.

[6] 姜维 , 朱元 , 吴志红 , 等 . 基于 Hypervisor 的汽车域控制器解决方案 [J].

信息通信 ,2020(07):1-4+8.

摄像头的数据会通过虚拟 ID 分配号对应虚拟通道地址

VC ID，用来识别图像数据来源于哪颗摄像头。

3 软件架构设计

3.1 Hypervisor 架构

座舱域控制器的软件相较于传统的 ECU 要复杂得多，其软

件架构也与传统 ECU 之间存在很大差别。本研究设计的座舱域

控制器软件架构采用 QNX Hypervisor 技术 [6]，在一个控制器上

实现 2 个客户端（图 9）。其中，娱乐系统运行的是 Android 客

户机，主要完成中控娱乐和副驾驶娱乐的功能 ；仪表系统运行

的是具有实时性和功能安全的 QNX 操作系统，主要完成与功能

安全相关的仪表和 HUD 功能。在硬件的基础上，该架构采用

Hypervisor 技术对 Android 和 QNX 系统进行实时监控，构建出

HAL、Framework 实现软硬件解耦，APP 层再通过接口对中间层

和底层进行调用。

3.2 多屏互动架构

QNX 和 Android 之间的进程间通讯主要包含系统间的控制命

令 / 数据通讯，通过 FDBus 来实现。系统间的大数据量数据通讯（比

如图像 / 音频）可以通过共享内存的方式实现数据通讯（图 10）。

屏幕的输出使用 WFD 框架，屏幕的输出接口控制在 QNX 端。

Android 端使用代理与 QNX 端通讯，可以实现中控屏、仪表屏、

其他显示屏之间的互动。

4 结束语

座舱域控制器的研发及使用已经成为趋势。本文根据智能座

舱域的场景特征，构建设计了一款基于 SA8155P 芯片的智能座舱

域控制器并对各个主要模块进行了详细设计。在智能座舱领域中，

中控显示屏 IVI、仪表显示屏 Cluster、副驾驶娱乐显示屏、HUD

显示屏、后视摄像头 RVC 以及环视摄像头 AVM 等应用是最为重

要且基本的，因此必须对视频输出输入的系统解决方案做出合理

图 9 软件架构

图 10 多屏互动架构

的设计，才能满足用户良好的使用体验。区别于传统的 ECU，座

舱域控制器硬件冗余设计也保证了在底层软件和上层软件设计得

更为复杂，尤其是对于 QNX Hypervisor 的软件，能够让座舱域

控制器更好地发挥其优越性能。

图 8 摄像头解码格式

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014 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 02

基于精益化的汽车顶盖无人焊接产线设计

（东风柳州汽车有限公司，柳州 545005）

（上汽通用五菱汽车股份有限公司，柳州 545007）

李林、韦俊尤、刘杰

摘要 ：随着中国制造 2025 的不断发展，汽车行业在制造领域也在不断地向着无人化和智能化的方向推进。其中，产线的无人化是众多企业实现无

人化工厂的基础。加工等增值作业环节的全自动化基本已经得到普及，但从整个工艺流程来说，仍然存在着“最后一公里”的难题。本文从汽车

顶盖焊装生产线的应用现状出发，从零件生产的全工艺流程进行分析，在现有的技术条件下提出汽车焊装产线的无人化低成本实现方法，进而为

汽车焊装线实现“最后一公里”的无人化提供解决方案。

关键词 ：汽车顶盖 ；分拼焊装 ；无人化产线 ；精益化 ；工位器具 ；工艺设备

中图分类号 ： U468.2 文献标识码 ：A

0 引言

随着汽车制造技术的迅速发展，机器人产线的应用得到了更

多的普及。尤其在汽车制造的焊装车间，大多数汽车生产厂家在

焊接、涂胶和搬运等作业时，通常都由机械手完成，提高了企业

的生产效率和汽车焊装的精准度。其过程也做到了无人化生产，

但投资成本也比较高。随着产品多品种、小批量、定制化的生产

模式需求越来越迫切，对自动生产线提出了更高的要求，同时也

对企业的制造成本提出挑战。因此，低成本、精益化的无人产线

建设也愈发重要 [1]。

1 汽车顶盖分拼焊装产线的现状

目前很多汽车制造企业都积极引入智能机器人来提高生产

效率 [2]，其中焊接生产线大部分都已实现自动化焊接作业。尽

管如此，许多分总成生产线依然保留了人工操作加机器人作业

的模式，顶盖分拼就是如此，其焊接产线一般以分总成线的形

式布置在主线旁。

1.1 汽车顶盖分拼焊装产线简介

汽车顶盖分拼产线主要生产汽车白车身的顶盖总成，其工艺

过程包括物料配送、零件抓取、搬运、涂胶、定位、电阻点焊和

螺柱焊接等。顶盖分拼主要有以下 2 种工艺形式（图 1）。

一种是在主线直接焊接，即顶盖横梁等焊接作业在主线上集

成，顶盖外板以单件的形式配送至主线装配焊接。

另一种是顶盖分总成的形式。顶盖外板以及横梁在主线外部

的单独产线进行生产，顶盖外板以及横梁等物料通过人工拖车从

冲压或者外协件缓冲区拖运至线旁 ；线旁再由工程操作吊具或者

人工拿取吊装至焊接工装上进行焊接。焊接后再放至顶盖分总成

料框，由人工推送至主线上线口进行装配焊接。

1.2 汽车顶盖分拼产线现状

目前大多数汽车厂的顶盖焊接分拼线为模式 2，主要为人工

配合机器人作业的方式（图 2）。焊接、搬运等工艺过程多由机器

人实现，但由于零件的配置种类多、零件形状尺寸不一等问题，

导致其实现自动化需要的设备投入成本较高。所以，顶盖分拼线

物料的转运、零件的拿取安装等作业过程仍然需要人工进行操作，

导致整个顶盖分拼产线的人员需求多，产线人工运营成本居高不

下。同时，人工涂胶和焊接容易出现零件错漏装、漏涂胶以及涂

胶位置偏移等质量问题，对产品质量的一致性存在较大的影响。

由于存在以上各种复杂的情况，顶盖生产过程全场景实现无人化

生产区需要克服许多难题。

2 汽车顶盖分拼产线实现无人化的阻碍

2.1 建设顶盖无人产线投资成本高

顶盖分拼作为白车身的一个分总成线，通常布置在主线主拼

图 1 汽车顶盖的两种工艺模式

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015 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 02

线附近的位置，由于场地的限制，一般要求 3 ～ 4 个工位即完成

所有的作业。如果按常规全部实现无人化生产线，其工作场地面

积需要占到 2 倍的产线布置面积。同时由于顶盖横梁、行李支架

和螺柱焊销钉等零件的数量较多，装件、涂胶、焊接和搬运等往

往需要 5 ～ 6 个拼台才能完成全部工序，对于机器人的需求数量

也会在 10 台以上。这对于整个产线需要配套的集成规模也越来

越庞大，导致整个产线投资成本高，产线的投资回报率较低。

2.2 零件品种多，柔性难度大

顶盖分拼产线往往需要柔性生产 4 ～ 5 种车型，每种车型的

顶盖配置一般有 2 ～ 3 种，组合下来每条线至少需要满足 8 种以

上的顶盖分总成柔性生产，柔性能力要求高。同时，每种车型有

4 ～ 7 种横梁，需要柔性的横梁数量至少有 30 种，而且每种零

件的尺寸、定位销孔的间距以及高度差都不一致。横梁布置有涂

胶凹槽，造型凹槽面开设有安装孔，抓取的同时进行涂胶。另外，

零件抓取面小，通过常规的柔性抓手采用夹具以及电磁吸盘或气

动小吸盘，都很难满足其功能需求。这要求零件的抓取和定位系

统能够随时调整，进行零件定位的切换 [3]，需要开发有不同的定

位工装和抓取装置，切换时间长，投资成本高。

2.3 零件数量多，工艺布置高度集中

在顶盖分拼产线中，需要在一个 9 m2 左右工位上完成 7 根

横梁的安装、涂胶和焊接。由于横梁尺寸定位不一致，每次只

能安装 1 根横梁，加上机器人的占位空间较大，左右两侧机器

人存在干涉无法同时安装零件，导致整个产线的装件节拍和空

间都存在较大的浪费。同时，零件在料框中无规则摆放，机器

人从料框中无法直接取料，需要每个零件单独开发专用的精准

料框，零件的包装数量减少，料框占据空间大，运输成本和投

资成本都会增加。

3 无人化汽车顶盖焊接产线的设计

针对传统生产线存在的问题，在充分考虑产品制造质量稳定

可靠以及最低投资成本的基础上，本研究结合企业车间特征，先

对产线进行精益化的改造，再通过线体仿真技术进行产线的可行

性分析以及时序分析 [4]，从而设计出能够实现多品种产线柔性生

产并具备 45JPH 的产品输出能力的焊接产线。

3.1 精益化设计，降低产线成本

3.1.1 产线机器人线平衡分析

按照顶盖的工艺流程进行产线设计，初始无人线体设计为直

线型（图 3），从顶盖外板零件上件到下线装框共需要布置 11 台

机器人。对机器人的线平衡进行统计分析可以得出（图 4），整

线机器人的线平衡率低，机器人利用率只有 70% 左右。尤其是 4

台搬运机器人和螺柱焊机器人，其周期时间（Cycle Time）只利

用到了线速时间的 50%，存在极大的浪费。

3.1.2 U 字形无人线体设计

通过对线体布局的变更优化，将原来的布局方案进行优化 [5]，

采用 U 字型的布局方式（图 5），将工艺操作相同的机器人

图 2 顶盖分拼焊接线现状

图 3 直线型顶盖分拼无人产线

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016 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 02

尽可能地整合，并参照冲压端拾器的抓取方式，设计一种轻便

的通用型抓手。抓手的质量减轻至 50 kg 以下，既可以抓取外板，

又可以抓取工序件，用单台 210 kg 机器人即可满足搬运需求。

同时，将多种工艺进行改造并兼容集成到单台机器人上，如顶

盖总成搬运下线集成至螺柱焊机器人上。通过上述设计，可节

约 3 台机器人的投入，机器人整体利用率提升至 90%，整体产

线成本可节约 20%。

3.1.3 工位器具与工艺设备柔性化设计

对于无人化产线来说，工位器具和工艺设备也需具备较高

的柔性，主要是由于设备切换会导致节拍损失，同时柔性化程

度低还会增加产线的投资成本，所以在产线设计时需要同步考

虑。为此，本方案采用堆垛的方式来设计自动导引运输车（AGV，

Automated Guided Vehicle）的输送托架，能够最大限度保证冲

压料框的兼容性，减少因生产多车型顶盖需要切换托架而带来的

工作，以及降低料架的开发成本。而且，本方案采用电磁吸盘替

代换枪盘结构，并对涂胶胶枪进行改造实现胶枪的柔性切换。

柔性焊接是产线设计的基础，本方案采用 SGMW-220 工业

机器人和新型结构的柔性焊钳组成。新焊钳结构采用 X 型异型枪

设置，结构机器人仿真姿态确认可达性，由一把

焊钳实现窄空间内 Z 方向和 X 方向的焊接，缩短

顶盖焊接横梁边以及小天窗边需要的焊钳切换时

间，提升产线的运行效率。

考虑零件从料框到生产线过程中零件数量

多和形状差异大的问题，整个产线的柔性抓取

和定位的设计方案由机器人、柔性料架、柔性

定位装置、柔性分拣机构、柔性定位拼台、多

自由度的柔性抓手以及视觉纠偏技术等组成，

实现了顶盖外板以及顶盖横梁、天窗加强框等

零件的自动取件。方案采用伺服定位加卡爪结

构形式设计开发的柔性分拣和抓手，从横梁侧

面进行零件抓取，再通过伺服系统根据产品尺

寸定位的需求控制各轴滑移至不同的位置，可

实现 7 根不同横梁的同时抓取并定位，且能够

满足不同车型柔性自动切换，减少线体定位工

装和机器人的开发成本 30%。

3.2 无人产线增加新技术以及新设备投入

通过上述设计，依靠传统的机器人以及工

图 4 顶盖分拼线体机器人线平衡数据

图 5 U 字型顶盖分拼无人产线

艺设备实现了产线的自动化和柔性化，但无法实现全过程的无

人化。为了使物料实现自动拆垛和配送，必须采用无人叉车和

移动机器人 AGV 来替代现有的人工作业，实现物料输送的无人

化。无人叉车和 AGV 基于激光雷达跟踪定位配合产线的控制系

统，能够 24 h 运行，降低了产线运营的人工成本。同时无人产

线的生产需求以及生产信息的采集需要应用一套数字化的系统

来完成生产任务的调度和反馈，系统由无人叉车、移动机器人

AGV、焊接机器人、搬运机器人、协作机器人、螺柱焊接机器

人、柔性机构、柔性工装、视觉和数字化系统等多设备交互组成，

采用 AB PLC 组网进行多设备统一调配。

无人产线的产品质量检测主要依靠新的视觉技术，通过平面

相机识别尾部的特征来识别顶盖与抓手的相对位置，从而实现位

置纠偏和车型防错。新视觉技术通过 3D 结构光的视觉相机搭配

视觉识别算法，实现零件位置纠偏以及零件配置、涂胶质量检查，

实现 100% 的质量检测，确保产品质量的一致性。

3.3 无人汽车顶盖焊接产线整体布局方案

通过上述分析和设计，最终确定无人化顶盖分拼焊装产线的

技术方案（图 6）。整个工艺流程为 ：通过无人叉车从物料备货区

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017 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 02

【参考文献】

作者简介 :

李林，在读研究生，工程师，研究方向为汽车车身制造。

[1] 王欣 . 汽车轻量化车身智能工厂精益化设计方案研究 [D]. 长春 : 吉林大

学 ,2018.

[2] 杨 亮 . 智 能 化 汽 车 焊 接 生 产 线 设 计 和 实 现 探 讨 [J]. 低 碳 世

界 ,2017(03):280-281.

[3] 王维刚 . 智能化汽车焊接生产线设计和实现 [D]. 济南 : 山东大学 ,2016.

[4] 许军霞 . 汽车地板焊接柔性化生产线设计与研究 [D]. 北京 : 中国矿业大

学 ,2019.

[5] 王智 . 鑫凯机械制造公司生产车间设施布局精益化设计研究 [D]. 兰州 :

兰州理工大学 ,2019.

取物料后，在物料装件位装到集成了柔性托盘及料架的物料转运

AGV 上，通过数字化系统将物料配送到分总成的柔性上料位。集

成了柔性抓手的顶盖外板转运机器人将物料从柔性料框上进行取

件，放置到柔性定位工装上。

柔性分拣机构实现不同车型多个零件的自动取件，并放置到

柔性涂胶台上，然后由集成低成本柔性胶枪及视觉纠偏的协作机

器人进行涂胶。涂胶完成后，由集成了多自由度柔性抓手的搬运

机器人将零件搬运到柔性定位工装上，完成所有零件的安装后，

由集成了新型柔性结构焊钳的焊接机器人实现了窄空间内 X 向和

Z 向的不同结构焊点的焊接。

集成了螺柱焊接及分总成下件的机器人将零件搬运到下一个

工位的柔性定位工装进行螺柱焊接后，再进行分总成下件、堆垛

和装框，然后由集成了柔性托盘及料架的分总成转运 AGV 将分总

成物料转运到分总成的柔性上料位，零件进入下一个区域进行生

产。该新型无人化柔性生产技术方案从物料备货区到分总成再到

主线，从物料转运、上件、涂胶和焊接都实现了无人化生产。

3.4 汽车顶盖无人化产线的经济效益

汽车顶盖无人化产线实现了从冲压外板到总成上线的全过

程无人化场景，实现工业机器人焊接和搬运，以及机器人涂胶

和 AGV 配送等多类别机器人的协同作业。通过对产线的精益化

改进，线体总布置 6 台工业机器人、2 台协作机器人、4 台 AGV

和 1 台无人叉车，产线投资成本降低 30%，实现 12 个操作岗

图 6 汽车顶盖无人化产线方案

位的全部自动化作业，投资回报周期在 2 年以内，具有较高的

社会经济效益。

4 结束语

本研究为汽车制造厂在建设无人产线时提供一种新的方式。

在进行无人化产线建设前，先对整个线体做精益化的改造提升，最

大限度地减少产线的投资成本。同时，积极开发或者采用新的技术

以及新的智能装备，如伺服抓手、视觉、无人叉车和协作机器人等

来突破制造的瓶颈。在未来多品种、小批量的柔性生产方式需求下，

焊接产线的精益化和无人化将成为我们突破无人化工厂、实现智能

制造的两个方向 ：既要实现产线的无人化，也需要考虑产线的精益

化。只有这样，无人化产线才能够得到真正的推广。

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018 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 02

汽车尾门抠手人机工程提升研究

（东风柳州汽车有限公司，柳州 545005）

（上汽通用五菱汽车股份有限公司，柳州 545007）

周福全、陈开建、黄维琨

摘要 ：汽车作为重要的交通工具，驾驶员及乘员的舒适性及操作便利性是衡量汽车质量的重要指标之一。因此在设计阶段需充分考虑人机工程，

通过人机工程学指导设计，优化车身及内外饰结构，改善驾驶环境及操作环境，避免客户抱怨。本文以汽车尾门抠手为例，分析某量产车型尾门

抠手操作人机工程差原因，对原因进行逐一分解并提出改进措施，总结尾门抠手设计要点，提高尾门抠手操作人机工程，为后续车型提供设计参考。

关键词 ：尾门抠手 ；人机工程 ；抓握面 ；开口尺寸 ；关门力

中图分类号 ： U463.8 文献标识码 ：A

0 引言

对于非电动式汽车尾门，乘员在关闭尾门时施力的部件称作

尾门抠手或拉手。尾门抠手为盒状结构，装配在尾门饰板或尾门

钣金上。尾门拉手为棒状结构，由拉手骨架和拉手盖板组成。由

于尾门拉手需开发 2 个零件，成本相对较高，并且拉手骨架与拉

手盖板间异响风险高，因此目前大部分非电动式汽车尾门都使用

尾门抠手。

本司某新车型在试制阶段对车辆进行人机评审时发现，使用

尾门抠手关闭尾门时，尾门关门力大且尾门抠手易滑手，导致关

闭尾门困难，操作人机工程差。该问题极易引起客户抱怨，需在

车型量产前解决。工程师针对问题从不同角度进行原因分析，并

提出了相应的改进措施，确保从根源上解决问题。

1 原因分析

该车型尾门抠手操作人机工程差，主要体现在使用尾门抠手

关闭尾门时，手指易从尾门抠手中滑出，导致关门困难。在从人、

机、料、法、环 5 个维度进行分析后，找到 6 个导致该问题的直

接原因。

1.1 尾门抠手抓握面与水平面角度不合理

尾门开启后，尾门抠手开口一般朝车后方向，尾门抠手靠近

地面的一面为抓握面，抓握面与水平面的夹角是决定尾门抠手是

否易滑手、操作是否舒适的关键因素。此夹角与尾门抠手布置位

置、尾门开启角度有关，通过 3D 数模可准确模拟出尾门开启后

尾门抠手抓握面与水平面的夹角。一般来说，尾门抠手抓握面基

于水平面上倾时，角度为正值，反之为负值。

该 车 型 尾 门 开 启 后， 尾 门 抠 手 抓 握 面 与 水 平 面 夹 角 为

+6.8°，即尾门抠手抓握面相对与水平面上倾，因此手指施力在

尾门抠手抓握面上关闭尾门时，手指会顺着抓握面下滑，导致

施力困难，手指易滑出。若尾门抠手抓握面下倾，手指则不易

滑出，此时尾门抠手抓握面与水平面夹角为负值。通过测量某

几款已量产车型该夹角数值（表 1），当夹角为负值时，均未出

现尾门抠手易滑手问题，在关门过程中手指能紧贴在尾门抠手

抓握面上。因此尾门抠手抓握面与水平面夹角不合理，是尾门

抠手易滑手的主要原因。

车型 1号 2号 3号 4号 5号 6号 故障车

角度/° -15.0 -4.9 -8.6 -8.2 -7.9 -3.7 +6.8

表 1 已量产车型尾门抠手抓握面与水平面夹角

1.2 尾门抠手抓握面无抓握特征

由于该车型尾门抠手与尾门饰板为一体成型，尾门抠手处利

用抽芯结构出模。为避免倒扣，抓握面无法增加弧面特征，只能

做一个平面，因此影响手部抓握舒适性。

1.3 尾门抠手开口尺寸不合理

尾门抠手一般为盒状长方体，由 5 个平面组成，包含 3 个

关键尺寸，即抠手的长度、宽度和深度。尾门抠手开口尺寸直

接影响抠手的使用舒适性 ：抠手深度不足时，手部接触面积小，

不便于施力会导致滑手 ；抠手宽度不足时，抠手内部空间狭窄

导致手部干涉 ；抠手长度不足时，抠手内部空间狭窄导致手部

干涉。因此尾门抠手开口尺寸一般根据人体手指尺寸设计，推

荐尺寸为 ：尾门抠手开口深度≥ 50 mm，开口宽度≥ 25 mm，

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019 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 02

水平面夹角不合理以及触摸面摩擦系数低等问题，重新设计尾门

抠手并制作快速样件装配到实车上验证，尾门抠手易滑手问题得

到解决，但尾门关门力大，操纵舒适性并未提升。尾门关门力是

由尾门左右 2 根气弹簧决定，由尾门开关门力曲线图可以看出（图

3），温度越高、尾门开启角度越大，则关门力越大。

表 2 尾门关门力值

图 1 尾门抠手皮纹样式

图 2 尾门抠手脱模角度

图 3 尾门开关门力曲线

车号 1号 2号 3号 4号 5号 6号 7号 8号 9号 10号 平均值

实际关门力值/N 82.0 85.0 80.0 83.0 82.0 79.0 80.0 81.0 76.0 83.0 81.8

相对于理论值/N +32.0 +35.0 +30.0 +33.0 +32.0 +29.0 +30.0 +31.0 +26.0 +33.0 +31.1

开口长度≥ 80 mm[1]。该车型尾门抠手开口深度为 45 mm，开

口宽度为 25 mm，开口长度为 98 mm，开口深度略低于推荐值，

故手指接触面较小。因此开口尺寸不合理是导致尾门抠手易滑手

的原因之一。

1.4 尾门抠手触摸面摩擦系数低

该车型尾门抠手与尾门饰板为一体成型，但通过对比尾门抠

手及尾门饰板表面皮纹发现，二者皮纹样式不一致（图 1）。尾门

饰板本体皮纹为粗皮纹（WGA011，皮纹深度 90 µm），尾门抠手

皮纹为细皮纹（WGF011，皮纹深度 50 µm）。二者皮纹特征不一

致的原因 ：尾门抠手触摸面出模角度为 5º（图 2），不满足粗皮

纹理论脱模角度（7º），故尾门抠手表面做细皮纹。由于细皮纹

表面粗糙度小，摩擦系数低，导致尾门抠手表面较为光滑，关门

过程中手指易滑出。故尾门抠手触摸面摩擦系数低，是操作人机

工程差的原因之一。

1.5 尾门关门力大

在 找 出 尾 门 抠 手 相 关 原 因 后，

利用控制变量法寻找其他因素，才能

从根源上解决问题。针对尾门抠手开

口尺寸不合理、尾门开启后触摸面与

在室温下随机抽取 10 台车测量其关门力（表 2），实际关门力

比理论关门力大 30.0 N，并且在夏季室温较高时关门力明显增大。

1.6 尾门抠手离地高度不合理

根据人体身高，尾门开启后，尾门抠手离地高度推荐在

1 810 ～ 1 880 mm，过低或过高都会降低操作舒适性，此

高度由尾门铰链离地高度和尾门开启角度决定。尾门铰链离

地高度越高，尾门开启角度越大，则尾门抠手离地高度越高。

该车型尾门铰链离地高度为 1 378 mm，尾门开启角度 95°，

尾门开启后尾门抠手离地高度 1 922 mm，高于人机工程要

求值（1 810 ～ 1 880 mm）。对于部分客户而言，这个尾门抠手离

地高度值也是影响操作舒适性的。

2 尾门抠手人机工程提升措施

2.1 改善尾门抠手抓握面与水平面角度

由于设计初期考虑降低成本、减少模具开发，故尾门抠手与

尾门饰板是一体成型。尾门抠手处需在模具上设计相应的斜顶与

滑块结构，因此尾门抠手抓握面与水平面角度受限于模具结构，

无法按角度为负值设计 [2]。为从根源上解决问题，需在尾门抠手

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020 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 02

抓握面上设计凸台结构，因此重新设计尾门抠手结构 ：单独拆分

一个尾门抠手零件，在尾门抠手抓握面上设计防滑凸台（图 4）。

该凸台将尾门抠手抓握面与水平面角度从 +6.8°改为 -12.0° [3]。措

施实施后，尾门抠手易滑手问题得到极大改善。

2.2 优化尾门抠手抓握弧面特征

通过增加尾门抠手凸台改善尾门抠手抓握面与水平面角度

后，可以极大改善尾门抠手易滑手问题。为进一步提升尾门抠手

的操作舒适性，保证乘员在使用时无硌手感，尾门抠手凸台的设

计如图 5 所示。

纹其表面摩擦系数显著提高，滑手问题得到明显改善。

2.5 降低尾门关门力

假设尾门气弹簧最小支撑力为 F1，它保证尾门在最大开启

角度时能支撑尾门，避免尾门下坠。F1 越大，气弹簧的支撑性能

越好，但会导致尾门关门力加大 ；F1 越小，对应的尾门关门力越

小，同时伴随着尾门下坠的风险，因此需要找到一个平衡点确定

F1 的大小。F1 的大小与尾门重力、重力力臂长度、气弹簧杆臂

伸展时力臂长度、弹簧数量以及安装系数有关 [4]。

通过实车测量，尾门实际关门力比理论值大 30.0 N，并且

关门力随着温度升高而升高。为降低尾门关门力，将尾门气弹

簧的 F1 由 460.0 N 调整到 440.0 N。尾门气弹簧 F1 降低后，随

机抽取 10 台车，测量其尾门关门力前后变化值（表 3），关门

力降低 8.5 N 左右。

2.6 降低尾门开启后尾门抠手离地高度

尾门铰链位置与整车车高相关，因此要降低尾门抠手离地高

度，需通过调整尾门开启角度实现，尾门开启角度越低，尾门抠手

离地高度越低。尾门开启角度由尾门气弹簧行程决定，可通过缩短

气弹簧行程来减小尾门开启角度。同时，要考虑到尾门开启角度减

小后对乘员头部空间的影响，避让头部触碰到尾门。该车型在平衡

尾门抠手离地高度和头部空间需求后，将尾门开启角度由 95°降低

为 90°，尾门抠手离地高度由 1 922 mm 降低为 1 870 mm，在推荐

范围值内。尾门抠手离地高度降低后，尾门抠手操作舒适性得到提升。

3 尾门抠手人机工程提升设计总结

尾门抠手操作人机工程差是由多方面因素引起的，因此在前

期设计阶段应综合考虑，并严格按照推荐值进行设计。对于盒状

长方体的尾门抠手，总结出如下 6 点设计要求。

（1）尾门开启后，尾门抠手抓握面尺寸与水平面夹角应为负

值（即抓握面为下倾趋势），推荐夹角在 -8.0 ～ -10.0°。

（2）尾门抠手抓握面避免设计为平直面，应增加抓握特征，

并保证特征的舒适性。

（下转第 25 页）

图 4 尾门抠手凸台

图 5 尾门抠手凸台设计尺寸

表 3 尾门关门力值

车号 1号 2号 3号 4号 5号 6号 7号 8号 9号 10号 平均值

更改前/N 82.0 85.0 80.0 82.0 83.0 79.0 80.0 81.0 76.0 83.0 81.8

更改后/N 73.0 72.0 75.0 76.0 72.0 70.0 73.0 74.0 70.0 71.0 72.6

变化值/N -9.0 -13.0 -5.0 -6.0 -11.0 -9 -7 -7 -6 -12 -8.5

作舒适性得到提升。

2.4 提高尾门抠手抓握面摩擦系数

尾门抠手从尾门饰板中单独拆出

后，抓握面出模角度可做到大于 7°，

因此在表面腐蚀粗皮纹，相比于细皮

2.3 加大尾门抠手深度

基于重新开发尾门抠手的基础下，可同时优化尾门抠手深度，

提升操作舒适性。该车型尾门抠手深度前期受限于模具斜顶顶出

行程，仅做到 44 mm，在使用过程中有手指抓握面不足，并且顶

到手指前端引起的不适感。故将尾门抠手深度加深到 50 mm，操

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021 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 02

基于六西格玛设计的外后视镜抖动问题品质提升设计

（东风柳州汽车有限公司，柳州 545005）

（上汽通用五菱汽车股份有限公司，柳州 545007）

温金华、徐林邦、赵巍、刘学雷

摘要 ：本文通过应用六西格玛设计田口法试验设计工具，结合 CAE 分析（计算机辅助分析）工具，来解决汽车外后视镜镜行驶过程当中抖动问题。

根据六西格玛设计，确定研究项目对象、评价标准和项目达成目标，建立参数模型。此外，文章采用了六西格玛设计的田口法试验工具策划试验，

通过 CAE 软件的进行试验验证，再用田口分析工具对试验结果进行信噪比和均值计算分析，选择控制因子及其水平，根据评价标准选取最优品质

提升方案，可解决外后视镜行驶抖动问题。最终验证结果表明，采用六西格玛设计方法进行汽车外后视镜抖动问题品质提升设计能达到预期目标，

并且能减少试验次数、试验周期，从而节约试验成本。

关键词 ：六西格玛设计 ；外后视镜 ；田口法 ；CAE 分析 ；试验分析

中图分类号 ：U463.85+6 文献标识码 ：A

0 引言

随着乘用汽车逐渐普及，人们对汽车的需求已经不仅仅局限

于传统的出行、乘坐需求。随着人们对汽车的不断深入理解 ：好

开、好玩、好用和好看，以及好品质、有品味的全方位汽车更能

打动消费者。因而人们对汽车的品质提出了越来越高甚至说是苛

刻极致的需求，整车的质量品质提升也越来也迫切。某车型上市

后，其外后视镜在 120 km/h 高速行驶过程中，镜片抖动导致后

方视野不清晰。该问题出现比较普遍，在售后不易解决，因此引

起了客户的抱怨，抱怨率达 17%。

该问题反馈到整车厂家后，厂家组织项目团队对该问题进行

分析。项目团队通过采用美国供应商学会总裁乔杜里先生的六西

格玛设计流程（IDDOV，即识别、定义、设计、优化和验证），运

用六西格玛设计工具箱中的客户需求收集法、VOC 亲和图、质量

屋、决策矩阵、普氏分析、参数图、正交设计、信噪分析和 CAE

分析等工具，对汽车外后视镜抖动问题品质提升设计优化 [1]。通

过运用六西格玛设计工具，系统识别与分析外后视镜抖动问题，

从而寻求解决外后视镜抖动措施方案，使外后视镜行驶过程中更

稳健侧，后方视野成像更清晰，并形成设计指导技术规范。

1 六西格玛设计概述

六西格玛设计（Design For Six Sigma，简称 DFSS）就是按

照合理的流程，系统化、条理化的分析，运用科学的方法精确地

剖析理解和全方位把握顾客需求，对产品零部件、流程进行稳健

性设计 [2]。其目的就是使产品或流程在低成本情况下实现六西格

玛质量水平，同时产品或流程本身具有抗各种干扰的能力，即便

使用环境恶劣或操作不当，产品仍能满足顾客的需求 [3]。

六西格玛设计不仅仅是一个合理的流程，其本身还是一个庞

大的工具箱。工具箱中常见工具如 ：项目定义树、项目收益图、

客户需求搜集法、VOC 亲和图、T- 方法、鱼骨图、头脑风暴、质

量屋、四盒模型、假设检验、卡诺模型、普氏分析、数学建模、

决策矩阵、参数图、萃智、正交设计、试验设计、信噪比、响应图、

CAE 分析以及验证等。利用这些工具，在产品设计时可以使决策

更科学、设计更稳健、设计效率更高。

2 项目设计开发流程和方案

2.1 识别阶段（Ⅰ）

识别阶段主要通过运用“项目任务书、项目范围、项目收益

树和项目计划”来识别研究对象的范围，以及确认外后视镜品质

提升目标 ：降低镜片抖动问题客户抱怨率。

2.1.1 确定研究对象范围

通过对正在开发项目进行筛选，根据“结构典型、工艺多样

以及方案可推广至其他零件”原则，选定了某平台车型的外后视

镜产品作为研究对象。外后视镜的子零件数量众多，常用结构零

部件共有 18 个。经爆炸图分析（图 1），造成外后视镜镜片高速

抖动问题最可能的原因，主要在连接机构的子零件上。研究对象

范围可以进一步缩小。

2.1.2 连接机构分析

通过对外后视镜结构拆解分析发现，其连接结构主要集中在

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022 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 02

这几类的结构零件上 ：安装座、安装支架、折叠器、转向器、镜

片架和镜片阻尼片。通过目前结构及模态分析，最终研究对象集

中在折叠器、转向器和镜片阻尼片上。

经 过 测 试 分 析， 该 车 型 外 后 视 镜 的 折 叠 器 型 号 为

293/529-1 款，折叠承载力＜ 900 g ；转向器型号为 980 系列，

承载镜片能力＜ 150 g。折叠器和转向器均存在承载能力小、

振动稳定性差的问题。镜片阻尼片为塑料材质，存在阻尼稳定

性差、镜片抖动的问题。此外，外后视镜模态标准要求 ：单外

后视镜模态≥ 50 Hz，装置在车门上模态要求≥ 45 Hz[4]。无论

是与标准要求还是与对标车型相比，故障车型的外后视镜还存

在模态较小的问题（图 2）。而且，外后视镜 3 安装点间距也小

于标准值（要求 ：安装间距＞ 50.0 mm）。

图 1 外后视镜零部件爆炸图

表 1 工程指标要求汇总

图 2 故障车型与对标车型外后视镜模态分析

工程指标 指标来源 目标设定 验证方式

视野范围 客户 曲率（1 260±50） 测量

外观 客户 ≥客户可接受水平 感知评审，调研评价

零件成本 采购、制造、车身工程师、

总装和售后 越小越好 成本核算

NVH、异响要求 NVH研究所 折叠异响＜60 dB，镜壳正八设计 NVH仿真模拟分析

安装布置 生产和总装 安装螺栓空间≥23.0 mm；螺栓安装角度：Y轴向下6～13° 计算测量

刚度模态要求 后视镜技术规范 单个后视镜模态≥50.00 Hz；后视镜+门模态≥45.00 Hz CAE仿真分析

振动稳定性 后视镜技术规范 振动频率在20.00～200.00 Hz时的扭转角应小于8′；振动频率在20.00～250.00 Hz

时，90%的扭转角应小于8′ 第三方测试

视野及安装要求 国家政府和制度 满足GB 15084-2013《机动车辆间接视野装置性能和安装要求》 GB 15084-2013

2.2 定义阶段（D）

定义阶段首先收集顾客声音（VOC），然后将顾客声音进行

分类，将分类后的顾客声音转化为具体的工程技术指标。

2.2.1 收集顾客声音

从外部客户、内部客户以及政府法规三方面收集针对此产

品的顾客声音。由造型工程师、感知质量工程师、车身工程师、

NVH 工程师、CAE 工程师、生产制造工程师、市场售后工程师以

及采购工程师等组成专家评审团队。由专家评审团队整理筛选出

与外后视镜抖动项目有关联的顾客声音。顾客声音主要集中在外

观、成本、开发周期、耐用、装配制造和法规等方面。

2.2.2 分析工程指标

运用质量屋工具，将顾客声音转化为工程技术指标要求。把

识别出的各项工程技术指标，逐一列出，并明确目标设定验证方

式，然后通过运用质量屋客户 VOC 转化成工程参数指标（表 1）。

2.3 开发阶段（D）

开发阶段主要工作是开发各种设计概念方案，通过头脑风暴，

初步选出与外后视镜抖动相关的一些设计因素 ：重量、价格、结

构刚度、振动稳定性、外观感知、镜片稳定性、耐久性、可靠性

和高速显像清晰度等。然后通过运用普氏分析工具，选定最佳的

设计更改概念方案。

2.3.1 普氏分析

将 9 个可选的概念方向进行组合，形成 6 个概念设计更改方

案（图 3）。

方案 0 ：某基础车型设计方案。

方案 1 ：转向器及折叠器选型更改 ：选用更稳定的 529-5 型

折叠器和 300 系列转向器。

方案 2 ：镜片支架结构卡接干涉量增加，牢靠度增加。

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023 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 02

方案 3 ：镜片阻尼片由塑料变成金属片。

方案 4 ：增加安装支架的筋条，提升刚度模态。

方案 5 ；镜体的壁厚减薄。

方案 6 ：外后视镜连接布局 3 个安装点布置间距＞ 50.0 mm，

且外后视镜的质心在安装的三角区域内。

运用普氏分析对概念设计更改方案进行对比优化，方案 0 为

基础设计方案，方案 1 ～方案 6 分别与基础设计方案对比，工程

指标为评价项目，比基础方案“好”、“差”和“相同”分别标记为“+”、

“-”与“S”。从普氏分析结构来看，方案 1 和方案 3 在各个方面

因素都有优势，特别是在稳定性、可靠性、耐久性和高速显像清

晰度都是很好的提升。由此分析可得出，方案 1 和方案 3 综合来

看是最合适的方案。

2.3.2 确定设计更改方案

通过普氏分析最终可以确定外后视镜品质提升的概念设计

更改方案 ：选用更稳健型的折叠器，型号为 529-5，其折叠承载

力＜ 1 500 g ；选用型号为 300 系列的转向器，其承载镜片能力

＜ 280 g ；同时阻尼片由塑料改为不锈钢（SUS304 材质）。对选

定的概念设计更改方案初步分析可知，更改后外后视镜整体模态

值有所提升，同时振动稳定性增强能达到提升的目标。

2.4 优化阶段（O）

2.4.1 建立参数图

根据选定的概念设计更改方案，绘制参数图，并找出系统的

控制因子、噪声因子以及响应和症状。通过对标和设计专家团队

评审，认为转向器承载力和手动调节力矩、折叠器承载力和手动

调节力矩、镜片阻尼材料、安装座 / 支架加强筋厚度以及镜片厚度，

这些因子可能会对外后视镜抖动有很大影响，且这些控制因子易

于设计控制。其中镜片曲率偏差值 S 以及镜片宽度偏差值 H，作

为噪声因子。外后视镜响应为 ：镜片后方视野清晰（振动频率在

20 ～ 200 Hz 时的扭转角应小于 8′）[5]。当其指标不达标时，会

出现振动异响噪声、质量增加等症状（图 4）。

2.4.2 控制因子和水平的选择

影响外后视镜镜片后方视野清晰（振动频率在 20 ～ 200 Hz

时的扭转角应小于 8′）的共有 5 个控制因子，每个控制因子均有

2 个水平。各控制因子与外后视镜结构关系如图 5 所示。

2.4.3 噪声因子和水平的选择

噪声因子的设定及其组合设定如下。

图 3 普氏分析

图 4 参数图

图 5 控制因子及水平

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024 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 02

镜 片 曲 率 偏 差 值 S ：S1（15.0），S2（25.0）；理 论 偏 差

R=±60。

镜片宽度偏差值 H ：H1（0.5），H2（1.0）；理论公差 ±0.5。

根据其噪声因子特性对产品的影响，选取 2 组噪声因子 ：第

一组 N1（S2 与 H1 组合）；第二组 N2（S1 与 H2 组合）。

2.4.4 正交列表编码和解码

根据控制因子和噪声因子的水平，对其进行编码和解码。编

码就是用 1、2 分别代替两个等级水平，解码就是指控制因子在 1、

2 水平时代表的具体参数。运用 Minitab 软件生成田口 L8 正交矩

阵表（5 因子 2 水平，忽略交互作用），对控制因子进行排列组合，

以达到用最少的试验次数来区分出关键的控制因子（图 6）。根据

正交列表，只需要安排 8 次试验就可以完成对 2 水平 5 因子的控

制因子试验验证。

3 验证阶段（V）

3.1 试验验证

根据正交表安排 CAE 验证试验 8 次，并在不同的概念设计

参数方案上读取镜片扭转角度的变化量，将试验数据填写在表格

里面。由于镜片扭转角度变化量是越小越好，所以目标响应选择

为望小特性（smaller-the-better），即需求镜片扭转角＜ 8′，试

验结果望小。采用 Minitab 软件的田口分析信噪比和均值（图 7），

并形成信噪比主效应图表和均值主效应图表（图 8 和图 9）。

3.2 试验分析

A2、B1、C1 对扭转角度减小响应效果最为显著，D1、E1

对得分的提升也有效果 ；并且实际试验验证信噪比提升 4.27，

图 6 编码解码及田口正交列表

图 7 正交试验结果

图 8 信噪比主效应图

图 9 均值主效应图

满足预期设计需求，故根据分析选

择 A2+B1+C1+D1+E1 组合方案。

3.3 确认结果

按照正交列表试验验证分析测

算的优化组合方案，能够满足品质

设计提升要求。根据优化方案进行

试制、验证，即外后视镜转向器选

用 300 系列，折叠器型号采用 529-

5，阻尼片材料选用 SUS304 不锈钢，

安装座加强筋厚度选择 3.0 mm，镜

片厚度选择 2.0 mm。最优的设计提

升及确认方案对应关系如图 10 所示。

最终试制的外后视镜刚度模态满足

指标要求，并且装车后达成项目目

标需求。

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025 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 02

【参考文献】

作者简介 :

温金华，本科，工程师，研究方向为汽车内外饰零件、整车造型与工程开发设计。

[1] 杨凯 , 巴西母·埃尔·哈伊克 . 六西格玛设计：产品开发之道 [M]. 仝伟等 ,

译 . 上海 : 上海交通大学出版社 ,2022.

[2] 何桢 . 六西格玛管理 [M]. 第三版 . 北京 : 中国人民大学出版社 ,2014.

[3] 马逢时 , 周暐 , 刘传冰 . 六西格玛管理统计指南——MINTAB 使用指导

[M]. 第 3 版 . 北京 : 中国人民大学出版社 ,2018.

[4] 葛如海 , 高宏范 . 基于 ABAQUS 的汽车后视镜视野稳定性仿真分析 [J].

重庆交通大学学报 ( 自然科学版 ),2013,32(01):143-146.

[5] 苏秀荣 , 齐智国 , 刘建 , 等 . 汽车外后视镜抖动的试验研究 [J]. 内蒙古工

业大学学报 ( 自然科学版 ),2018,37(03):201-206.

此外，本次外后视镜品质提升设计过程形成了外后视镜的设

计规范指导书，对后续车型外后视镜设计具有一定的指导意义。

4 结束语

本研究通过运用六西格玛设计方法，在确保性能的情况下实

现外后视镜抖动问题的解决和设计品质的提升，达成预期目标。

并在完成这个项目优化后形成外后视镜设计规范指导书，为以后

外后视镜设计提供设计指导。在解决外后视镜行驶中抖动问题的

过程中，采用了六西格玛设计中的田口法正交试验工具，能清晰

地识别出关键控制因子和各控制因子的最优水平。而且该方法快

速且精确，效率高，大大降低了时间成本和试验成本。

六西格玛设计是一种方法论、一种价值观，同时也是一种

合理的工作流程、一个庞大的工具箱。掌握这种方法论，活用

图 10 最优的设计及确认

DFSS 工具箱中的工具，不仅能在产品结构的设计工作中，快速

找到关键控制因子和各因子最优水平，提高设计的稳健性，还可

以节约试验次数、减少试验周期，最终达到降本增效的目的。

【参考文献】

作者简介 :

周福全，本科，助理工程师，研究方向为汽车内饰设计。

[1] 曾满林 , 戴礼强 , 赵福全 . 基于人机工程的汽车设计方法 [J]. 工业工

程 ,2012,15(05):55-59.

[2] 陈新明 . 汽车尾门内饰板的设计 [J]. 企业科技与发展 ,2013(17):9-11.

[3] 张晓飞 , 刘丹 , 华安柱 . 两厢轿车背门内饰板扣手优化设计 [C]//.2011 汽

车车身内外饰产品及新材料应用国际研讨会暨展览会论文集 ,2011:43-

44.

[4] 刘 国 梁 . 尾 门 气 弹 簧 设 计 与 力 值 计 算 的 深 入 研 究 [J]. 汽 车 实 用 技

术 ,2018(14):156-161.

[5] 张 明 晶 . 基 于 人 机 工 程 的 汽 车 尾 门 总 布 置 方 案 设 计 [J]. 时 代 汽

车 ,2020(22):116-117.

（上接第 20 页）

（3）尾门抠手开口推荐尺寸为 ：开口深度≥ 50 mm，开口

宽度≥ 25 mm，开口长度≥ 80 mm。

（4）尾门抠手抓握面推荐粗皮纹或表面粘贴一层防滑垫，不

建议使用细皮纹。

（5）尾门关门力值推荐在 50.0 ～ 60.0 N 之间，最大不超过

65.0 N。

（6）尾门开启后尾门抠手离地高度推荐在 1 810 ～ 1 880 mm[5]。

设计过程中如上设计要求若有部分无法满足，应在模具开发

前制作快速样件进行评审，避让后期产生修模工作。若受限于某

种条件无法进行调整，可考虑使用棒状拉手，可从根源上解决尾

门抠手易滑手问题。

4 结束语

该车型尾门抠手操作人机工程差是一个综合性的问题，通过

对该问题进行深入分析及设计改进，最终极大提升了操作舒适性，

避免存在明显设计缺陷的汽车交付到客户手中，并且从中获取了

宝贵的经验教训和设计总结，给后续车型尾门抠手提供设计参考，

力争达到最优的设计效果，提高零件一次开模成功率。

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026 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 02

横风作用下重型天线车底盘抗倾覆性能试验研究

（东风柳州汽车有限公司，柳州 545005）

（泰山科技学院，泰安 271000）

宋晓波

摘要 ：针对重型天线车底盘在横风作用下有倾覆危险的问题，本文研究了横风作用下重型天线车底盘的倾覆力矩计算模型，重点设计并搭建了抗

倾覆试验装置、制定了具体的测试方案和试验步骤，并根据试验结果对照设计指标对底盘车架进行了改进，改进后各项指标符合使用要求。该试

验为重型天线车底盘横风作用下的抗倾覆能力评估提供了依据。

关键词 ：横风 ；天线车底盘 ；抗倾覆 ；加载工装 ；配重 ；应力测量 ；位移测量

中图分类号 ： U467.1 文献标识码 ：A

0 引言

重型天线车底盘结构如图 1 所示，底盘为五轴，设置调平支

腿和尾部抗风支腿，天线设备集成于底盘尾部回转平台上。天线

阵面为箱体结构，其他设备均以箱体形式安装在底盘中部车架和

副车架上。工作时，各个调平支腿落地支起底盘，抗风支腿打开，

天线阵面和天线座转台进行 360°转动。天线阵面打开时，如遇阵

风，天线车底盘有可能受到横向力，发生横向滑移或倾覆，一旦

底盘发生倾覆，后果十分严重。因此，必须对重型天线车底盘在

横风作用下的抗倾覆性能进行理论与试验研究 [1]。

对天线车底盘的抗倾覆性能测试，目前没有通用的标准，可

借鉴工程机械抗倾覆稳定性的校核思路。如起重机的抗倾覆试验，

主要采用力矩法、稳定系数法和按临界倾覆载荷标定额定起重量

等方法，实现对起重机抗倾覆稳定性的控制。即通过控制起重机

的起重量，使各项载荷对危险倾覆边的总力矩不小于零 [2]。

但是对于天线车底盘上装的天线阵面，难以调整其尺寸、重

量等参数，且根据其用途，对天线阵面的工作精度要求较高。因此，

对横风作用下确保天线车底盘抗倾覆性能的思路可调整为 ：将危

险工况的横风载荷施加在天线车上，测定其抗倾覆性能及整体变

形、受力情况，并根据设计指标对底盘的结构进行改进，以达到

抗倾覆及其他设计要求。

1 天线车底盘抗倾覆试验原理及装备

1.1 试验原理

1.1.1 理论分析

分析天线车工作时一侧支腿所受的倾覆力矩，主要包括风力

矩M1 和各项载荷产生的力矩M2 两部分。

（1）风力矩M1

将整车分为天线阵面、设备箱体和底盘三个部分，横风作用

下各部分均对一侧支腿产生风力矩 [3]。总的风力矩按下式计算 ：

（1）

式中 C——风阻系数，取 1.4

Ai

——各部分特征面积

V——风速

H——风力中心距地面的高度

（2）各项载荷产生的力矩M2

用支腿将天线车撑起工作时，天线车自身重力、天线阵面倾

斜以及阵面回转导致的惯性力等，均对一侧支腿产生力矩。由于

天线阵面回转缓慢，惯性力可忽略不计，因此 M2 按下式计算 ：

（2）

式中 G1——天线车自身重力

L 1——天线车重心距一侧支腿的垂直距离

G2——天线阵面重力

L 2——天线阵面重心距一侧支腿的垂直距离，转动到不同方

向时，L 2 的数值随之不同

（3）倾覆力矩 M

倾覆力矩M 为风力矩M1 以及各项载荷产生的力矩M2 两部

图 1 五轴天线车示意图 分的代数和，即 ：

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027 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 02

（3）

由于天线阵面和转台的转动，当转向不同方位时，横向载荷

导致倾覆趋势的方向不同 ：阵面的前后面迎风面积最大 ；底盘和其

他设备箱体等不需回转的部分，只有侧向的迎风面积最大。因此，

当天线阵面旋转至面向底盘侧面时，对于某一侧的支腿来说，风力

矩M1 最大，与各项载荷产生力矩M2 的代数和最小，即倾覆力矩

可能会小于零，整车发生倾覆的危险最大。由此确定了危险工况。

1.1.2 试验方案

由于试验条件限制，难以使用真实的横风作用在天线车上，需

将横风作用折算为横向载荷。根据实际工作最恶劣环境状况，当风

力为 8 级时，估算得到整个天线车受到的横向载荷约为 7.0 t[4]，作

用在阵面上距离地面 7.00 m 处。一些学者曾针对该要求进行过

同类试验，采用的是通过高塔上定滑轮施加横向载荷的方式 [5]。

该试验装置适用于需常年进行该试验的天线车总装单位，制作成

本较高，且一旦试验结果与要求不符，难以进行底盘的改进设计。

本文研究采用一种新的加载方式，由牵引车提供横向力，即通过

缆绳将大小相当的牵引力施加在天线阵面工装的相应位置。

试验方案如图 2 所示，利用支撑腿工装、加载工装和配重模

拟天线车的实际工况，使用 1 号牵引车通过天线转动座工装将最

大 7.0 t 的横向载荷作用于天线车。通过布置各种传感器，监测

在横风作用下，底盘各处的应力和位移、转动座处的位移，并通

过支撑腿底部压力传感器的读数判断底盘是否发生倾覆。2 号牵

引车与 1 号牵引车位置相对，通过其缆绳牵引，避免发生倾覆的

危险，起到安全保护的作用。

1.2 试验装置

根据试验方案，该试验使用的装置包含支撑腿工装、天线转

动座加载工装、配重块、缆绳、拉力传感器和牵引车等。

1.2.1 配重与加载

为 了 模 拟 天 线 车 的 实 际 工 作 情 况， 需 在 底 盘 上 一 桥 前

350.00 mm、一桥后 5 815.00 mm 和五桥后 268.00 mm 处各

对称施加 0.5 t、4.0 t 和 17.6 t 配重。同时，在回转盘上施加

24 t 载荷，该载荷由三部分组成 ：加载工装自重 4.0 t ；加载工

装上方安装的 17.6 t 配重块 ；以及 1 号牵引车绞盘牵引力的垂

向分力 2.4 t。为保证试验安全，1 号牵引车绞盘牵引力采用分

级加载的方式加载。

1.2.2 测试内容

（1）应力测试。根据理论计算，受横风作用时，底盘车架上

部分位置的应力值需进行监测。根据表 1 所示，在车架上布置 24

个应力测点测试车架在各工况下的受力情况。

（2）位移测试。在底盘上布置 8 个拉线式位移传感器和 2 个

激光位移传感器，分别测试车架不同位置、以及天线座回转盘上

的变形情况。传感器布置位置如表 2 和图 3 所示。

（3）承重力测试。在 8 个支腿下方布置 8 个压力传感器，测

试车架在模拟横风作用下支腿的承重力变化。

2 试验方法与步骤

准备工作完成后，按照以下步骤进行试验。

图 2 试验装置示意图（牵引车调转 90°）

表 1 应力测量点

序号 位置 序号 位置

1 五桥前1 175.00 mm处

左纵梁下翼面边缘处 2 五桥前1 175.00 mm处右

纵梁下翼面边缘处

3 五桥前640.00 mm处左

纵梁下翼面折弯处 4 五桥前640.00 mm处右

纵梁下翼面折弯处

5 五桥后720.00 mm左纵

梁下翼面边20.00 mm处 6 五桥后720.00 mm右纵

梁下翼面边20.00 mm处

7 五桥前1 075.00 mm处

右纵梁下连接板折弯处 8 五桥后1 005.00 mm处右

纵梁下连接板折弯处

9 五桥后1 245.00 mm处

右纵梁下连接板折弯处 10 回转盘后部加强横梁后

立板折弯处

11 回转盘后部加强横梁与

连接板焊缝处 12 第二支腿后立板右侧与

上盖板焊缝处

13 第二支腿后立板右侧与

下盖板焊缝处 14 第二支腿后立板左侧与

下盖板焊缝处

15 第三支腿后立板右侧与

上盖板焊缝上处 16 第三支腿后立板右侧与

上盖板焊缝下处

17 第三支腿后立板右侧与

油缸安装板焊缝处 18 第三支腿后立板右侧与

下盖板焊缝折弯处

19 尾端前600.00 mm、车

架中心左1 215.00 mm处 20 尾端前200.00 mm、车架

中心右1 215.00 mm处

21 五桥前615 mm处左纵

梁上翼面中心处 22 五桥前615.00 mm处右

纵梁上翼面中心处

23 回转盘后端面与左纵梁

上翼面焊缝处 24 回转盘后端面与右纵梁

上翼面焊缝处

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028 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 02

作者简介 :

宋晓波，硕士，讲师，研究方向为机械工程、智能制造及高等教育教学研究。

（1）按表 1 中规定的测量点位置粘贴应变片，并将应变仪读

数清零。

（2）将底盘按标记位置停放好，驻车制动，发动机熄火。

（3）使用吊车将底盘车架抬起，在调平支腿、抗风腿接口处

安装工装支撑座，并在下方放置压力传感器。然后调节各支撑腿

工装，保证底盘正常工作高度。

（4）记录应变仪读数（初始值），并将应变仪读数清零。

（5）按照试验方案，在如图 3 中 1 ～ 8 测点位置粘贴拉线式

位移传感器测头，拉线另一端固定在地面上。

（6）使用吊车将天线座加载工装放置在底盘车架的天线座上，

使工装中心线与车架中心线夹角为 0° ±0.5°。紧固天线座加载工

装的安装螺栓。

（7）按照试验方案在相应位置施加配重。

（8）将 1 号和 2 号牵引车分别停放在底盘右侧和左侧相应距

离处，使用驻车制动保持车辆固定，发动机熄火。然后解锁绞盘

离合器开关，抽出绞盘缆绳。

（9）在天线座加载工装的两侧各连接一根缆绳，分别与 1 号

和 2 号牵引车缆绳通过卸扣相连。其中，1 号牵引车与底盘间串

接拉力计，监控分级加载情况 ；2 号牵引车与底盘间的缆绳张紧，

起到安全保护作用。

（10）按照设计方案，将激光位移传感器布置在天线座回转

盘上（图 3 所示 9 ～ 10 测点位置）。

（11）起动 1 号牵引车，施加驻车制动后，用手柄控制绞盘拉力，

分级施加拉力。同时注意 2 号牵引车绞盘缆绳的张紧程度，在保

证无倾翻危险的情况下，将 2 号牵引车缆绳缓缓放至放松状态。

（12）记录各个支腿压力传感器的读数、各应力测

量点的应变值以及各拉线式位移传感器和激光位移传感

器的读数。

3 试验结果分析与改进

加载至横风作用 7.0 t 时，测得最大受力与变形结

果为 ：应力 22 号测点应力值最大，为 169.0 MPa ；车

架位移 7 号测点位移值最大，为 16.21 mm ；天线座回

转盘上 9 号测点变形值最大，为 9.58 mm。此时，左侧

第三支腿和防风支腿下部的压力传感器读数已为零，底

盘有向右倾覆趋势。

图 3 位移传感器测量点 底盘车架使用 Q345 钢，要求安全系数为 3。根据

表 2 位移测量点

序号 位置 序号 位置

1 左纵梁下翼板最前端中心处 2 右纵梁下翼板最前端中心处

3 二桥后840.00 mm处左纵梁下翼

板中心处 4 二桥后840.00 mm处右纵梁下翼

板中心处

5 四桥后1 040.00mm处左纵梁下翼

板中心处 6 四桥后1 040.00 mm处右纵梁下翼

板中心处

7 左纵梁下平面五桥后2 200.00 mm

车架中心线左450.00 mm处 8 右纵梁下平面五桥后2 200.00 mm

车架中心线右450 mm处

9 天线座回转盘上平面左端 10 天线座回转盘上平面右端

[1] 杨红军 , 李刚炎 . 车载雷达天线平台的负载特性及风载稳定性研究 [J].

机械制造 ,2008(02): 24-27.

[2] 周奇才 , 周在磊 , 李文军 , 等 .2500t 环轨式起重机抗倾覆稳定性分析

[J]. 机械设计与研究 ,2012,28(04):108-112.

[3] 刘建军 , 沈文军 . 某高转速相控阵雷达抗风能力分析 [J]. 电子机械工

程 ,2017,33(02):37-40.

[4] 方子帆 , 周宇 , 杨艳丽 , 等 . 可收折超视距雷达车抗风倾覆稳定性分析 [J].

三峡大学学报（自然科学版）, 2023,45(01):88-93.

[5] 冯 大 成 . 某 型 天 线 车 抗 倾 覆 能 力 的 计 算 与 检 验 [J]. 电 子 机 械 工

程 ,2011,27(02):28-30.

【参考文献】

天线车对定位精度的要求，要求车架各处变形不超过 9.00 mm，

天线座回转盘变形不超过 3.50 mm ；要求横风作用下各支腿不得

虚空。根据以上设计要求，测试结果超出了允许范围。

结合测试结果与理论计算，对车架尾部纵梁内侧进行了结构

加固。再次按试验步骤进行测试，测得结果 ：应力 22 号测点是

应力值为 90.1 MPa ；车架 7 号测点的变形值为 2.93 mm ；天线座

回转盘上 9 号测点变形值为 2.97 mm。同时，各个支腿下部的压

力传感器读数均大于零，底盘没有发生倾覆的趋势。

4 结束语

本文研究了横风作用下重型天线车底盘抗倾覆性能的理论计

算与试验方法，提出了一种使用牵引车提供模拟横风载荷的试验

方案，验证并改进了该底盘的抗倾覆性能。本文所采用的试验方

法简洁有效，对其他同类型底盘抗倾覆能力的评估具有一定的参

考意义，也可用于车载导弹平台等设备的试验研究。

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029 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 02

某车型后挡风玻璃包边结构优化及分析

（东风柳州汽车有限公司，柳州 545005）

（上汽通用五菱汽车股份有限公司，柳州 545007）

杨湛华、覃大煜

摘要 ：本文通过对传统尾门封窗包边结构的不足之处及相关原因进行分析，提出优化策略。优化后的新型密封结构用包边取代外饰密封胶条，包

边连接于后挡风玻璃下边沿，与后挡风玻璃一体注塑成型，并在注塑包边中增加固定铁片嵌件，用于螺栓与尾门外板固定。经验证，优化后的后

挡风玻璃总成结构相比于传统包边卡装在玻璃边缘的结构，具有降低包边与侧围及尾门焊合总成之间装配公差、使包边贴合更紧密的优点，在简

化装配工艺及零件密封性有更好的成效。

关键词 ：后挡风玻璃包边 ；密封性 ；装配公差 ；一体注塑成型 ；零断差 ；平齐度

中图分类号 ：U463.83+5 文献标识码 ：A

0 引言

随着我国经济的快速发展，居民生活水平越来越高，汽车开

始走进广大普通居民的家庭，我国也成为世界上最具潜力的汽车

消费市场 [1]。，后挡风玻璃总成安装于尾门焊合总成形成的窗口，

固定构件连接包边和尾门焊合总成。传统后挡风玻璃总成包括后

挡风玻璃、固定卡扣和外饰密封胶条。

后挡风玻璃是汽车的重要组成部分，主要由玻璃原片、油墨、

加热银浆丝、天线、接头、垫块和嵌条等附件构成 [2]。后挡风玻

璃结构能否在与尾门钣金的装配简单化及密封性更良好，将会决

定后挡风玻璃结构的设计方向。目前在应用的后挡风玻璃大概可

以分为以下 3 种类型。

一是玻璃边缘既不带 EPDM 密封胶条，也不带塑料包边。该

结构比较简单，成本上比较便宜，多适用于性价比高而对外观性

能要求不高的车型。

二是玻璃左右及下边缘带 EPDM 密封胶条。该结构通过双

面胶带与玻璃粘接，然后与尾门饰板或者钣金搭接。此结构存

在的缺陷主要是胶条容易与周边匹配不好，与侧围、尾门外饰

板之间形成老鼠洞，贴合不紧密，并且装配公差大 ；在开关尾

门过程中，容易与侧围摩擦而损坏 EPDM 外饰胶条。但是该结

构成型简单，而且成本上没有注塑成型的包边高，目前大部分

车型都在用此结构。

三是后挡风玻璃下边缘集成一体注塑成型的包边结构。这种

后挡风玻璃结构成型比较困难，对于后挡风玻璃的型面要求比较

高。若是包边带不锈钢或者铝合金亮条的，一般都是贯穿整个后

挡下边缘的整体亮条结构，这对于模具的要求会比较高，在亮条

型面及表面质量的产品控制也会比较严格。带包边结构的后挡风

玻璃总成，旨在解决现有技术中，汽车后挡风玻璃结构粘接的外

饰胶条装配公差大和贴合不紧密的技术问题。

1 后挡风玻璃包边结构故障分析

1.1 传统后挡风玻璃包边结构原理

传统后挡风玻璃包边结构类似侧窗类的包边结构，只是在后

挡风玻璃下边缘一体注塑成型。若是带亮条，亮条可分为与包边一

体注塑或者后卡装两种安装方式。传统包边没有带固定结构，仅仅

通过后挡风玻璃上的玻璃胶与尾门钣金粘接固定。这使得后挡风玻

璃包边与后侧窗包边装配型面的匹配上，难以保证后挡风玻璃包边

端头与后侧窗包边端头的型面平齐，外观上无法保证匹配质量。

传统后挡风玻璃包边结构主要是由塑料包边组成，部分带有

铝合金或者不锈钢亮条（图 1）。一体注塑成型的包边结构解决现

有技术中，汽车后挡风玻璃结构粘接的外饰胶条装配公差大和贴

图 1 传统后挡风玻璃包边结构示意图

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030 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 02

合不紧密的技术难题。

1.2 传统后挡风玻璃包边结构故障分析

对于面积大且具有深弯曲面特征的后挡风玻璃，一般采用压

模法成形。在实际生产中，成形过程的工艺参数对玻璃应力有着

重要影响，成形后的应力与玻璃的回弹值密切相关，从而直接影

响玻璃型面的成形质量 [3]。由于玻璃在注塑前要经过切裁、磨边

和打孔工序的生产，所以玻璃可能存在爆边、划伤、缺角、磨边

不良和微裂纹等加工缺陷，也有可能存在结石、气泡和节瘤等玻

璃原片缺陷 [4]。

玻璃在成型上对于型面会有偏差，从而会影响包边的结构成

型。若包边没有固定结构，包边安装将受限于玻璃型面的波动，

从而导致后挡风玻璃包边与侧窗包边之间的面差不平齐。基于玻

璃型面影响包边安装后的平齐度，传统包边结构的后挡风玻璃上

端有 2 个卡扣卡紧在尾门钣金上，玻璃下端包边两端没有固定结

构与尾门钣金相连接（图 2）。

由于玻璃下端与钣金没有固定的卡接结构，只是利用玻璃密

封胶让玻璃与钣金相连接，所以导致玻璃包边无法按预期贴合尾

门钣金。这造成了后挡风玻璃包边与尾门外板离空，在外观上有

可见的缝隙（图 3）。而且，由于后挡风玻璃下端包边与尾门外板

离空而无法贴合，导致包边与后侧窗包边表面不平齐。从外观上

来看，后挡风玻璃包边端面高于后侧窗包边端面，2 个零件之间

的配合形成的面差，外观匹配质量不好（图 4）。

某车型采用了传统后挡风玻璃包边结构。在零件装车后，基

表 1 传统包边结构后挡风玻璃包边与后侧窗包边端面之间的面差统计

图 2 传统后挡风玻璃结构示意图

图 3 后挡风玻璃包边与尾门外板离空示意图

图 4 后挡风玻璃包边与后侧窗包边面差示意图

车辆

信息

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1

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车

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10

面差值

/mm 2.1 2.6 1.7 3.1 2.3 1.9 1.4 1.7 1.6 1.3

于设计上 2 个玻璃包边之间是零断差的基础，对 10 辆该车型进

行了测试。用面差仪测量后挡风玻璃包边与后侧窗包边端面之间

的面差，统计结果如表 1 所示。

根据表 1 中的数据显示，传统的后挡风玻璃包边没有固定安

装的结构，基本上后挡风玻璃包边无法与钣金贴合，存在包边起

翘的情况。在与后侧窗包边端面的匹配上，都是高于后侧窗包边

端面。对于整车质量要求的平齐度匹配，后挡风玻璃包边与后侧

窗包边端面无法平齐，无法达到理想的零断差设计目标。

2 某车型优化的后挡风玻璃包边结构

2.1 优化的后挡风玻璃包边结构原理

某车型优化的后挡风玻璃包边结构类似侧窗类的包边结构，

也是在后挡风玻璃下边缘一体注塑成型。若是带亮条，亮条可

分为与包边一体注塑或者后卡装两种安装方式。该包边结构上

带有固定结构，在包边上集成一块用于固定后挡风玻璃的金属

嵌件，形成第一安装孔，在嵌件上带有用于安装螺栓的螺栓孔

位（图 5）。此固定螺栓将包边固定在尾门钣金上，对于控制后

挡风玻璃包边与后侧窗包边的装配型面匹配上，很好地保证了

后挡风玻璃包边端头与后侧窗包边端头的型面平齐，在外观上

保证匹配质量。

此固定螺栓将与后扰流板两侧的飞翼共用一个尾门钣金的

安装孔，用同一个螺栓将后扰流板飞翼及后挡风玻璃包边一起

固定在尾门钣金上。后挡风玻璃周边结构包括后扰流板，后扰

流板安装于尾门焊合总成，围绕顶侧和两竖侧设置，形成有安

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031 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 02

【参考文献】

作者简介 :

杨湛华，本科，工程师，研究方向为车门及附件零部件技术开发。

[1] 刘小锐 . 基于六西格玛方法的思迪车后挡风玻璃下滑改进研究 [D]. 广州 ,

华南理工大学 ,2009.

[2] 刘雨阳 , 黄中华 . 某车型后挡风玻璃银浆焊接开裂分析及工艺优化 [J].

湖南工程学院学报 ( 自然科学版 ),2021,31(03):38-42.

[3] 沙智华 , 罗胜 , 刘宇 , 等 . 汽车后挡风玻璃热弯成形及回弹过程研究 [J].

机械设计与制造 ,2014(10):126-129.

[4] 常予庆 . 轿车后挡风玻璃网印工序的检验 [J]. 丝网印刷 ,2011(03):10-14.

[5] 巴明 . 走进挡风玻璃胶 [J]. 汽车零部件 ,2009(03):35-36.

装螺栓结构（图 6）。螺钉穿过后挡风玻璃包边第一安装孔和尾

门焊合总成的第二安装孔，以将包边、尾门焊合总成和后扰流

板三者连接（图 7）。

2.2 优化的后挡风玻璃包边结构分析

优化后的后挡风玻璃和包边还是采用一体成型，在原包边

结构上增加金属嵌件，嵌件上打有一个用于螺栓安装的安装孔。

固定构件连接包边、后扰流板和尾门焊合总成，使包边更好地

贴合尾门焊合总成。运用此结构，在另一款车型上进行装配，

同样测量后挡风玻璃包边与后侧窗包边端面之间的面差。在零

件装车后，基于设计上 2 个玻璃包边之间是零断差的基础上，

用面差仪测量后挡风玻璃包边与后侧窗包边端面之间的面差，

统计结果如表 2 所示。

车辆

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车

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10

断差值

/mm 0.3 0.2 -0.3 -0.5 0 -0.2 0.3 0.1 0.2 0.2

表 2 优化包边结构后，后挡风玻璃包边与后侧窗包边表面之间的断差统计

图 6 后扰流板结构示意图

图 7 包边、尾门焊合总成和后扰流板三者连接示意图

根据表 2 的数据显示，后挡风玻璃包边增加固定安装的结构

后，对于包边的安装拉紧有很大的作用，基本上后挡风玻璃包边

与钣金都贴合，不存在包边起翘的情况。在与后侧窗包边端面的

匹配上，基本上与后侧窗包边端面平齐，对于整车质量要求的平

齐度匹配。后挡风玻璃包边与后侧窗包边端面基本平齐，达到比

较理想的零断差设计目标。

3 结束语

后挡风玻璃包边连接于后挡风玻璃边沿，利用玻璃胶粘接在

尾门外板上。玻璃胶一方面加强整个车身的强度，另一方面主要

增强车辆的被动保护 [5]。包边起到密封、美观和保护玻璃的作用，

后挡风玻璃和包边采用一体成型，能有效提高后挡风玻璃总成的

装配精度。

本研究优化了后挡风玻璃的包边结构，利用后扰流板的安装

螺栓，将包边、后扰流板和尾门焊合总成连接，使包边更好地贴

合尾门焊合总成，对于防止包边起翘有明显的效果。该新型后挡

风玻璃包边结构能够有效降低包边与侧围、侧窗及尾门焊合总成

之间装配公差，使包边贴合更紧密。同时，利用后扰流板的安装

螺栓能够起到简化装配工位的作用，有效提高了生产效率。

图 5 某车型优化的后挡风玻璃包边结构示意图

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032 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 02

基于正交试验的镀锌板带铜板点焊焊接工艺

参数选择及优化

（东风柳州汽车有限公司，柳州 545005）

（上汽通用五菱汽车股份有限公司，柳州 545007）

刘杰、李林、韦俊尤

摘要 ：为了增加客户感知满意度，某车型车门区域镀锌板焊接需增加铜垫板以增加焊点外观质量，由此需要增加工艺参数。如果通过传统的试验

方法找到适当的参数，试验次数多，工作量大。本文基于正交试验的方法，对镀锌板加铜板的点焊焊接工艺参数进行了试验验证。根据试验结果，

找到了比较合理的焊接工艺参数，在保证焊接强度的前提下，满足了焊点外观的感知质量要求。

关键词 ：正交试验 ；镀锌板 ；铜板 ；电阻点焊 ；工艺参数

中图分类号 ：U466 文献标识码 ：A

0 前言

经过几十年的发展，现代汽车工业已经高度成熟，整车制

造的冲压、焊装、涂装和总装各工艺段的工艺和生产设备也基本

成熟稳定。例如，车身焊装过程主要使用电阻点焊、二氧化碳气

体保护焊和激光钎焊等工艺。其中，电阻点焊又是最主要的。整

个白车身有 5 000 ～ 6 000 个电阻点焊焊点，占车身总焊点数的

95% 以上。

现在的汽车车身对整车耐腐蚀性的要求越来越高，整车（特

别是外覆盖件区域）镀锌板的使用越来越多。另外，整车外覆盖

件区域，因为感知质量的需要，对外露焊点的表面要求比较高，

而增加焊接铜垫板可以有效而且简单地提升焊点外观质量。但是

增加焊接铜板后，需要优化原有的点焊焊接参数，保证焊接强度

和焊点外观质量。本文就是基于某车型车门区域镀锌板加铜板的

点焊工艺过程，尝试通过正交试验的方法，找出最优的点焊焊接

工艺参数，满足高品质车身的制造要求。

2 存在的问题

2.1 镀锌板电阻点焊的焊接参数

本试验选取的某车型车门区域是镀锌板加普通板搭接状态，

采用手工电阻点焊工艺。一般电阻点焊主要工艺参数有焊接电流、

焊接时间和焊接压力。镀锌板电阻点焊因为镀层金属的影响，和

普通板相比需要增加预热脉冲 [1]。所以，镀锌板电阻点焊的工艺

参数在焊接电流、焊接时间和焊接压力的基础上，增加了预热电

流和预热时间，所以参数优化涉及的因子数就比较多，有 5 个。

2.2 焊点增加铜板的效果

车门部分区域的焊点布置在整车高可见区域，客户在日常用

车过程中对此区域的外观质量比较敏感，对此区域焊点的外观要

求也比较高。但是手工点焊工艺的局限性，满足不了相关的质量

要求，更改为机器人焊接的投入成本又比较大，增加铜垫板是一

个经济有效提升焊点外观感知质量的方法。

2.3 增加焊接铜板后产生的问题

电阻点焊焊点在镀锌板一面增加铜垫板主要会产生以下问题。

（1）铜的导电性比钢材好，增加铜垫板会产生分流，降低电

流密度。

（2）镀锌层融化会和铜板产生粘连，影响铜板散热和铜板导

电性。

在实际生产过程中，增加铜板后，直接沿用原有不加铜板的

焊接工艺参数，会出现频次比较高的虚焊问题。而通过简单的增

加焊接电流或者延长焊接时间，并不能减少虚焊出现的频次。所

以需要通过试验的方法，分析各因子的影响，找到最优化的焊接

参数。经过对比分析，本研究决定采用正交试验的方法来确定增

加铜板后的焊接工艺参数。

3 正交试验设计

3.1 正交试验设计

正交试验设计是一种研究多因子，每个因子又有多个水平试

验设计的方法。它主要根据正交性从全因子试验中挑选出一部分

最有代表性的点来进行试验。这些最有代表性的点具备均匀分散、

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033 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 02

整齐可比的特点 [2]。正交试验设计是一种高效率、低成本而且非

常有效的试验设计方法，它是基于现成的正交表来设计的，具有

简单易学易用的特点。

3.2 正交试验方法设计的优势

通过正交试验的方法可以明显减少试验次数，降低试验成本。

对于镀锌板加铜板的电阻点焊焊接参数优化的试验来说，主要工

艺参数 5 个，这就意味着有 5 个因子，如果采用传统的试验方法，

即使每个因子取 2 水平，那么试验次数就是 25

，即 32 次。不过

按照实际经验要求，每个因子取 4 水平比较合适，那就是 5 因子、

4 水平试验，那么试验次数就是 45

，就是需要 1 024 次试验。

如果采用正交试验设计的方法，在不考虑交互作用的情况下，

选择 L16（45）正交表，只需要 16 次试验。这样一来，试验次

数大大减少，试验成本和时间周期也会有明显改善。

4 试验前准备

4.1 试片准备

本次试验选定某车型左前侧门门锁加强区域的焊点作为试验

对象。选定焊点的搭接状态为 ：0.7 mm 热镀锌板加 1.0 mm 普

通冷轧板，在热镀锌板一面，增加厚度 5.0 mm 铬锆铜铜板。热

镀锌板牌号为 DC56D+Z 50/50-M-FC-O，普通冷轧板牌号是 BLCFB-D，板材供应商都是上海宝山钢铁股份有限公司，板材相关参

数均可在供应商官网查询。本试验板材搭接状态如图 1 所示，镀

锌板在上，普通板在下，镀锌板外侧作为外露区域增加了铜垫。

法如图 2 所示，可以取垂直方向融核直径 D 与水平方向融核直径

d 的平均值，即 ：

焊点融核直径 =（d+D）/2

没有融核的焊点，焊点融核直径就记作 0。

图 1 电阻点焊焊点搭接状态示意图

选择镀锌板和普通板各一部分，通过剪床将 2 块板材切割成

60.0 mm×200.0 mm 的长方形作为焊接试片。同时，准备和生

产现场使用规格一致的 5.0 mm 厚铬锆铜铜板一块。

4.2 焊点质量评价标准

电阻点焊焊点质量通过破坏性检查测量的融核直径评价。现

场操作人员通过破坏性方法撕裂试片，产生焊接纽扣，通过测量

纽扣直径大小来评价焊点质量 [3]。焊点融核直径的测量和评价方

图 2 焊点融核直径测量方法示意图

4.3 设备和操作人员准备

（1）生产设备 ：本次试验使用在各汽车公司广泛采用的某供

应商手工电阻点焊焊机和焊枪设备。焊机输出工频为 50 Hz，使

用弥散氧化铜电极帽，初始的电极直径是 6.0 mm。所有设备和

正式生产设备一致。

（2）操作人员：选定现场熟练操作工 1 名，整个试验过程中，

不更换操作人员。

（3）测量工具 ：准备游标卡尺一把，用来进行电极端面直径

和焊点融核直径测量。

（4）修磨工具 ：准备手工锉刀一把，用来进行电极帽修磨。

5 试验实施过程

5.1 焊接工艺参数的选择

试验前首先要确定正交试验的因子数和因子水平。按照前文

的分析，镀锌板加铜板的电阻点焊焊接工艺参数包括 ：预热时间、

预热电流、焊接时间、焊接电流和焊接压力。确定焊接工艺参数

以后，根据相关的技术文件和实际生产经验，以及搭接板材的材

料厚度，确定了 5 个主要工艺参数的取值。这样开展试验的因子

数和各因子水平就确定了，具体如表 1 所示。

5.2 实施试验

本试验为 5 因子 4 水平试验，在不考虑交互作用的情况下，

应该选择 L16（45

）正交表。根据正交表列出试验计划，按照因

子水平表将正交表中的数据 1、2、3、4 替换成相应因子的实际

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034 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 02

水平数据，就可以按照正交表进行试验。试验结果按照正交表记

录相应的结果。

试验过程中，为避免某些未考虑到的未知因素影响而产生

的系统误差，在整个试验过程中，人员、设备和工具要保持一

致，不能变更。同时，还要保持除考察因子外的其他因素。另外，

试验的顺序要完全打乱，以完全随机化的方式安排各次试验的

顺序 [4]。随机化可以通过相关电脑软件实现，这里不做详细描述。

5.3 试验数据分析

本次试验的结果如表 2 所示。表格中试验结果一列对应的每

个数据，是使用本行对应的试验条件进行试验后得到的试验结果

（测量所得的焊点融核直径数据）。表格中的均值 1 ～均值 4，每

行中每个单元格的数据，就是本行对应列（因子水平）的试验结

果平均值。例如均值 1 的数据中，对应因子 1（预热电流）的数

据是 3.380，表示就是因子 1（预热电流）在水平 1（9.0 kA）的

状态下，进行试验得到结果的均值。其他均值数据来源一致。5

个试验因子对应最后一行的极差结果，则是在此因子的 4 个水平

得到的 3 个平均值极差。

使用极差的方法对试验结果进行分析，一般可以得出2个主要的结论。

（1）因子的主次关系 ：根据极差的大小可以判定各因子对试

验结果影响的大小 [5]。判断的原则是 ：如果某个因子的极差越大，

对应的因子对试验结果的影响就越大。根据本次试验的结果，因

子 1 极差（3.245）＞因子 5 极差（2.667）＞因子 2 极差（2.653）

＞因子 4 极差（1.622）＞因子 3 极差（0.431），所以各因子对结

果影响的优先顺序应该是因子 1（预热电流）＞因子 5（焊接压力）

＞因子 2（预热时间）＞因子 4（焊接时间）＞因子 3（焊接电流）。

（2）较优的因子水平组合 ：根据均值的大小来判定各因子取

哪个水平好。判定的原则是 ：如果指标要求值越大越好，则取大

的均值所对应的那个因子水平 ；如果指标要求值越小越好，则取

小的均值所对应的那个因子水平 ；如果指标要求适中最好，则取

适中的均值对应的那个因子水平 [5]。本试验中，焊点融核直径

应该是大越好，需要取大的均值所对应的那个因子水平。因此，

因子 1（预热电流）应该取均值最大的水平 3（10.0 kA），因子

2（预热时间）应该取均值最大的水平 4（200 ms），因子 3（焊

接电流）应该取均值最大的水平 1（8.5 kA），因子 4（焊接时间）

应该取均值最大的水平 2（220 ms），因子 5 应该取均值最大

的水平 1（2.0 kN）。

根据试验结果，通过极差方法分析推荐的焊接工艺参数是 ：

10.5 kA/200 ms/8.5 kA/220 ms/2.0 kN。但是根据电阻点焊的相关

经验分析，小的焊接压力容易因为板材不能完全贴合，导致板件

电阻较大，产生焊接飞溅。而且因子 5 取水平 1 和取水平 4 得到

的焊点融核直径都能满足质量要求，并且差异不大，所以因子 5

可以从取水平 1 改为取水平 4，就是从取 2.0 kN 改成取 2.6 kN 。

增加焊接压力，板间电阻减小，根据焦耳定律，需要适当增加焊

接时间，保证焊接热量不明显减少，所以将因子 4 从取水平 2 改

成取水平 4，就是从 220 ms 改成取 260 ms。

（下转第 38 页）

表 1 因子水平表 表 2 正交试验表和试验数据

因子 水平1 水平2 水平3 水平4

1 预热电流/kA 9.0 9.5 10.0 10.5

2 预热时间/ms 140 160 180 200

3 焊接电流/kA 8.5 9.0 9.5 10.0

4 焊接时间/ms 200 220 240 260

5 焊接压力/kN 2.0 2.2 2.4 2.6

所在列 1 2 3 4 5 实验

结果 因子 预热电流 预热时间 焊接电流 焊接时间 焊接压力

实验1 1 1 1 1 1 4.61

实验2 1 2 2 2 2 3.21

实验3 1 3 3 3 3 0

实验4 1 4 4 4 4 5.7

实验5 2 1 2 3 4 0

实验6 2 2 1 4 3 0

实验7 2 3 4 1 2 0

实验8 2 4 3 2 1 4.75

实验9 3 1 3 4 2 3.6

实验10 3 2 4 3 1 4.79

实验11 3 3 1 2 4 4.71

实验12 3 4 2 1 3 4.63

实验13 4 1 4 2 3 3.28

实验14 4 2 3 1 4 4.58

实验15 4 3 2 4 1 4.43

实验16 4 4 1 3 2 4.67

均值1 3.380 2.873 3.498 3.455 4.645

均值2 1.188 3.145 3.067 3.987 2.870

均值3 4.433 2.285 3.232 2.365 1.978

均值4 4.240 4.938 3.442 3.433 3.749

极差 3.245 2.653 0.431 1.622 2.667

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035 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 02

基于多场景算法融合的整车物流智能调度系统设计

（东风柳州汽车有限公司，柳州 545005）

（上汽通用五菱汽车股份有限公司，柳州 545007）

梁金胜、汪洲、邓贤发

摘要 ：随着汽车销售市场和业务模式的不断发展变化，整车物流调度场景日渐多样化。同时，汽车物流数字化转型也要求物流调度系统更加智能、

高效。因此，为提高整车出厂物流效率和智能化水平，打造出一个基于多场景算法融合的整车物流智能调度系统尤为重要。本文以运输成本、收

车时效体验和承运商的健康发展为目标，基于迪杰斯特拉底层算法，综合兼容考虑了十余种不同场景并提炼成系列基础规则，成功构建了多场景

算法融合的整车物流智能调度系统。经过验证，该系统能够做到整车物流调度的自动化、智能化、实时化，并能够满足业务多场景、多规则并融

合系统大数据调度算法的系统解决。

关键词 ：整车物流 ；业务场景 ；智能调度 ；Dijkstra 算法 ；路由规则

中图分类号 ： TP319 文献标识码 ：A

0 引言

整车物流过程当中，运输占十分重要的地位，其成本占整车

物流总成本的 80％左右。汽车整车物流在整个汽车销售中占据重

要地位，它是将整车经由主机厂、配送中心和经销商，最终传送

到客户的一系列活动和过程。它作为连接主机厂和销售前端的 4S

店的纽带，承担着整车运输、仓储、搬运、包装、暂存、集散和

零部件配送等一系列与汽车销售息息相关的核心业务 [1]。本文主

要结合某汽车生产制造企业整车物流调度系统的项目实践，整体

上介绍了如何满足业务多场景、多规则并融合系统大数据调度算

法的系统解决方案。

某汽车制造公司位于柳州、青岛和重庆的“三地四厂”，年

产销汽车 200 万台，借助布局全国的近 30 个中转仓储网点辐射

全国。原整车运输管理系统及仓储管理系统应用多年，采用单机

架构，已无法满足业务移动化、数字化与智能化的发展需要。为

适应和支持公司物流业务未来发展需求，支持大物流业务运作，

2021 年 2 月，该公司立项《智慧物流平台建设项目——整车出

厂物流系统重构》。

1 项目目标

该公司物流业务涉及四大基地，全国近 30 个仓库，3 000 家

末端配送网点，年销售发运整车规模达到 200 万台。因实际业务

涉及公铁水多种运输方式，细分场景多且复杂，影响调度决策因

素众多，如成本、时效、运力分布、紧急程度、供方份额和产品

类型等。这种规模的物流发运，仅依靠人工分派无法满足高效、

准确的调度需求。网络杂、运量大，对于销售的每一单，如何快

速准确选择最优路径和最佳承运方是物流调度的根本问题。

本项目旨在研究出一套能综合分析多种实际业务场景条件，

基于数据算法的择优决策，快速、准确并自动化地给出销售订单

分派结果的智能调度系统。为保障业务需求方案的准确实施，项

目组在基于运筹学的“三环七步”智能化应用框架基础上 [2]，按

需求分析、系统设计、算法设计和测试验证和运维五个阶段进行。

2 场景需求分析

在需求分析阶段，结合对整车出厂物流业务的现场调研及总

结，项目组总结分析出了除成本时效外的 10 大主要场景需求。

场景 1 ：基于不同维度和不同颗粒度紧急需求的场景。实际

业务中，紧急订单的需求既有来自于终端门店的需要，也有来自

市场销售部门的需要。同时，需要能兼顾基于商品车 VSN 物料的

不同层级，终端区域不同颗粒度的组合需求。

场景 2 ：基于改装车需求的场景。应公司改装车业务场景需

求，商品车的改装订单需先调度进入对应改装库完成改装，然后

进行二段及后续物流配送交付。

场景 3 ：基于同时面向经销商和终端客户的混合调度场景。

应终端客户业务场景需求，系统需支持面向经销商和终端客户的

混合调度。终端客户订单不同于经销商的静态收货地址，需要系

统支持任意收货地址的调度。并且，在满足一定场景条件下的终

端客户订单需要先进行经销商段调度运输，至末段完成终端客户

的配送交付。经销商订单可同时与终端客户订单进行配车发运。

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036 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 02

场景 4 ：基于多承运方运力弹性的场景。考虑整车运输具有

公铁水等不同运输类型、“公铁联运”和“铁水联运”等多种运

输方案。同一订单，往往也由多家单位参与承运，需要兼顾承运

方线路运力弹性，即满足不同承运方不同时间线路，其对应运力

变化的适配性问题。

场景 5 ：基于中转网点弹性的场景。某汽车生产制造企业布局

全国的近 30 个中转网点库容能力不一，在应对汽车供应链风险冲

击、整车产销业务波动等方面影响时，需要考虑网点弹性的场景，

满足临时增加、减少或变更网点，支持快速调整物流订单的需求。

场景 6 ：基于临时合同调度的场景。部分订单基于临时合

同需求，满足部分时间或线路范围的场景，需要支持系统调度

和结算。

场景 7 ：基于非常规运输调度的场景。由于承接了非常规商

品车的运输业务，如广告车、测试车等，需要满足任何出发库至

全国任意收货地的运输调度需求。

场景 8 ：基于经销商自提业务的场景。针对部分经销商自提

的订单，系统需要设置对应规则，采用自提的路由和指定自提承

运方完成运输交付。

场景 9 ：基于总成本和总时效约束下的场景。对于订单的总

成本和总时效控制条件下的需求，也需进行系统化调度支持。

场景 10：基于全天候自动化审核的场景。系统取代人工调度，

需要满足 7 天 ×24 h 全天候自动化审核的场景，确保分单的准确

以及可靠、可记录和可修正。

基于 10 大场景需求分析，进一步按基础影响因子和逻辑条

件拆分归类为 ：成本、时效、线路、承运方、车辆、司机和运输

点等系列基础主数据，以及紧急时效、成本优先、改装、自提、

黑名单和承运方份额等系列底层规则（图 1）。

3 系统设计

基于常规的数据分析方法（图 2），按照知识驱动和数据驱动

决策的整体设计导向，在调度系统架构设计上，按照底层数据规

则、中层算法逻辑和上层决策方案的三大层次进行设计。底层包

括各类基础主数据如合同数据、商品车主数据和经销商主数据等，

以及不同的调度规则，如自提规则、改装规则、紧急规则和静态

路由规则等。不同调度规则分别对应不同业务场景需求。对基础

主数据和调度规则的底层设计和部署，构建了多维度规则参数化

设计，可较好地满足实际业务场景对柔性化、动态化的发展需求。

中间层由算法和模型构成。在路由规划算法选择方面，主

要基于 Dijkstra 算法，快速有效地求解满足一定约束条件下的最

短路径。在自动化分单审核模型方面，创造性设计了基于白名单

知识库的自动审核方案（图 3），形成基于知识驱动的自动化决

策模型。借助历史审核数据的知识，不断丰富白名单知识库。系

统分单后通过对标白名单后自动审核执行，有效保障了分单结果

100% 的准确控制。

上层由决策方案组成。基于底层数据规则，经过中间算法模

型，获取满足决策需求的系统化方案，如成本最优决策、时效最

优决策等。

图 1 智能调度整体架构设计图

图 2 数据分析方法

图 3 基于知识库自主审核决策机制

4 运筹算法选择与应用

在路由规划与选择的系统算法上，综合考虑物流常用的如遗

传算法、退货算法等的优劣 [3]，结合本项目需求和架构设计，最

终项目组采用了 Dijkstra 算法。该算法是目前交通网络图在单源

最短路径问题上运用最普遍、完善的算法之一，也是目前公认在

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037 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 02

非负权重值，且所有的权重大于等于零时，寻求最短路问题最好

的算法 [4]。

Dijkstra 算法是一种解决单源最短路径问题的贪心算法，

其作用主要表现在解决有向图中的最短路径问题方面（图 4）。

Dijkstra 算法采用广度优先搜索思想，它的主要特点是选定起始

点后，一个点一个点地求取最短距离，并通过邻点逐步扩展，不

断更新，直至求出起始点到目标点的最短距离后才停止 [5]。

图 4 最短路径选择示意图

图 5 综合成本时效最优的路由规划算法

图 6 历史订单测试与验证结果

5 测试与验证

系统方案设计完成后，历时近 3 个月完成了开发上线。为验

证大批量订单同时调度的系统稳定性和准确性，在完成压力测试

后，项目组利用历史订单数据进行了仿真调度测试。即一次性下

发近 10 万条历史销售订单，将系统调度结果与历史实际结果进

行了对比分析。验证系统自动分单率超过 99%，一次自动分单结

果与历史人工分单吻合率高达 86%，证实了系统整体设计方案和

算法的有效性（图 6）。

商品车经生产制造后下线进入基地物流仓库，在经销商完成

分车下单后，将由基地仓库采用直发或多式联运方式，将商品车

发运至经销商需求地址。项目组利用 Dijkstra 算法，结合合同线

路、里程成本、订单时效，首先定制设计了一套成本时效综合最

优的路由规划算法（图 5）。该算法简要逻辑为 ：通过将基于订单

的所有可能路由组合的成本 ΣCost 和时效 ΣTime 进行测算对比，

选择并输出最优结果。

在成本时效综合最优的基础算法上，进一步纳入黑名单线路、

分摊因子等规则，进行路线选择和承运方预选。最后，通过自提

规则、承运方份额规则等进行承运方修正，综合选择出了最佳物

流线路和承运方。

2021 年 11 月，该物流系统正式上线，并于 2022 年 7 月完

成智能调度的系统优化。系统上线后，随着系统调度订单量的积

累，白名单知识库也不断完善。仅 1 个月左右时间，自动分单审

核率从 30% 快速提升超过 80%（图 7）。

6 结束语

整车物流领域，常见的研究方向多是单一场景的调度模型 [6]。

该公司首次构建了基于大数据的智能调度决策算法模型，综合成

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038 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 02

【参考文献】

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版 ,2014(33):136-136.

作者简介 :

梁金胜 ：本科，工程师，研究方向为汽车物流、仓储、包装、规划、数字化和

标准化等方面研究和实践。

图 7 系统自动分单审核率

本、时效、运力配置、产品属性、订单属性等多维度、多场景规则，

自动决策选择综合最优分单方案，实现了整车出厂物流的智能调

度。当前基于多场景算法融合的整车物流智能调度已全面应用于

某汽车生产制造企业各基地整车发运。

该系统通过智能调度决策模型，打破人工经验主义及地理

范畴的调度依赖，更符合合同成本维度的调度决策。经过实际运

营验证，该系统能够降低物流运输成本超过 1 000 万元 / 年 ；通

过自动化调度审核，减少 4 人岗的人工操作，降低人工成本超过

60 万元 / 年。同时，基于时效最优的路由组合，7 天 ×24 h 全天

候的自动化分派，提高商品车整体发运效率 8% 以上。该系统可

作为汽车物流行业整车物流智能调度系统的参考范例，也作为物

流数字化转型实践的代表，具有很强的指导意义。

【参考文献】

作者简介 :

刘杰，本科，工程师，研究方向为汽车车身制造工艺、制造质量管理。

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[5] 张公绪 , 孙静 . 质量工程师手册 [M]. 北京 : 企业出版社 ,2002.

（上接第 34 页）

根据以上的数据分析结果，结合车间现场的实际生产经验，

本次试验车门区域的镀锌板 / 冷轧板 / 铜垫板电阻点焊过程，推

荐的焊接工艺参数是 ：10.5 kA/200 ms/8.5 kA/260 ms/2.6 kN。

5.4 试验结果验证

根据本试验确定的初始搭接状态，选取合格的焊接试片并增

加铜板，使用生产现场和试验一致的手工焊接设备，焊接工艺参

数按照（10.5 kA/200 ms/8.5 kA/260 ms/2.6 kN）设定。电极端

面初始直径 6.0 mm，固定一名熟练工人连续焊接，每焊接 300 点，

手工修磨 1 次电极帽端面。所有焊点按照焊接的先后顺序进行破

坏性检查，并测量融核直径。连续焊接 3 000 点，没有发现焊点

融合直径不合格的现象出现，说明选取的焊接参数合理，可以满

足现场生产的质量要求。

6 结束语

本试验过程通过标准正交试验的方法，找到了镀锌板加铜板

电阻点焊焊接工艺参数优化的方向，并通过试验确定了合适的焊

接工艺参数，满足了现场生产的质量要求。但是电阻点焊的焊接

过程是一个十分复杂的物理和化学过程，各因子之间存在一定的

交互作用。本试验没有考虑焊接工艺参数各因子之间的交互作用

影响，所以试验过程中参数选择的合理性会有一定的偏差。下一

步计划尝试采用交互作用的正交试验方法，期望能够更加精确地

找到最优化的焊接工艺参数来指导现场生产。

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039 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 02

长城汽车智能驾舱项目管理的风险因素估计和方案优选思考

（东风柳州汽车有限公司，柳州 545005）

（华东理工大学商学院，上海 200237）

潘正辉

摘要 ：本研究通过对长城汽车智能驾舱项目管理过程中的风险因素进行识别和研究，发现存在的五大类问题。针对这五类问题，基于层次分析法

建立了风险评估模型，通过对每一个因素的量化，计算出具体风险因素的权重，进行排序，进而找出首位的因子。基于分析结论，对风险管控方

案进行优化，侧重于项目费用风险和研发技术风险改进。通过全面细致的风险防控措施，降低长城汽车在智能驾舱项目管理中的风险，产生积极的、

正向的影响作用。

关键词 ：项目管理 ；智能驾舱 ；风险防控 ；因素估计 ；方案优选 ；层次分析

中图分类号 ： F270.5 文献标识码 ：A

0 研究背景

风险管理一词由宾西法尼亚大学的布纳博士在 1930 年提出。

作为管理学科中一门新兴的科学分支，其萌芽于 20 世纪 30 年代，

并在随后的 20 年间逐步形成基本的理论框架。风险管理理论强

调需要一整套完整管理方案的实施，才能实现风险控制目标的实

现，这主要集中在风险应对、风险评估、风险识别和风险态度四

个方面。这就意味着在汽车智能驾舱项目的风险管理上，需要基

于系统的视角开展研究，不仅包含对已识别具体风险的识别和测

度，还包含着对潜在风险的监管和控制 [1]。

鉴于项目的风险具有不以人的意志为转移的客观性、难以预

测的偶然性、因时空因素变化而变化的相对性以及具有很大影响

的社会性和发生时间的不确定性等特点，一旦发生就会对项目目

标产生消极或者积极的影响。因此随着科技进步和生产力的提升，

风险管理的研究越来越系统和深入。常用的风险管理使用方法有

模糊数学分析法、德尔菲专家评判法、头脑风暴法、故障树分析

法、遗传算法、贝叶斯网络法、蒙特卡洛模拟法、神经网络分析法、

影像图形分析法和层次分析法等 [2]。

虽然诸多学者在风险管理理论研究领域取得了巨大成功，但

是在应用领域，尤其是汽车智能驾舱项目风险管理上还不够全面、

定位也不够清晰。本研究基于层次分析法（AHP）对长城汽车智

能驾舱项目管理中存在的风险因素进行估计，提出风险改措施，

并进行项目风险管理的方案优化选择。

1 项目概述

近年来，品牌车企布局新能源汽车市场，向智能网联转型，

推动汽车电动化、智能化和结构化。长城汽车作为我国自主品牌

的代表，2022 年汽车销售量达到 1 067 523 辆，连续 7 年年销量

超过百万辆。

但随着汽车市场高速增长的同时，日益爆发的汽车产品质量

问题越来越受人关注。据 2023 年 1 月发布的《2022 年中国汽车

产品质量表现研究（AQR）》显示，2022 年投诉排名前 10 的质量

问题数量中，车机系统相关占比达 33% 以上（表 1）。排名前 10

的车企车型中，长城汽车有 3 款车型在榜，其中 2 款的质量问题

类别与车机系统相关。这就对项目管理，尤其是智能驾舱的项目

管理提出了更新、更高、更细和更严的要求。

车企车型 质量问题数

量统计/次 质量问题分类概述

华晨宝马3系 3 736 主要问题包括发动机烧机油和渗

机油、制动系统和转向系统异响等

华晨宝马5系 1 984 主要问题包括发动机烧机油和渗

机油、制动系统和转向系统异响等

吉利星瑞 1 424 以车系系统卡顿和系统升级等为主

比亚迪宋Pro DM-i 1 027 无法按时交车等

吉利功夫牛EX3 996 无法按时交车和变更价格等

上汽大众朗逸 788 车机故障，变速器异响，轮胎

开裂等

长城汽车哈弗F7 764 车机升级后的流量收费等问题

日产轩逸 621 变速器异响、顿挫和故障率高，车

机故障，空调故障等

长城汽车哈弗赤兔 573 漆面起泡开裂，车身装饰件脱

落等

长城汽车哈弗H6 544 车机系统故障和升级等相关问题

总计 12 457

表 1 2022 年汽车典型故障投诉排名

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040 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 02

2 项目管理风险因素分析

本研究从长城汽车售后团队、研发部

门、400 客服组织以及铁粉联盟和线上论

坛等渠道，采用了一对一访谈、焦点小组

讨论、名义小组技术、问卷调查和德尔菲

技术专家判断等方式，进行了广泛调研和

深入分析。在影响长城汽车智能驾舱项目

管理的众多风险因素中，识别出权重打分

排名前 5 位的因子，分别是项目费用风险、

研发技术风险、质量风险、事业环境风险

型和线性关系。

根据长城汽车研发费用支出与年度汽车销量的回归分析表数

据显示（表 2），相关系数 R 为 91.21%，R2 为 83.19%，自变量

与因变量的拟合效果高于 78.00%，表明强相关，可以接受。显

著性水平指标 F 为 79.20，大于 Significance F，构造的数据模型

为真，能够解释现象。弃真概率 P 值小于 0.01%，表明此模型的

置信度达到了 99.99% 以上，模型通过验证。

据此可以构建起研发费用支出与年度汽车销量的方程 ：

Y=0.3439X+2007.9869 （1）

式中 X——研发费用支出，单位 ：亿元

Y——年度汽车销量，单位 ：万辆

从回归分析结论和公式（1）可见，研发费用的资金投入对

长城汽车的销量拉动作用系数为 0.3439。两者呈正相关，即每增

图 1 长城汽车 2003—2021 年期间研发费用投入趋势图

表 2 长城汽车研发费用支出与年度汽车销量的回归统计分析

和国家政策风险。

2.1 项目费用风险

一个项目的成功与否，企业的资金投入占据主要的影响

地位。如图 1 所示，长城汽车 2003—2021 年期间研发费用投入

在整体上呈现上升趋势，从 2003 年的 1.07 亿元增长至 2021 年

的 44.90 亿元，19 年间的平均增幅比例达到 26.91%。但是随着

长城汽车的销量进入到慢增长阶段，研发费用的支出增幅趋势也

在趋于平和。

为了能更进一步分析长城汽车在研发费用的资金投入对汽车

销量的具体拉动作用，同时，鉴于汽车研发的资源投入需要 6 ～ 18

个月后才能体现在量产车辆上，故将研发的资金支出与下一年的

销量匹配，样本数量为 18 组。本研究采用了回归分析方法，以

研发支出作为自变量，年度汽车销量作为因变量，构造了数学模

回归统计

相关系数R 0.912098907

相关系数R2 0.831924416

调整后的R2 0.821419692

标准误差 2.256000614

观测值 18

方差分析

df SS MS F SF

回归分析 1 403.0674 403.0674 79.1953 1.3562×10-7

残差 16 81.4326 5.0895

总计 17 484.5000

系数 标准

误差 T值 P值 下限

95%

上限

95%

下限

95.0%

上限

95.0%

截矩 2007.9869 0.8164 2459.4920 4.7046×10-46 2006.2561 2009.7176 2006.2561 2009.7176

研发费用X 0.3439 0.0386 8.8992 1.3562×10-7 0.2620 0.4259 0.2620 0.4259

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041 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 02

长一个亿单位的资金投入，带来的汽车增量为 3 439 辆。对比汽

车行业数据，这个系数并是特别卓越，根本原因在于长城汽车在

费用上存在如下几点风险。

2.1.1 研发费用的投入资金不够

从回归分析的结论可见，研发费用对汽车销量的拉动作用并

没有过盈亏平衡点，目前仍有很大价值的挖掘空间。通过扩大研

发投入，一方面能提升汽车产品的品质，降低项目的失败风险 ；

另一方面能继续扩大市场占有率，抢占新能源细分市场。

2.1.2 费用估计上过于保守、不够准确

制定项目的预算时，不能错过任何一个环节和分解后的工作

活动，经过充分研究和论证后自下而上地进行估算。在长城汽车

的管理中，受限于军事化的企业文化、绝对服从的组织体制和对

市场的保守态度，导致在项目预算的估计上过于保守。

2.1.3 成本控制和效率上仍有提升空间

对成本的控制，是需要基于大量的、准确的数据为基础。同

时，时间成本也是隐藏的费用支出，不仅要在财务计划表上详细

记录每一笔花销，而且也要严格审核研发和生产过程中财务流程

造成的时间成本损耗。因为花销没有得到控制，项目就无法有足

够的资源开展 ；而错过了上市窗口，消费者对汽车产品的购买意

愿就会发生变化，导致项目失败。

2.2 研发技术风险

2.2.1 智能驾舱技术细分和专精化程度不断加深

在立项之初技术可行性分析阶段，团队对通用技术的理解和

评估都是偏乐观的。但在实际的项目实施阶段，难免会在技术的

细节和深层次上遇到新的难题或问题。如果没有做好风险预案和

应急措施，必然会严重制约项目工作的正常开展，严重的会导致

整车项目的延期甚至失败，导致无法挽回的经济损失。

2.2.2 智能驾舱产品的生命周期在不断减少、且越来越短

随着智能驾舱技术的不断升级换代和商业应用，技术的更新

速度已经超越了技术的生产速度。这也就意味着企业需要不断进

行研发投入，研究新的技术，进行功能迭代升级，才会延长智能

驾舱产品的生命周期。不然，必将被市场和消费者舍弃和淘汰，

给长城汽车带来不必要的损失。

2.3 质量风险

2.3.1 产品合格率不高

智能驾舱产品在研发和生产过程中，因其技术含量高，工

艺复杂，对软、硬件的依赖度较高，受限于基础设备质量、结

构安装质量、原材料质量、工艺管线、应用场景复杂以及软件

特性等诸多制约。因此，软件灌装很难一次到位，经常出现人

工刷机或者紧急发版 OTA 升级，解决车机等软件故障（BUG）

问题。另外在生产过程中，很容易出现偏差和错误，残次品多，

导致产线出现停线卡线等对项目管理产生不利的影响，对风险

管控是巨大挑战。

2.3.2 芯片短缺、保供难度大

受中美贸易摩擦和 COVID-19 等因素的持续影响，车规级芯

片的市场供小于求，芯片现货紧张，尤其是智能驾舱对芯片的依

赖度极高，芯片短缺严重制约了零部件生产，拉高了成本，不利

于项目管理 [3]。

2.4 事业环境风险

汇率波动大，金融环境不稳定。2021 年 12 月 31 日的美元

收盘价格是 6.3521 人民币，在 2022 年一路高涨，到 2022 年 11

月 4 日达到峰值，收盘价为 7.1826 人民币 ；然后又一路下跌，

截至 2023 年 1 月 16 日，美元的收盘价为 6.7302 人民币。汇率

的波动对境外业务产生了巨大影响。人民币兑美元的汇率低，会

导致以美元为结算单位的长城汽车出口业务利润空间被压缩 ；人

民币兑美元的汇率高，会造成以人民币为结算的进口业务成本被

拉高，这都不利于项目的风险管理。

2.5 国家政策风险

2.5.1 政策内容较为单一化、简单化

在每年逐步增多的汽车零部件产业发展文件中，并没有及时

根据市场的经济反馈进行调整。这就造成了汽车产业政策缺乏了

对细分消费者市场的未来预判，缺少了对车企的指导作用，政策

过于单一化、简单化。

2.5.2 零部件相关的针对性政策少

在汽车行业中，目前的政策多集中于汽车整车制造或产业布

局相关，没有针对性的政策、法律法规来指导零部件企业或项目。

这制约了零部件企业的生产和发展，对智能驾舱等零部件企业或

项目来说是不利的。

3 风险评估模型构造

3.1 AHP 模型构造

美国运筹学家托马斯 · 赛蒂（Thomas.L.Saaty）在 19 世纪

70 年代初提出了层次分析法（简称 AHP）。这种分析方法是通过

定性地构建多层次的分析体系，把复杂的问题进行分解，并将分

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042 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 02

解后的因素予以量化、赋予对应权重，通过加权、排序和择优，

从而进行决策。这种分析方法具备着定性和定量相结合、系统层

次化等特点。AHP 非常适合复杂问题或者系统的评价，能够将多

目标、多准则和无结构的复杂问题运用数学思维进行简化，有着

传统定性分析难以比拟的优势 [4]。据此，本研究的核心执行逻辑

构造如图 2 所示 [5]。

3.2 模型计算推导过程

如图 3 所示，智能驾舱项目风险管理层次模型分为三层，对

准则层中的因素进行两两比较，量化在同一层级的比重情况。

以aij 来表示因素之间的关系，公式如下 ：

（2）

式中 i——第 i 个因素

j——第 j 个因素

对aij 参考 9 挡标度打分法进行指标量化 [6]，即标度 1 表示

两指标具有相等影响，标度 9 则是 i 要绝对重要于j。

汇总长城汽车智能驾舱项目管理中的风险因素打分如表 3 所示。

将风险因素打分构造成判断矩阵A，如公式（3）所示。

（3）

其中，i 和j 表示为第i 个因素相对于第j 个因素的进行比较。

基于判断矩阵A，计算每一行要素的几何平均值Pi

，然后可

以得到每一个Pi 在所有 P 中的权重ωi

，则所有ωi 构成一组权重

向量 ：

（4）

3.3 一致性检验

采用最大特征值 λ max 来进行一致性需求检验，其计算公式

如下 ：

（5）

n=1，2，3……，10

可以得到λmax=5.074

其中，Aω 为判断矩阵A 和权重向量ω 的乘积，Aωi 为向量

Aω 的第i 项。

衡量判断矩阵偏离一致性的评价指标CI 计算公式如下所示 ：

（6）

则CI=0.019。

式中 CI——判断矩阵偏离一致性评价指标，CI=0.019

λmax——最大特征值

n——阶数

根据平均随机一致性系数RI 与阶数n 的取值对应关系可知

（表 4），5 阶矩阵 RI 为 1.12，则CR=CI/RI=0.017，小于 0.1，所

以判断矩阵 A 通过一致性检验 [7]。

4.4 风险因素估计

根据对 ω 值的研究可知，权重越大的影响因素，对长城汽

车智能驾舱项目管理的风险管控影响就越大。因此影响最大的是

项目费用风险，权重为 0.27；其次是研发技术风险，权重为 0.21；

然后是国家政策风险，权重为 0.20 ；第四位的是质量风险，权重

为 0.19 ；最后是事业环境风险，权重为 0.13。

图 2 AHP 分析法的执行流程图

表 3 长城汽车智能驾舱项目管理的风险因素分析统计表

图 3 智能驾舱项目风险管理层次模型

影响因素 项目费

用风险

研发技

术风险 质量风险 事业环境

风险

国家政

策风险

项目费用风险 1.00 1.17 1.35 2.57 1.26

研发技术风险 0.85 1.00 1.35 1.48 0.83

质量风险 0.74 0.74 1.00 1.91 0.83

事业环境风险 0.39 0.68 0.52 1.00 0.91

国家政策风险 0.79 1.21 1.21 1.10 1.00

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043 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 02

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作者简介 :

潘正辉，硕士，研究方向为战略管理。

4 项目管理方案优选

根据本研究的分析过程可见，长城汽车智能驾舱项目管理的

风险管控重心应放在费用风险和技术风险的管理和控制上。

4.1 项目费用因素

4.1.1 风险抑制措施

受大环境的影响，长城汽车在 2022 年出现了销量回落的情

况，没有达到预期的销量。此时，应该重点抓费用预算和利用率，

要业财融合，在价值增值原则下积极拉通公司财务管理和研发销

售体系，减少不必要的非增值作业环节。同时，根据市场的反馈，

及时、准确地调整费用预算和费用支出，围绕主价值链环节快速

响应，抑制费用的浪费情况或利用率低的困境，促成项目管理的

成功和客户订单的达成。同时，建立有效的项目团队激励制度，

从项目目标量化考核、项目奖金分配原则以及项目奖金分配比例

等方面开展细致工作。

4.1.2 风险转移措施

在智能驾舱项目立项之初识别出非关键研发活动，尤其是长

城汽车本身不擅长但又非核心的技术领域或者业务，可以在已明

确需求、风险不大且可精准计算的项目采用总价合同前提下，通

过对外采购来转移和缓解费用风险的发生。同时，通过优化项目

管理信息体系，时时对供应商的研发数据、产品设计、知识沉淀

和生产流程等进行强有力管理，满足并行开发的要求。

4.2 研发技术因素

4.2.1 风险降低措施

长城汽车应在企业冬天的时刻，对市场投诉量高的问题进行

大规模的采样分析，通过诸如拆解、模拟实验等方式找出导致故

障的技术原因，并重新评估技术方案选择的正确性和合理性。同

时，加强信息一体化建设。在项目开发过程中，项目成员需在在

线数据库维护项目信息和资料，实现信息共享、透明，规避信息

不对称，降低搜集信息工作的重复性和额外花销。

4.2.2 风险回避措施

应增强预研投入。在立项之初，长城汽车就应对项目进行深

层次的研讨，从技术可行性、财务可行性、组织可行性、经济可

行性和社会可行性等方面综合考量，定期开展与技术供应商的交

流活动，并有目的的加强技术引入，规避技术不对称带来的未识

别风险。同时加强项目团队的文化建设，保持谦虚、谨慎和务实

的拼搏态度，为项目管理方案的优化和执行奠定坚实的基础。

5 结束语

随着汽车电子化技术的逐步走向成熟，汽车的新四化进程正

在加速，数字化、网联化、智能化正成为汽车制造企业的新目标，

也是新一代汽车产品的核心竞争力。其中，以基于人工智能包含

视觉识别、语音技术、手势算法等核心要素，涉及人机交互、虚

拟化、域控制、大数据应用和 OTA 技术等场景的智能驾舱成为各

大车企和主流供应商角逐的战场。车机系统作为智能驾舱与用户

的核心交互载体，是汽车零部件项目管理的关键路径。在项目管

理的风险防控上，自主品牌的优势不如外资品牌，尤其是在系统

化、细致化、精准化等管理方法上，还有很大的提升空间。

本研究基于对自主品牌长城汽车的智能座舱研发项目管理的

过程研究，识别出五种影响汽车零部件项目的风险因素，找到在

管理上的问题和不足，并根据识别出来的主要问题建立起一套全

新的项目管理方法以解决现实存在的问题，降低长城汽车零部件

项目管理的风险。

阶数n 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

RI 0.00 0.00 0.58 0.90 1.12 1.24 1.32 1.41 1.45 1.49

表 4 平均随机一致性系数 RI 与阶数 n 的取值对应关系表

学术 | 行业分析

ACADEMIC

044 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 02

0 引言

2022 年以来，越来越多习惯开车导航的车主朋友会发现，

有些城市的导航地图能够对红绿灯倒计时进行提醒。这些具备提

醒能力的十字路口，95% 以上都是采取固定频率切换红绿灯。这

种固定频率的红绿灯，让一些地图互联网公司能够采取简单的视

频分析算法，对车辆拍摄的红绿灯图像动态分析，然后就能够以

秒这个精度，为车主提供红绿灯倒计时服务。车主在使用手机导

航地图时，能够实时获得前方红绿灯的动态信息，可有效减少司

机低头看手机而降低通行效率的问题。导航地图的红绿灯动态信

息，恐怕是车主当下最能直观感受到的“车路协同”服务。

1 自动驾驶时代的“车路云网图”应保障时空可信

在中国信通院去年发布的《车联网白皮书（2022）》中，已

经从“车路协同”这个概念出发，提出了“车路云网图”智能协

同方案[1]。产业界更是把这个方案上升到智能网联汽车“中国方案”

的高度。目前各地政府主导建设的智能网联汽车测试道路，主要

是由单一市场主体或者技术联盟完成建设，本质上是“车路云网

图”的内部协同，即车辆、道路、云端、通信网络和实时地图这

机上红绿灯提醒，自然会抬头看路，然后根据自己所处的位置决

定何时加油门起步。但对于处于自动驾驶状态的车辆而言，它不

具备时间、空间感知能力，必须要靠时间、位置数据之间的比对，

才能判断自己的位置。而且这个比对精度，不能是秒，至少应该

是毫秒级，因为 1 s 之内，车辆已经移动若干米。即使政府开放

红绿灯实时数据，在毫秒这个时间维度下，车辆从车路协同平台

获得的红绿灯信号 5 s 倒计时，究竟从几点几分几秒几毫秒开始，

得以车辆和红绿灯背后那套系统的时间实时同步为前提。

车辆时钟如果与红绿灯时钟存在秒级误差，意味着车辆起步

的延迟或者提前，很难保障交通效率和交通安全。传统汽车是不

需要考虑时钟同步的，大多数人的车辆时钟与手机时钟都存在分

钟级误差，但这并不影响驾驶安全。对于尚不具备高等级自动驾

驶功能的车辆而言，时钟同步同样并不重要。事实上，目前绝大

多数智能网联汽车的导航娱乐系统时钟与车辆自动驾驶系统的时

钟都做不到同步，交通信号灯之间更不存在高精度的时钟同步机

制，更不存在车辆与交通信号灯之间的时钟同步。

对于自动驾驶车辆而言，除了时间，还需要空间位置这个关

键参数。有了时间、位置，车辆的一切行为都是可计算、可预测

图 1 数字公路、时空同步示意图

构建时空管理基础设施，支撑车路云网图智能协同

（东风柳州汽车有限公司，柳州 545005）

（1. 杭州市数据质量研究院，杭州 310024 ；2. 北京卓众出版有限公司，北京 100083）

摘要 ：作为全球汽车产业第一大国，我国产业界已经提出“车路云网图”的智能网联“中国方案”，本质上是实现车辆、道路、云端、通信网络以

及实时地图间的“机器对机器”自动化交互，必须基于北斗，构建具备溯源国家基准的时间、空间管理体系，才能保障上述 5 套信息系统间有时

空共识。这不仅是产业界实现自动驾驶的数字基础设施，更是政府开展交通领域智能化服务监管的重要抓手，应当引起各方重视，协同共建。

关键词 ：车路协同 ；自动驾驶 ；车路云网图 ；时空感知 ；电子警察

中图分类号 ： U495 文献标识码 ：A

朱伟华 1

、任强 2

5 套系统间的“机器对机器”自动化交互。

要实现智能网联汽车可信赖的自动驾驶，

必须建立借助通用技术实现外部协同的

基础上。而最关键的协同，就是“车路

云网图”的时间、空间协同（图 1）。

所谓时间、空间协同，意思是车辆

什么时间、位于什么坐标点，5 套系统

应当有共识。对于驾驶者而言，看到手

学术 | 行业分析

ACADEMIC

045 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 .02

的。自动驾驶车辆借助摄像头、雷达建立的空间地图中，自身和

道路设施究竟位于什么坐标点，是由各自所依赖的地图和算法模

型决定的，不同车辆对于彼此处于什么坐标点，如果不基于统一

的空间基准，自然会得出不同的结论。如果所有车辆都使用北斗，

那么借助北斗的纳秒级授时和分米甚至厘米级定位能力，就能够

解决上述时空管理问题 [2]。

2 时空基准是机器智能时代的数据质量基础设施

中国科学院杨元喜院士在最近撰写的《泛在感知与航天测

绘》一文中指出 ：要解决泛在感知信息与测绘信息的匹配与融合

问题，首先需要解决感知信息的时间标签和空间位置问题，然后

需要解决泛在感知信息与全球影像信息或地理空间信息的快速配

准难题，进而建立泛在感知信息的时间序列分析或空间统计分析

模型和方法 [3]。把杨院士这篇论文的结论，用在汽车自动驾驶领

域可以验证本文的观点。

首先，得给车辆摄像头、毫米波雷达获取的道路、车辆和行

人数据打上时间戳和位置戳，这 2 个戳都得溯源国家时间和位置

基准，否则难以得到各方承认。其次，得解决上述数据与地图的

快速匹配难题，这个需要借助机器学习。最后才能借助时空数据

的智能计算，实现真正意义上的可信、安全自动驾驶。

所以，一个看似对人类驾驶者简单的时空感知问题，到机器

自动驾驶阶段，就需要解决时间高精度同步、统一位置基准等问

题，反而变得复杂无比。要将这个复杂问题简单化，必须建立国

家数字质量基础设施，借助计量、标准、检测、认证等质量技术

手段，推动具备自动驾驶功能的车辆、道路、云计算平台、通信

网络以及实时地图，统一溯源国家时空基准。

笔者此前撰写论文指出 ：数字经济亟需国家数据质量基础设

施。进入数字经济时代，无论智慧城市、工业互联网还是智能网

联汽车，不再仅局限于用一套软件解决问题，而是一个软件要跟

其他的软件和实时环境测量数据进行数据交互。两个软件之间的

交互，本质上是机器与机器的交互，这种交互要保障人类的安全，

就必须确保参与交互的机器所输入、输出的数据是可信的。要解

决可信问题，首先就要解决数据的时空属性可信，其次才是其他

测量数据的可信。随着国际单位制的量子化，一切测量数据都是

时间的函数，因此，有了可信的高精度时间数据，一方面可以对

业务数据进行校准，另一方面可以借助可信时间戳解决业务数据

加密认证等问题。

对于智能网联汽车而言，一个迫在眉睫的应用就是对车载雷

达、摄像头进行实时校准。虽然汽车产业可以借助雷达和摄像头

的图像进行自校准，但这种自校准本身并不溯源相关测量基准，

也无法自证清白。这导致一旦车辆发生恶性质量安全事故，要区

分清楚是传感器质量问题导致机器错误决策，还是算法问题导致

机器错误决策，亦或者是路侧控制单元给出的路况数据错误导致

车辆错误决策，并没有第三方可以提供可信证明。

同样，道路安全治理也难以依赖未经第三方验证的车联网数

据就开展远程执法。我们目前在街头看到的“电子警察”，本质上

只是个取证摄像头，真正执法的仍然是人类警察，而不是“电子”。

要真正实现“电子警察”实时智能化执法，首先得有可信的第三方

数据作为电子证据，而且这个证据必须从源头上做到“时空可信”。

这样，当车主拿出不在现场的其他图像、视频证据时，也得具备同

等的时空可信度，否则警方的电子证据就具有更高的可信度。

3 结束语

我们在传统汽车时代已经错失掌控标准话语权的产业机会。

在数字时代，真正的标准话语权，并不是看得到的那些软硬件专

利、标准，而是看不到的时空管理的数据基准、标准话语权。在

数字世界，掌控了时间和空间定义的话语权，就掌控了数字世界

的规则制定权。毫无疑问，从物理疆域延伸到数字时空疆域，只

有大国才具备争夺话语权的资格 [4]。

要保障中国道路智能网联汽车的行驶安全，必须以统一的时

空管理基础设施为前提，目前产业界还缺乏对这一问题重要性的

共识，希望本文能抛砖引玉，引发各方关注，共同推动这一数字

基础设施的建设。

【参考文献】

作者简介 :

朱伟华，硕士，高级工程师，研究方向为北斗授时、定位、导航应用 ；时间、

空间计量基准应用 ；数字计量技术应用 ；车联网基础设施及计量数据应用。

[1] 中国信通院 . 车联网白皮书（2022）[EB/OL].(2023-2-14) [2023-03-1].

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d.html.

[2] 中国新闻网 . 北斗具备提供实时米级、分米级、厘米级的高精度定位

服 务 能 力 [EB/OL].(2022-11-04) [2023-03-1]. https://baijiahao.

baidu.com/s?id=1748534753563219843&wfr=spider&for=pc.

[3] 杨元喜 , 王建荣 . 泛在感知与航天测绘 [J]. 测绘学报 ,2023,52(01):1-7.

[4] 互 联 网 周 刊 . 如 何 合 理 制 定 全 球 数 字 治 理 规 则 [EB/OL].

(2021-07-26) [2023-03-1]. https://weibo.com/ttarticle/p/

show?id=2309404663157821145227.

学术 | 职业教育

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046 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 02

技能大赛引领汽车专业教育教学改革的探究与实践

（东风柳州汽车有限公司，柳州 545005）

（河南省驻马店农业学校，驻马店 463000）

熊玉辉

摘要：基于本校汽车类专业的教学现状，设备更新落后于市场发展，师资结构不够合理等问题，本文提出依托技能大赛对汽车专业教育教学的影响，

通过加大汽车实训设备投入，提升学生学习的积极主动性，以及更新教师的专业技能等改革措施，提升教学质量，推动汽车专业教育教学改革等措施。

通过相应改革的实施，取得了“1+X”证书制度的广泛开展，培养了一批双师型师资队伍，改编了专业技能教材，完善了校内、校外实训基地的建

设，加强了校企合作在汽车专业教育教学中的作用。

关键词 ：技能大赛 ；实训基地 ；“双师型”教师 ；校本教材 ；辅导教学

中图分类号 ： G712 文献标识码 ：A

0 引言

由国家、省、市组织的各级别中等职业学校汽车类技能大赛，

不仅是对中职学校汽车专业学生技能的考核，也是对专业教师教

学成果和教学质量的检验。我校汽车专业自 2009 年开始组织招

生，2013 年开始参加各级别的职业技能大赛，参赛项目和参赛

学员数量一年超过一年。近些年来，技能大赛一直引领着我校汽

车专业建设的各项发展，逐渐成为汽车专业教育教学改革的突破

口 [1]。现以我校汽车专业“以赛促学、以赛促教、以赛促改”为例，

阐述中等职业学校汽车专业基于技能大赛引领汽车专业教育教学

改革的探究与实践。

1 中职学校汽车类专业的教学现状

1.1 实训教学设备不足部分老化

学校自成立汽车运用与维修专业以来，在各个方面均取得了

巨大的成就，但要把学校建设成为汽车专业中等职业教育示范学

校，还存在着一定的差距。学校的办学条件，实训场地的建设，

学生的动手操作能力、解决复杂问题的能力以及团队协作的能力

还不能完全满足社会经济发展的综合需求。另外，学校在专业发

展方向、办学培训模式、课程设计和人才评价等一些环节还存在

着很多需要解决的实际问题。尤其是最重要的实训教学方面，我

校存在教学设备老化、场地不足等现实问题。而我校的仿真实训

基地建设，虽然已达到了一定水平，但专业间还不平衡 [2]，在进

行生产性实训时，其工作岗位数量还有一定差距。

1.2 师资结构不够合理

学校汽车专业教师基本上都是每年从对口高等院校招聘的大

学毕业生，年轻教师的动手能力和教育教学能力不够成熟，还有

一部分是从其他相近专业转到汽车专业的。另外，我校汽车专业

教师队伍结构不够合理，高级职称专业人才严重稀缺，具有副高

职称的人员只有 1 人，中级职称 7 人，其他都是初级职称人员，

缺少硕士研究生学历人才 [2]。专业学科带头人只有 1 人，中青年

骨干教师人数较少。

1.3 学生学习缺少主动性

由于近些年高等学院和高中扩招的持续增长，中等职业学校

的生源越来越紧张，学生被职业学校录取时 , 大多数学生的分数

一般都比较偏低。学生自身的文化基础比较薄弱，学习没有积极

性，在遇到一些相对难以理解的汽车专业问题时，学生就不再去

主动探究，在学习专业技术上采取放任的态度。

2 技能大赛对汽车专业教育教学的影响

2.1 领导重视，加大实训设备投入力度

参加和承办技能大赛，有利于推动校内汽车专业实训基地的建

设。例如，由教育部门和交通运输部门联合主办的全国中职技能大

赛，在每个省、市甚至中职学校都组织了不同赛项的技能选拔比赛。

2015年我校汽车专业开始参此项赛事，并开始重视实训场地的建设。

为此，我校汽车专业加大投资力度，购买大量与汽车类技能大赛相

关的设备工具等。例如技能大赛钣喷赛项所用的上汽通用雪佛兰汽

车车身、车门板、整车及奔腾维修检测设备工具等。

这些设备工具的投入，不仅为学生参加技能大赛创造了良好

的实训条件，同时也带动了汽车钣喷专业教学水平的提升。我校

先后 6 次成功承办我市汽车钣金修复和汽车涂装修复学生组职业

学术 | 职业教育

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047 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 02

技能大赛，1 次成功承办了我市汽车行业职工组汽车钣金修复技

能大赛，证明了我校汽车专业的实力。

2.2 提升学生学习的主动性

以“培训学生动手能力，选拔技能大赛选手”为抓手，来提

升我校实践教学水平。在我校汽车专业的教学中，重点培养学生

主动发现问题、自主解决问题的能力以及团队合作精神。学生通

过不断的培训和选拔后，分别参加校级、市级和省级技能大赛。

技能大赛给参赛学生提供了相互交流、相互学习以及共同提高的

平台，开拓了学生的视野，拓宽了学生的知识面，提高了学生的

学习兴趣，解放了学生的思维约束能力。

为了鼓励、促进学生参加技能大赛，我校建设了汽车钣金、

汽车喷涂、汽车机修、汽车营销以及汽车专业全员化比赛场地。

这为学生参加技能大赛辅导训练提供了极好的平台，也吸引了一

大批学生在课余时间来这里进行实训操作和技能训练 [3]。

2.3 更新教师的专业知识

面对汽车技术的不但升级发展，汽车技能大赛所涉及到比赛

方案也随之更新。结合技能大赛工作岗位的实际情况，将比赛知

识点划分为专业基础知识、专业操作技能和专业延伸技能。特别

是对于新能源汽车运用与维修专业，大赛所用的检测设备以及维

修工艺不再和传统汽车一样。参赛选手要学习新的知识、新的工

艺和掌握新的设备，辅导教师亦是如此。专业教师只有不断更新

和拓宽自己的专业知识技能，在工作中不断地研究新课程、新工

艺，才能更好地辅导学生提升技能，并培养学生积极主动探索、

积极主动学习的能力。

2.4 展现教学成果，评估教学质量

我校汽车专业从 2013 年首次组织学生参加省、市级技能大

赛，从校领导到专业教师再到参赛选手，都非常重视，并积极为

首次参赛做好相关准备工作。最终，当年参赛的选手相继取得市

级二等奖和省级三等奖的成绩。通过本次参赛，专业课教师在辅

导学生过程中锻炼了自身技能，并积累了一部分参赛经验，教学

质量也有所提升。在第二年继续带领学生参加省、市级技能大赛，

获得省级二等奖、市级一等奖的成绩后，之后每年我校汽车专业

开始系统培训参赛老师和参赛学生，并在各级别汽车专业技能大

赛中取得了优异的成绩。

2.5 技能大赛推动汽车专业进行教育教学改革

面对社会对汽车专业职业教育的新要求，我校成立了以校长

为组长的教学改革领导小组，组成了由教务科长、督导室主任、

各系部主任、实践经验丰富的企业专家和工程师，以及教学能力

突出的一线教师等参加的学校教改办公室。在教改领导小组的推

动下，我校在全体教师员工中开展了“双基双优”大赛，考察教

师运用现代教育教学技术、推广普通话等基本技能以及专业课教

师实操基本技能，为提高教育教学质量打基础。在此基础上，我

校汽车专业开展了教学改革评价模式，开展系部互评、系部师生

互评以及企业行业参与评价等方式，评价教师的教学水平，从而

评聘出“教师优质课”和“优质课教师”，在全校范围内掀起了“夯

实双基，争创双优”的教改热潮。

3 技能大赛在汽车专业教育教学改革中的应用

3.1 技能大赛推进职业教育“1+X”证书制度改革

“1+X”证书制度简单来说，就是指“学历证书 + 若干个职

业技能等级证书”制度。现阶段，国内的中等职业技能大赛项目

有一部分要求参赛选手具备相关的职业资格证书或者职业操作证

书，还有一部分规定获奖选手可直接被颁发相应的职业资格证书，

或者在原有职业资格证书基础上升级颁发更高一级的职业资格证

书。学校为了选拔培养更多的参赛选手，就需要给各个专业的学

生开展职业技能等级鉴定，进而促进了职业教育“1+X”证书制

度的推广。

3.2 借助大赛辅导，培养双师型师资队伍

目前我校汽车类专业专职教师 11 人，兼职专业教师 4 人，

外聘专业教师 4 人。通过多年各类汽车类技能大赛的锤炼，我校

培养了 17 名“双师型”教师，形成了一支技能水平超高、知识

层次结构合理并且有着熟练动手能力的专兼职师资队伍。

我校汽车专业“双师型”教师队伍的建设增强了汽车专业的

市场竞争力。通过辅导学生参加技能大赛打造的骨干教师队伍，

使得学校汽车专业的教育教学质量得到大幅提升，促进了学校汽

车专业教育目标的实现。“双师型”教师队伍的建设不仅增强了

汽车专业教师的技能，也改变了教师的实践实训教学观念。教师

能以学生参赛和社会需求为本，充分发挥学生的主体意识和动手

能力，使学生拥有过硬的技术，并为学生将来参加技能大赛取得

成绩夯实了基础。

3.3 依据大赛规程，改编专业技能教材

依据汽车类技能大赛的职业能力要求，我校汽车专业开始构

建基于汽车大赛项目工作过程的专业课程体系，结合理论学习和

生产实习，对我校汽车专业课程进行了重新开发。为了满足目前

学术 | 职业教育

ACADEMIC

048 AUTO DRIVING & SERVICE 2023 . 02

[1] 王皆佳 . 技能大赛引领下的高职汽车专业教学改革研究 [J]. 科学咨询 ( 科

技 · 管理 ),2022(04):137-139.

[2] 河南省郑州水利学校水利中等职业教育示范校建设方案 [EB/OL].(2018-

09-28) [2023-2-16].https://www.mayiwenku.com/p-6444497.html.

[3] 赵欣 . 高职汽车专业教学实践与改革 [J]. 时代农机 ,2018,45(08):113.

[4] 艾卫东 . 汽车专业技能大赛“融模式”的实践研究 [J]. 汽车维护与修

理 ,2017(18):78-79.

[5] 韩攀峰 . 上海市新能源汽车技术专业人才需求调研分析 [J]. 汽车维护与

修理 , 2020,(20):42-45.

[6] 黄鹏 . 技能大赛引领下的高职汽车运用技术专业教学改革研究 [J]. 科技

资讯 ,2017,15(17):156-157.

【参考文献】

作者简介 :

熊玉辉，本科，高级讲师，研究方向为汽车专业教育教学与研究。

中等职业技能大赛对汽车专业知识体系的要求，体现课程内容的

技能性、实践性和操作性的特点，我校汽车运用与维修专业成立

了校本教材编写委员会和编写小组，重新制定了教学计划、教学

大纲 [4]。员会成员前后用了近 10 年的时间，收集了各类汽车类

技能大赛各个项目的大赛规则、比赛操作流程以及各赛项所要求

的知识点等，编写出版了《汽车电器设备与维修》、《汽车电工电

子技术基础》、《汽车美容装饰与钣金》和《电动汽车维护与检修》

等四门校本教材。

3.4 建立完善的校内、校外实训基地

依托以赛促学，我校在参加各类技能大赛期间建设了汽车整

车构造、汽车发动机维修与拆装、汽车变速器维修与拆装、汽车

电器设备维修以及汽车底盘维修等一体化实训室，完善和扩建了

汽车空调、汽车钣金修复和汽车涂装修复实训室，并新建了汽车

仿真维修实训中心和新能源汽车维修一体化实训中心。在完善建

设校内实训基地的同时，学校积极加强实训室管理，建立健全管

理制度，提高实训室的利用率，推动实训室开放管理 [5]。

在加强校内实训体系建设的同时，我校与驻马店中集华骏车

辆有限公司、驻马店汽车维修厂以及比亚迪汽车在本市的 4S 店等

整车及服务企业建立了校企合作实训基地。校方聘请行业专家和企

业技术人员到校指导实训教学，指导参赛选手的辅导训练 ；同时合

作企业要不定期的安排技术人员作为实践训练的指导教师。根据企

业需求，学校也派经验丰富的专业教师到企业车间指导社会化生产。

为了便于校企合作管理，校企双方基于互利原则建立了校外实习基

地的双赢管理机制，形成校外实训基地建设的可持续发展长效机制，

以及校企共建工学结合的人才质量培养保障体系。

3.5 以赛促学，加强校企合作

学校专业教师有一定的理论基础，企业专家有丰富的实践经

验。技能大赛考验的是参赛选手的综合能力，如果想要学生在各

类技能大赛中获得较好的成绩，就需要参赛选手具有一定的理论

基础，还得具备过硬的动手能力，这样就加深了学校和汽车行业

之间的合作办学纽带。按照合作发展、共同进步的原则，企业需

要培训优秀的员工，学校需要培养合格的人才，因此校企双共同

探索建立了多种“校企合作、共同经营、联合办学”的模式。

3.5.1 学徒制学员培训基地

由合作企业在学校自行建立了学徒制学员培训基地。例如我

校汽车专业和华晟百业联合成立的新能源汽车学院，由华晟百业

负责学员的招生和管理，双方合作对学员开展培训。

3.5.2 订单培养

企业委托学校开展订单培养，由学校负责学员的招生和管理，

双方合作对学员开展培训。在教学内容方面，企业会基于本企业

所涉及到的新产品、新材料、新工艺、新技术、新设备以及新的

职业和新的岗位中，所涉及的针对技术、技能的需求，选取及补

充学习内容。

3.5.3 按企业需求顶岗实习

企业完全依托学校专业的招生、管理和教学，并根据自身的

岗位需求，对参加顶岗实习的学员进行面试、培训。在学员顶岗

实习过程中，记录学员实习的时间和表现。学员完成半年的顶岗

实习后，由企业负责组织对学员考核认定，考核成绩为优秀、合

格和不合格三个等次，以此作为学员企业实训的学业成绩 [6]。

3.5.4 为企业员工培训

应企业的需求，学校为企业员工不定期地开展社会培训、技

能鉴定和企业内部技术服务培训。在面向汽车行业开展技能培训

的同时，专业教师积极主动地为企业解决了一些实际困难，与当

地企业在合作培训上形成了优势互补、共创双赢的打好局面。

4 结束语

多年来我校汽车专业通过技能大赛的参与，校内实训设备跟

随市场不断更新，专业教师的教学技能不断增强，学生的动手能

力得到了显著提升。这让我校不仅在各类汽车专业技能大赛中取

得比价优异的，更为本地培养了大量的技能型人才。而且通过与

10 多家企业开展校企合作，我校专业教师服务社会的能力越来越

强，实现了校企双赢的目标。