GDIS系统在整车尺寸数据领域的创新实施和应用

摘要：介绍全球尺寸信息系统（简称GDIS）在整车尺寸领域的架构和常规应用，阐述上海通用围绕该系统进行的系统再构造和集成，将车身零部件供应商的尺寸数据也纳入到该系统数据网络的实施方法，以及通过测量系统创新实施，结合本系统的二次开发和功能应用，以实现新工艺下的整车尺寸数据分析监控功能。为相关行业领域尺寸数据系统建设和应用提供参考。

关键词：整车尺寸 GDIS 数据系统 数据集成 在线测量系统 随行工装

Creative construction and application of GDIS in Vehicle Dimension field

Li Zhengping，Yang Yufang，Gu Qing，Gao Yu，Yang Yang，Xu Xiangze

（Vehicle Manufacturing Engineering， Shanghai General Motor limited company， 201201， ）

Abstract：To introduce the construction and application of Global Dimensional Information System（GDIS） in Vechicle Dimension field. It’s the description about the execution approach how SGM rebuild and integrate system around GDIS， and involve out-sourcing parts data into data system network. It’s also the statement on innovative execution on measurement system， combined with GDIS functional development for the purpose of vehicle dimension data analysis and monitoring under new manufacturing process.

Keyword：Vehicle dimension，GDIS，data system，data integration， Vision system， Geo-pallet

1、全球尺寸信息系统简介

通用公司由北美公司牵头，西门子开发，上海通用、大宇、欧宝、巴西等全球各区域公司共同参与，基于TcAE平台全新开发尺寸数据系统，进行数据分析和报告，并实现全球信息共享。该开发项目目标是实现全球尺寸数据分析的标准，格式，平台统一。同时也使产品开发生命周期中相关系统，软件工具使用平台也得到统一。有效地提高了全球化信息共享效率和能力。

全球尺寸信息系统集车身尺寸工艺信息管理，测量系统数据采集，数据传输和存储，数据多样化分析以及尺寸信息评价共享功能为一体，完整整合企业内部各级车身总成，各类测量来源的尺寸数据，有效支持日常车身制造尺寸分析和控制。本文介绍该系统在整车尺寸领域的架构和常规应用方法，并且上海通用汽车公司围绕该系统进行的系统再构造和集成，将车身零部件供应商的尺寸数据也纳入到该系统数据网络，将系统网络覆盖到整车制造所有步骤。以及通过测量系统创新实施，结合本系统的功能应用，以实现新工艺下的整车在线测量系统尺寸数据分析监控功能。

全球尺寸信息系统（Global Dimension Information System以下简称GDIS）由下图各部分组成。

图1 GDIS系统架构示意图

其中各组成部分功能如下：

1）数据采集端：在整车制造不同阶段采用各类测量系统进行尺寸测量监控，如白光/蓝光测量设备，三坐标测量机（CMM），在线测量系统（VISION），等，这些测量设备最终形成固定格式的电子文件报告，通过固定的电脑终端上传至数据转换服务器。

2）数据转换服务器：获取采集端上传的数据报告，并从系统管理服务器中得到相关的零件总成尺寸工艺配置信息进行报告有效性自动评定。一旦报告评估有效，则自动转换为统一报告格式，存储入数据库中，供后续应用。如评估报告无效则报告无法存储入数据库，同时错误信息也会即时反馈到数据采集部门以便数据流管理人员进行及时纠正和重新上传。

3）系统管理服务器：管理GDIS所有零件总成/测量设备配置信息的终端，同时也是各类尺寸测量数据的存储数据库。

4）数据分析客户端：现场尺寸工程师使用GDIS数据分析客户端，随时获取最新的零件总成测量数据，并进行多样化数据统计分析，完成日常生产尺寸监控和问题诊断分析。同时也可使用该客户端制作个性化尺寸分析评估报告用以汇报和数据分享。通过该客户端，用户可以完成常规的：

√测点数模查看：通过测点清单与数模测点位置的互动，快速查阅测点信息和相关实体

√测点数据常规统计分析：针对测量数据计算相关的均值，极差值，6sigma，Pp，Ppk，合格率等常规统计值计算。

√功能尺寸分析：可创建功能性尺寸以评价相关测点的相对位置关系

√相关性分析：计算相关测点的尺寸变化关联性，以支持判断尺寸变化来源

√主成分分析：将区域测点波动的主要原因以数模动画效果演示，以帮助用户进行问题判断

√客户自定义报告：可定制各类尺寸分析报告并输出

图2 GDIS客户端软件功能界面示意图

5）报告管理服务器：管理所有尺寸评价报告模板，一旦对应的零件总成测量数据进入数据库，则自动触发相应的报告刷新后台程序，形成PDF格式的数据评价报告，更新到GDIS网站。

6）GDIS网站：全球化GDIS尺寸信息共享平台，可查询各生产基地的各车型报告。网站提供用户自定义报告功能，可由用户在一定范围内自行定制个性化的尺寸报告。

2、供应商数据集成开发

对于整车制造企业来说，厂内的总成件测量数据的采集和集成可自行规划并实施，其实施应用难度相对较低。对外部众多供应商的零件测量数据并进行集成，与厂内整车尺寸数据结合，对整车制造链构成全过程监控，将更有效的实现整车尺寸质量监控，追溯和改进。 但是供应商数据管理结构和厂内车型数据管理结构设计，供应商的测量设备，软件标准化程度很低，测量报告的格式五花八门，企业对供应商的网络准入门槛非常高，上述这些是所有整车企业都将面临的难题。上海通用在供应商数据系统集成方面率先走出了第一步，并针对上述的难题提出了自己的创新解决方案。

2.1供应商产品管理结构设计

GDIS系统面向厂内产品数据管理方案是已成熟运用的双线方式，即“厂->车型->总成” （BOP结构即Bill of Product“产品清单”管理）和“厂->测量设备->测量软件”（BOR结构即Bill of Resource“资源清单”管理）双线矩阵管理模式。见下图

图3 双线管理结构示意图

通过上述双线矩阵管理模式，可以准确定义每个厂每个车型总成的工艺信息，测点信息以及相应的测量设备和软件信息。而对于供应商的零件数据管理体现出与厂内产品管理不同的特点。厂内产品与供应商产品管理的差异见下表：

厂内产品管理 供应商产品管理

产品结构 产品工艺复杂，产品结构层次较多 产品工艺简单，产品结构层次简单

车型生产厂固定 车型供应商厂家多

资源结构 厂内多种测量资源 厂内测量资源单一

不同厂家间测量设备标准基本一致 不同供应商设备资源标准不一，且种类繁多

表1 厂内及供应商产品管理差异表

基于以上差异，同时兼顾厂内产品结构的基本规则和应用模式。我们针对供应商团体，建立了一个虚拟的厂家――“Supplier Site”（供应商基地）以统一管理所有供应商产品。所有的供应商产品并不按照供应商厂家进行划分，仍以车型产品结构进行管理。即不同供应商下的同一车型下属零件产品集中管理，以保持和厂内产品管理风格一致。在资源清单管理结构中，将每家供应商厂家的概念弱化为一种测量设备资源，并与其所属零件在产品清单结构中进行关联实现准确定义管理。

2.2供应商数据格式管理方案

我们通过目前数十家主要供应商处调研收集了总数超过20种的不同型号设备和软件。这些软件输出的测量数据报告格式也是五花八门，从而导致了对于GDIS系统数据读入产生极大的阻碍。我们需要对现有的众多供应商中推行测量报告格式标准化，以最大化的将各类报告格式统一到有限的集中GDIS系统可识别的格式中。我们指定了几家主要的测量设备产品作为供应商报告输出标准，如海克斯康的PCDMIS，尼康的LKDMIS，蔡斯的HOLOS软件。并联系相关测量设备供应商开发软件插件，以帮助供应商转化输出标准化的报告格式。针对其他无法纳入上述标准设备和软件清单的供应商及其测量系统，上海通用则通过针对性的自行开发报告格式转换软件，使其转换后的报告格式可以被GDIS系统识别和正确读入。通过上海通用的自行变成开发软件，使GDIS系统读取各种来源的数据更加具备了灵活性和兼容性。

2.3供应商网络接入解决方案

整车制造企业对网络信息安全都有极高的要求，任何从厂外向厂内发出的网络数据传输和访问请求都是不被接受和允许，这也为供应商测量数据传输至上海通用厂内GDIS系统造成了极大的技术障碍。我们在现有的供应商与上海通用数据沟通渠道中，找到仅有的信息传输系统 “电子采购系统 E-Procurement”（后文简称EP系统），在EP系统下每个供应商都拥有一个上海通用授权的账号，针对新的车型项目和合同要求，登录该EP系统向上海通用提交各类零件状态和资质认证等资料文件。通过与IT和采购部门的合作，我们在EP系统下单独开发了一个数据传输渠道和操作界面，经过GDIS系统授权的供应商仍使用相同的账号登录EP系统，选择对应的GDIS系统上传操作界面即可上传零件测量数据报告，并通过该渠道被GDIS系统所读入。从而彻底解决供应商数据访问厂内网络的准入门槛问题。上海通用更在厂内建立一个独立的服务器以单独为供应商数据传输，中转使用，以方便对供应商数据进行分离管理。

上海通用通过本项目将数据系统的涵盖范围从厂内零件，总成数据扩展到供应商处，使整车尺寸数据管理面最大化。

3、面对新工艺的测量系统和数据系统创新实施及应用

3.1背景

随着整车厂生产节拍的不断提升，传统的固定工装生产工艺已成为限制节拍提升的瓶颈。上海通用自2011年引进新的随行工装工艺，以求突破瓶颈进一步提高生产节拍。随行工装是传统雪橇和定位工装夹具的结合体。车身总成在落到随行工装并定位夹紧后，将保持这种定位固定关系完成整个工段的焊接拼装工作。从而节省了大量车身落位，定位，夹具夹紧等运动，缓冲时间，进而提高了生产效率。随行工装的设计造型见下图

图4 随行工装示意图

上海通用自2007年起在各生产基地，车身生产线安装实施激光柔性在线测量系统（后文简称Vision系统）以实现对车身尺寸100%实时监控，同时也为车身尺寸质量稳定性提升提供强有力的数据支持。Vision系统实时测量所得的数据也都全部输入GDIS系统，并有相应的指标和工具支持分析评价，如6sigma， CII指标，相关性矩阵，主成分分析等。

而随着随行工装的引入，在生产效率提升的同时，也对车身尺寸稳定性和尺寸监控分析实施提出了新的难题和挑战：

1）工装定位关系复杂，工装状态监控难度提高

传统固定工装的定位关系简单，即总成工装定位，只要定期完成对工装状态的标定以及重复性验证，则工装状态就可控。 但随行工装工艺的原理是第一层是总成随行工装的定位，第二层是随行工装基础定位。比传统工艺多一层定位关系，也多了一层坐标系定位误差，从而增加了工装监控的内容和要求。见下图：

图5工装定位关系差异示意图

同时，在数量上实现定位夹紧功能的随行工装也较传统固定工装有极大的增加（根据总成级别不同，随行工装数量大致在10～90