毫米波芯片最新进展（回顾美国的2毫米工程）

回顾美国的“2毫米工程”

在汽车制造领域，有一个津津乐道的名词，叫“2毫米工程”。从字面上来看，似乎指的是将车身接缝宽度控制在2毫米以内。这种说法正确吗？

在回答这个问题之前，我们先回顾一下“2毫米工程”背后精彩的历史故事。

20世纪90年代初，美国市场上本土汽车份额被日本与欧洲产品不断侵蚀。除了动力总成、底盘上的技术差异之外，影响消费者决策的一个重要因素就是：美国汽车白车身的尺寸方差高达5-6mm，非常影响观感，而同期的日本与欧洲汽车则分别小于2mm与2.5mm。

『糙、快、猛到喷火的柴油发动机』

这个其实很符合国人的朴素认知：美国车的特点就是马力大、油耗高，正好符合美国人粗犷的性格，那尺寸方差偏大一些，不也很正常吗？

美国消费者再奔放，也不会这样想。尺寸方差大带来的产品劣势是全方面的：

• 在观感上给人一种品质低劣的感觉
• 还会影响到内饰、仪表、动力总成的装配，可能引发噪声大、漏水等严重的质量问题[1]。J.D Power曾在1997年表示：41%的汽车品质问题由车身制造尺寸偏差造成的[2]。除此之外
• 还有反直觉的一点： 美国车的尺寸偏差大，制造成本反而还更高！

美国心想，我们是车轮上的国家，长此以往，国将不国啊！于是在美国密歇根大学华裔教授吴贤名和倪军的倡导下，联合多家车企与政府部门，发起了赫赫有名的“2毫米工程”(2mm Project)，目标是将美国的白车身尺寸误差达到日本水准。

说起来，“2毫米工程”就是美国汽车业的“师夷长技以自强”。但与洋务运动不同的是，“2毫米工程”并没有把原因归结于美国工人粗心懒惰(民族性)，也没有归结于制造设备落后(洋人船坚炮利)，而是直指问题本质——科学的质量管理方法(体制)。

“2毫米工程”基于过程统计测量、以车身制造综合误差指数CII（Continuous Improvement Indicator）为核心指标，结合生产系统知识，形成误差源的推理方法，形成数据驱动的质量持续改进方法。

简单概括一下就是：测量→基于模型的推理→找到原因→持续改进。

所谓2mm，是指所有关键测点的六倍均方差6σ小于2mm。这是一个综合指标，而并不是指任何一个接缝的宽度小于2mm。当然，二者也并不是毫不相关：若尺寸误差小，工程师在设计阶段就不必留过多的冗余，就可以设计更小的接缝。

自1992年启动，历经3年努力的“2毫米工程”很快显现出了效果，参与其中的两大主机厂(GM与Chrysler)将尺寸误差指标成功地控制在了2mm以内，提高了产品质量、降低了成本，可以说是成绩斐然。白车身并不是汽车质量的全部，但“2毫米工程”的意义在于：它不仅仅是带来了白车身工程技术，更重要的是在施行过程中，形成了质量至上的制造思想和科学的质量管理方法，间接地带来了美国汽车质量的持续整体提升。

“2毫米工程”真的难吗？

最初听到“2毫米工程”的时候，我有点疑惑：现在普通车床的精度都能达到1个丝(0.01mm)了，白车身怎么搞个200丝的精度还如此之难？

当大概了解白车身的制造流程之后，我才明白“2毫米工程”到底有多难：

• 空间上的误差累积：白车身是由数百个复杂曲线的冲压件焊接而成，定位点与焊点高达数千个[3].

首先，冲压件本身就有误差，不严谨地说，几百个拼一起就几毫米误差了；其次，两个冲压件在焊接时需要工装夹具来固定，而工装夹具本身可能就有误差。总之，单个冲压件达到车床精度也许不难，但成百上千个件要拼成一个白车身，空间上的误差累积就大了！

侧围焊装，冲压件由工装夹具固定

• 工序上的累积误差：冲压件有几百个，虽然数量很多，但如果能像玩拼图游戏一样，把所有冲压件摆在一个工位上焊接，以一道工序就完成所有焊接工作，那尺寸精度控制起来，感觉也不太难。

可惜实际情况并非如此，白车身焊接工作是由数百道工序完成了，假定我们在成品阶段检测出误差超标了，那么问题来了：是哪道工序出问题了呢？如果这个问题回答不了，怎么能解决问题呢？ 别笑，在“2毫米工程”之前，真实情况就是如此。

• 设备磨损与误操作：假定有一个完美的开始，生产线上的白车身符合精度要求。但随着时间推移，工装夹具磨损了呢？涉及人工的环节懈怠了产生错误操作了呢？ 如何高效检测、实时定位问题根源，又成了一个难题。
• 设计水平与装备水平：冲压、焊接的设计不同，会直接影响到精度。举个例子，钣金件的焊接分为对接(buck joint)和搭接(lab joint)两种，搭接可以提供一个误差消除面，更容易控制精度[4]。当然，设计是依托于制造装备的工艺，随着技术进步设计思想也会迭代，为实现相同水平设计难度也会降低。

上面讲的还都是比较通俗易懂的因素，工程实践中要复杂的多。关于尺寸精度的影响因素，有一个特别经典的鱼刺图：

如何实现“2毫米工程”？

在了解控制尺寸精度的难度之后，咱们设想一个问题：如果让你回到1992年，担任“2毫米工程”的总工程师，你开展工作有什么思路呢？

可以确认的一点是，整天号召工人要有奉献精神、施行996工作制是不行的，甚至涨工资也不行，这不是解决问题之道。在此，我分享一下自己的思路：

• 合理的测量体系：最简单的思路，只需要在最后加一道高精度的检测工序，凡是不符合2mm标准的统统回炉重造！如此一来，就可以保证到达消费者手里的，全是符合2mm标准的产品了　——　人们常说，解决最复杂的问题往往用最简单的方法，诚不我欺，我真是天才啊！

然而，这存在一个问题：如下图的龙门式三坐标测量仪精度是最高的，但是测量速度很慢，每天只能检测两台。若每辆车都检测，就会遇到质量与产量的矛盾关系，而产量低就意味着成本升高，车子卖不出去。所以，高精度测量只能是抽检，这就涉及到统计方法；高精度抽检与普通精度的100%全检，要实现数据融合，形成全面的测量体系。

龙门式三坐标测量仪

• 基于生产系统知识的统计推断：另外一个难题是，若最后检测工序发现一辆车是不合格的，怎么办？把这辆车报废扔掉？那成本就会成本升高，导致车子卖不出去。这时候，就需要基于生产系统知识进行统计推断，根据测量的统计数据特征来找到误差源，进行进行改进。

举个例子，若发现一段时间内的方差增大，但均值不变，那就要从工装损伤(定位面、定位销)、焊点丢失、来料变化等角度寻找误差源；若一段时间内的均值变化，但方差不变，那就要从工装磨损、工装偏移等角度寻找误差源。

• 提高制造装备的水平：这一点最好理解，更好的冲压装备、更高精度的磨具、更佳性能的原料、更高的焊接效率，都会直接提高制造质量。有意思的是，制造装备的水平能发挥作用，是依赖于全面测量 生产知识 统计推断的体系的。换句话说，提高制造装备的水平固然必要，但这种“船坚炮利”式的因素反而是相对次要的。

探访路虎的 “1毫米工程”

那么路虎的“1毫米工程”是怎么实现的呢？

江苏常熟的奇瑞路虎捷豹工厂

7月5日，正是带着这样的疑问，参观了位于江苏常熟的奇瑞路虎捷豹工厂。

工厂成立于2012年，由奇瑞和捷豹路虎按50:50股比合建，面积84万平米，一期年产能13万辆，二期7万辆。值得一提的是，这是捷豹路虎品牌在英国本土之外的首个生产基地，在中国本土化发展的决心可见一斑。路虎极光、捷豹XFL等车型均出自此工厂。

对我来说，此行主要关注的是“1毫米工程“。为了达到世界级的外观水平，由内至外地提高产品质量，路虎自2015年启动“1毫米工程“，至2018年基本落成差不多也是3年，与美国历史上的“2毫米工程”实施时间长度差不多。

“1毫米工程“的目标是为客户传递更高的感知质量和视觉一体化，除了所有外观可视区域关键测点要达到尺寸误差小于1mm之外，在门缝等关键位置甚至要挑战±0.5mm的“半毫米”目标。

前文已提到，要实现“2毫米工程”或“1毫米工程”，要在测量体系、数据驱动、制造工艺3个角度努力。

首先看测量体系。工厂在测量体系方面的建设，可以说是“武装到了牙齿”，光我看到的就包括：常规检具、三坐标测量、激光在线测量、激光雷达自动测量、Calipri间隙段差检测等等。术语很多，但别怕，我们可做一个分类(根据个人理解的分类，并非学术专业分类)：

• 高精度抽检：包括常规检具测量、三坐标测量等，精度高但速度慢（通常需要人工操作），主要用于抽检。
• 自动化全检: 包括100%激光在线测量、激光雷达测量等。这种测量方式通常是非接触式的，测量精度要低于三坐标测量，但优势是可以全自动化测量、速度非常快，而且不知疲倦、不会犯低级错误。
• 特种测量： 像门缝这种影响消费者质量感知的关键点，豪华品牌自然要特别照顾，采用Calipri间隙段差检测装置来重点对待。下面有个视频，大家可以直观感受一下。

高精度抽检：三坐标仪

自动化全检 左：激光100%在线 右:激光雷达

特种测量： Calipri间隙段差检测

制造工艺方面，既然捷豹路虎定位于豪华品牌，那装备自然是能用好的就用好的了。以冲压为例，冲压一线使用的是世界先进水平的日本会田AIDA公司的伺服冲压机，最大吨位达2500吨，再辅以合理的检测工序，可以在制造的源头保证尺寸精度。

至于基于生产系统知识的统计推断方法，这属于是质量管理的内功，在走马观花式的参观行程中，是无法探知的。但有一个细节，可以让我们感受到捷豹路虎在提高质量方面的决心：除了传统四大车间之外，还有一个质量中心定期抽检，进行数据分析、制定改进方案、持续提高质量。据现场介绍人员说，质量中心位于传统的冲压、焊装、涂装、总装四大车间的正中间，就是为了强调以质量为中心的工厂文化。

红框内为质量中心的位置

总之，捷豹路虎作为纯正英华血统的豪华品牌，将首个本土之外的世界样板工厂放在中国倾心打造，可以看出对中国市场的重视程度。

若在日益强大的中国制造下，将产品质量提高一个档次，那么捷豹路虎与对标的BBA的豪华品牌之路上的博弈将愈演愈烈，最终受益的还是消费者，让我们拭目以待。

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