鐘躍蘭, 代子陽, 董曉婷, 張少杰

(1.內(nèi)燃機(jī)可靠性國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，濰坊 261061；2.濰柴動力股份有限公司發(fā)動機(jī)研究院，濰坊 261061)

柴油機(jī)是一個集成眾多零部件及其總成的復(fù)雜系統(tǒng)，一臺發(fā)動機(jī)包含幾百甚至上千種零部件，任一零部件的失效或缺失都會帶來或輕或重的發(fā)動機(jī)故障，輕則異響、振動、泄露等，重則發(fā)動機(jī)功能失效，停止運(yùn)行，甚至帶來巨大的損失或危害.

從發(fā)動機(jī)來說，隨著排放升級、性能提升、本體強(qiáng)化、成本降低等一系列工作的持續(xù)開展，降故障率似乎成為伴隨發(fā)動機(jī)生命的一項(xiàng)永恒工作：

a)在激烈競爭下，為了取得市場，發(fā)動機(jī)及零部件的價(jià)格越來越低，市場對零部件的降成本要求間接地推動了市場故障率升高的潛在風(fēng)險(xiǎn)；

b)國二及以前排放一般是機(jī)械泵柴油機(jī)[1]，如圖1所示，結(jié)構(gòu)簡單，零部件種類和數(shù)量少；國三排放階段更改為電控系統(tǒng)，國四和國五排放階段增加后處理系統(tǒng)，京五和國六排放階段增加DPM(disintegrations per minute每分鐘衰變數(shù))噴射系統(tǒng)、進(jìn)氣節(jié)流閥及其線束等[2]，如圖2所示.有些還會帶有EGR(Exhaust Gas Recirculation廢氣再循環(huán))系統(tǒng)、排氣節(jié)流閥及其線束等.排放升級帶來零部件數(shù)量的增加，整機(jī)故障率存在升高的潛在風(fēng)險(xiǎn).

圖1 國二排放機(jī)械泵柴油機(jī)

圖2 國六排放電控柴油機(jī)

c)產(chǎn)品升級，發(fā)動機(jī)排溫升高和負(fù)荷的增加，直接導(dǎo)致零部件可靠性及壽命的降低.

從外部使用環(huán)境來說，市場激烈競爭和國內(nèi)快速發(fā)展模式下，商用車是一種產(chǎn)業(yè)和謀生的工具，發(fā)動機(jī)在客戶處的使用頻率大大提升，很多用途的商用車幾乎晝夜不停地運(yùn)行，以對沖固定產(chǎn)值，提高利潤收益；效率和出勤率是客戶評價(jià)產(chǎn)品好壞的至關(guān)重要指標(biāo)，少維修是基本要求；商用車用戶年輕化、個性化是趨勢，對故障的容忍度降低、對舒適性、可靠性指標(biāo)提出更高要求.

在相同的質(zhì)保期內(nèi)，發(fā)動機(jī)及零部件的可靠性壽命需要成倍增長，才能對沖高使用頻率下的相同甚至更低故障率.對發(fā)動機(jī)廠家和零部件供方來說，降故障率是項(xiàng)極其重要的任務(wù)，基于市場已發(fā)生批量故障的背景下，文中就如何快速、高效降低故障率展開詳細(xì)論述.

1 傳統(tǒng)市場故障解決流程及問題

市場故障問題的傳統(tǒng)解決流程如圖3所示，市場故障件的考核放行流程，與新開發(fā)系統(tǒng)及零部件的考核放行流程基本相同，需要逐步通過零部件考核放行、發(fā)動機(jī)考核放行、市場驗(yàn)證放行，最終才能批量切換到市場產(chǎn)品.暴露出的問題也很明顯：改進(jìn)零部件的考核放行周期長，一旦驗(yàn)證失敗，就需要返工重新考核；而已知故障件持續(xù)在市場供貨，導(dǎo)致市場故障率長期走高，降故障率是項(xiàng)極其漫長的任務(wù)，對客戶、發(fā)動機(jī)廠商和零部件供方，都是很大的負(fù)擔(dān).

圖3 傳統(tǒng)市場故障解決流程及問題

2 敏捷驗(yàn)證方法

為避免面向市場故障的升級零部件的粗放式考核放行流程帶來的弊端，文中提出一種細(xì)化的敏捷驗(yàn)證方法，針對不同類型的系統(tǒng)及零部件故障，基于所屬風(fēng)險(xiǎn)等級提出相應(yīng)的應(yīng)對措施和驗(yàn)證方案.文中所介紹的敏捷驗(yàn)證方法所適應(yīng)的零部件為：易于維護(hù)和更換、損壞后嚴(yán)重度較低，市場易操作，驗(yàn)證件對發(fā)動機(jī)和整車無公害，功能減退后不會導(dǎo)致立即停車.敏捷驗(yàn)證方法所定義的考核分為5個關(guān)鍵階段：客戶提前介入的零部件同比考核、工藝參與的發(fā)動機(jī)簡化考核、定制客戶群的敏捷市場驗(yàn)證、小批市場驗(yàn)證、批量切換.下面就各階段的主要任務(wù)展開詳細(xì)論述.

2.1 客戶提前介入的零部件同比考核

對市場返回的故障件進(jìn)行故障模式分析，并設(shè)計(jì)或優(yōu)化已有的零部件考核規(guī)范，且升級的考核方案，須能考核出市場故障模式.對改進(jìn)后的零部件，在同規(guī)范、同試驗(yàn)條件和狀態(tài)下，進(jìn)行同比考核，結(jié)構(gòu)升級優(yōu)化的零部件的質(zhì)量有明顯提升，即壽命延長、故障程度減小、嚴(yán)重度降低，則零部件升級有效.

為確保同比試驗(yàn)有效，縮短考核時長和驗(yàn)收環(huán)節(jié)，使用零部件的發(fā)動機(jī)多功能小組作為客戶參與，并監(jiān)督重點(diǎn)環(huán)節(jié)，如考核規(guī)范的優(yōu)化，零部件耐久后的性能及拆檢等環(huán)節(jié)，多功能小組參與其中的目的是對零部件部分試驗(yàn)過程提出改善意見，并對改進(jìn)效果進(jìn)行提前驗(yàn)收，最終達(dá)到優(yōu)化過程、改善效果和縮短周期的目的.此環(huán)節(jié)是評價(jià)改善后零部件可靠性的重要依據(jù)之一.

2.2 工藝參與的發(fā)動機(jī)簡化考核

基于發(fā)動機(jī)多功能小組提前參與的零部件同比考核已有效放行，為有效縮短已知故障在市場的持續(xù)時間，零部件在發(fā)動機(jī)驗(yàn)證環(huán)節(jié)只進(jìn)行試裝配、功能試驗(yàn)和試運(yùn)行，流程如圖4所示.試裝配時，需生產(chǎn)工藝人員參與，評估批量裝配工藝可行，無干涉等問題，試裝配通過；針對市場故障模式，對發(fā)動機(jī)上的功能試驗(yàn)規(guī)范進(jìn)行優(yōu)化升級，按照同規(guī)范下的同比功能試驗(yàn)，升級零部件的功能測試結(jié)果有改善或者無弱化，功能試驗(yàn)通過；搭載常規(guī)可靠性考核試驗(yàn)或出廠試驗(yàn)，試運(yùn)行無初期故障，試運(yùn)行放行，如有條件，可以搭載到試驗(yàn)中，隨可靠性試驗(yàn)關(guān)注，但不作為該環(huán)節(jié)放行的必要條件.以上3個環(huán)節(jié)均通過，該環(huán)節(jié)即可放行，進(jìn)入下一步放行環(huán)節(jié)，任一環(huán)節(jié)有異常，考核不通過.需要注意的是，因配套的細(xì)分市場不同，一種發(fā)動機(jī)往往有多種變形結(jié)構(gòu)，如評估認(rèn)為不能互相覆蓋，每種布置結(jié)構(gòu)均需驗(yàn)證.

圖4 工藝參與的發(fā)動機(jī)簡化考核流程

2.3 定制客戶群的敏捷市場驗(yàn)證

敏捷驗(yàn)證有別于傳統(tǒng)的市場驗(yàn)證，為高效快速得到升級零部件的市場改善效果而提出的，核心為定制使用該產(chǎn)品的敏捷驗(yàn)證客戶群[3]，客戶群必須具備典型性，能覆蓋大多數(shù)或主要細(xì)分市場[4]用途，通過客戶群的反饋，快速得到改進(jìn)零部件在大多數(shù)或主要細(xì)分市場的普遍表現(xiàn).

敏捷市場驗(yàn)證的數(shù)量基于驗(yàn)證目標(biāo)和實(shí)際情況來定制.為了能盡可能準(zhǔn)確地得到升級零部件在客戶處的市場表現(xiàn)，定期客戶回訪并及時處理異常；同時也要保證驗(yàn)證期結(jié)束能收集到足夠數(shù)量的結(jié)果，盡可能覆蓋主要細(xì)分市場用途，需要控制敏捷市場驗(yàn)證數(shù)量，一般建議30臺套左右.

敏捷驗(yàn)證客戶群的選擇非常重要，關(guān)系到驗(yàn)證的效率、有效性、準(zhǔn)確性，繼而對故障的解決起到至關(guān)重要的作用.需要對客戶群進(jìn)行系統(tǒng)管理，細(xì)化分類，根據(jù)不同的驗(yàn)證項(xiàng)目定制最佳匹配的客戶群；每個驗(yàn)證項(xiàng)目需要對客戶進(jìn)行評價(jià)，定期優(yōu)化和更新客戶群成員，保證客戶成員的有效性和優(yōu)質(zhì)化.敏捷市場驗(yàn)證客戶群需具備的特征如圖5所示.

圖5 敏捷市場驗(yàn)證客戶群

敏捷市場驗(yàn)證前做好充分準(zhǔn)備，了解客戶群成員改進(jìn)前零部件的故障周期及故障表現(xiàn)，敏捷市場驗(yàn)證的流程如圖6所示，開始驗(yàn)證后，分階段關(guān)注，敏捷驗(yàn)證后期，匯總敏捷市場驗(yàn)證結(jié)果，并對比客戶群成員改進(jìn)前故障表現(xiàn)，進(jìn)行放行評審，形成敏捷市場驗(yàn)證結(jié)論，作為后續(xù)批量切換的重要參考.

圖6 敏捷市場驗(yàn)證流程

敏捷市場驗(yàn)證放行評審，并不代表市場驗(yàn)證結(jié)束，對于未返回的在運(yùn)行零部件，還要長期持續(xù)跟進(jìn)，關(guān)注客戶使用體驗(yàn)，直至該零部件的三包期結(jié)束，有需要也可適當(dāng)延長，一旦發(fā)現(xiàn)新的故障模式，并且有批量故障的風(fēng)險(xiǎn)，需及時采取措施，將批量損失降至最低.

需要補(bǔ)充的是，對于在零部件驗(yàn)證階段或發(fā)動機(jī)驗(yàn)證階段無法評估優(yōu)劣的多個方案，可以同步市場驗(yàn)證，通過市場表現(xiàn)，選擇出適應(yīng)市場的最優(yōu)方案，這也是敏捷市場驗(yàn)證的最顯著優(yōu)點(diǎn)之一.

2.4 小批市場驗(yàn)證

敏捷市場驗(yàn)證初期，如無干涉引起的異常等早期故障，可以開始進(jìn)行典型細(xì)分市場的小批市場驗(yàn)證，并通知零部件供方做好批量切換的工藝準(zhǔn)備.小批市場驗(yàn)證的目的是驗(yàn)證升級零部件的供方批量供貨工藝，發(fā)動機(jī)的批量裝配工藝以及整車的配套工藝，將批量切換的潛在風(fēng)險(xiǎn)提前驗(yàn)證，暴露出的問題及時解決.

2.5 批量切換

敏捷市場驗(yàn)證通過，小批市場驗(yàn)證無異常(時間截至到敏捷驗(yàn)證后期結(jié)束)，即可開啟升級零部件的批量切換.批量切換后，仍需繼續(xù)關(guān)注升級零部件的市場表現(xiàn)，重點(diǎn)關(guān)注已發(fā)生故障模式的占比和有異于敏捷市場驗(yàn)證的新故障模式.

2.6 敏捷驗(yàn)證小結(jié)

敏捷驗(yàn)證的目的很明確：縮短升級零部件的市場驗(yàn)證周期，滿足客戶使用的升級零部件提前批量切換到市場產(chǎn)品上；提前驗(yàn)證批量切換的潛在風(fēng)險(xiǎn).最終實(shí)現(xiàn)減少故障零部件市場生存期和總量、縮短市場故障持續(xù)期、降低故障率的目的.敏捷驗(yàn)證的流程匯總?cè)鐖D7所示.

圖7 敏捷驗(yàn)證流程圖

從故障解決周期的維度評估，相較于傳統(tǒng)故障解決流程，敏捷驗(yàn)證省掉了發(fā)動機(jī)可靠性考核的時間，壓縮了市場驗(yàn)證周期，并且將小批市場驗(yàn)證、批量切換的工藝驗(yàn)證、庫存消耗、批量備件等環(huán)節(jié)提前，在時間上與敏捷市場驗(yàn)證同步，大大縮短了批量切換的準(zhǔn)備周期，兩種驗(yàn)證方案進(jìn)行對比，見表1.敏捷驗(yàn)證方法有明顯的優(yōu)勢，由傳統(tǒng)驗(yàn)證周期的29.5個月縮短至11個月，縮短63%的驗(yàn)證周期.對于已經(jīng)發(fā)生的批量市場故障事實(shí)，時間就是減少損失、贏得市場和口碑的關(guān)鍵因素.

表1 項(xiàng)目及周期匯總

3 結(jié) 論

從廣義角度概括，敏捷驗(yàn)證是一種廣義多功能小組全員參與的驗(yàn)證方法，零部件供方、發(fā)動機(jī)廠商、客戶和服務(wù)站等各方成員參與，涵蓋設(shè)計(jì)、工藝、試驗(yàn)、銷售、采購、服務(wù)、終端用戶等各環(huán)節(jié)，在終端市場直接驗(yàn)證試驗(yàn)方案，驗(yàn)證環(huán)境與使用環(huán)境全吻合，驗(yàn)證結(jié)果零差異.通過在重型發(fā)動機(jī)外圍件的市場故障解決的成功實(shí)踐證明，因其極高的時效性和高回報(bào)率，在某些零部件的市場故障解決方面，面向客戶定制的敏捷驗(yàn)證更加適應(yīng)高效快節(jié)奏發(fā)展的當(dāng)今工業(yè)化時代，隨著智能化程度的提升，其優(yōu)勢會更加明顯.