摘要：汽車可靠性管理涉及汽車的設(shè)計、采購、生產(chǎn)、服務(wù)等各環(huán)節(jié)，是一個系統(tǒng)工程。介紹了汽車可靠性管理系統(tǒng)的框架設(shè)計，對可靠性設(shè)計和管理活動進行了研究，對可靠性數(shù)據(jù)分析進行了闡述，以指導(dǎo)企業(yè)構(gòu)建和實施汽車可靠性管理流程。

關(guān)鍵詞：汽車可靠性;系統(tǒng)工程;可靠性管理

中圖分類號：U461 收稿日期：2022-06-27

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2022.09.012

1 汽車可靠性管理系統(tǒng)框架設(shè)計

1.1 可靠性與可靠性管理

汽車可靠性是指汽車產(chǎn)品在規(guī)定的時間內(nèi)和條件下，完成規(guī)定功能的能力。汽車可靠性是一個綜合指標(biāo)[1]，從根本上提高汽車產(chǎn)品可靠性，必須對汽車產(chǎn)品可靠性的相關(guān)活動進行必要的管理?？煽啃怨芾硎侵笓]控制和組織關(guān)于可靠性的協(xié)調(diào)活動，需要科學(xué)的規(guī)劃、組織、協(xié)調(diào)、控制與監(jiān)督。企業(yè)中與產(chǎn)品可靠性相關(guān)的活動覆蓋了整個產(chǎn)品全周期，涵蓋了產(chǎn)品設(shè)計、測試驗證、供應(yīng)商分布式開發(fā)、工藝開發(fā)、生產(chǎn)制造、售后服務(wù)等各個環(huán)節(jié)，每個環(huán)節(jié)相互作用相互關(guān)聯(lián)，均對產(chǎn)品可靠性產(chǎn)生影響，可靠性管理反映了企業(yè)的綜合能力。

總體來說，我國的汽車行業(yè)可靠性管理開展得還很不夠。在汽車行業(yè)競爭的加劇、新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)和產(chǎn)品更新周期的不斷縮短的環(huán)境下，對汽車可靠性的要求也越來越高[2]。

1.2 可靠性管理流程框架

企業(yè)可按照策劃-實施-檢查-改進的方法構(gòu)建并維護可靠性管理流程。流程策劃可考慮以下幾方面：a.汽車行業(yè)可靠性發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢;b.企業(yè)的市場表現(xiàn)、品牌影響力;c.企業(yè)的戰(zhàn)略規(guī)劃、發(fā)展定位;d.企業(yè)的產(chǎn)品布局、產(chǎn)品規(guī)劃;e.國家政策法規(guī)。

可靠性管理流程的內(nèi)容至少包括流程適用范圍、職責(zé)權(quán)限、可靠性管理活動、管理活動的順序及接口、管理活動的輸入輸出、管理活動的控制等。

可靠性管理活動至少包括可靠性質(zhì)量管理、產(chǎn)品可靠性需求分析、可靠性目標(biāo)確定、可靠性風(fēng)險分析、可靠性設(shè)計和開發(fā)評審、可靠性測試、生產(chǎn)工藝可靠性設(shè)計、制造過程可靠性控制、銷售及售后服務(wù)可靠性管理、供應(yīng)商可靠性管理、可靠性績效評價、可靠性數(shù)據(jù)分析、可靠性改進等活動。

1.3 領(lǐng)導(dǎo)作用

領(lǐng)導(dǎo)作用在可靠性管理中有著決定性的地位。汽車可靠性的實現(xiàn)是多個過程相互作用的結(jié)果，通常在企業(yè)中需要產(chǎn)品設(shè)計、試驗、工程設(shè)計、采購、生產(chǎn)、質(zhì)量、銷售、售后等多個部門的協(xié)作，這需要企業(yè)高層領(lǐng)導(dǎo)的支持和協(xié)調(diào)。為確?？煽啃怨芾淼挠行嵤詈么_定管理流程的負責(zé)人，負責(zé)人應(yīng)有相應(yīng)的責(zé)任和權(quán)限，能夠?qū)煽啃怨芾砹鞒痰挠行载撠?zé)，指導(dǎo)建立可靠性管理流程。

可靠性管理需發(fā)揮領(lǐng)導(dǎo)作用以提供可靠性管理所需的資源，建立可靠性管理流程，發(fā)布可靠性標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，實現(xiàn)不同部門之間的聯(lián)動與協(xié)助，推動可靠性管理流程的改進。

1.4 資源支持

可靠性管理需要配備相應(yīng)的人員、基礎(chǔ)設(shè)施、工具方法、專業(yè)技術(shù)、知識等資源。可靠性管理組織機構(gòu)通常包括項目管理部門、產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)部門、質(zhì)量管理部門、生產(chǎn)部門、銷售服務(wù)部門等?？煽啃怨芾硐嚓P(guān)人員包括可靠性質(zhì)量管理人員、可靠性設(shè)計人員、可靠性測試人員、供應(yīng)商可靠性管理人員、可靠性分析人員等，這些人員需具備能夠勝任其崗位的能力。

可靠性管理需要的基礎(chǔ)設(shè)施包括設(shè)施設(shè)備、場地、信息系統(tǒng)等，尤其是可靠性測試過程中需要的資源較多，需要具備滿足驗證條件的基礎(chǔ)設(shè)施，如試驗場地、試驗設(shè)備、試驗系統(tǒng)軟件等。

可靠性設(shè)計過程中會用到一些工具方法、專業(yè)技術(shù)、知識等，如失效模式及影響分析（FMEA）、故障樹分析（FTA）、有限元分析、容差分析等。

2 汽車可靠性設(shè)計及管理

2.1 設(shè)計過程的可靠性管理

設(shè)計過程的可靠性管理包括可靠性目標(biāo)確定、可靠性設(shè)計、可靠性設(shè)計評審等各環(huán)節(jié)。對于新產(chǎn)品，可靠性目標(biāo)需在立項階段進行確定。在確定可靠性目標(biāo)時，先分析項目產(chǎn)品可靠性需求，包括內(nèi)部需求和外部需求。可靠性需求可考慮以下幾方面：a.新產(chǎn)品的市場定位和市場需求;b.競品的可靠性表現(xiàn);c.類似產(chǎn)品或項目的歷史表現(xiàn)，包括顧客反饋;d.技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與法規(guī)要求;e.新技術(shù)的應(yīng)用。

根據(jù)可靠性需求制定產(chǎn)品可靠性目標(biāo)，產(chǎn)品可靠性目標(biāo)是總體目標(biāo)，要實現(xiàn)總體目標(biāo)離不開各個零部件或子系統(tǒng)的可靠性目標(biāo)的保證，因此需將目標(biāo)進行逐層分解，從整車分解至各子系統(tǒng)和零部件。一般按照整車層、專業(yè)層、系統(tǒng)層、零部件層進行分解，目標(biāo)逐層分解如圖1所示。零部件可靠性目標(biāo)的確定可分為兩大類，分別是沿用件和非沿用件。沿用件目標(biāo)的確定可參考以往數(shù)據(jù)及新工藝新技術(shù)應(yīng)用的變化，非沿用件目標(biāo)的確定可參考同類零件及行業(yè)水平及產(chǎn)品可靠性需求。

經(jīng)過實踐應(yīng)用，采用基于風(fēng)險的設(shè)計理念的產(chǎn)品可靠性設(shè)計較為有效。風(fēng)險分析可以將以往積累的設(shè)計經(jīng)驗使用到新產(chǎn)品新項目中，通過同類產(chǎn)品的項目經(jīng)驗和歷史數(shù)據(jù)，識別新產(chǎn)品的潛在風(fēng)險。對識別出的風(fēng)險進行風(fēng)險評估并采取相應(yīng)的應(yīng)對措施。

2.2 供應(yīng)商可靠性管理

汽車是由零部件及分總成組成，汽車可靠性的保證不僅僅是整車層面的相關(guān)工作，零部件、分總成可靠性的支撐及系統(tǒng)集成的可靠性也非常重要的。確保汽車的可靠性需要整車企業(yè)與零部件企業(yè)的配合。整車可靠性目標(biāo)分解至零部件，關(guān)于零部件的可靠性目標(biāo)整車企業(yè)需要與供應(yīng)商達成一致，供應(yīng)商需分析目標(biāo)實現(xiàn)路徑并達成目標(biāo)。

根據(jù)可靠性風(fēng)險分析識別出高風(fēng)險零部件，其供應(yīng)商應(yīng)具備保證產(chǎn)品可靠性的能力。對于零部件供應(yīng)商來說，可靠性管理同樣也是系統(tǒng)性工程，因此，供應(yīng)商也需建立系統(tǒng)性的可靠性管理流程，以確保其產(chǎn)品持續(xù)滿足可靠性目標(biāo)。

2.3 可靠性測試

可靠性測試與可靠性目標(biāo)相對應(yīng)，測試方案與目標(biāo)分解路徑呈V形，分為零部件測試、系統(tǒng)集成測試、整車測試。測試方法包括實車道路測試、實驗室臺架測試、虛擬仿真技術(shù)等。由于實車測試周期長、成本高，臺架測試和虛擬仿真技術(shù)成為可靠性測試的重要手段。另外，虛擬仿真與臺架測試相結(jié)合的測試方法由于可以縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，節(jié)約時間和成本，逐漸被應(yīng)用。

可靠性測試方案需確定試驗方法、試驗對象選擇原則、抽樣規(guī)定、試驗條件等。試驗過程中的問題故障的識別與判定和試驗數(shù)據(jù)的采集與記錄等試驗過程的控制對實現(xiàn)可靠性試驗的目的非常重要。對測試過程中發(fā)現(xiàn)的問題故障進行分析，及時采取改進措施，提高產(chǎn)品的可靠性。

隨著電子電氣系統(tǒng)的應(yīng)用，系統(tǒng)性失效、隨機硬件失效、軟件不穩(wěn)定的風(fēng)險逐漸增加，企業(yè)應(yīng)關(guān)注電子電氣系統(tǒng)的相關(guān)測試。

2.4 生產(chǎn)過程的可靠性管理

采用先進的設(shè)備及制造工藝，提高制造精度也是提高產(chǎn)品可靠性的重要手段。企業(yè)需將可靠性設(shè)計階段識別的產(chǎn)品可靠性特殊特性轉(zhuǎn)化為過程特殊特性進行控制。根據(jù)制造過程風(fēng)險分析的結(jié)果進行工藝參數(shù)的設(shè)計及優(yōu)化。

企業(yè)需對制造過程進行質(zhì)量控制和一致性控制，識別對產(chǎn)品可靠性有關(guān)鍵影響的制造工序，通過制定作業(yè)指導(dǎo)文件，對制造過程實施過程監(jiān)控，策劃各階段的產(chǎn)品特性監(jiān)測，對制造過程相關(guān)的設(shè)施設(shè)備的管理、作業(yè)環(huán)境的保證、人員能力及技能的培訓(xùn)等方面實施制造過程的管控。

2.5 使用過程的可靠性管理

在車輛使用過程中的駕駛、保養(yǎng)、維修等環(huán)節(jié)對產(chǎn)品可靠性也會產(chǎn)生影響。為指導(dǎo)車輛用戶正確使用車輛，減少因駕駛不當(dāng)造成的故障，企業(yè)需向用戶提供車輛使用說明書。另外，企業(yè)需建立備件供應(yīng)、保養(yǎng)服務(wù)、維修服務(wù)、售后質(zhì)量信息反饋的售后服務(wù)體系，保養(yǎng)和維修需按照保養(yǎng)和維修的技術(shù)要求實施，提高售后服務(wù)質(zhì)量，完善售后市場的產(chǎn)品可靠性管理。

3 汽車可靠性數(shù)據(jù)分析

3.1 可靠性數(shù)據(jù)分析

可靠性管理活動中對可靠性數(shù)據(jù)進行分析是重要部分，數(shù)據(jù)可進行充分挖掘，通過數(shù)據(jù)分析可識別風(fēng)險?？煽啃詳?shù)據(jù)的收集是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，收集的數(shù)據(jù)越多，數(shù)據(jù)可利用的價值越大[3]?？煽啃詳?shù)據(jù)收集來源有測試數(shù)據(jù)、零公里故障、市場售后數(shù)據(jù)等。對于智能網(wǎng)聯(lián)汽車來說，車輛的運行數(shù)據(jù)也可以進行可靠性方面的分析?？煽啃詳?shù)據(jù)統(tǒng)計宜準(zhǔn)確、規(guī)范，以便于后續(xù)的分析，如故障統(tǒng)計可包括故障部位、故障模式、故障原因、故障等級、維修模式、故障描述等?？煽啃詳?shù)據(jù)分析是可靠性設(shè)計的重要一環(huán)，歷史數(shù)據(jù)的分析可以是新產(chǎn)品可靠性設(shè)計的輸入，通過更新產(chǎn)品數(shù)據(jù)進行分析可以對新產(chǎn)品進行改進?？煽啃詳?shù)據(jù)分析的流程如圖2所示。

3.2 可靠性函數(shù)計算

可靠度R是指產(chǎn)品在規(guī)定的使用條件下、規(guī)定的時間內(nèi)保持規(guī)定功能的概率。以失效零部件為例，零件數(shù)為n個，在規(guī)定的工作條件下和規(guī)定的時間內(nèi)，有r個失效，可靠度的計算如下：

[R=n-rn=1-rn]

設(shè)定規(guī)定時間為t0，從開始工作到發(fā)生故障時連續(xù)工作時間為T，可靠度可表示為：

[R（t）=P（T>t0）=limn→∞n-r（t）n]

不可靠度F是指產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內(nèi)不能完成規(guī)定功能的概率或發(fā)生故障的概率。不可靠度與可靠度的關(guān)系：

[F（t）+R（t）=1]

故障率λ是重要的可靠性評價指標(biāo)之一，是指工作到某時刻尚未失效的產(chǎn)品，在該時刻后單位時間內(nèi)發(fā)生故障的概率。設(shè)r（t）為t時刻的故障數(shù)，△r（t）為t時刻以后△t內(nèi)出現(xiàn)的故障數(shù)。故障率計算如下：

[λ=Δr（t）n-r（t）×Δt=Δr（t）n1-r（t）n×Δt=Δr（t）Δt×n×11-r（t）n=f（t）×11-F（t）=f（t）R（t）]

4 結(jié)語

汽車可靠性反映了企業(yè)的產(chǎn)品力和品牌力，汽車企業(yè)一直在不斷追求更高目標(biāo)的可靠性，經(jīng)過多年的努力，短期可靠性指標(biāo)取得了較大進步，但隨著可靠性技術(shù)的廣泛應(yīng)用，產(chǎn)品可靠性的保證和提高已不僅僅是依靠傳統(tǒng)的經(jīng)驗設(shè)計和可靠性試驗就能夠?qū)崿F(xiàn)，通過傳統(tǒng)的管理模式已經(jīng)達到產(chǎn)品可靠性的瓶頸。構(gòu)建全流程、全方位的汽車可靠性管理流程體系，能夠為產(chǎn)品可靠性目標(biāo)的達成提供保證，實現(xiàn)產(chǎn)品可靠性能力系統(tǒng)性的提升，助力企業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻：

[1]張彥.基于灰色理論的汽車產(chǎn)品可靠性工程研究[D].合肥：合肥工業(yè)大學(xué)，2006.

[2]曹斌，趙海東.汽車可靠性目標(biāo)設(shè)置與實現(xiàn)路徑探究[J].機械工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化與質(zhì)量，2020（7）：48-53.

[3]班兵，蘆凡.汽車可靠性分析[J].汽車實用技術(shù)，2020（4）：71-73.

作者簡介：

于芳，女，1982年生，高級工程師，研究方向為汽車行業(yè)質(zhì)量管理、信息安全、功能安全。