基于整車開發(fā)全生命周期的驗(yàn)證體系探討

李濤 羅文 任戊瑞

摘 要：文章探討了整車開發(fā)各階段尤其是在早期預(yù)研立項(xiàng)階段試驗(yàn)領(lǐng)域工作內(nèi)容;并搭建了基于整車開發(fā)全生命周期的試驗(yàn)驗(yàn)證體系框架。

關(guān)鍵詞：試驗(yàn)驗(yàn)證;體系

中圖分類號：U467 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B ?文章編號：1671-7988（2020）10-154-03

Research on Test and Verification System Based on The Whole Life Cycle of Vehicle Development

Li Tao， Luo Wen， Ren Wurui

（GAC Automotive Engineering Institute， Guangdong Gunagzhou 511434）

Abstract：?This paper discusses the testing work contents in different stages of vehicle development， especially in the early stage of preliminary research and project establishment. and the framework of test verification system is established based on the whole life cycle of vehicle development.

Keywords： Test and verification; System

CLC NO.：?U467 ?Document Code： B ?Article ID： 1671-7988（2020）10-154-03

前言

當(dāng)前，國內(nèi)各大主機(jī)廠都建立了規(guī)模宏大的研發(fā)機(jī)構(gòu)，如廣汽研究院、吉利汽車工程研究院、上汽技術(shù)中心、長安汽車工程研究院等;這些研發(fā)機(jī)構(gòu)都具備了較強(qiáng)的整車開發(fā)實(shí)力。

一個(gè)全新的整車開發(fā)項(xiàng)目，從戰(zhàn)略規(guī)劃到SOP，開發(fā)周期一般需要2～4年，包含造型設(shè)計(jì)、工程設(shè)計(jì)、試驗(yàn)驗(yàn)證等各個(gè)方面，需要進(jìn)行嚴(yán)密的組織管理，才能在滿足QCTS（質(zhì)量（Quality）、成本（Cost）、時(shí)間（Time）、范圍（Scope））的要求下順利完成開發(fā)任務(wù)。而“汽車研發(fā)過程中試驗(yàn)工作是其中非常重要的一環(huán)”^[1]，除了在開發(fā)后期進(jìn)行全面充分的DV/PV驗(yàn)證，更要在產(chǎn)品開發(fā)早期介入，研究目標(biāo)市場的用車環(huán)境、競爭車型的功能、性能以及試驗(yàn)資源的規(guī)劃策劃等，才能更有效的輔助支撐整車產(chǎn)品開發(fā)。

1 整車開發(fā)流程介紹

整車開發(fā)全生命周期如圖1，主要包含產(chǎn)品預(yù)研、立項(xiàng)批準(zhǔn)、概念設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、試制驗(yàn)證等階段;每個(gè)階段工作完成后設(shè)置評審閥門“Gn”，以確保項(xiàng)目開發(fā)各階段所有工作都達(dá)到目標(biāo)要求。

產(chǎn)品預(yù)研階段主要完成產(chǎn)品戰(zhàn)略定位及生命周期規(guī)劃、平臺(tái)技術(shù)策略等商品企劃工作;立項(xiàng)批準(zhǔn)階段主要完成經(jīng)濟(jì)測評、商品性目標(biāo)設(shè)定及造型主題選定、整車技術(shù)方案可行性分析等工作;概念設(shè)計(jì)階段主要完成總布置、各系統(tǒng)及關(guān)鍵零部件方案設(shè)計(jì)等工作;詳細(xì)設(shè)計(jì)階段主要完成詳細(xì)工程設(shè)計(jì)、整車集成校核、數(shù)字裝配及仿真等工作;產(chǎn)品試制階段主要完成早期/首臺(tái)工程樣車試制，驗(yàn)證樣件的可制造性及系統(tǒng)、整車的可裝配性;設(shè)計(jì)驗(yàn)證階段主要完成工程樣車的生產(chǎn)和試驗(yàn)驗(yàn)證等工作;認(rèn)證量產(chǎn)階段主要完成小批量試生產(chǎn)、產(chǎn)品驗(yàn)證、產(chǎn)品優(yōu)化、產(chǎn)品準(zhǔn)入等工作。

從整車開發(fā)流程可以看出，與試驗(yàn)領(lǐng)域工作強(qiáng)相關(guān)的節(jié)點(diǎn)主要集中在設(shè)計(jì)驗(yàn)證與認(rèn)證量產(chǎn)階段，即整車開發(fā)的后期對工程樣車和小批量試生產(chǎn)車輛進(jìn)行試驗(yàn)（ET/PT），以驗(yàn)證工程設(shè)計(jì)和批量生產(chǎn)工藝是否符合目標(biāo)要求（DV/PV）。在上市前還將策劃一小批早期量產(chǎn)車做品質(zhì)培育，降低市場質(zhì)量問題風(fēng)險(xiǎn)。

然而事實(shí)上，如果試驗(yàn)工作在開發(fā)后期才介入，那么勢必造成驗(yàn)證不夠充分;并且在早期預(yù)研階段需要對目標(biāo)市場主要競爭車型進(jìn)行對標(biāo)分析，概念設(shè)計(jì)階段需要對技術(shù)方案進(jìn)行驗(yàn)證。此外，在立項(xiàng)批準(zhǔn)階段早期，很有必要對車輛搭載的主要新技術(shù)進(jìn)行“可試驗(yàn)性”（即試驗(yàn)技術(shù)水平、試驗(yàn)資源等是否滿足試驗(yàn)需求）分析，以確保所開發(fā)車型在后期能得到充分的驗(yàn)證，防止市場質(zhì)量問題頻發(fā)。

2 各階段試驗(yàn)領(lǐng)域工作內(nèi)容

2.1 產(chǎn)品預(yù)研階段

該階段試驗(yàn)領(lǐng)域主要完成目標(biāo)市場用車環(huán)境分析、對標(biāo)車分析等工作。目標(biāo)市場用車環(huán)境分析主要針對準(zhǔn)入法律法規(guī)、道路、氣候、目標(biāo)人群用車習(xí)慣等開展調(diào)查，例如在國內(nèi)需要重點(diǎn)考察東北極寒、西部山區(qū)等較惡劣的用車環(huán)境，北美市場需要重點(diǎn)考察冬季融雪鹽以及東部海岸的腐蝕問題、準(zhǔn)入法律法規(guī)等，俄羅斯和中東市場主要考察氣候環(huán)境。此外，油品分析、用車便利性分析等也應(yīng)作為目標(biāo)市場用車環(huán)境分析的一部分。通過對目標(biāo)市場數(shù)據(jù)的收集整理，最終形成《目標(biāo)市場用車環(huán)境分析報(bào)告》，進(jìn)而對現(xiàn)有試驗(yàn)?zāi)芰蜆?biāo)準(zhǔn)體系進(jìn)行對比分析，以分析現(xiàn)有試驗(yàn)?zāi)芰蜆?biāo)準(zhǔn)體系是否能滿足目標(biāo)市場產(chǎn)品開發(fā)需求。

對標(biāo)車分析工作主要根據(jù)產(chǎn)品戰(zhàn)略規(guī)劃，選擇與預(yù)開發(fā)的車型定位相近的市場在售車型進(jìn)行性能測試和主觀評價(jià)，形成對標(biāo)車分析報(bào)告，為產(chǎn)品企劃和項(xiàng)目任務(wù)書制定做準(zhǔn)備。此項(xiàng)工作的開展，如果有對標(biāo)車數(shù)據(jù)庫的支撐，分析報(bào)告將更加充分。

2.2 立項(xiàng)批準(zhǔn)階段

該階段試驗(yàn)領(lǐng)域主要完成可試驗(yàn)性需求分析等工作?？稍囼?yàn)性需求分析主要是為了在項(xiàng)目早期識(shí)別試驗(yàn)需求風(fēng)險(xiǎn)，避免后期設(shè)計(jì)驗(yàn)證階段無法實(shí)施試驗(yàn)驗(yàn)證，保證項(xiàng)目順利進(jìn)行。新技術(shù)在各工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域?qū)映霾桓F，對于設(shè)計(jì)工程師而言，他們主要的職責(zé)是技術(shù)實(shí)現(xiàn)，可能忽視如何有效驗(yàn)證;尤其是智能網(wǎng)聯(lián)和新能源領(lǐng)域，相關(guān)的試驗(yàn)規(guī)范和試驗(yàn)?zāi)芰Χ歼€不完善、健全，更需要在此階段對驗(yàn)證方案進(jìn)行早期研討。

可試驗(yàn)性需求分析的開展，其輸入除了《目標(biāo)市場用車環(huán)境分析報(bào)告》、《對標(biāo)車分析報(bào)告》外，還包括《商品企劃書》、《試驗(yàn)基線庫》、《目標(biāo)市場法規(guī)清單》、《市場高發(fā)質(zhì)量問題清單》等。在信息輸入后，試驗(yàn)經(jīng)理（試驗(yàn)領(lǐng)域負(fù)責(zé)人）組織各工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域和質(zhì)量、市場企劃等部門，針對預(yù)開發(fā)車型提出試驗(yàn)需求并根據(jù)自有和能整合的外界試驗(yàn)資源進(jìn)行可試驗(yàn)性需求分析，對試驗(yàn)技術(shù)水平、人財(cái)物資源等風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評估，撰寫《可試驗(yàn)性需求分析報(bào)告》，并作為整車技術(shù)方案可行性分析的一部分，納入立項(xiàng)報(bào)告。

2.3 概念設(shè)計(jì)階段

該階段試驗(yàn)領(lǐng)域主要協(xié)助工程設(shè)計(jì)部門完成概念方案驗(yàn)證工作。方案驗(yàn)證主要針對騾車或改制車進(jìn)行，驗(yàn)證底盤和關(guān)鍵系統(tǒng)、總成的方案合理性，如懸架調(diào)校、動(dòng)總搭載等;此外，一些未開發(fā)過的較難新技術(shù)在此階段也需要進(jìn)行初步的方案驗(yàn)證，例如較高級別的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)。

2.4 詳細(xì)設(shè)計(jì)階段

該階段試驗(yàn)領(lǐng)域主要協(xié)助工程設(shè)計(jì)部門完成仿真分析模型校核工作。該階段主要針對零部件、子系統(tǒng)開展。例如測試主動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)艙蓋的彈起時(shí)間，用于行人保護(hù)分析;材料測試在此階段也較多。

此外，該階段還有一項(xiàng)極其重要的工作，即發(fā)布試驗(yàn)策劃，該項(xiàng)工作將是ET、PT試驗(yàn)的綱領(lǐng)性文件，主要包含試驗(yàn)項(xiàng)目、人財(cái)物資源投入、試驗(yàn)周期、試驗(yàn)地點(diǎn)、樣車樣本數(shù)量、試驗(yàn)輪次等。工裝模具的制造和工程樣車試制依據(jù)分階段發(fā)布的產(chǎn)品數(shù)據(jù)進(jìn)行，所以試驗(yàn)工作也應(yīng)當(dāng)逐步開展，以便“不斷驗(yàn)證數(shù)據(jù)發(fā)布的準(zhǔn)確性和工裝模具制造的符合性。最終通過批量試生產(chǎn)來驗(yàn)證制造工藝的質(zhì)量穩(wěn)定性，并獲得國家法規(guī)要求的產(chǎn)品安全、環(huán)保等方面的強(qiáng)制性認(rèn)證，達(dá)到正式投產(chǎn)的目標(biāo)?！?sup>[2]。

針對一些特殊的性能和系統(tǒng)，還應(yīng)該策劃專項(xiàng)試驗(yàn)，例如電動(dòng)助力制動(dòng)系統(tǒng)、線控?fù)Q擋系統(tǒng)、高級別的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)、48v輕混系統(tǒng)等，應(yīng)當(dāng)策劃整車搭載、系統(tǒng)、零部件三級試驗(yàn)，才能更全面、充分的驗(yàn)證其品質(zhì)。

2.5 產(chǎn)品試制階段

該階段試制車間依據(jù)試驗(yàn)策劃的樣車數(shù)量開展工程樣車試制工作;該階段工程樣車較少，試驗(yàn)領(lǐng)域主要完成早期工程樣車樣件試驗(yàn)工作，主要針對一些高風(fēng)險(xiǎn)、低樣本量、試驗(yàn)周期短的領(lǐng)域進(jìn)行試驗(yàn)，如操縱穩(wěn)定性、平順性、動(dòng)力性等。

2.6 設(shè)計(jì)驗(yàn)證階段

該階段試驗(yàn)領(lǐng)域主要完成工程樣車樣件試驗(yàn)，支持DV工作。該階段是試驗(yàn)領(lǐng)域工作任務(wù)最重、投入資源最多的階段，也是發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)質(zhì)量問題最多的階段。

各試驗(yàn)項(xiàng)目工程師需要根據(jù)《試驗(yàn)策劃表》編制試驗(yàn)大綱，對涉及到的試驗(yàn)技術(shù)要求、場地設(shè)備、資金人員等作出規(guī)定，并對相關(guān)的人財(cái)物等試驗(yàn)資源進(jìn)行準(zhǔn)備。接收到試制工程樣車后實(shí)施試驗(yàn)，主要包括試驗(yàn)前車輛整備、試驗(yàn)實(shí)施、進(jìn)度控制、數(shù)據(jù)整理與匯報(bào)等。試驗(yàn)結(jié)束后需開展車輛拆解點(diǎn)檢、報(bào)告編制等工作。

該階段的試驗(yàn)報(bào)告將作為DV認(rèn)可的必備信息;同時(shí)，該階段發(fā)現(xiàn)的大量設(shè)計(jì)質(zhì)量也將作為工程設(shè)計(jì)優(yōu)化的輸入。

2.7 認(rèn)證量產(chǎn)階段

該階段試驗(yàn)領(lǐng)域主要完成小批量試生產(chǎn)樣車樣件試驗(yàn)，支持PV工作。該階段緊隨設(shè)計(jì)驗(yàn)證階段，投入的資源也較多。試驗(yàn)領(lǐng)域除了完成《試驗(yàn)策劃表》規(guī)定的試驗(yàn)任務(wù)外，還需要對設(shè)計(jì)驗(yàn)證階段出現(xiàn)的大量設(shè)計(jì)質(zhì)量問題優(yōu)化方案進(jìn)行驗(yàn)證。

3 小結(jié)

通過以上分析，可建立如圖2所示的基于整車開發(fā)全生命周期的試驗(yàn)驗(yàn)證體系框架，各階段試驗(yàn)領(lǐng)域主要工作如下：

●?產(chǎn)品預(yù)研階段——目標(biāo)市場用車環(huán)境分析、對標(biāo)車

分析;

● 立項(xiàng)批準(zhǔn)階段——基于整車技術(shù)方案的可試驗(yàn)性需求分析;

● 概念設(shè)計(jì)階段——整車及系統(tǒng)方案驗(yàn)證（騾車）;

● 詳細(xì)設(shè)計(jì)階段——仿真模型校核（虛擬驗(yàn)證）及詳細(xì)試驗(yàn)策劃;

● 產(chǎn)品試制階段——早期工程樣車樣件試驗(yàn);

● 設(shè)計(jì)驗(yàn)證階段——工程樣車樣件試驗(yàn)（ET），支持DV;

● 認(rèn)證量產(chǎn)階段——小批量試生產(chǎn)產(chǎn)品試驗(yàn)（PT），支持PV。

參考文獻(xiàn)

[1] 王輝，吳傳洋，張進(jìn).汽車研發(fā)過程中的試驗(yàn)管理研究[C].“廣汽豐田杯”廣東省汽車行業(yè)第七期學(xué)術(shù)會(huì)議論文集，2013年.

[2] 沈浩明.基于工作流的整車產(chǎn)品開發(fā)項(xiàng)目管理系統(tǒng)[D].上海交通大學(xué)，2016年.