PPM質(zhì)量工具在重卡產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段的探究

李成林，張 攀，張陽(yáng)陽(yáng)，高 云

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

隨著重型卡車產(chǎn)品和技術(shù)向電動(dòng)化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化、共享化發(fā)展，重型卡車成為復(fù)雜的系統(tǒng)性、智能化應(yīng)用平臺(tái)，司機(jī)追求更高品質(zhì)的、功能更加完美和人性化的重卡，高可靠性、高出勤率的重卡產(chǎn)品成為市場(chǎng)主流，這就需要重卡主機(jī)廠不斷提升產(chǎn)品質(zhì)量，提高產(chǎn)品性能和可靠性。

汽車產(chǎn)品的可靠性及質(zhì)量表現(xiàn)通過(guò)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行量化，在品質(zhì)管理中百萬(wàn)分之（Parts Per Million, PPM）可作為其中一項(xiàng)指標(biāo)衡量產(chǎn)品質(zhì)量，是指每一百萬(wàn)個(gè)產(chǎn)品中的不良率的統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，即10水平作為質(zhì)量控制系統(tǒng)的目標(biāo)，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的可靠性程度提出更高的要求。1PPM即百萬(wàn)分之一，意味著交付給客戶的產(chǎn)品每100萬(wàn)中只有1個(gè)不良品。如果PPM換算成百分號(hào)為1PPM= 0.000 1%。PPM統(tǒng)計(jì)在汽車行業(yè)經(jīng)常用于零部件質(zhì)量評(píng)價(jià)。

汽車產(chǎn)品開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)階段作為汽車產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，用量化的指標(biāo)衡量產(chǎn)品開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的質(zhì)量水平，給評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)提供科學(xué)的依據(jù)，不斷地發(fā)現(xiàn)重點(diǎn)改善的機(jī)會(huì)，在持續(xù)改善中提升產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量，研發(fā)設(shè)計(jì)階段的有效質(zhì)量策劃及管理可以確保汽車批量進(jìn)入市場(chǎng)后售后質(zhì)量損失較少，為企業(yè)創(chuàng)造更多的利潤(rùn)。

1 整車及零部件可靠性開(kāi)發(fā)PPM管理

汽車可靠性指的是汽車產(chǎn)品（總成或零部件）在規(guī)定的使用條件下，在規(guī)定的時(shí)間里，完成規(guī)定功能的能力。汽車的可靠性從定義出發(fā)，由產(chǎn)品、條件、時(shí)間、功能構(gòu)成，如圖1所示。

圖1 汽車可靠性定義模型

汽車可靠性主要評(píng)價(jià)指標(biāo)有可靠度、不可靠度、故障率、平均故障間隔里程、平均首次故障里程、當(dāng)量故障率等，具體如表1所示。

表1 汽車可靠性主要評(píng)價(jià)指標(biāo)定義

汽車可靠性綜合反映了汽車的耐久性、無(wú)故障性、有效性和使用經(jīng)濟(jì)性等，主要通過(guò)可靠性、維修性、耐久性、安全性等進(jìn)行實(shí)際車輛狀態(tài)表現(xiàn)。

根據(jù)車輛細(xì)分市場(chǎng)及運(yùn)行工況，考慮零部件在全生命周期內(nèi)環(huán)境影響、使用習(xí)慣、保養(yǎng)周期等，借鑒同類型整車及零部件售后表現(xiàn)及失效模式、市場(chǎng)調(diào)研、客戶需求、競(jìng)品對(duì)標(biāo)等，在整車產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)，定義整車開(kāi)發(fā)可靠性目標(biāo)，搭建整車可靠性PPM模型，如圖2所示，分解至各系統(tǒng)級(jí)，逐級(jí)分解至零部件級(jí)，滿足設(shè)計(jì)輸入要求，如整車功能提升、B10壽命提升，模塊化優(yōu)化，響應(yīng)顧客需求等，設(shè)定不同車型的首次故障里程和平均故障間隔里程，有效支持整車可靠性目標(biāo)達(dá)成。

圖2 整車可靠性PPM分解模型

從整車可靠性PPM目標(biāo)，依次分解到各系統(tǒng)目標(biāo)、分組目標(biāo)、零部件目標(biāo)，根據(jù)對(duì)汽車各系統(tǒng)的可靠性PPM要求，參考汽車構(gòu)造框架，可靠性PPM目標(biāo)可劃分為四個(gè)層級(jí)：整車層，系統(tǒng)層，分組層，零部件層。一般整車根據(jù)各細(xì)分市場(chǎng)及使用需求，按車型進(jìn)行分類，如：牽引車、自卸車、載貨車、專用車等。4類車型均為整車級(jí)，整車結(jié)構(gòu)按系統(tǒng)可分解為 4大系統(tǒng)，分別為動(dòng)力系統(tǒng)、底盤系統(tǒng)、車身系統(tǒng)、電器系統(tǒng)，系統(tǒng)承接整車PPM目標(biāo)，分組承接系統(tǒng)目標(biāo)，零部件承接分組目標(biāo)，層層分解，層層承接。整車系統(tǒng)及分組的劃分在不同汽車企業(yè)會(huì)略有不同。在目標(biāo)從上到下分解后，需結(jié)合汽車及零部件行業(yè)當(dāng)前水平、產(chǎn)品改進(jìn)狀態(tài)、產(chǎn)品現(xiàn)狀水平、汽車新技術(shù)趨勢(shì)等方面進(jìn)行可行性分析、評(píng)估與討論，形成合適的可靠性PPM目標(biāo)，在涉及可靠性與成本、進(jìn)度相關(guān)聯(lián)時(shí)，并非可靠性越好產(chǎn)品越適合，要根據(jù)產(chǎn)品的定位進(jìn)行設(shè)置，綜合考慮企業(yè)追求目標(biāo)、經(jīng)營(yíng)要求、售后、制造、終端售價(jià)等需求，必要時(shí)需組織公司決策層升級(jí)決策。

整車可靠性PPM數(shù)據(jù)定義最終來(lái)源于最底層的零部件PPM，整車設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)立項(xiàng)前期，根據(jù)產(chǎn)品技術(shù)方案，可得出初版整車物料清單（Bill of Material, BOM），依據(jù)具體技術(shù)狀態(tài)變化點(diǎn)，整車下發(fā)設(shè)計(jì)任務(wù)聯(lián)系單至各系統(tǒng)，各系統(tǒng)根據(jù)配置要求進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，初步得出該整車的沿用件及需要新出的零部件。沿用件可通過(guò)售后質(zhì)量大數(shù)據(jù)平臺(tái)對(duì)歷史PPM達(dá)成情況進(jìn)行查詢，并結(jié)合該車型的使用工況等擬定沿用件可靠性PPM指標(biāo)，需要新設(shè)計(jì)零部件可結(jié)合參考基礎(chǔ)BOM進(jìn)行分類類推，設(shè)定該零部件可靠性PPM指標(biāo)要求，在后期開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)過(guò)程中進(jìn)行正向開(kāi)發(fā)目標(biāo)設(shè)定及跟蹤達(dá)成情況。

可靠性設(shè)計(jì)的優(yōu)劣對(duì)產(chǎn)品的固有可靠性產(chǎn)生重大的影響，產(chǎn)品設(shè)計(jì)一旦完成，并按設(shè)計(jì)預(yù)定的要求制造出來(lái)后，其固有可靠性就確定了。汽車可靠性設(shè)計(jì)主要包括結(jié)構(gòu)、工藝、電器等方面可靠性設(shè)計(jì)，如表2所示。

表2 可靠性設(shè)計(jì)分類

零部件PPM目標(biāo)一方面在開(kāi)發(fā)初期進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)，另一方面在供方開(kāi)發(fā)及采購(gòu)時(shí)進(jìn)行合同約束，簽訂采供合同時(shí)，附加質(zhì)量合同，明確產(chǎn)品的各種質(zhì)量特性、規(guī)格以及試驗(yàn)條件；供應(yīng)商建立從設(shè)計(jì)、采購(gòu)、進(jìn)料檢查、生產(chǎn)、過(guò)程檢查、成品檢查、可靠性試驗(yàn)到銷售的具體質(zhì)量保證體系，質(zhì)量問(wèn)題發(fā)生時(shí)的處理程序和防止再發(fā)生的程序。

在零部件開(kāi)發(fā)技術(shù)協(xié)議中定義PPM指標(biāo)要求，約束供應(yīng)商，供應(yīng)商從人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)方面提升產(chǎn)品質(zhì)量，降低售后零部件故障PPM。

技術(shù)協(xié)議中PPM應(yīng)結(jié)合該零部件所有供方去年產(chǎn)品在售后市場(chǎng)PPM表現(xiàn)情況，設(shè)定具有挑戰(zhàn)性的零部件PPM目標(biāo)，要求供方結(jié)合自身的零部件內(nèi)部結(jié)構(gòu)等進(jìn)行主動(dòng)產(chǎn)品改進(jìn)與提升。

在設(shè)計(jì)階段應(yīng)綜合應(yīng)用產(chǎn)品質(zhì)量先期策劃、質(zhì)量功能展開(kāi)、設(shè)計(jì)失效模式及后果分析、故障樹(shù)分析、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)件批準(zhǔn)程序、測(cè)量系統(tǒng)分析法、過(guò)程潛在失效模式及后果分析等方法，持續(xù)性對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)及驗(yàn)證過(guò)程進(jìn)行糾正預(yù)防。

在產(chǎn)品方案研究及詳細(xì)設(shè)計(jì)階段考慮從設(shè)計(jì)預(yù)防視角降低產(chǎn)品售后PPM。

2 設(shè)計(jì)BOM準(zhǔn)確率PPM管理

在小批量多品種訂單式生產(chǎn)裝調(diào)過(guò)程中，存在研發(fā)設(shè)計(jì)BOM變更/調(diào)整現(xiàn)象，為有效評(píng)價(jià)研發(fā)設(shè)計(jì)BOM準(zhǔn)確性，定義設(shè)計(jì)BOM準(zhǔn)確率PPM （零公里PPM）指標(biāo)。

管理方法為生產(chǎn)裝調(diào)過(guò)程中設(shè)計(jì)BOM更改車輛數(shù)/當(dāng)期生產(chǎn)入庫(kù)車輛數(shù)。

企業(yè)重點(diǎn)關(guān)注訂單BOM設(shè)計(jì)明細(xì)準(zhǔn)確與一致性，制定相應(yīng)改善舉措，可降低訂單設(shè)計(jì)BOM問(wèn)題數(shù)及影響車輛數(shù)，間接降低設(shè)計(jì)BOM 準(zhǔn)確率PPM指標(biāo)。

訂單分為3類，包括點(diǎn)單訂單、可配置訂單和不可配置訂單，整車基礎(chǔ)明細(xì)及選配明細(xì)根據(jù)試制/小批量裝調(diào)驗(yàn)證，通過(guò)產(chǎn)品配置調(diào)整、基線變更、設(shè)計(jì)更改、BOM優(yōu)化、固化軟件版本及數(shù)據(jù)等方式將基礎(chǔ)BOM進(jìn)行固化，以支持批量接單及生產(chǎn)。

點(diǎn)單訂單無(wú)需研發(fā)設(shè)計(jì)人員進(jìn)行訂單BOM設(shè)計(jì)，銷售單位通過(guò)銷售系統(tǒng)對(duì)客戶需求的配置核對(duì)后進(jìn)行基礎(chǔ)配置及選配配置組合，直接進(jìn)行訂單下發(fā)，自動(dòng)形成訂單BOM。

可配置訂單需研發(fā)設(shè)計(jì)人員進(jìn)行BOM專業(yè)組合，無(wú)需新開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)零部件及相關(guān)系統(tǒng)。

在不可配置訂單設(shè)計(jì)時(shí)，參考基礎(chǔ)BOM，根據(jù)客戶要求及配置需求、特殊協(xié)議等開(kāi)展適應(yīng)性設(shè)計(jì)、分析及校核等，完成設(shè)計(jì)BOM及技術(shù)文件發(fā)布，如圖3所示，根據(jù)裝調(diào)驗(yàn)證結(jié)果對(duì)不可配置訂單BOM進(jìn)行PDCA修訂，提升設(shè)計(jì)BOM準(zhǔn)確率。

圖3 BOM設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化流程

根據(jù)歷史BOM錯(cuò)誤經(jīng)驗(yàn)庫(kù)，建立訂單設(shè)計(jì)落實(shí)跟單機(jī)制，在訂單下發(fā)基線時(shí)對(duì)關(guān)鍵系統(tǒng)、高頻錯(cuò)誤總成及明細(xì)進(jìn)行跟單校核，減少BOM出錯(cuò)率。

建立準(zhǔn)確的整車BOM數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)基礎(chǔ)BOM數(shù)據(jù)進(jìn)行裝配驗(yàn)證，固化驗(yàn)證后準(zhǔn)確BOM，通過(guò)配置建議，引導(dǎo)銷售客戶選擇發(fā)布的點(diǎn)單配置，減少不可配置訂單的輸入，減少人工BOM加減等帶來(lái)的BOM遺漏、多余等錯(cuò)誤。同時(shí)在BOM人工編制過(guò)程中，通過(guò)產(chǎn)品生命周期管理（Product Life-cycle Management, PLM）系統(tǒng)等信息化手段，提升BOM系統(tǒng)自查、防錯(cuò)功能，規(guī)避明顯的BOM編制錯(cuò)誤。

整車BOM 采用模塊化設(shè)計(jì)理念，將整車BOM按照分組及系統(tǒng)分解至100多項(xiàng)DC級(jí)別，DC級(jí)為分組級(jí)明細(xì)，用于分組明細(xì)的BOM反饋及模塊化匹配設(shè)計(jì)，DC級(jí)包含一定數(shù)量零件級(jí)DZ，DZ級(jí)為路線采購(gòu)及裝配物料領(lǐng)用，采用模塊化DC匹配組合及設(shè)計(jì)，規(guī)范DC編碼及名稱，提高DC級(jí)BOM選擇準(zhǔn)確性。

隨著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)普及，推廣整車產(chǎn)品三維協(xié)同設(shè)計(jì)，對(duì)零部件及整車產(chǎn)品進(jìn)行三維設(shè)計(jì)及裝配，通過(guò)虛擬裝配，將直觀的零部件裝配關(guān)系進(jìn)行校核及分析，通過(guò)數(shù)字化電子樣車（Digital Mock-Up，DMU）校核或者運(yùn)動(dòng)演示對(duì)結(jié)構(gòu)件BOM關(guān)系進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，通過(guò)電磁兼容、測(cè)試、仿真分析校核零部件性能與功能等。采用信息化及BOM管理手段提升訂單設(shè)計(jì)BOM準(zhǔn)確性，降低生產(chǎn)裝調(diào)過(guò)程中BOM變更及調(diào)整頻次，有效降低設(shè)計(jì)BOM準(zhǔn)確率PPM指標(biāo)。

3 售后市場(chǎng)零部件失效優(yōu)化改進(jìn)PPM管理

通過(guò)售后服務(wù)報(bào)單及大數(shù)據(jù)分析，統(tǒng)計(jì)零部件產(chǎn)品故障頻次及索賠金額，定期對(duì)零部件周期 故障率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，篩選出PPM售后故障率較高的前50項(xiàng)或100項(xiàng)零部件進(jìn)行設(shè)計(jì)分析。

根據(jù)故障模式、故障照片、故障車型、故障區(qū)域、細(xì)分市場(chǎng)等進(jìn)行設(shè)計(jì)主動(dòng)分析，優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)及方案，進(jìn)行CAE分析，測(cè)試、試裝、試驗(yàn)驗(yàn)證，較原方案靜強(qiáng)度、剛度、模態(tài)、疲勞壽命、電磁兼容性等性能提升，則固化技術(shù)方案，進(jìn)行市場(chǎng)應(yīng)用及小批量驗(yàn)證，待驗(yàn)證滿足要求可放行進(jìn)行批量應(yīng)用，降低零部件周期故障率PPM，如圖4所示。

圖4 故障處理流程

售后PPM優(yōu)化應(yīng)結(jié)合市場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行工況及細(xì)分市場(chǎng)、車貨總重、用戶操作習(xí)慣、失效頻次等，將產(chǎn)品或零部件失效模式進(jìn)行全方位剖析，可通過(guò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、材料替換、尺寸調(diào)整等滿足售后需求，降低售后故障率。

4 結(jié)論

本文通過(guò)重型卡車正向開(kāi)發(fā)及優(yōu)化設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)探討開(kāi)發(fā)質(zhì)量PPM管理思路，以市場(chǎng)及客戶為中心，通過(guò)研發(fā)設(shè)計(jì)手段，提高整車出勤率及用戶收益，降低企業(yè)售后支出費(fèi)用，提供研發(fā)質(zhì)量精細(xì)化管理提升方案。