商用車電器件可靠性提升技術(shù)及應(yīng)用

中圖分類號(hào)：U463.651 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-8639（2025）07-0104-05

liability Improvement Technology for Commercial Vehicle Electrical Component

HeWenbing，WangJin，He Yulong，Zhao Zhen，Zhang Chenlong（Faw Jiefang Automotive Co.，Ltd.，Changchun 130013， China）

【Abstract】Combining quality improvement methods with experimental analysis techniques to form the \"Working Method forReliabilityImprovementof Electrical Components\"，guiding theworkofreliabilityimprovementof electrical components.Supportedbydataanalysisofcommercialvehicleelectrical claims，itintegratesdataanalysisandphysical analysis functions.Using fault description as input，ontheone hand，analyze the internal qualityof the parts through testingand disassembly，andontheother hand，conduct experiments fromthe perspectiveof related electrical systems todetermine thetrue cause offault mode lockingandproposeefective improvement measures.Taking thereliability improvement of commercial vehicle frontcombinationlightsasanexample，aftermassproductionverification，the improvementresultsaresummarized toultimatelyguidethereliabilityimprovementof existing productsandthereliability design of new products.

【Key words】reliability improvement；commercial vehicles；front combination lights；electrical components

0 引言

隨著商用車行業(yè)的快速發(fā)展，客戶對于汽車舒適性、經(jīng)濟(jì)性和安全性的要求也越來越高，電器類產(chǎn)品以控制精準(zhǔn)、快速方便等特點(diǎn)在商用車行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用及客戶的青睞。

電器類零部件產(chǎn)品在整車零部件的占比增量迅速，但同時(shí)隨著電器系統(tǒng)及零部件復(fù)雜程度的增加，其難以分析的故障及相關(guān)問題也越來越多。某企業(yè)商用車電器類零部件產(chǎn)品在整車零部件的最高索賠占比約 37% ，費(fèi)用占比 28% 。由于供應(yīng)商分析能力的良莠不齊，對于索賠件的“以供應(yīng)商自主分析”為主的傳統(tǒng)分析方法很難滿足主機(jī)廠的可靠性提升要求，為應(yīng)對目前嚴(yán)峻的形勢，公司內(nèi)部亟需具備深度失效分析能力2]。

本文通過總結(jié)已有經(jīng)驗(yàn)將品質(zhì)改進(jìn)方法與試驗(yàn)分析技術(shù)緊密結(jié)合形成《電器件可靠性提升工作方法》3。制定問題立項(xiàng)-數(shù)據(jù)分析（故障描述）-故障模式分析-原因分析-改進(jìn)措施制定及有效性驗(yàn)證-批量生產(chǎn)及效果驗(yàn)證-持續(xù)改進(jìn)-質(zhì)量回溯的一整套高效的創(chuàng)新性工作方法。此可靠性提升工作方法和專家知識(shí)庫系統(tǒng)可以作為一個(gè)普適性方法，對于電器件之外的其他產(chǎn)品的可靠性提升工作也有重大的指導(dǎo)作用與參考意義。

1總體思想

商用車電器件的可靠性疑難問題，采用每種電器件最近月份的12MIS值為評價(jià)指標(biāo)，并按年度設(shè)定立項(xiàng)基礎(chǔ)值和目標(biāo)值。同時(shí)以電器件分析試驗(yàn)平臺(tái)為核心陣地，吸引各部門專家共同分析研討，基于PDCA質(zhì)量環(huán)和以往工作經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出了更加有效的創(chuàng)新性“八步法”，并以其為核心思想，作為全面質(zhì)量管理系統(tǒng)重要組成模塊之一。以數(shù)智化電器件質(zhì)量專家知識(shí)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析及積累為支撐，將質(zhì)量技術(shù)與電器專業(yè)能力緊密結(jié)合，從而高效完成電器件可靠性提升工作。電器件可靠性提升HOQ“質(zhì)量屋”如圖1所示。

2 技術(shù)方案

為了增強(qiáng)對電器索賠件的分析能力，準(zhǔn)確把握“根因”，創(chuàng)建電器件分析試驗(yàn)平臺(tái)。針對主要電器件建立多種試驗(yàn)臺(tái)，同時(shí)伴隨汽車行業(yè)智能化、網(wǎng)聯(lián)化、電氣化、共享化和新能源汽車的快速發(fā)展，規(guī)劃及逐步建立此類產(chǎn)品的分析試驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

如圖2所示，《電器件可靠性提升工作方法》是貫穿電器件可靠性提升的主流程，共分為以下八大步驟，涵蓋多種針對不同電器件特性的可靠性分析和驗(yàn)證方法。

1）問題立項(xiàng)。通過索賠數(shù)據(jù)分析，計(jì)算出整車所有電器件最近月份的12MIS值，篩選出電器件索賠排名靠前的產(chǎn)品，并自動(dòng)立項(xiàng)。

2）故障描述。將排名靠前的產(chǎn)品按客戶和維修人員描述的故障類型進(jìn)行整理、篩選及匯總分析，作為確定問題方向的重要參考。

3）故障模式分析。通過對索賠數(shù)據(jù)及故障描述進(jìn)行分析，確定電器件可能的故障模式，運(yùn)用電器件分析試驗(yàn)平臺(tái)，進(jìn)行快速高效的專項(xiàng)試驗(yàn)分析，從而得出準(zhǔn)確的故障模式分析結(jié)果及分布狀態(tài)。此外還總結(jié)了拆解試驗(yàn)分析法、電器件相關(guān)系統(tǒng)分析法和故障模式爆炸圖三種創(chuàng)新性質(zhì)量技術(shù)分析法。

4）原因分析。根據(jù)故障模式特點(diǎn)，集中電器件的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、過程設(shè)計(jì)、測試分析等各方面專家，從各個(gè)角度對造成故障模式的真因進(jìn)行分析確認(rèn)。

5）改進(jìn)措施制定及有效性驗(yàn)證。在電器專家工作室主導(dǎo)下，針對專家會(huì)診確定的真因，制定相應(yīng)的改進(jìn)措施，同時(shí)對改進(jìn)措施有效性進(jìn)行驗(yàn)證（驗(yàn)證方法有合理超限對比試驗(yàn)和整車搭載試驗(yàn)），并明確可實(shí)施的改進(jìn)計(jì)劃。

6）批量生產(chǎn)及效果驗(yàn)證。完成上述工作后，可以將改善措施推進(jìn)至批量生產(chǎn)階段，同時(shí)經(jīng)過一段時(shí)間的市場驗(yàn)證，最終根據(jù)批量生產(chǎn)后的售后信息反饋確認(rèn)改善效果。

7）持續(xù)改進(jìn)。在確認(rèn)改善措施有效的前提下，為進(jìn)一步得到更理想結(jié)果，再次進(jìn)行1）＼～6的工作步驟，以達(dá)成更高的可靠性目標(biāo)，以12MIS值體現(xiàn)。

8）質(zhì)量回溯。做好質(zhì)量回溯是電器件可靠性提升的基礎(chǔ)，例行對電器件品質(zhì)問題改進(jìn)成果進(jìn)行總結(jié)，并開展回溯分析，是電器件品質(zhì)不斷提升的關(guān)鍵，從而實(shí)現(xiàn)從產(chǎn)品到管理體系的改進(jìn)，避免問題重犯，營造良好的持續(xù)改善文化。

3 應(yīng)用與討論

3.1前組合燈可靠性提升

商用車前組合燈處于底盤前部，其振動(dòng)大、泥水噴濺等，使用環(huán)境比較惡劣，同時(shí)其中一部分由于客戶更換和維護(hù)，雖然經(jīng)過多年改進(jìn)，但12MIS值仍處在高位，屬于疑難問題。應(yīng)用《電器件可靠性提升工作方法》開展可靠性提升。

3.1.1 問題立項(xiàng)

收集匯總索賠件數(shù)據(jù)，前組合燈問題屬于電器件索賠12MIS排名靠前的重點(diǎn)項(xiàng)目，12MIS值一直很高且波動(dòng)性較小，屬于長期可靠性不足課題，由此問題立項(xiàng)。

3.1.2 故障描述

通過對索賠數(shù)據(jù)中客戶和服務(wù)站報(bào)修記錄的整理匯總，形成故障描述分析圖，如圖3所示。故障描述包括燈不亮、燈體進(jìn)水、燈芯松動(dòng)等共計(jì)10項(xiàng)，主要問題集中在不亮、進(jìn)水和燈芯松動(dòng)3項(xiàng)，累計(jì)缺陷占比為 90.87% ，同時(shí)也是燈具行業(yè)內(nèi)長期存在的痛點(diǎn)問題。

3.1.3 故障模式分析

對售后索賠件進(jìn)行了外觀、點(diǎn)亮、密封等方面的檢測，電器件分析試驗(yàn)平臺(tái)如圖4所示。為明確故障點(diǎn)，對燈具進(jìn)一步應(yīng)用拆解試驗(yàn)分析法確定故障模式，如圖5所示。

對問題進(jìn)行匯總后發(fā)現(xiàn)主要包括LED不亮、進(jìn)水、燈內(nèi)機(jī)構(gòu)松脫缺陷等共計(jì)10項(xiàng)，前四項(xiàng)部分累計(jì)占比 93.67% ，與系統(tǒng)索賠信息基本對應(yīng)一致。

將產(chǎn)品爆炸圖和故障模式相結(jié)合，形成前組合燈創(chuàng)新性方法-故障模式爆炸圖，使故障模式分解細(xì)化到前組合燈各零部件上，在直觀顯示所有故障模式發(fā)生部位的同時(shí)，又能有利于識(shí)別前組合燈零部件的外形及結(jié)構(gòu)，更有利于進(jìn)一步分析故障模式產(chǎn)生的真因，如圖6所示。

3.1.4 原因分析

首先對LED不亮缺陷進(jìn)行分析，前組合燈總成中，遠(yuǎn)光燈、近光燈為鹵素?zé)襞?，轉(zhuǎn)向燈和位置燈為LED光源（包含驅(qū)動(dòng)板）。分析發(fā)現(xiàn)幾乎所有的不亮缺陷均為轉(zhuǎn)向燈和位置燈LED光源不亮，對燈具進(jìn)一步拆解確認(rèn)。主要原因集中在線束斷、驅(qū)動(dòng)板磨損和線束護(hù)套脫落3個(gè)方面，共占全部原因的94.21% 。經(jīng)分析，客戶為了提高前組合燈的光照強(qiáng)度，私自將遠(yuǎn)光燈和近光燈的鹵素?zé)襞莞腖ED燈泡，其驅(qū)動(dòng)板無法安裝，車輛行駛過程中加裝的LED燈泡的驅(qū)動(dòng)板在燈內(nèi)晃動(dòng)，造成線束和驅(qū)動(dòng)板磨損損壞，導(dǎo)致燈具本身LED不亮，如圖7所示。

經(jīng)分析，線束護(hù)套從驅(qū)動(dòng)板上脫落的主要原因?yàn)榫€束在燈內(nèi)缺少固定方法。車輛行駛中，線束擺動(dòng)造成與驅(qū)動(dòng)板連接處線束護(hù)套脫開，進(jìn)而導(dǎo)致LED不亮。

對進(jìn)水缺陷進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)索賠的故障燈具絕大多數(shù)經(jīng)水密檢測均不漏，因此判定產(chǎn)生該問題的原因?yàn)樗诿嬲謨?nèi)側(cè)凝聚形成水跡，造成客戶誤判為燈具進(jìn)水。由于前組合燈的發(fā)光源（鹵素?zé)襞荨ED燈模組）發(fā)光時(shí)，會(huì)散發(fā)出巨大的熱量，導(dǎo)致前照燈燈罩內(nèi)部空氣熱脹產(chǎn)生正壓，而當(dāng)前組合燈的發(fā)光源熄滅后，燈具內(nèi)部空氣冷卻后會(huì)產(chǎn)生負(fù)壓，因此前照燈總成內(nèi)會(huì)增加透氣帽、透氣膜以避免壓力過大損傷燈具。

在雨季或冬季當(dāng)前照燈熄滅后，燈組內(nèi)溫度下降，空氣內(nèi)的水分子通過透氣帽被吸人到燈組的空腔內(nèi)。當(dāng)燈罩內(nèi)外溫差過大，潮濕空氣中的水分子就會(huì)從溫度高的地方向溫度低的地方聚集，隨后就會(huì)凝結(jié)在燈罩內(nèi)表面形成霧氣，因此在汽車燈具行業(yè)內(nèi)普遍無較好消除霧氣的方法。雖然線束外部有雨塞等密封結(jié)構(gòu)，能夠避免從這里造成前組合燈進(jìn)水情況發(fā)生，但是線束內(nèi)部銅線與絕緣塑料之間存在的間隙，在以上溫度、濕度變化過程中，依然是造成此類問題的原因之一。

對燈內(nèi)機(jī)構(gòu)松脫缺陷進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)主要問題為反射鏡支架、調(diào)光電機(jī)與反射鏡的兩個(gè)連接處，采用活節(jié)結(jié)構(gòu)連接。在長時(shí)間使用過程中，活節(jié)被逐漸磨損，導(dǎo)致和支架的配合松動(dòng)，造成活節(jié)從球頭螺釘和支架上脫出。

3.1.5 改進(jìn)措施制定及有效性驗(yàn)證

針對不亮缺陷的誘因（驅(qū)動(dòng)板磨損及線束斷）制定改進(jìn)措施，移動(dòng)驅(qū)動(dòng)板的安裝位置，更改后避開了LED燈泡驅(qū)動(dòng)板可能活動(dòng)的正下方位置，降低磨損風(fēng)險(xiǎn)，如圖8所示。

為保證移動(dòng)位置后的驅(qū)動(dòng)板裝配，避免燈內(nèi)LED模組磕壞、磨損，將模組接插器安裝點(diǎn)移動(dòng)，使接插點(diǎn)靠近燈具驅(qū)動(dòng)板安裝位置，縮短線長，如圖9所示。

為避免燈具下部的導(dǎo)線被磨損，重新優(yōu)化布置導(dǎo)線走線方式。更改后線束走線處于燈具上側(cè)，降低磨損風(fēng)險(xiǎn)，如圖10所示。

為防止客戶加裝的LED燈泡驅(qū)動(dòng)盒落入燈具下方，新增防護(hù)支架，如圖11所示。

通過以下兩種方法進(jìn)行驗(yàn)證，首先數(shù)模上對客戶加裝的LED驅(qū)動(dòng)板可能掉落部位的空間尺寸進(jìn)行分析，模擬改善方案對燈具本身LED驅(qū)動(dòng)板和線束防護(hù)的有效性，確認(rèn)加裝的各種型號(hào)的驅(qū)動(dòng)板都不會(huì)掉落至燈內(nèi)。

按以上改善方案進(jìn)行燈具實(shí)物裝配后，將加裝的LED驅(qū)動(dòng)板裝配到燈內(nèi)，按GB10485標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行整體振動(dòng)試驗(yàn)，確認(rèn)改進(jìn)后的LED驅(qū)動(dòng)板并未掉落至燈內(nèi)。

針對線束護(hù)套脫落制定改進(jìn)措施，在殼體和驅(qū)動(dòng)板線束上增加線卡，用于固定線束，減少線束晃動(dòng)，如圖12所示。

按以上改善方案進(jìn)行實(shí)物燈具裝配后，按GB10485標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行整燈振動(dòng)試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)束后確認(rèn)線束護(hù)套插接牢固，未發(fā)生脫落現(xiàn)象。

經(jīng)過對霧氣形成原因和現(xiàn)有消除霧氣方法的綜合考量，針對進(jìn)水缺陷，決定在燈內(nèi)增加干燥劑，用于吸收燈內(nèi)水汽，保證燈內(nèi)干燥度，避免濕度過大造成面罩內(nèi)形成霧氣，如圖13所示。

使用高低溫交變濕熱試驗(yàn)箱進(jìn)行吸濕性試驗(yàn)驗(yàn)證，在溫度 40% 、濕度 90% 的條件下，干燥劑的吸濕量 7.5g ，吸濕率達(dá)到 293.22% ，解決了燈具裝配過程中生產(chǎn)現(xiàn)場濕度過大對燈內(nèi)環(huán)境的影響。

在前燈線束護(hù)套內(nèi)側(cè)斷面灌膠，進(jìn)一步避免水汽通過線束和護(hù)套間隙進(jìn)入燈內(nèi)，如圖14所示。

采用合理超限對比試驗(yàn)對灌膠措施進(jìn)行有效性驗(yàn)證，將氣密檢測氣壓由 25mbar 提高至 35mbar （超限），進(jìn)行15s密封性檢測。改進(jìn)前該前組合燈在插接器處出現(xiàn)泄漏，而改進(jìn)后的前組合燈在此處未發(fā)生泄漏現(xiàn)象，從而證明了線束與護(hù)套連接部位形成了有效密封。

針對燈內(nèi)機(jī)構(gòu)松脫缺陷制定的改進(jìn)措施為：取消活接，采用球頭螺釘直接與連接件連接，如圖15所示。

隨后進(jìn)行有效性驗(yàn)證，經(jīng)驗(yàn)證改善后的連接結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了最大壓入力135N、最大拉拔力300N，改善后的脫出力增加了 15%～20% ，徹底消除了連接結(jié)構(gòu)脫出的隱患。

3.1.6 批量生產(chǎn)及效果驗(yàn)證

針對不亮缺陷，通過上述改善措施的逐步實(shí)施，2020年索賠實(shí)物件分析LED不亮缺陷的數(shù)量占比由2019年的 37.02% 降至 2.15% ，缺陷占比下降了 34.87% 改善效果明顯。

針對進(jìn)水缺陷，通過上述改善措施的逐步實(shí)施，2020年從實(shí)物件分析進(jìn)水缺陷的數(shù)量占比由2019年的 33.59% 降至 5.48% ，缺陷占比下降了 28.11% ，改善效果明顯。

針對燈內(nèi)機(jī)構(gòu)松脫缺陷，通過上述改善措施的實(shí)施，2020年從實(shí)物件分析發(fā)生反射鏡脫落缺陷的數(shù)量占比由2019年的 20.26% 降至 2.2% ，缺陷占比下降了 18.06% ，改善效果明顯。

3.1.7 持續(xù)改進(jìn)

針對進(jìn)水問題提出的干燥劑改善措施，驗(yàn)證時(shí)發(fā)現(xiàn)前期使用過程可以防止進(jìn)水，但無法完全解決在質(zhì)保周期內(nèi)進(jìn)水的問題。

1）在前組合燈面罩內(nèi)側(cè)噴防霧漆。防霧漆噴涂膜厚為 1～5μm ，屬于一種功能性涂料，它是以具有親水基團(tuán)或者疏水基團(tuán)的高分子材料為主要成分，配以相應(yīng)比例的其他助劑和有機(jī)溶劑調(diào)制而成的具有良好防霧功能的化工產(chǎn)品，將其涂在燈罩內(nèi)側(cè)可以導(dǎo)致水珠無法在涂料表面生成，避免水汽在面罩內(nèi)側(cè)凝聚形成水跡，造成對燈具起霧的誤判。

通過對防霧漆附著力、蒸汽、耐熱性、環(huán)境循環(huán)和整燈防霧效果耐久等5項(xiàng)試驗(yàn)，確認(rèn)防霧漆可有效避免面罩起霧的發(fā)生。與干燥劑相互配合，既防止了燈具內(nèi)霧氣在面罩上的產(chǎn)生，又具備較強(qiáng)的吸水性能，使燈具進(jìn)水問題得到極其明顯的改善。

2）為了更好地平衡燈具內(nèi)外的壓力差，同時(shí)避免水汽進(jìn)入燈內(nèi)，對透氣帽參數(shù)升級(jí)。通過壓差、壓力平衡時(shí)間、通氣量等多種試驗(yàn)，不斷優(yōu)化通氣帽的參數(shù)，最終鎖定為壓差 0.3mbar 、壓力平衡時(shí)間1345s的最佳參數(shù)，在不增加成本的前提下，選取了最佳參數(shù)的透氣帽。

新透氣帽通過了淋雨試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了快速平衡燈內(nèi)外空氣交換時(shí)的壓力，并且在空氣交換過程中避免水汽進(jìn)入燈內(nèi)。

通過上述措施的實(shí)施，進(jìn)水缺陷的數(shù)量占比由5.48% 降至 2.31% ，缺陷占比進(jìn)一步下降了 3.17% 改善效果明顯。

3.1.8 質(zhì)量回溯

根據(jù)質(zhì)量回溯要求，將其應(yīng)用于前組合燈可靠性提升，對前組合燈整體質(zhì)量回溯的進(jìn)度、根因準(zhǔn)確性、改善措施合理性、有效性進(jìn)行再確認(rèn)，明確并執(zhí)行回溯計(jì)劃，輸出質(zhì)量回溯報(bào)告，推動(dòng)改進(jìn)計(jì)劃的落實(shí)。具體從以下4方面開展質(zhì)量回溯。

1）公司內(nèi)部質(zhì)量體系回：問題反饋體系管理負(fù)責(zé)人，開展內(nèi)部審核，尋找體系漏洞，完善流程制度。

2）公司內(nèi)部制造過程回：問題反饋研發(fā)、工藝或制造單位等部門，共同針對生產(chǎn)工藝或裝配過程進(jìn)行改進(jìn)。3）供應(yīng)商質(zhì)量管理體系回溯：補(bǔ)充完成供應(yīng)商質(zhì)量管理制度，防止問題再現(xiàn)，固化管理機(jī)制。4）供應(yīng)商制造過程回溯：從產(chǎn)品問題反推制造過程問題，從設(shè)計(jì)、工藝控制、質(zhì)量檢驗(yàn)和試驗(yàn)?zāi)芰?方面提升供應(yīng)商制造過程質(zhì)量。

3.2 前組合燈可靠性提升效果

改進(jìn)后的前組合燈可靠性得到極大提升，前組合燈故障率統(tǒng)計(jì)圖如圖16所示。

依托此電器件可靠性提升工作方法，整體展開至其余電器件，2018—2020年3年時(shí)間內(nèi)將電器件TOP20整體12MIS值降低了 69.2% ，形成質(zhì)的飛躍，助力商用車整體質(zhì)量水平和品牌價(jià)值的穩(wěn)步提升。

4結(jié)論

以電器件最近月12MIS值作為評價(jià)指標(biāo)，并按年度設(shè)定立項(xiàng)基礎(chǔ)值和目標(biāo)值。同時(shí)以電器專家工作室作為核心陣地，吸引各部門專家共同分析研討，基于PDCA質(zhì)量環(huán)和工作經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出《電器件可靠性提升工作方法》，涵蓋多種針對不同電器件特性的可靠性分析和驗(yàn)證方法。

應(yīng)用《電器件可靠性提升工作方法》對商用車前組合燈進(jìn)行可靠性提升。針對前組合燈的主要問題，即不亮、進(jìn)水和燈芯松動(dòng)缺陷，采取了燈具內(nèi)部驅(qū)動(dòng)板位置變更、更換連接方式、注膠等措施，有效提升了前組合燈的可靠性。

參考文獻(xiàn)

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（編輯楊凱麟）