汽車研發(fā)階段試驗質量問題數字化管理應用

李 濤

汽車研發(fā)階段試驗質量問題數字化管理應用

李 濤

（廣州汽車集團股份有限公司 汽車工程研究院，廣東 廣州 511434）

在汽車研發(fā)過程中，各個環(huán)節(jié)會存在缺陷，例如設計方案不合理、結構設計強度不足、整車性能不達標等，在研發(fā)階段發(fā)現設計缺陷并進行合理的閉環(huán)管理十分重要。基于廣州汽車集團股份有限公司汽車工程研究院質量管理體系及傳祺影豹等車型研發(fā)項目，文章簡略總結研發(fā)過程中設計缺陷從提出到關閉的全生命周期管理流程，重點介紹基于數字化技術快速準確地填報研發(fā)試驗質量問題及其統(tǒng)計方法，同時也對汽車研發(fā)試驗質量問題的解析及數字化實現方法進行了闡述。通過數字化技術將常見設計缺陷的描述模板化，根據試驗任務信息自動填充試驗質量問題記錄表單，利用機器學習算法智能推薦問題等級，大幅提升試驗質量問題的填報效率和準確性。基于車聯(lián)網、5G以及解析方法數字模式化等現代數字化技術的綜合應用，可以實現質量問題解析效率的大幅提升。

試驗質量問題；汽車研發(fā)階段；數字化管理

汽車作為最復雜的民用機電一體化產品，其物理構件多達上萬個。隨著智能網聯(lián)技術的發(fā)展，車載應用軟件和信息通信系統(tǒng)日趨完備，加劇了汽車的復雜程度。在長達3～5年的研發(fā)過程中，各個環(huán)節(jié)均有可能存在缺陷[1]，例如設計方案不合理、結構設計強度不足、整車性能不達標等。一款全新車型各類研發(fā)缺陷數以千計，一旦流入市場將造成巨大的經濟損失。如何在研發(fā)階段完全顯化設計缺陷并進行合理的閉環(huán)管理十分重要。

作為研發(fā)工作的最后一環(huán)，汽車研發(fā)試驗是把好研發(fā)質量的最后一道關卡，是對整個研發(fā)活動的全面檢證。不僅需要對整車功能、性能、可靠性進行全方位的考察，還需對用車體驗等主觀指標進行實車評價，最終評估車型是否達到預期設計目標、用戶需求以及上市要求。作為研發(fā)質量問題管理流程的起點，快速、準確地填報質量問題，可以大大降低后續(xù)解析、優(yōu)化質量問題的人力、物力投入。做好質量問題的統(tǒng)計分析，也有助于產品質量的提升，防患試驗安全事故。

1 汽車研發(fā)質量問題管理流程

汽車研發(fā)質量問題管理包括發(fā)現問題、分析問題、解決問題和總結問題四個步驟，發(fā)現問題是對各個研發(fā)環(huán)節(jié)的檢驗，從設計方案評審到市場反饋環(huán)節(jié)都可以提出問題，經過一定甄別確認缺陷后分配給研發(fā)領域進行分析和優(yōu)化，如圖1所示。

圖1 汽車研發(fā)缺陷管理架構

從缺陷的應對處理方式上講，不一定所有缺陷都要進行優(yōu)化提升。因為考慮成本和周期等因素，可能鑒于當前條件只能維持現狀；也有一些缺陷因為發(fā)生機理或制造工藝等因素偶發(fā)一兩次，無法復現和解析，只能做監(jiān)視處理。相同原因引發(fā)的缺陷滿足一定約束條件時可以合并處理。此外，優(yōu)化整改完成后，對問題的總結很有必要，總結問題發(fā)生的原因、解析方法和對策經驗，防止再發(fā)。在產品方案評審、仿真分析等早期階段發(fā)現的問題應該納入閉環(huán)管理，防止流入到研發(fā)的后期階段，而礙于研發(fā)時間不足、成本不足、改動量大等因素質量問題并未改善。

2 汽車研發(fā)試驗質量問題填報

全新整車研發(fā)項目試驗發(fā)現的質量問題高達上千個，汽車研發(fā)試驗暴露的質量問題都需要試驗人員逐個錄入系統(tǒng)，耗費大量人力，同時，每個人的思維方式及語言組織方式不同，對問題的描述很難做到全面、統(tǒng)一、嚴謹。因此，提出了“模板化描述、自動化填充，提升質量問題描述準確性和填報效率”的方案。填報方式有三種，分別是新建、復制、批量導入，質量問題填報流程如圖2所示。

圖2 質量問題填報流程

注：QMS：質量管理體系（Quality Management System）。

1）新建質量問題表單：基于試驗任務創(chuàng)建質量問題，系統(tǒng)將試驗任務的信息自動填充到表單中，如：任務名稱、任務編號、試驗進度和車輛信息等。

2）選擇模板：從質量問題描述模板庫中選擇描述模板，包含模板名稱、問題描述、初步原因分析、現場處置措施等文字較多的描述性文本字段，自動填充到表單中。例如描述“發(fā)動機曲通管結冰”的問題描述模板，即：工況：100～120 km/h，變速行駛2.5 h；環(huán)境溫度：-30 ℃；滿載質量（kg）；空調設置；動力總成：發(fā)動機型號+變速箱型號；軟件版本：電子控制單元、自動變速箱控制單元、發(fā)動機管理系統(tǒng)；問題描述：通過內窺鏡觀察得知，曲通管口結冰面積占據整個管口面積的比例是否超過設計要求；后果/影響：低溫長時間在曲通管結冰嚴重路面行駛，會導致曲通管堵死、曲軸箱內部壓力升高，嚴重時會導致機油尺處機油噴出，引發(fā)發(fā)動機故障。

3）修改質量問題表單：表單內容大部分基于試驗任務信息自動帶入，需要人工確認；問題描述模板需要編輯；未自動填充部分內容需要填寫。

4）提交審批：質量問題發(fā)布前需要相關人員確認問題內容后交由設計工程師優(yōu)化整改。

5）自動推送至QMS：質量問題審批通過后，將數據通過系統(tǒng)接口傳輸至QMS，發(fā)起不合格控制程序（優(yōu)化整改）。

6）同步質量問題狀態(tài)：將質量問題優(yōu)化整改進度反饋至試驗管理系統(tǒng)，讓問題提出人掌握優(yōu)化整改進度，并判斷提出問題的有效性。

7）復制質量問題：由于同一任務下的大部分質量問題內容相同，如車輛信息通過復制后編輯，可提升填報效率。

8）批量導入質量問題：有時一個綜合性試驗可能發(fā)現多個質量問題（記錄于Excel表格中），通過批量導入方式填報質量問題，提升填報效率。

9）常見字段枚舉：填報人從下拉框選擇常見的字段內容，并填寫需要的內容，例如質量問題歸屬系統(tǒng)、問題等級等。

質量問題填報記錄單如圖3所示。在軟件系統(tǒng)開發(fā)設計此表單時，要注意平衡填報詳盡程度與填報效率，越詳盡越有利于后續(xù)問題傳閱和統(tǒng)計分析，但可能會影響填報效率。此外，例如問題等級、問題名稱等內容可以利用人工智能分析過往數據由系統(tǒng)自動推薦。

圖3 試驗質量問題填報單

3 試驗質量問題統(tǒng)計分析

質量問題填報記錄單的字段多達幾十個，統(tǒng)計維度很多，同時還需要對數據進行篩選，并用一種通用的統(tǒng)計功能來應對統(tǒng)計需求。通過多個字段的組合，實現若干種數據篩選和統(tǒng)計[2]。例如可以統(tǒng)計某時期內，某項目樣車的試驗質量問題狀態(tài)占比，展現形式可以使用柱狀圖、餅圖等，如圖4所示。

4 汽車研發(fā)試驗質量問題解析

汽車研發(fā)試驗提出的問題種類和數量繁多，可以是整車、系統(tǒng)、零部件，也可以是機械、電子、軟件，還可以是客觀和主觀。只要站在用戶的角度審視，并將不滿意的地方全部提出，再由后續(xù)流程節(jié)點進行評估和整改。為了提高試驗質量問題的整改效率，管理“提問題”的水平就至關重要。除了上述問題描述的準確性、統(tǒng)一性，更重要的是能更進一步在試驗現場進行深入地問題解析，甚至提出整改建議方案。

圖4 質量問題整改進度統(tǒng)計

在試驗質量問題解析中，要講求現地、現物、現場，最好是試驗人員與產品開發(fā)人員在問題發(fā)生時共同參與調查，例如有些異響問題在特定氣候環(huán)境條件下才會發(fā)生，也有些軟件問題在特定的場景下才會失效。

在分析手法方面常用魚骨圖、故障樹等品質控制（Quality Control, QC）工具，有時候也會采用頭腦風暴、正交排除等方法。這些常用的解析模型可以固化到軟件系統(tǒng)中，并開發(fā)相應的移動應用，提高現場協(xié)同解析效率。

以常見的雨刮刮凈度不達標為例，介紹一種基于物質因果（Substance Attribute Function Result, SAFC）模型的解析方法[3]，從“物質－功能－屬性－因果”的關聯(lián)關系解析問題的根本原因，如圖5所示。該方法從問題點出發(fā)（如刮片納米涂層耐磨性不達標、橡膠基質耐候性不達標），逐層根據“物質－功能－屬性－因果”關聯(lián)關系遞進，最終達到根本原因。

圖5 基于SAFC模型的雨刮刮凈度不達標問題分析

即便工程師經驗豐富、分析手法嫻熟，對于偶發(fā)問題的復現有時候也顯得束手無策，隨著現代車聯(lián)網、云計算、5G等技術的普及，車輛數據實時采集、上傳及在線分析等技術已較為成熟，可以有效幫助偶發(fā)問題排查。例如本院的試驗車輛監(jiān)控及數據分析平臺，對解析各類汽車機電控制系統(tǒng)的問題起到了重要作用，尤其早期狀態(tài)不夠成熟的工程樣車問題解析。該系統(tǒng)可以實現控制器局域網絡數據以及加速度、應力應變、氣候環(huán)境等自定義數據的實時采集，還可以實時監(jiān)控車輛地理位置、駕駛行為等，這都為遠程協(xié)同試驗及問題調查帶來便利。

5 總結

本文總結了汽車研發(fā)質量問題管理流程，提出了如何準確、高效地填報試驗質量問題，以及通用的質量問題統(tǒng)計功能來應對多種統(tǒng)計需求，并應用于試驗管理系統(tǒng)質量問題填報和統(tǒng)計功能開發(fā)，同時也對汽車研發(fā)試驗質量問題的解析及數字化實現方法進行了闡述。

[1] 洪永福.汽車研發(fā)管理[M].北京:機械工業(yè)出版社,2019.

[2] 李濤.基于大數據相關性思維的整車試驗與質量問題關聯(lián)性分析[J].汽車實用技術,2020,45(4):112-114.

[3] 張武城,趙敏,陳勁,等.基于U-TRIZ的SAFC分析模型[J].技術經濟,2014,33(12):7-13.

Application of Digital Management of Test Quality Problems in Automobile Research and Development Stage

LI Tao

( Automotive Engineering Institute, Guangzhou Automobile Group Company Limited, Guangzhou 511434, China )

In the process of automobile research and development (R&D), there will be defects in all aspects, such as unreasonable design scheme, insufficient structural design strength, and substandard vehicle performance. It is very important to find design defects in the R&D stage and carry out reasonable closed-loop management. Based on the quality management system of Automotive Engineering Institute, Guangzhou Automobile Group Company Limited,the R&D projects of Trumpchi EMPOW and other vehicle models, this paper briefly summarizes the whole life cycle management process of design defects in the R&D process from putting forward to closing. It focuses on the rapid and accurate filling of R&D test quality problems and their statistical methods based on digital technology. At the same time, it also introduces the analysis and digital implementation methods of vehicle R&D test quality problems. The description of common design defects templated by digital technology, the test quality problem record form automatically filled according to the test task information, and the problem grade intelligently recommended by machine learning algorithm, which can greatly improve the filling efficiency and accuracy of test quality problems. Based on the comprehensive application of modern digital technologies such as the internet of vehicle, 5G and digital modeling of analytical methods, the efficiency of quality problem analysis can be greatly improved.

Test quality problems; Automobile research and development stage;Digital management

U472.32

A

1671-7988(2023)18-174-05

李濤（1984－），男，高級工程師，研究方向為汽車試驗及管理，E-mail:litao@gacrnd.com。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2023.018.034