廖云霞 羅未鋒 劉榮昌 吳海濤 孟龍

（東風汽車集團有限公司技術中心, 武漢430056）

主題詞：試驗能力 試驗標準 試驗評價 試驗室管理 試驗組織機構(gòu)

1 引言

汽車產(chǎn)品開發(fā)試驗驗證體系是汽車研發(fā)體系的重要組成部分。試驗驗證體系的完備性、合理性以及運行有效性，直接影響車型項目的開發(fā)周期和開發(fā)質(zhì)量。

自主品牌和合資企業(yè)試驗驗證體系的建立路徑并不相同[1-3]。豐田、日產(chǎn)、本田等外資企業(yè)車型開發(fā)試驗均在國外完成，之后在中國市場完成地區(qū)可靠性試驗。部分自主品牌在總結(jié)車型開發(fā)經(jīng)驗后建立了試驗驗證體系，如比亞迪汽車圍繞電動空調(diào)系統(tǒng)、電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、動力電池充電系統(tǒng)、動力總成系統(tǒng)、被動安全等10個驗證領域建立試驗驗證體系；長安汽車試驗驗證體系（Changan Test Verification System，CATVS）覆蓋可靠耐久性、行駛性能、振動與噪聲、安全、電器、動力等15 個驗證領域；威馬汽車建立了以三電系統(tǒng)為核心，覆蓋了三電、底盤、安全、振動與噪聲、電子電器、車身內(nèi)外飾、自動駕駛、智能系統(tǒng)等9 大驗證領域的試驗驗證體系。以上試驗驗證體系均側(cè)重于對零部件級、系統(tǒng)級、整車級試驗方法的梳理，但是合理正確的使用試驗方法，需要試驗能力體系、試驗評價體系、試驗室管理體系和試驗組織機構(gòu)體系的支撐。本文通過總結(jié)某汽車企業(yè)試驗驗證體系存在的問題，從試驗能力體系、試驗方法體系、試驗評價體系、試驗室管理體系、試驗組織機構(gòu)體系5個方面對試驗驗證體系進行介紹。

2 現(xiàn)狀和問題

某乘用車試驗開發(fā)流程如圖1 所示，主要圍繞零部件級、系統(tǒng)級、整車級性能目標制定和達成開展工作。

圖1 某乘用車試驗開發(fā)流程

試驗驗證體系，首先需要建立試驗能力體系，梳理汽車企業(yè)、零部件供應商、第三方試驗室已有試驗設備、設施，根據(jù)汽車企業(yè)車型開發(fā)規(guī)劃判斷試驗設備、設施的使用頻次和投資回報率，確認需要投入的試驗設施、設備；然后建立試驗方法體系，對如何使用試驗能力起指導作用，試驗方法體系包括國際標準、國外標準、國家標準、行業(yè)標準、地方標準和企業(yè)標準，國際標準、國外標準還應根據(jù)中國路況和用戶習慣進行二次開發(fā)；之后需建立起主客觀相統(tǒng)一，且與其他評價體系相互對應的試驗評價體系；接著建立試驗室管理體系，對各個試驗室如何按照統(tǒng)一流程、統(tǒng)一標準下進行工作提出規(guī)定。最后成立以試驗總師負責，試驗主管推進，各試驗專業(yè)責任人參與的試驗組織機構(gòu)體系，試驗組織機構(gòu)成員綜合使用試驗能力體系、試驗方法體系、試驗評價體系、試驗室管理體系，推進車型項目試驗開發(fā)。試驗驗證體系構(gòu)成如圖2 所示。

圖2 試驗驗證體系構(gòu)成

在體系建設上仍存在以下問題。

試驗能力方面：汽車企業(yè)與供應商之間試驗責任分工不清，給汽車企業(yè)帶來試驗設施設備投資壓力。

試驗方法方面：

（1）供應商試驗能力弱，零部件級、系統(tǒng)級、整車級試驗關聯(lián)性差，導致過度依賴整車試驗，試驗風險識別較晚，影響開發(fā)周期；

（2）對于定制開發(fā)的車型，如專為駕校開發(fā)的教練車，采用與私家車同樣的試驗方法，無法針對教練車用戶使用習慣差異化驗證；

（3）試驗工況單一，無法覆蓋各類典型極端工況和場景；

（4）對智能化、網(wǎng)聯(lián)化等體驗性功能，缺少試驗方法。

試驗評價方面：主觀評價、客觀評價、質(zhì)量評價等相互獨立，無法形成統(tǒng)一的整車評價模型。

試驗室管理方面：各零部件供應商試驗室、第三方試驗室使用的試驗管理流程、試驗標準等不盡相同，對零部件設計驗證（Design Verification，DV）、第三方試驗室試驗管控存在困難。

試驗組織機構(gòu)方面：汽車企業(yè)多關注于企業(yè)內(nèi)部試驗室，未將供應商試驗室、第三方試驗室納入試驗組織機構(gòu)體系，導致試驗質(zhì)量難以保證。

通過分析試驗驗證體系現(xiàn)狀、特點和存在的問題，發(fā)現(xiàn)試驗驗證體系驗證缺乏規(guī)范化管理，為了提高車型項目的試驗驗證水平，需要建立起與用戶使用吻合的汽車產(chǎn)品開發(fā)試驗驗證體系。

3 試驗驗證體系建立

3.1 試驗能力體系

試驗能力體系應符合汽車企業(yè)的開發(fā)模式，綜合考慮汽車企業(yè)、零部件供應商和第三方試驗室的分工。汽車企業(yè)應具備整車試驗能力和自制零部件試驗能力，比如白車身試驗能力。發(fā)動機、變速箱為自主開發(fā)的汽車企業(yè)，還應具備動力總成的試驗能力；

除整車和自制零部件外，還需建立部分系統(tǒng)級試驗能力。以空調(diào)系統(tǒng)為例，如果汽車企業(yè)負責空調(diào)系統(tǒng)的集成，則需負責該系統(tǒng)匹配試驗能力建設，而空調(diào)壓縮機、蒸發(fā)器、暖風散熱器、離心式鼓風機、操縱機構(gòu)等非自制零部件試驗能力則應由供應商建立；

表1 為某汽車企業(yè)建立的相關試驗能力，整車級主要圍繞可靠耐久性、動力性、制動性等試驗；系統(tǒng)級試驗偏重于系統(tǒng)集成試驗，如空調(diào)系統(tǒng)性能試驗臺架；零部件級試驗偏重自制件，如四門兩蓋開閉耐久，動力總成耐久等。外部試驗室則完成外制件的零部件級試驗。

由于汽車企業(yè)試驗能力投資比較大，在進行試驗能力投資時，可以優(yōu)先建設“試驗頻次高、試驗費用高、投資回報率高”的試驗能力，比如，白車身四門開閉耐久、淋雨等能力。而“試驗頻次低、試驗費用低、投資回報率低”的能力可以后期規(guī)劃再建設，比如汽車試驗場、環(huán)境風洞等試驗能力，需要開展類似試驗時可委托第三方試驗室。

表1 試驗能力及設備（示例）

除試驗硬件能力外，還包括試驗策劃能力，具體工作如下。

（1）試驗驗證項目規(guī)劃和流程管理，分析汽車各系統(tǒng)方案特點，包括新技術新功能、法規(guī)預測、上代車型市場問題再發(fā)防止等，結(jié)合整車設計任務書要求，對性能指標進行分解，根據(jù)歷史試驗項目庫，規(guī)劃出覆蓋零部件、系統(tǒng)、整車級需要驗證的試驗項目，并制定與總體開發(fā)流程相適應的試驗驗證計劃，包括競品車、騾子車、工程樣車和工裝樣車各個階段的試驗；

（2）試驗條件和規(guī)范制定，根據(jù)識別的樣車使用條件，分析各項環(huán)境的對系統(tǒng)產(chǎn)品功能和性能作用效應，確定試驗的載荷條件、試驗測量方法和試驗規(guī)范；

（3）試驗方案設計和把關，對具體每一項試驗規(guī)劃項目的試驗方法進行研究，明確試驗目的、試驗工況、試驗樣品數(shù)量、試驗流程、試驗分工和組織，以及試驗結(jié)果評估和完成標志，制定試驗方案，并組織評審和確認；

（4）試驗過程管理，根據(jù)試驗方案、大綱、細則，對試驗過程中試驗實施的狀態(tài)、條件、試驗操作和數(shù)據(jù)判讀等進行監(jiān)督和管理，對于試驗中發(fā)現(xiàn)的問題及時研究、處理和解決，保證試驗過程受控；

（5）試驗結(jié)果評估和確認，對試驗結(jié)果進行全面判讀和總結(jié)，評估規(guī)定條件下所驗證產(chǎn)品的功能和性能是否滿足要求；

（6）試驗暴露問題識別與改進，試驗中發(fā)現(xiàn)和暴露問題是試驗驗證的主要目的之一，是試驗作用和價值的重要體現(xiàn)，是寶貴的技術財富。應專門組織試驗結(jié)果的判讀，保證不漏判；將試驗中發(fā)現(xiàn)的問題納入質(zhì)量體系管理；對改進措施確定補充的再試驗項目，納入試驗驗證項目管理；對改進措施的有效性進行閉環(huán)管理。

3.2 試驗方法體系

試驗方法體系由企業(yè)標準、國際標準、國外標準、國家標準、行業(yè)標準、地方標準等構(gòu)成[4]。除試驗標準外，還需確認試驗標準在項目開發(fā)的哪個階段進行，比如用戶使用試驗，模擬新車在1年內(nèi)的使用，需使用在生產(chǎn)線上裝配的車輛進行試驗才具有代表性。

對來源于國外的試驗方法，還需對這些方法進行本土化工作，結(jié)合中國道路路況、用戶使用習慣等進行二次開發(fā)。企業(yè)標準應嚴于國家標準，比如GB/T 24552—2009《電動汽車風窗玻璃除霜除霧系統(tǒng)的性能要求及試驗方法》[5]中規(guī)定試驗環(huán)境溫度為-18±3 ℃，企業(yè)根據(jù)車型銷售區(qū)域，可能需要進行環(huán)境溫度-28±3 ℃的除霜試驗。

部分試驗項目無試驗方法，比如燃料電池電動汽車密閉空間內(nèi)氫泄露及排放試驗方法和安全要求，既無國家標準也無企業(yè)標準，需要汽車企業(yè)研究形成試驗標準后推廣。圖3是某汽車企業(yè)按照“金字塔化”建立起來的試驗方法體系[4]。

在使用試驗方法體系進行車型開發(fā)時，要求做到以下4 點。

（1）根據(jù)用戶使用環(huán)境，試驗工況場景化。以地區(qū)適應性為例，試驗場景應涵蓋各類典型極端工況和場景。如高溫、高濕、高寒、高原、日照、風沙、高溫高濕、山城、平原、市郊、極寒、強風、鹽堿、零度高濕、梅雨高濕等場景。

圖3 試驗標準體系

（2）根據(jù)車型的用途，試驗驗證方法差異化。針對駕考車、電動運營車等不同用途的車輛，對試驗標準進行二次開發(fā)，滿足用戶使用需求，通過采集用戶大數(shù)據(jù)，分析電動運營車與常規(guī)家用車的行駛區(qū)域、駕駛習慣、行駛里程的差異，從而制定差異化的試驗規(guī)范。

（3）根據(jù)樣車的不同功能，功能驗證體驗化。以車機系統(tǒng)為例，編制用戶體驗主觀評價表，重點功能重點驗證。

（4）多層級一體化試驗方法。CAE 與零部件、系統(tǒng)、整車多個層級之間使用統(tǒng)一基準循環(huán)工況，且試驗結(jié)果能相互驗證。以承載系統(tǒng)為例，零部件級、系統(tǒng)級、整車級臺架信號均為整車狀態(tài)下在汽車試驗場采集的載荷譜，載荷譜可用于CAE 仿真，各層級關系如圖4所示。

圖4 CAE、零部件、系統(tǒng)、整車臺架關聯(lián)

3.3 試驗評價體系

試驗評價方法可歸納為主觀評價和客觀評價2類[6-7]，主觀評價以人代替測量儀器，憑評價人員的感覺，按規(guī)定的要求進行打分。為保證結(jié)果的準確性，主觀評價應由經(jīng)驗豐富的試驗技術人員進行。客觀評價則是利用測量儀器進行，通過測量產(chǎn)品性能的特征物理量，按法規(guī)或標準要求對產(chǎn)品的性能指標進行評價某汽車企業(yè)主觀評價、客觀評價項目如表2和表3[6]。

表2 主觀評價項目

表3 客觀評價項目

主觀評價一般采用10分制，分數(shù)越大，性能越好，主觀評價打分定義見表4，客觀評價用實測物理量進行。并非分值或指標較競品越高其設計效果就越佳，一般推薦高于競品即可。

表4 主觀評價打分定義

試驗評價體系存在的問題如下。

（1）試驗評價方法落后。試驗評價方法不全面，技術水平跟不上產(chǎn)品發(fā)展的需要，許多智能化技術應用的試驗評價所需的設備設施缺乏，如高級駕駛輔助系統(tǒng)（Advanced Driving Assistance System，ADAS）的試驗評價；

（2）試驗評價涉及面窄且深度不夠。目前開展的試驗評價項目一般只包括汽車基本性能和必須的法規(guī)項目，且試驗評價只針對整車，而影響整車性能的零部件、總成和子系統(tǒng)的性能和匹配重視不夠；

（3）主觀評價、客觀評價、質(zhì)量評價等評價體系相互獨立，無法形成統(tǒng)一的整車評價模型。

針對上述問題今后應加強如下各項工作。

（1）研究主觀評價、客觀評價、質(zhì)量評價等方法在整車評價模型中的權重，建立可以量化的整車評價模型；

（2）重視原始數(shù)據(jù)的收集工作，應有計劃地開展市場調(diào)查工作，對調(diào)查資料和已進行的試驗評價數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析處理，并有目的地歸類收集，對法規(guī)動態(tài)和新技術與汽車的發(fā)展趨勢進行研究，為準確制訂產(chǎn)品市場定位和評價基準打好基礎。

3.4 試驗室管理體系

汽車企業(yè)通過質(zhì)量體系審查對供應商試驗室和第三方試驗室進行認可審查，保證各試驗室（含供應商試驗室、第三方試驗）都在同一體系下工作。包括樣品管理、客戶管理、計量檢定、設備設施、環(huán)境條件、人員培訓等。統(tǒng)一模板、統(tǒng)一流程、統(tǒng)一方法和標準。

已經(jīng)通過國際標準化組織（International Organization for Standardization，ISO）、中國計量認證（China Inspection Body and Laboratory Mandatory Approval，CMA）、中國合格評定國家認可委員會（China National Accreditation Service for Conformity Assessment，CNAS）認可的供應商試驗室[8-10]，可免于汽車企業(yè)試驗室質(zhì)量體系審查。

供應商試驗室和第三方試驗室完成試驗室認可審查后按照汽車企業(yè)統(tǒng)一的試驗方法、流程，完成零部件級、系統(tǒng)級和整車級試驗驗證工作，保證整車各項性能符合設計要求，最終滿足客戶需求。

3.5 試驗組織機構(gòu)體系

建立項目試驗總師總體負責，試驗主管、試驗專業(yè)責任人參加的試驗組織機構(gòu)體系，負責對試驗驗證全過程的管理與控制，保證試驗驗證全面、充分、有效。某汽車企業(yè)試驗組織機構(gòu)如圖5。試驗責任人負責汽車企業(yè)多款車型的專項試驗，比如可靠耐久試驗責任人負責多個項目的可靠耐久試驗，可以橫向?qū)Ρ绕渌囆偷钠骄收祥g隔時間（Mean Time Between Failures，MTBF）和 平 均 故 障 時 間(Mean Time To Repair，MTTR)等可靠性指標，有利于培養(yǎng)試驗責任人的專業(yè)性和知識積累。

試驗部門參與項目工作的主要是企業(yè)內(nèi)部試驗人員，試驗主管為試驗部門與項目組的接口，接收項目組分派的相關任務，之后分解給內(nèi)部試驗室責任人，內(nèi)部試驗室無法獨立完成的，則需要委托供應商試驗室和第三方試驗室。

從試驗工作量看，零部件試驗占據(jù)整個車型開發(fā)試驗量的80%以上。除白車身、發(fā)動機、變速箱等自制件的零部件試驗由汽車企業(yè)研發(fā)機構(gòu)承擔，絕大部分的零部件試驗由供應商負責。

圖5 試驗組織架構(gòu)

因此，試驗組織機構(gòu)除試驗部門人員外，供應商試驗室、第三方試驗室責任人也是試驗組織機構(gòu)的重要組成部分。

供應商零部件試驗通過供應商零部件認可流程串聯(lián)起來。為了保證供應商零部件試驗的符合節(jié)點計劃要求，同時試驗結(jié)果可信，試驗部門除完成項目組下達的相關試驗外、還需要對供應商試驗室進行認可，零部件DV 確認、試驗過程監(jiān)察和試驗結(jié)果確認。對于第三方試驗室責任人，汽車企業(yè)通過合同約定試驗室職責，保證試驗質(zhì)量。

因此，嚴格意義上講，汽車企業(yè)試驗組織體系是延伸擴展到供應商零部件試驗團隊。只有構(gòu)建了一個覆蓋零部件、系統(tǒng)、整車的完整有效的試驗組織機構(gòu)，并有效運轉(zhuǎn)，才能確保項目開發(fā)試驗工作的順利完成。

試驗組織機構(gòu)成員通過使用試驗能力體系、試驗方法體系、試驗評價體系、試驗室管理體系，從“人、機、料、法、環(huán)”5 個方面，協(xié)同推進車型項目試驗驗證計劃。

4 總結(jié)

本文分析了試驗驗證體系存在問題，從試驗能力、試驗方法、試驗評價、試驗室管理、試驗組織機構(gòu)5個方面進行分析，為建立與用戶使用吻合的試驗驗證體系提出改進意見。隨著輕量化、電動化、智能化、共享化、網(wǎng)聯(lián)化新業(yè)態(tài)的發(fā)展，仿真精度與置信度的不對提高，會對試驗方法、試驗能力產(chǎn)生影響，試驗驗證體系也需要進行適應性更改。