鐘躍蘭, 代子陽(yáng), 董曉婷, 張少杰

(1.內(nèi)燃機(jī)可靠性國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，濰坊 261061；2.濰柴動(dòng)力股份有限公司發(fā)動(dòng)機(jī)研究院，濰坊 261061)

柴油機(jī)是一個(gè)集成眾多零部件及其總成的復(fù)雜系統(tǒng)，一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)包含幾百甚至上千種零部件，任一零部件的失效或缺失都會(huì)帶來(lái)或輕或重的發(fā)動(dòng)機(jī)故障，輕則異響、振動(dòng)、泄露等，重則發(fā)動(dòng)機(jī)功能失效，停止運(yùn)行，甚至帶來(lái)巨大的損失或危害.

從發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，隨著排放升級(jí)、性能提升、本體強(qiáng)化、成本降低等一系列工作的持續(xù)開(kāi)展，降故障率似乎成為伴隨發(fā)動(dòng)機(jī)生命的一項(xiàng)永恒工作：

a)在激烈競(jìng)爭(zhēng)下，為了取得市場(chǎng)，發(fā)動(dòng)機(jī)及零部件的價(jià)格越來(lái)越低，市場(chǎng)對(duì)零部件的降成本要求間接地推動(dòng)了市場(chǎng)故障率升高的潛在風(fēng)險(xiǎn)；

b)國(guó)二及以前排放一般是機(jī)械泵柴油機(jī)[1]，如圖1所示，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，零部件種類和數(shù)量少；國(guó)三排放階段更改為電控系統(tǒng)，國(guó)四和國(guó)五排放階段增加后處理系統(tǒng)，京五和國(guó)六排放階段增加DPM(disintegrations per minute每分鐘衰變數(shù))噴射系統(tǒng)、進(jìn)氣節(jié)流閥及其線束等[2]，如圖2所示.有些還會(huì)帶有EGR(Exhaust Gas Recirculation廢氣再循環(huán))系統(tǒng)、排氣節(jié)流閥及其線束等.排放升級(jí)帶來(lái)零部件數(shù)量的增加，整機(jī)故障率存在升高的潛在風(fēng)險(xiǎn).

圖1 國(guó)二排放機(jī)械泵柴油機(jī)

圖2 國(guó)六排放電控柴油機(jī)

c)產(chǎn)品升級(jí)，發(fā)動(dòng)機(jī)排溫升高和負(fù)荷的增加，直接導(dǎo)致零部件可靠性及壽命的降低.

從外部使用環(huán)境來(lái)說(shuō)，市場(chǎng)激烈競(jìng)爭(zhēng)和國(guó)內(nèi)快速發(fā)展模式下，商用車是一種產(chǎn)業(yè)和謀生的工具，發(fā)動(dòng)機(jī)在客戶處的使用頻率大大提升，很多用途的商用車幾乎晝夜不停地運(yùn)行，以對(duì)沖固定產(chǎn)值，提高利潤(rùn)收益；效率和出勤率是客戶評(píng)價(jià)產(chǎn)品好壞的至關(guān)重要指標(biāo)，少維修是基本要求；商用車用戶年輕化、個(gè)性化是趨勢(shì)，對(duì)故障的容忍度降低、對(duì)舒適性、可靠性指標(biāo)提出更高要求.

在相同的質(zhì)保期內(nèi)，發(fā)動(dòng)機(jī)及零部件的可靠性壽命需要成倍增長(zhǎng)，才能對(duì)沖高使用頻率下的相同甚至更低故障率.對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)廠家和零部件供方來(lái)說(shuō)，降故障率是項(xiàng)極其重要的任務(wù)，基于市場(chǎng)已發(fā)生批量故障的背景下，文中就如何快速、高效降低故障率展開(kāi)詳細(xì)論述.

1 傳統(tǒng)市場(chǎng)故障解決流程及問(wèn)題

市場(chǎng)故障問(wèn)題的傳統(tǒng)解決流程如圖3所示，市場(chǎng)故障件的考核放行流程，與新開(kāi)發(fā)系統(tǒng)及零部件的考核放行流程基本相同，需要逐步通過(guò)零部件考核放行、發(fā)動(dòng)機(jī)考核放行、市場(chǎng)驗(yàn)證放行，最終才能批量切換到市場(chǎng)產(chǎn)品.暴露出的問(wèn)題也很明顯：改進(jìn)零部件的考核放行周期長(zhǎng)，一旦驗(yàn)證失敗，就需要返工重新考核；而已知故障件持續(xù)在市場(chǎng)供貨，導(dǎo)致市場(chǎng)故障率長(zhǎng)期走高，降故障率是項(xiàng)極其漫長(zhǎng)的任務(wù)，對(duì)客戶、發(fā)動(dòng)機(jī)廠商和零部件供方，都是很大的負(fù)擔(dān).

圖3 傳統(tǒng)市場(chǎng)故障解決流程及問(wèn)題

2 敏捷驗(yàn)證方法

為避免面向市場(chǎng)故障的升級(jí)零部件的粗放式考核放行流程帶來(lái)的弊端，文中提出一種細(xì)化的敏捷驗(yàn)證方法，針對(duì)不同類型的系統(tǒng)及零部件故障，基于所屬風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)提出相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施和驗(yàn)證方案.文中所介紹的敏捷驗(yàn)證方法所適應(yīng)的零部件為：易于維護(hù)和更換、損壞后嚴(yán)重度較低，市場(chǎng)易操作，驗(yàn)證件對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)和整車無(wú)公害，功能減退后不會(huì)導(dǎo)致立即停車.敏捷驗(yàn)證方法所定義的考核分為5個(gè)關(guān)鍵階段：客戶提前介入的零部件同比考核、工藝參與的發(fā)動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)化考核、定制客戶群的敏捷市場(chǎng)驗(yàn)證、小批市場(chǎng)驗(yàn)證、批量切換.下面就各階段的主要任務(wù)展開(kāi)詳細(xì)論述.

2.1 客戶提前介入的零部件同比考核

對(duì)市場(chǎng)返回的故障件進(jìn)行故障模式分析，并設(shè)計(jì)或優(yōu)化已有的零部件考核規(guī)范，且升級(jí)的考核方案，須能考核出市場(chǎng)故障模式.對(duì)改進(jìn)后的零部件，在同規(guī)范、同試驗(yàn)條件和狀態(tài)下，進(jìn)行同比考核，結(jié)構(gòu)升級(jí)優(yōu)化的零部件的質(zhì)量有明顯提升，即壽命延長(zhǎng)、故障程度減小、嚴(yán)重度降低，則零部件升級(jí)有效.

為確保同比試驗(yàn)有效，縮短考核時(shí)長(zhǎng)和驗(yàn)收環(huán)節(jié)，使用零部件的發(fā)動(dòng)機(jī)多功能小組作為客戶參與，并監(jiān)督重點(diǎn)環(huán)節(jié)，如考核規(guī)范的優(yōu)化，零部件耐久后的性能及拆檢等環(huán)節(jié)，多功能小組參與其中的目的是對(duì)零部件部分試驗(yàn)過(guò)程提出改善意見(jiàn)，并對(duì)改進(jìn)效果進(jìn)行提前驗(yàn)收，最終達(dá)到優(yōu)化過(guò)程、改善效果和縮短周期的目的.此環(huán)節(jié)是評(píng)價(jià)改善后零部件可靠性的重要依據(jù)之一.

2.2 工藝參與的發(fā)動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)化考核

基于發(fā)動(dòng)機(jī)多功能小組提前參與的零部件同比考核已有效放行，為有效縮短已知故障在市場(chǎng)的持續(xù)時(shí)間，零部件在發(fā)動(dòng)機(jī)驗(yàn)證環(huán)節(jié)只進(jìn)行試裝配、功能試驗(yàn)和試運(yùn)行，流程如圖4所示.試裝配時(shí)，需生產(chǎn)工藝人員參與，評(píng)估批量裝配工藝可行，無(wú)干涉等問(wèn)題，試裝配通過(guò)；針對(duì)市場(chǎng)故障模式，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)上的功能試驗(yàn)規(guī)范進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)，按照同規(guī)范下的同比功能試驗(yàn)，升級(jí)零部件的功能測(cè)試結(jié)果有改善或者無(wú)弱化，功能試驗(yàn)通過(guò)；搭載常規(guī)可靠性考核試驗(yàn)或出廠試驗(yàn)，試運(yùn)行無(wú)初期故障，試運(yùn)行放行，如有條件，可以搭載到試驗(yàn)中，隨可靠性試驗(yàn)關(guān)注，但不作為該環(huán)節(jié)放行的必要條件.以上3個(gè)環(huán)節(jié)均通過(guò)，該環(huán)節(jié)即可放行，進(jìn)入下一步放行環(huán)節(jié)，任一環(huán)節(jié)有異常，考核不通過(guò).需要注意的是，因配套的細(xì)分市場(chǎng)不同，一種發(fā)動(dòng)機(jī)往往有多種變形結(jié)構(gòu)，如評(píng)估認(rèn)為不能互相覆蓋，每種布置結(jié)構(gòu)均需驗(yàn)證.

圖4 工藝參與的發(fā)動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)化考核流程

2.3 定制客戶群的敏捷市場(chǎng)驗(yàn)證

敏捷驗(yàn)證有別于傳統(tǒng)的市場(chǎng)驗(yàn)證，為高效快速得到升級(jí)零部件的市場(chǎng)改善效果而提出的，核心為定制使用該產(chǎn)品的敏捷驗(yàn)證客戶群[3]，客戶群必須具備典型性，能覆蓋大多數(shù)或主要細(xì)分市場(chǎng)[4]用途，通過(guò)客戶群的反饋，快速得到改進(jìn)零部件在大多數(shù)或主要細(xì)分市場(chǎng)的普遍表現(xiàn).

敏捷市場(chǎng)驗(yàn)證的數(shù)量基于驗(yàn)證目標(biāo)和實(shí)際情況來(lái)定制.為了能盡可能準(zhǔn)確地得到升級(jí)零部件在客戶處的市場(chǎng)表現(xiàn)，定期客戶回訪并及時(shí)處理異常；同時(shí)也要保證驗(yàn)證期結(jié)束能收集到足夠數(shù)量的結(jié)果，盡可能覆蓋主要細(xì)分市場(chǎng)用途，需要控制敏捷市場(chǎng)驗(yàn)證數(shù)量，一般建議30臺(tái)套左右.

敏捷驗(yàn)證客戶群的選擇非常重要，關(guān)系到驗(yàn)證的效率、有效性、準(zhǔn)確性，繼而對(duì)故障的解決起到至關(guān)重要的作用.需要對(duì)客戶群進(jìn)行系統(tǒng)管理，細(xì)化分類，根據(jù)不同的驗(yàn)證項(xiàng)目定制最佳匹配的客戶群；每個(gè)驗(yàn)證項(xiàng)目需要對(duì)客戶進(jìn)行評(píng)價(jià)，定期優(yōu)化和更新客戶群成員，保證客戶成員的有效性和優(yōu)質(zhì)化.敏捷市場(chǎng)驗(yàn)證客戶群需具備的特征如圖5所示.

圖5 敏捷市場(chǎng)驗(yàn)證客戶群

敏捷市場(chǎng)驗(yàn)證前做好充分準(zhǔn)備，了解客戶群成員改進(jìn)前零部件的故障周期及故障表現(xiàn)，敏捷市場(chǎng)驗(yàn)證的流程如圖6所示，開(kāi)始驗(yàn)證后，分階段關(guān)注，敏捷驗(yàn)證后期，匯總敏捷市場(chǎng)驗(yàn)證結(jié)果，并對(duì)比客戶群成員改進(jìn)前故障表現(xiàn)，進(jìn)行放行評(píng)審，形成敏捷市場(chǎng)驗(yàn)證結(jié)論，作為后續(xù)批量切換的重要參考.

圖6 敏捷市場(chǎng)驗(yàn)證流程

敏捷市場(chǎng)驗(yàn)證放行評(píng)審，并不代表市場(chǎng)驗(yàn)證結(jié)束，對(duì)于未返回的在運(yùn)行零部件，還要長(zhǎng)期持續(xù)跟進(jìn)，關(guān)注客戶使用體驗(yàn)，直至該零部件的三包期結(jié)束，有需要也可適當(dāng)延長(zhǎng)，一旦發(fā)現(xiàn)新的故障模式，并且有批量故障的風(fēng)險(xiǎn)，需及時(shí)采取措施，將批量損失降至最低.

需要補(bǔ)充的是，對(duì)于在零部件驗(yàn)證階段或發(fā)動(dòng)機(jī)驗(yàn)證階段無(wú)法評(píng)估優(yōu)劣的多個(gè)方案，可以同步市場(chǎng)驗(yàn)證，通過(guò)市場(chǎng)表現(xiàn)，選擇出適應(yīng)市場(chǎng)的最優(yōu)方案，這也是敏捷市場(chǎng)驗(yàn)證的最顯著優(yōu)點(diǎn)之一.

2.4 小批市場(chǎng)驗(yàn)證

敏捷市場(chǎng)驗(yàn)證初期，如無(wú)干涉引起的異常等早期故障，可以開(kāi)始進(jìn)行典型細(xì)分市場(chǎng)的小批市場(chǎng)驗(yàn)證，并通知零部件供方做好批量切換的工藝準(zhǔn)備.小批市場(chǎng)驗(yàn)證的目的是驗(yàn)證升級(jí)零部件的供方批量供貨工藝，發(fā)動(dòng)機(jī)的批量裝配工藝以及整車的配套工藝，將批量切換的潛在風(fēng)險(xiǎn)提前驗(yàn)證，暴露出的問(wèn)題及時(shí)解決.

2.5 批量切換

敏捷市場(chǎng)驗(yàn)證通過(guò)，小批市場(chǎng)驗(yàn)證無(wú)異常(時(shí)間截至到敏捷驗(yàn)證后期結(jié)束)，即可開(kāi)啟升級(jí)零部件的批量切換.批量切換后，仍需繼續(xù)關(guān)注升級(jí)零部件的市場(chǎng)表現(xiàn)，重點(diǎn)關(guān)注已發(fā)生故障模式的占比和有異于敏捷市場(chǎng)驗(yàn)證的新故障模式.

2.6 敏捷驗(yàn)證小結(jié)

敏捷驗(yàn)證的目的很明確：縮短升級(jí)零部件的市場(chǎng)驗(yàn)證周期，滿足客戶使用的升級(jí)零部件提前批量切換到市場(chǎng)產(chǎn)品上；提前驗(yàn)證批量切換的潛在風(fēng)險(xiǎn).最終實(shí)現(xiàn)減少故障零部件市場(chǎng)生存期和總量、縮短市場(chǎng)故障持續(xù)期、降低故障率的目的.敏捷驗(yàn)證的流程匯總?cè)鐖D7所示.

圖7 敏捷驗(yàn)證流程圖

從故障解決周期的維度評(píng)估，相較于傳統(tǒng)故障解決流程，敏捷驗(yàn)證省掉了發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性考核的時(shí)間，壓縮了市場(chǎng)驗(yàn)證周期，并且將小批市場(chǎng)驗(yàn)證、批量切換的工藝驗(yàn)證、庫(kù)存消耗、批量備件等環(huán)節(jié)提前，在時(shí)間上與敏捷市場(chǎng)驗(yàn)證同步，大大縮短了批量切換的準(zhǔn)備周期，兩種驗(yàn)證方案進(jìn)行對(duì)比，見(jiàn)表1.敏捷驗(yàn)證方法有明顯的優(yōu)勢(shì)，由傳統(tǒng)驗(yàn)證周期的29.5個(gè)月縮短至11個(gè)月，縮短63%的驗(yàn)證周期.對(duì)于已經(jīng)發(fā)生的批量市場(chǎng)故障事實(shí)，時(shí)間就是減少損失、贏得市場(chǎng)和口碑的關(guān)鍵因素.

表1 項(xiàng)目及周期匯總

3 結(jié) 論

從廣義角度概括，敏捷驗(yàn)證是一種廣義多功能小組全員參與的驗(yàn)證方法，零部件供方、發(fā)動(dòng)機(jī)廠商、客戶和服務(wù)站等各方成員參與，涵蓋設(shè)計(jì)、工藝、試驗(yàn)、銷售、采購(gòu)、服務(wù)、終端用戶等各環(huán)節(jié)，在終端市場(chǎng)直接驗(yàn)證試驗(yàn)方案，驗(yàn)證環(huán)境與使用環(huán)境全吻合，驗(yàn)證結(jié)果零差異.通過(guò)在重型發(fā)動(dòng)機(jī)外圍件的市場(chǎng)故障解決的成功實(shí)踐證明，因其極高的時(shí)效性和高回報(bào)率，在某些零部件的市場(chǎng)故障解決方面，面向客戶定制的敏捷驗(yàn)證更加適應(yīng)高效快節(jié)奏發(fā)展的當(dāng)今工業(yè)化時(shí)代，隨著智能化程度的提升，其優(yōu)勢(shì)會(huì)更加明顯.