基于整車開發全生命周期的驗證體系探討

李濤 羅文 任戊瑞

摘 要：文章探討了整車開發各階段尤其是在早期預研立項階段試驗領域工作內容;并搭建了基于整車開發全生命周期的試驗驗證體系框架。

關鍵詞：試驗驗證;體系

中圖分類號：U467 ?文獻標識碼：B ?文章編號：1671-7988（2020）10-154-03

Research on Test and Verification System Based on The Whole Life Cycle of Vehicle Development

Li Tao， Luo Wen， Ren Wurui

（GAC Automotive Engineering Institute， Guangdong Gunagzhou 511434）

Abstract：?This paper discusses the testing work contents in different stages of vehicle development， especially in the early stage of preliminary research and project establishment. and the framework of test verification system is established based on the whole life cycle of vehicle development.

Keywords： Test and verification; System

CLC NO.：?U467 ?Document Code： B ?Article ID： 1671-7988（2020）10-154-03

前言

當前，國內各大主機廠都建立了規模宏大的研發機構，如廣汽研究院、吉利汽車工程研究院、上汽技術中心、長安汽車工程研究院等;這些研發機構都具備了較強的整車開發實力。

一個全新的整車開發項目，從戰略規劃到SOP，開發周期一般需要2～4年，包含造型設計、工程設計、試驗驗證等各個方面，需要進行嚴密的組織管理，才能在滿足QCTS（質量（Quality）、成本（Cost）、時間（Time）、范圍（Scope））的要求下順利完成開發任務。而“汽車研發過程中試驗工作是其中非常重要的一環”^[1]，除了在開發后期進行全面充分的DV/PV驗證，更要在產品開發早期介入，研究目標市場的用車環境、競爭車型的功能、性能以及試驗資源的規劃策劃等，才能更有效的輔助支撐整車產品開發。

1 整車開發流程介紹

整車開發全生命周期如圖1，主要包含產品預研、立項批準、概念設計、詳細設計、試制驗證等階段;每個階段工作完成后設置評審閥門“Gn”，以確保項目開發各階段所有工作都達到目標要求。

產品預研階段主要完成產品戰略定位及生命周期規劃、平臺技術策略等商品企劃工作;立項批準階段主要完成經濟測評、商品性目標設定及造型主題選定、整車技術方案可行性分析等工作;概念設計階段主要完成總布置、各系統及關鍵零部件方案設計等工作;詳細設計階段主要完成詳細工程設計、整車集成校核、數字裝配及仿真等工作;產品試制階段主要完成早期/首臺工程樣車試制，驗證樣件的可制造性及系統、整車的可裝配性;設計驗證階段主要完成工程樣車的生產和試驗驗證等工作;認證量產階段主要完成小批量試生產、產品驗證、產品優化、產品準入等工作。

從整車開發流程可以看出，與試驗領域工作強相關的節點主要集中在設計驗證與認證量產階段，即整車開發的后期對工程樣車和小批量試生產車輛進行試驗（ET/PT），以驗證工程設計和批量生產工藝是否符合目標要求（DV/PV）。在上市前還將策劃一小批早期量產車做品質培育，降低市場質量問題風險。

然而事實上，如果試驗工作在開發后期才介入，那么勢必造成驗證不夠充分;并且在早期預研階段需要對目標市場主要競爭車型進行對標分析，概念設計階段需要對技術方案進行驗證。此外，在立項批準階段早期，很有必要對車輛搭載的主要新技術進行“可試驗性”（即試驗技術水平、試驗資源等是否滿足試驗需求）分析，以確保所開發車型在后期能得到充分的驗證，防止市場質量問題頻發。

2 各階段試驗領域工作內容

2.1 產品預研階段

該階段試驗領域主要完成目標市場用車環境分析、對標車分析等工作。目標市場用車環境分析主要針對準入法律法規、道路、氣候、目標人群用車習慣等開展調查，例如在國內需要重點考察東北極寒、西部山區等較惡劣的用車環境，北美市場需要重點考察冬季融雪鹽以及東部海岸的腐蝕問題、準入法律法規等，俄羅斯和中東市場主要考察氣候環境。此外，油品分析、用車便利性分析等也應作為目標市場用車環境分析的一部分。通過對目標市場數據的收集整理，最終形成《目標市場用車環境分析報告》，進而對現有試驗能力和標準體系進行對比分析，以分析現有試驗能力和標準體系是否能滿足目標市場產品開發需求。

對標車分析工作主要根據產品戰略規劃，選擇與預開發的車型定位相近的市場在售車型進行性能測試和主觀評價，形成對標車分析報告，為產品企劃和項目任務書制定做準備。此項工作的開展，如果有對標車數據庫的支撐，分析報告將更加充分。

2.2 立項批準階段

該階段試驗領域主要完成可試驗性需求分析等工作。可試驗性需求分析主要是為了在項目早期識別試驗需求風險，避免后期設計驗證階段無法實施試驗驗證，保證項目順利進行。新技術在各工程設計領域層出不窮，對于設計工程師而言，他們主要的職責是技術實現，可能忽視如何有效驗證;尤其是智能網聯和新能源領域，相關的試驗規范和試驗能力都還不完善、健全，更需要在此階段對驗證方案進行早期研討。

可試驗性需求分析的開展，其輸入除了《目標市場用車環境分析報告》、《對標車分析報告》外，還包括《商品企劃書》、《試驗基線庫》、《目標市場法規清單》、《市場高發質量問題清單》等。在信息輸入后，試驗經理（試驗領域負責人）組織各工程設計領域和質量、市場企劃等部門，針對預開發車型提出試驗需求并根據自有和能整合的外界試驗資源進行可試驗性需求分析，對試驗技術水平、人財物資源等風險進行評估，撰寫《可試驗性需求分析報告》，并作為整車技術方案可行性分析的一部分，納入立項報告。

2.3 概念設計階段

該階段試驗領域主要協助工程設計部門完成概念方案驗證工作。方案驗證主要針對騾車或改制車進行，驗證底盤和關鍵系統、總成的方案合理性，如懸架調校、動總搭載等;此外，一些未開發過的較難新技術在此階段也需要進行初步的方案驗證，例如較高級別的自動駕駛系統。

2.4 詳細設計階段

該階段試驗領域主要協助工程設計部門完成仿真分析模型校核工作。該階段主要針對零部件、子系統開展。例如測試主動發動機艙蓋的彈起時間，用于行人保護分析;材料測試在此階段也較多。

此外，該階段還有一項極其重要的工作，即發布試驗策劃，該項工作將是ET、PT試驗的綱領性文件，主要包含試驗項目、人財物資源投入、試驗周期、試驗地點、樣車樣本數量、試驗輪次等。工裝模具的制造和工程樣車試制依據分階段發布的產品數據進行，所以試驗工作也應當逐步開展，以便“不斷驗證數據發布的準確性和工裝模具制造的符合性。最終通過批量試生產來驗證制造工藝的質量穩定性，并獲得國家法規要求的產品安全、環保等方面的強制性認證，達到正式投產的目標。”^[2]。

針對一些特殊的性能和系統，還應該策劃專項試驗，例如電動助力制動系統、線控換擋系統、高級別的自動駕駛系統、48v輕混系統等，應當策劃整車搭載、系統、零部件三級試驗，才能更全面、充分的驗證其品質。

2.5 產品試制階段

該階段試制車間依據試驗策劃的樣車數量開展工程樣車試制工作;該階段工程樣車較少，試驗領域主要完成早期工程樣車樣件試驗工作，主要針對一些高風險、低樣本量、試驗周期短的領域進行試驗，如操縱穩定性、平順性、動力性等。

2.6 設計驗證階段

該階段試驗領域主要完成工程樣車樣件試驗，支持DV工作。該階段是試驗領域工作任務最重、投入資源最多的階段，也是發現設計質量問題最多的階段。

各試驗項目工程師需要根據《試驗策劃表》編制試驗大綱，對涉及到的試驗技術要求、場地設備、資金人員等作出規定，并對相關的人財物等試驗資源進行準備。接收到試制工程樣車后實施試驗，主要包括試驗前車輛整備、試驗實施、進度控制、數據整理與匯報等。試驗結束后需開展車輛拆解點檢、報告編制等工作。

該階段的試驗報告將作為DV認可的必備信息;同時，該階段發現的大量設計質量也將作為工程設計優化的輸入。

2.7 認證量產階段

該階段試驗領域主要完成小批量試生產樣車樣件試驗，支持PV工作。該階段緊隨設計驗證階段，投入的資源也較多。試驗領域除了完成《試驗策劃表》規定的試驗任務外，還需要對設計驗證階段出現的大量設計質量問題優化方案進行驗證。

3 小結

通過以上分析，可建立如圖2所示的基于整車開發全生命周期的試驗驗證體系框架，各階段試驗領域主要工作如下：

●?產品預研階段——目標市場用車環境分析、對標車

分析;

● 立項批準階段——基于整車技術方案的可試驗性需求分析;

● 概念設計階段——整車及系統方案驗證（騾車）;

● 詳細設計階段——仿真模型校核（虛擬驗證）及詳細試驗策劃;

● 產品試制階段——早期工程樣車樣件試驗;

● 設計驗證階段——工程樣車樣件試驗（ET），支持DV;

● 認證量產階段——小批量試生產產品試驗（PT），支持PV。

參考文獻

[1] 王輝，吳傳洋，張進.汽車研發過程中的試驗管理研究[C].“廣汽豐田杯”廣東省汽車行業第七期學術會議論文集，2013年.

[2] 沈浩明.基于工作流的整車產品開發項目管理系統[D].上海交通大學，2016年.