一种解决批量市场故障的敏捷验证方法

钟跃兰, 代子阳, 董晓婷, 张少杰

(1.内燃机可靠性国家重点实验室，潍坊 261061；2.潍柴动力股份有限公司发动机研究院，潍坊 261061)

柴油机是一个集成众多零部件及其总成的复杂系统，一台发动机包含几百甚至上千种零部件，任一零部件的失效或缺失都会带来或轻或重的发动机故障，轻则异响、振动、泄露等，重则发动机功能失效，停止运行，甚至带来巨大的损失或危害.

从发动机来说，随着排放升级、性能提升、本体强化、成本降低等一系列工作的持续开展，降故障率似乎成为伴随发动机生命的一项永恒工作：

a)在激烈竞争下，为了取得市场，发动机及零部件的价格越来越低，市场对零部件的降成本要求间接地推动了市场故障率升高的潜在风险；

b)国二及以前排放一般是机械泵柴油机[1]，如图1所示，结构简单，零部件种类和数量少；国三排放阶段更改为电控系统，国四和国五排放阶段增加后处理系统，京五和国六排放阶段增加DPM(disintegrations per minute每分钟衰变数)喷射系统、进气节流阀及其线束等[2]，如图2所示.有些还会带有EGR(Exhaust Gas Recirculation废气再循环)系统、排气节流阀及其线束等.排放升级带来零部件数量的增加，整机故障率存在升高的潜在风险.

图1 国二排放机械泵柴油机

图2 国六排放电控柴油机

c)产品升级，发动机排温升高和负荷的增加，直接导致零部件可靠性及寿命的降低.

从外部使用环境来说，市场激烈竞争和国内快速发展模式下，商用车是一种产业和谋生的工具，发动机在客户处的使用频率大大提升，很多用途的商用车几乎昼夜不停地运行，以对冲固定产值，提高利润收益；效率和出勤率是客户评价产品好坏的至关重要指标，少维修是基本要求；商用车用户年轻化、个性化是趋势，对故障的容忍度降低、对舒适性、可靠性指标提出更高要求.

在相同的质保期内，发动机及零部件的可靠性寿命需要成倍增长，才能对冲高使用频率下的相同甚至更低故障率.对发动机厂家和零部件供方来说，降故障率是项极其重要的任务，基于市场已发生批量故障的背景下，文中就如何快速、高效降低故障率展开详细论述.

1 传统市场故障解决流程及问题

市场故障问题的传统解决流程如图3所示，市场故障件的考核放行流程，与新开发系统及零部件的考核放行流程基本相同，需要逐步通过零部件考核放行、发动机考核放行、市场验证放行，最终才能批量切换到市场产品.暴露出的问题也很明显：改进零部件的考核放行周期长，一旦验证失败，就需要返工重新考核；而已知故障件持续在市场供货，导致市场故障率长期走高，降故障率是项极其漫长的任务，对客户、发动机厂商和零部件供方，都是很大的负担.

图3 传统市场故障解决流程及问题

2 敏捷验证方法

为避免面向市场故障的升级零部件的粗放式考核放行流程带来的弊端，文中提出一种细化的敏捷验证方法，针对不同类型的系统及零部件故障，基于所属风险等级提出相应的应对措施和验证方案.文中所介绍的敏捷验证方法所适应的零部件为：易于维护和更换、损坏后严重度较低，市场易操作，验证件对发动机和整车无公害，功能减退后不会导致立即停车.敏捷验证方法所定义的考核分为5个关键阶段：客户提前介入的零部件同比考核、工艺参与的发动机简化考核、定制客户群的敏捷市场验证、小批市场验证、批量切换.下面就各阶段的主要任务展开详细论述.

2.1 客户提前介入的零部件同比考核

对市场返回的故障件进行故障模式分析，并设计或优化已有的零部件考核规范，且升级的考核方案，须能考核出市场故障模式.对改进后的零部件，在同规范、同试验条件和状态下，进行同比考核，结构升级优化的零部件的质量有明显提升，即寿命延长、故障程度减小、严重度降低，则零部件升级有效.

为确保同比试验有效，缩短考核时长和验收环节，使用零部件的发动机多功能小组作为客户参与，并监督重点环节，如考核规范的优化，零部件耐久后的性能及拆检等环节，多功能小组参与其中的目的是对零部件部分试验过程提出改善意见，并对改进效果进行提前验收，最终达到优化过程、改善效果和缩短周期的目的.此环节是评价改善后零部件可靠性的重要依据之一.

2.2 工艺参与的发动机简化考核

基于发动机多功能小组提前参与的零部件同比考核已有效放行，为有效缩短已知故障在市场的持续时间，零部件在发动机验证环节只进行试装配、功能试验和试运行，流程如图4所示.试装配时，需生产工艺人员参与，评估批量装配工艺可行，无干涉等问题，试装配通过；针对市场故障模式，对发动机上的功能试验规范进行优化升级，按照同规范下的同比功能试验，升级零部件的功能测试结果有改善或者无弱化，功能试验通过；搭载常规可靠性考核试验或出厂试验，试运行无初期故障，试运行放行，如有条件，可以搭载到试验中，随可靠性试验关注，但不作为该环节放行的必要条件.以上3个环节均通过，该环节即可放行，进入下一步放行环节，任一环节有异常，考核不通过.需要注意的是，因配套的细分市场不同，一种发动机往往有多种变形结构，如评估认为不能互相覆盖，每种布置结构均需验证.

图4 工艺参与的发动机简化考核流程

2.3 定制客户群的敏捷市场验证

敏捷验证有别于传统的市场验证，为高效快速得到升级零部件的市场改善效果而提出的，核心为定制使用该产品的敏捷验证客户群[3]，客户群必须具备典型性，能覆盖大多数或主要细分市场[4]用途，通过客户群的反馈，快速得到改进零部件在大多数或主要细分市场的普遍表现.

敏捷市场验证的数量基于验证目标和实际情况来定制.为了能尽可能准确地得到升级零部件在客户处的市场表现，定期客户回访并及时处理异常；同时也要保证验证期结束能收集到足够数量的结果，尽可能覆盖主要细分市场用途，需要控制敏捷市场验证数量，一般建议30台套左右.

敏捷验证客户群的选择非常重要，关系到验证的效率、有效性、准确性，继而对故障的解决起到至关重要的作用.需要对客户群进行系统管理，细化分类，根据不同的验证项目定制最佳匹配的客户群；每个验证项目需要对客户进行评价，定期优化和更新客户群成员，保证客户成员的有效性和优质化.敏捷市场验证客户群需具备的特征如图5所示.

图5 敏捷市场验证客户群

敏捷市场验证前做好充分准备，了解客户群成员改进前零部件的故障周期及故障表现，敏捷市场验证的流程如图6所示，开始验证后，分阶段关注，敏捷验证后期，汇总敏捷市场验证结果，并对比客户群成员改进前故障表现，进行放行评审，形成敏捷市场验证结论，作为后续批量切换的重要参考.

图6 敏捷市场验证流程

敏捷市场验证放行评审，并不代表市场验证结束，对于未返回的在运行零部件，还要长期持续跟进，关注客户使用体验，直至该零部件的三包期结束，有需要也可适当延长，一旦发现新的故障模式，并且有批量故障的风险，需及时采取措施，将批量损失降至最低.

需要补充的是，对于在零部件验证阶段或发动机验证阶段无法评估优劣的多个方案，可以同步市场验证，通过市场表现，选择出适应市场的最优方案，这也是敏捷市场验证的最显著优点之一.

2.4 小批市场验证

敏捷市场验证初期，如无干涉引起的异常等早期故障，可以开始进行典型细分市场的小批市场验证，并通知零部件供方做好批量切换的工艺准备.小批市场验证的目的是验证升级零部件的供方批量供货工艺，发动机的批量装配工艺以及整车的配套工艺，将批量切换的潜在风险提前验证，暴露出的问题及时解决.

2.5 批量切换

敏捷市场验证通过，小批市场验证无异常(时间截至到敏捷验证后期结束)，即可开启升级零部件的批量切换.批量切换后，仍需继续关注升级零部件的市场表现，重点关注已发生故障模式的占比和有异于敏捷市场验证的新故障模式.

2.6 敏捷验证小结

敏捷验证的目的很明确：缩短升级零部件的市场验证周期，满足客户使用的升级零部件提前批量切换到市场产品上；提前验证批量切换的潜在风险.最终实现减少故障零部件市场生存期和总量、缩短市场故障持续期、降低故障率的目的.敏捷验证的流程汇总如图7所示.

图7 敏捷验证流程图

从故障解决周期的维度评估，相较于传统故障解决流程，敏捷验证省掉了发动机可靠性考核的时间，压缩了市场验证周期，并且将小批市场验证、批量切换的工艺验证、库存消耗、批量备件等环节提前，在时间上与敏捷市场验证同步，大大缩短了批量切换的准备周期，两种验证方案进行对比，见表1.敏捷验证方法有明显的优势，由传统验证周期的29.5个月缩短至11个月，缩短63%的验证周期.对于已经发生的批量市场故障事实，时间就是减少损失、赢得市场和口碑的关键因素.

表1 项目及周期汇总

3 结 论

从广义角度概括，敏捷验证是一种广义多功能小组全员参与的验证方法，零部件供方、发动机厂商、客户和服务站等各方成员参与，涵盖设计、工艺、试验、销售、采购、服务、终端用户等各环节，在终端市场直接验证试验方案，验证环境与使用环境全吻合，验证结果零差异.通过在重型发动机外围件的市场故障解决的成功实践证明，因其极高的时效性和高回报率，在某些零部件的市场故障解决方面，面向客户定制的敏捷验证更加适应高效快节奏发展的当今工业化时代，随着智能化程度的提升，其优势会更加明显.