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嘉峪檢測網(wǎng) 2022-10-21 12:50
1.汽車零部件行業(yè)市場情況概述
1.1 市場規(guī)模巨大
據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2021年全球汽車零部件件市場總規(guī)模超過17萬億元，約為全球消費電子市場總規(guī)模的3倍；預計今后5年，全球汽車零部件市場的年均復合增長率不低于2.5%，市場總規(guī)模將于2027年超過20萬億元，遠超其它制造行業(yè)。2021年，國內汽車零部件市場規(guī)模約為5萬億元，約占全球市場的30%，2016-2021的年均復合增長率約為7.2%。汽車零部件行業(yè)是我國制造業(yè)的重要支撐。
1.2 國內企業(yè)長期處于中低端
2022年6月27日，《美國汽車新聞》周刊雜志發(fā)布了“全球汽車零部件供應商百強榜”（與《中國汽車報》發(fā)布結果不一致），排名前15名的企業(yè)如圖所示。
德國、日本、美國、法國是汽車零部件市場的第1梯隊，我國有11家企業(yè)上榜營收100名，屬于第2梯隊。需要指出的是，我國汽車零部件行業(yè)的規(guī)模以上企業(yè)超過1萬家，其中大多數(shù)企業(yè)缺乏正向研發(fā)能力，產(chǎn)品不僅性能指標低并且故障率高、耐久性差，只能在低端市場勉強維持；部分企業(yè)雖然在某些方面具有技術先進性，然而產(chǎn)品化能力不足，可靠性問題嚴重。
1.3 挑戰(zhàn)與機遇并存
國際大廠不斷加大在國內市場的投資力度，以前的模式是將產(chǎn)品的設計、研發(fā)放在國外，把產(chǎn)品的生產(chǎn)制造放在我國，國內的技術中心更多是溝通與信息傳遞功能、缺乏設計與研發(fā)能力。隨著國內造車新勢力的崛起，近幾年，國外零部件大廠加強在國內部署設計中心、研發(fā)中心，以求更接近國內整車企業(yè)、更快響應整車廠需求。甚至一些tier1國際大廠直接參與到整車廠新車型的研發(fā)過程，形成了較強的業(yè)務綁定，這加大了國內零部件企業(yè)進入高端市場的難度。
電動化、智能化、數(shù)字化、輕量化是整車發(fā)展的趨勢，這些新賽道是國內廠商的機遇，動力電池是國內廠商逆襲成功的典范。近幾年，國內越來越多的優(yōu)秀企業(yè)進入汽車零部件行業(yè)，例如華為、美的、格力、海爾，借助這些企業(yè)在各自傳統(tǒng)領域打拼的成功經(jīng)驗，有望打破國際大廠對高端市場的壟斷。
2. 汽車零部件行業(yè)可靠性觀察
從可靠性工作流程、可靠性指標、標準規(guī)范、專業(yè)人員、可靠性試驗、供應商與物料管理、故障溯源與統(tǒng)計分析、軟件工具與知識庫8個方面進行了汽車零部件行業(yè)的可靠性觀察。
2.1 可靠性工作流程
可靠性工作流程是產(chǎn)品在全壽命周期各階段擬開展可靠性工作的規(guī)劃，每項可靠性工作應指明工作輸入及輸出、牽頭部門及負責人、依據(jù)的標準規(guī)范、所需的軟件工具及設備、外協(xié)需求等關鍵信息。
對于汽車零部件行業(yè)，主要的可靠性工作包括：可靠性指標論證、可靠性建模與指標分配、用戶使用場景分析、可靠性預計、可靠性設計要求導入、DFMEA、數(shù)字樣機可靠性仿真、功能性能測試、HALT試驗、環(huán)境與可靠性摸底試驗、DV試驗、PV試驗、故障溯源與分析、PFEMA、批生產(chǎn)可靠性測試、環(huán)境應力篩選或老化、維保策略制定、現(xiàn)場可靠性數(shù)據(jù)分析等。
國內汽車零部件企業(yè)中，細分行業(yè)頭部企業(yè)的可靠性工作流程相對較好，這些企業(yè)通常也是整車廠的tier1，樣件研發(fā)過程分為A樣、B樣、C樣、D樣四個階段。A樣用于標準條件下的功能測試，通常為手工樣件；B樣用于DV，可以是手工樣件或者模具樣件；C樣用于PV，使用接近最終產(chǎn)線的制造過程、工裝模具加工；D樣是產(chǎn)線的試生產(chǎn)樣件，用于開展PPAP（生產(chǎn)件批準程序，這是依據(jù)IATF16949開展的質量管理與控制活動）。
細分龍頭以外的汽車零部件企業(yè)的可靠性工作流程比較簡單，主要的可靠性工作是功能性能測試、DV、PV，偶爾有部分型號開展FMEA工作，也普遍流于形式，DV、PV工作不完整，大都是環(huán)境驗證類試驗。這部分企業(yè)的主流產(chǎn)品大都是非關鍵的汽車零部件，例如車窗控制器、車燈控制器、無鑰匙進入及啟動系統(tǒng)、雨刷器等，技術含量低、利潤薄，只開展了零散的可靠性工作。
企業(yè)在可靠性工作起步階段，建議參考通用汽車標準GWM3172 “電子電氣部組件通用規(guī)范-環(huán)境/耐久性”建立可靠性工作流程，標準中按照A/D/V三個階段給出了建議的可靠性工作及實施方法。
企業(yè)的可靠性工作流程并不是一成不變的，應根據(jù)產(chǎn)品的可靠性指標要求、項目周期與成本、可用資源（人力、設備、工具、現(xiàn)有數(shù)據(jù)）等，確定項目的可靠性工作流程。有新興的汽車零部件企業(yè)（激光雷達、智能駕駛）在嘗試引入華為公司現(xiàn)有的可靠性工作流程，但是由于可用資源、組織架構、企業(yè)文化等方面存在較大差距，導致流程無法落地。
2.2 可靠性指標
產(chǎn)品的可靠性指標分為定量、定性兩大類，定量指標包括故障率、MTBF、使用壽命、可用度等。需要對可靠性指標開展論證、確認、分配、驗證4個方面的工作。
可靠性指標論證工作綜合考慮客戶要求、上代產(chǎn)品可靠性、競品可靠性、產(chǎn)品開發(fā)周期及成本等要素，形成產(chǎn)品可靠性指標的定量、定性要求；確認（Validation）工作與軟件工程中的需求確認類似，主要是確認可靠性指標是否完整、準確、不矛盾、可驗證；分配工作是將產(chǎn)品的可靠性指標分配到低級別的各層級。
產(chǎn)品最主要的可靠性指標為耐久性、故障率、環(huán)境適應性，汽車零部件行業(yè)的傳統(tǒng)特色是比較關注耐久性與環(huán)境適應性，較少提及故障率指標（MTBF）。整車的設計壽命一般為10年/16萬公里或15年/30萬公里，要求核心零部件（發(fā)動機、傳動系統(tǒng)、變速箱、懸架、底盤等）的B10壽命不低于以上值。
作者接觸到的一些汽車零部件企業(yè)，普遍沒有開展耐久指標的分配與驗證工作，完整的驗證過程包括方案階段基于數(shù)字樣機的耐久性仿真驗證、DV及PV階段的耐久性加速試驗驗證、使用階段基于現(xiàn)場故障數(shù)據(jù)的耐久性驗證。非tier1的零部件企業(yè)，難以得到產(chǎn)品完整的現(xiàn)場故障數(shù)據(jù)，加上DV及PV中僅做一些環(huán)境驗證等工程類試驗，大都不知道自己產(chǎn)品的可靠度是多少。
2.3 可靠性標準規(guī)范
可靠性標準規(guī)范對于指導企業(yè)開展可靠性工作、提升工作標準化與效率具有重要作用。很多技術類的可靠性標準規(guī)范包含企業(yè)對可靠性工程經(jīng)驗的總結與提煉，一般不對外公開。
汽車零部件行業(yè)在可靠性標準規(guī)范方面具有較大優(yōu)勢，因為有很多國際、國家、行業(yè)、整車廠標準規(guī)范可以參考，例如ISO16750系列的環(huán)境試驗標準，GB/T29307、GB/T31484等國標，SAE（國際汽車工程協(xié)會）、AEC（汽車電子設備委員會）的行業(yè)可靠性標準規(guī)范，以及通用（GMW3172、8287）、大眾（VW80000）、福特等整車廠的可靠性標準規(guī)范。
優(yōu)秀的汽車零部件企業(yè)應針對每項可靠性工作開發(fā)出自己的標準規(guī)范，并基于可靠性工程實施情況不斷進行版本迭代。企業(yè)可靠性標準規(guī)范不一定要比國際/國家/行業(yè)的標準規(guī)范內容詳盡、條件嚴苛，重要的應具備較好的可實施性。目前，國內零部件企業(yè)在可靠性標準規(guī)范的開發(fā)方面是個弱項。
2.4 可靠性從業(yè)人員
企業(yè)中參與可靠性工作的管理或技術人員都屬于可靠性從業(yè)人員，做好各項可靠性工作不僅需要可靠性工程師，還需要設計工程師、測試工程師、工藝工程師、制造工程師、售前工程師、售后工程師、質量工程師、項目經(jīng)理、采購人員等共同參與。
可靠性工程師屬于第1梯隊，需要掌握的可靠性知識最多（可靠性工程師的5級能力等級）；設計工程師、測試工程師、工藝工程師、制造工程師、質量工程師屬于第2梯隊，需要掌握一些可靠性工程類方法；售前工程師、售后工程師、項目經(jīng)理、采購人員等屬于第3梯隊，需要了解企業(yè)的可靠性工作有哪些，對產(chǎn)品可靠性有什么作用，等。
目前，作者開展咨詢工作的汽車零部件企業(yè)屬于細分領域優(yōu)質企業(yè)，大都有可靠性工程師崗位，少的有1-2名、多的有幾十名，但有的企業(yè)沒有獨立的可靠性部門，可靠性工程師歸屬于品質部、研發(fā)部的居多。很多可靠性工程師都是從別的專業(yè)轉崗，沒有足夠的理論知識與工程經(jīng)驗，導致可靠性工作的效果差，亟需開展針對性的可靠性知識培訓與能力提升。
2.5 可靠性試驗
可靠性試驗也叫做可靠性測試，通過施加環(huán)境應力和工作載荷的方式進行產(chǎn)品功能性能測試，用于剔除產(chǎn)品早期缺陷、增長產(chǎn)品可靠性水平、評估或驗證產(chǎn)品可靠性指標?？煞譃楣こ淘囼炁c統(tǒng)計試驗兩大類，工程試驗：暴露產(chǎn)品在設計、工藝、元器件、原材料等方面的缺陷，采取措施進行排除、改進，提升可靠性。統(tǒng)計試驗：獲取失效時間或退化數(shù)據(jù)，建立統(tǒng)計模型，評估或驗證可靠性指標。
研制階段，期望利用可靠性試驗發(fā)現(xiàn)樣品盡可能多的設計缺陷，試驗類型包括功能性能試驗、HALT試驗、環(huán)境摸底試驗、可靠性/耐久性摸底試驗等。HALT試驗主要有兩大功用：1）快速暴露產(chǎn)品的薄弱環(huán)節(jié)，進而改進設計；2）獲取產(chǎn)品的工作應力極限、破壞應力極限等信息，驗證設計裕量。
驗證階段，包括設計驗證（DV）和產(chǎn)品驗證（PV）；主要分為功能性能驗證、環(huán)境適應性驗證、耐久性驗證3大部分。環(huán)境適應性驗證主要分為電學、機械、氣候、密封、化學幾大類。
可將企業(yè)的可靠性試驗能力劃分為5個等級（多角度認識產(chǎn)品全壽命周期可靠性試驗），目前，大多數(shù)汽車零部件企業(yè)的試驗能力沒有達到等級2。很多企業(yè)對加速應力試驗技術特別關注，期望在設計驗證階段用高效的加速試驗等效產(chǎn)品在客戶端的使用過程，如果發(fā)生故障就改進設計，以此提高設計的可靠性。
進一步提升可靠性試驗能力，建議需要：
1）開展用戶使用場景分析工作，盡可能掌握產(chǎn)品在客戶端使用情況及工況譜；
2）DV/PV中的試驗項目要落實DFMEA中的探測措施，針對自己產(chǎn)品的故障模式、原因與機理開展驗證工作；
3）應開展HALT試驗確認產(chǎn)品的設計應力極限，摸清工作應力極限與破壞應力極限。
2.6 供應商與物料管理
供應商提供的物料不合格/不穩(wěn)定是影響企業(yè)產(chǎn)品可靠性的重要因素。供應商管理實質是對物料的外部延伸管理，主要包括：
1）創(chuàng)建各物料的首選供應商及合格供應商列表；
2）定期對供應商進行評估或審核，修正供應商列表；
3）及時獲取供應商產(chǎn)品變更通知（包括生產(chǎn)終止通知）；
4）對供應商提出明確的可靠性指標要求及工作要求，并寫入?yún)f(xié)議或合同中；
企業(yè)內部的物料管理包括：
1）物料統(tǒng)型與編碼（降低物料品類、方便質量管理）；
2）物料全過程信息管理（入廠、儲運、加工、出廠、使用各階段信息，方便將故障溯源到物料或工藝）；
3）對物料進行技術規(guī)格驗證。國產(chǎn)物料不少是對標國外大廠型號研制，技術規(guī)格書中也是將別人的技術規(guī)格直接參考過來，實際上自己產(chǎn)品達不到那些技術規(guī)格，有條件的企業(yè)應該對物料進行技術規(guī)格驗證。
行業(yè)頭部企業(yè)普遍開展了供應商與物料管理工作，對于關鍵物料還有SQE（供應鏈質量工程師）進行質量把關，物料的制造過程、質量控制情況等。進一步，行業(yè)頭部企業(yè)還需要對關鍵供應商建立可靠性工作與評價規(guī)范，指導其必須開展哪些可靠性工作、需要達到什么可靠性指標、如何對指標驗證等。
2.7 故障溯源與統(tǒng)計分析
故障溯源與統(tǒng)計分析的目的是收集研發(fā)測試、可靠性試驗、生產(chǎn)測試和用戶現(xiàn)場的故障數(shù)據(jù)，分析故障根本原因，確定糾正措施并驗證其有效性，生成故障分析報告，并對故障數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。
故障溯源可根據(jù)8D、FRACAS等指南展開，核心是獲取故障物料從入廠到加工、使用的歷史記錄，進行故障根本原因分析，追溯到特定物料或工藝的故障模式和故障機理，提出有效的糾正措施實現(xiàn)可靠性改進。故障溯源屬于高難度的可靠性工作，經(jīng)常讓項目團隊焦頭爛額，主要問題是前期的可靠性分析、設計驗證、產(chǎn)品驗證、供應商與物料管理沒有做好，結成了一團亂麻。
企業(yè)可靠性知識庫的重要信息都來自故障溯源工作，包括用戶使用條件、故障模式、故障原因、故障影響、糾正措施、驗證方法等知識庫，可為后續(xù)產(chǎn)品的前端可靠性工作（DFMEA、可靠性試驗）等提供輸入與支撐，形成可靠性工作的良性迭代。
現(xiàn)場故障數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析工作主要包括：分別繪制故障模式、產(chǎn)品組成的帕累托圖，擬合故障率曲線分析是否存在明顯的早期故障及恒定失效率水平，進行現(xiàn)場可靠性評估、維保費用預計等。一些汽車零部件企業(yè)將產(chǎn)品現(xiàn)場故障率的降低比例或單位產(chǎn)品維保費用的支出作為可靠性工作的績效目標，這需要定期進行現(xiàn)場故障數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。
2.8 軟件工具與知識庫
為了順利開展可靠性工作，一些軟件工具是必要的，例如需求分析軟件、可靠性建模與預計軟件、FMEA軟件、熱學仿真軟件、力學仿真軟件、電路仿真分析、試驗設計軟件、知識庫管理軟件，數(shù)據(jù)分析軟件（Minitab、JMP、Matlab、Origin）等。根據(jù)企業(yè)實際情況，可購買商用軟件或者自己開發(fā)。
可靠性知識庫是企業(yè)可靠性工作經(jīng)驗的沉淀，一般包括可靠性需求與指標庫，用戶使用場景庫，測試用例庫，物料故障率庫，故障模式、原因及機理庫，故障物理模型庫，糾正措施庫，預防措施庫，探測措施庫，等。做好可靠性知識庫，企業(yè)的可靠性工作可事半功倍。
行業(yè)內做好可靠性知識庫的企業(yè)很少，因為這需要長期堅持和投入。例外的是，國內某知名企業(yè)，不僅建立了較為完善的可靠性知識庫，并且將軟件工具與知識庫結合到一起，實現(xiàn)了可靠性工作的輕量化、標準化。
來源：可靠性觀察
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