新能源汽车开发过程的质量管理

姚平丽

摘 要：本文以独立汽车设计服务行业为研究背景，进行新能源汽车开发项目质量管理实践，分析论证了使用质量管理工具（如QFD、过程方法）对完成新能源汽车开发项目输入识别分析、质量目标设定，质量控制要素资源识别，将质量控制活动前置，从而实现质量控制结果的效果，通过项目实践证明，使用过程控制方法的新能源汽车开发过程的质量管理活动能有效控制项目设计开发质量，避免了返工设计，缩短开发周期，满足新能源汽车开发的要求，明显提高项目验收通过率。

关键词：新能源汽车开发：过程控制方法：质量门

1 新能源汽车项目质量管理的现状和特点

最近10年来，新能源汽车发展迅速，但是由于时间不长，中国的新能源汽车大部分还停留在传统车型更换动力总成的新能源汽车生产模式，尚未形成新能源汽车开发的流程和独特的质量管理方法。由于各个汽车生产企业开发经验和管理经验不尽相同，所以质量管理方式和水平也参差不齐。有的企业仍然依靠质量检验来进行新能源汽车的质量控制，而有的企业已经将质量控制的重点提前到新能源汽车开发阶段，这已经是实质性的提升。

本文作者通过充分论证公司的新能源汽车的项目实践得出结论，新能源汽车的质量管理活动应前置：

（1）产品策划阶段应充分调研市场、识别顾客要求，特别是真正的期望和潜在需求，并转化为工程设计阶段早期输入，这是决定一个新能源汽车能否开发成功的关键；

（2）产品开发阶段就要充分验证产品的安全性和产品质量，要把潜在问题从设计阶段就避免，才能使得产品可靠性和耐久性经得起时间和使用者的检验。

（3）要与供应商同步开发，要让顾客和供应商深度参与新能源汽车产品研发过程。

对于一个新能源汽车项目来说，设计阶段作为整个产品开发、生产过程中的开始环节，是非常重要的一环，必须策划质量管理/控制的策略，合理制订并监控质量目标，通过质量门径管理理论来验证和确认阶段质量目标的完成情况。新能源汽车设计前的“质量活动”必须摆在非常重要的地位。

2 新能源汽车的开发流程

根据过程方法的理念和原则，结合了独立汽车设计企业和汽车生产企业共同合作开发和生产的新能源汽车的项目实践，按照门径管理的思路将新能汽车开发过程分为6个阶段，8个质量门（G8阀），9个里程碑节点，如表1：

在新能源汽车开发的整个周期和成本中，概念设计阶段的造型设计投入的人力、物力、成本所占的比例虽不高，但这个步骤却至关重要，是直接影响接下来的整个流程产品最终市场销量的关键一步。所以新能源汽车造型以及内外饰上的特点对于汽车设计和生产具有十分重要的意义。新能源汽车的造型设计中要重点关注新能源汽车的相关特点，体现文化、艺术与生态环境的和谐平衡。

3 新能源汽车开发流程的质量管理

根据先期产品质量策划及控制计划（ APQP）依据的理念，产品质量主要由设计决定，因此将质量管理和控制活动从生产阶段提前到开发之前及开发过程尤其重要。

3.1 产品策划阶段

产品策划阶段主要包括项目预研和项目启动两个子过程。

3.1.1 项目预研

依据过程方法，确定新能源汽车项目的预研过程是整个设计和开发过程的一个子过程，是确定设计和开发过程输入的子过程。

预研过程主要活动是进行项目立项研究，包括产业背景和市场调查、市场分析、客户需求分析、竞争分析、政策法规解读、产品配置与组合分析、造型趋势分析；技术水平及现状分析，新工艺、新技术、新材料应用情况调研分析；绘制造型方向性草图（一般为8个）；批准项目研究的预算；对项目进行经济评估、确定项目开发宏观目标和实现目标的具体规划。确定目标车型价位、目标客户群、竞争车型、流行元素等。总布置设计是预先对车内各部件以及乘员坐姿等的布置，以满足功能空间要求，以及驾乘人员的人机工程要求。

3.1.2 项目启动

Pre-G8评审通过后进行项目启动过程，项目启动过程的输入来源于项目预研过程的输出，预研阶段的结果如果是要开发某款车型，且经过市场调查和分析论证需要启动项目进行项目开发，或投标成功，接到某主机厂的项目开发工作，即可转入项目启动阶段。

项目启动过程主要是进行项目设计和开发过程的策划和质量控制计划的策划，包括对整个设计和开发阶段设置关键评审节点，安排评审、验证、确认活动，项目综合可行性分析（制造、进度、预算、经营要求）；产业和市场分析、产品诉求；

具体活动包括：编制初始的产品设计任务书和平台（含电器）构架方案，专用件清单；标杆车和参考车的分析与研究，政策法规研究；造型预认可，确定基于造型草图的单一造型方向（含工程分析）；造型相关长周期、构架和动力总成采购件的供应商清单；项目总预算和各部门G8-G6的详细预算；初始目标成本；项目的主进度。

启动附件需要项目策划团队的参与，包括总体设计部，多少名专家、多少名高级、一级工程师，成立项目核心团队。

需要的材料和软硬件设备包括：需要项目预研阶段的分析结果作为项目策划的输入，需要Project等基本的软件和电脑设备以支持项目的策划完成。

方法：总体设计应根据“对标分析计划”对竞品车型实施主、客观评价；进行对标分析。必要时对竞品车实施拆解测量，编制“竞品车分析报告和开发建议”等文件；制定整车集成开发计划、确定整车开发技术路线并确定整车基本尺寸，进行整车初步布置。

造型设计应编制造型趋势及方向分析的工作计划，根据“竞品车分析报告和开发建议”编制《造型趋势及造型方向报告》，并根据“整车基本尺寸”进行效果图第一轮设计（一般为“12选6”）；再根据总布置图第一版及效果图SEG分析结果，完成效果图第二轮“6选3”的筛选；效果图经再次修改并进行效果图SEG分析后，评审确定效果图“3选l”最终方案——效果图冻结，完成总布置的初步設计及整车性能目标发布。

项目启动过程的关键绩效控制准则为：设置的关键控制节点为G8阀，“项目启动”的关键评审节点是G8，评审内容包括：造型评审及造型预认可报告、产品配置表、产品技术方案、性能及技术路线分析报告、VTS、SSTS目录、造型方案及工程分析报告、整车产品设计任务书、整车开发项目主计划、项目执行计划批准书。评审后确定过程输出，包括整车初步布置、效果图冻结、整车性能目标、项目执行计划批准书发布。

新能源汽车项目启动阶段质量评审重点把控关键点包括平台选型、驱动电机选型、电动选型方案、控制系统控制策略方案可行性确定等。

3.2 概念设计阶段

概念设计过程执行好坏的考核测量准则是电机、电池的布置方案合理性，电控系统的设计方案可行性、目标性能的实现技术路线、mule car制作计划、试制计划及试验计划的合理性，vrs、SSTS初稿、产品设计开发进度.二级计划、工程样车试制计划、关键/重要零部件开发计划、整车/零部件试验计划的合理性、改进设计方案正确性和性能指标适宜性。

为了满足概念设计过程目标，需要配备设备和造型设计软件，如造型效果图绘图仪，工业设计软件Alias，以满足造型概念设计阶段的需要。

设定新能源汽车开发的关键质量目标包括：安全性，环保性能，动力性、经济性、轻量化指标、风阻系数、续驶里程等，在设定这些关键指标时使用的方法是：参照国家强制性标准和国家准入管理规定的最低标准，安全性方面的标准如GBT 18384.1-2015电动汽车安全要求第1部分：车载可充电储能系统（REESS），GBT 18384.2-2015电动汽车安全要求第2部分：操作安全和故障防护，GBT18384.3-2015电动汽车安全要求第3部分：人员触电防护，GBT 19751-2005混合动力电动汽车安全要求。GBT 18384.2-2015电动汽车安全要求第2部分：操作安全和故障防护等。环保性能方面的标准，如C-ECAP中国生态汽车评价规程（2015年版）。在设定经济性方面的指标时要参照国家2016年开始正在编制的《电动汽车能量消耗率和续驶里程试验方法》标准。

3.3 工程设计阶段

工程设计阶段的输入来源于概念设计阶段的整车设计方案、总布置设计图，造型A面等输出。新能源汽车的工程设计过程包括项目批准和工程发布两个阶段。

工程设计过程的监视和测量目标主要是保证工程设计的输出满足概念设计阶段确定的目标要求，确保工程设计方案的正确性，确保工程设计满足整车功能和性能目标。为满足工程设计目标，工程设计过程所需要的资源包括车身、底盘、电器、电控、电源、电机、造型等各专业有丰富设计经验的工程师共同组成工程设计团队，还需要SE工程分析团队，还应有供应商开发团队与工程设计进行同步的供应商开发和管理，每个专业应至少一名高级工程师参与团队。

工程设计阶段所需要的满足工程设计过程结果的资源包括，油泥模型的铣销加工设备、油泥模型烤箱，模型细致加工工具等、ATOS点云扫描仪，VR虚拟现实体现设施设备。

工程设计过程的关键控制节点分别为G6阀和G5阀。

3.3.1 项目j比准阶段

项目批准阶段的主要工作是：进行初步整车总布置和性能开发，批准项目综合可行性分析，评审产品配置，通过后冻结。进行新能源汽车结构详细设计，输出TGI数据，用于支持模具商开始同步工程工作的开展，利用TGI数据制作软模。此阶段正式成立SE同步工程小组，对初步的系统和零部件设计进行SE分析和同步工程，确定联合设计供应商；协助生产厂根据项目开发目标要求批准项目经济性方案，含零部件物料成本、投资和开发费用；生产制造厂根据设计方案批准批量制造模具和生产设备的投资；同时对模拟样车进行试乘试驾和评审活动；根据评审结果和设计方案启动（EP）样车试制工作；通过项目过程监督和评审对项目主进度进行评估和修正。

传统的造型设计需要3轮油泥模型评审，1：5或1：4油泥模型1个，1：1油泥模型1个。3轮A面数据：I阶段，Ⅱ阶段，直至定型阶段。3轮色彩方案设计。而新能源汽车的造型设计可以采用先进的全数字化模型开发方式，进行VR模型制作，虚拟现实评审，利用三维虚拟现实造型技术代替油泥模型对造型效果进行评价和修改，经过国家科技支撑计划项目“汽车产品研发与工业设计服务共性关键技术研究开发及示范工程[4]”项目的实践研究发现，使用参与式创新智库、虚拟现实仿真评价、用户体验和云计划服务平台进行新能源汽车的研发，工程工艺模型完整性符合度由70%提高到92%，从而缩短开发周期27%，使用这种虚拟手段减少了造型设计的油泥模型验证环节的，减少了油泥模型的制作数量，节省了油泥模型的使用量，缩短整车的开发周期，符合新能源汽车绿色设计的环保主题要求。在对新能源造型设计质量的把关方式上使用更先进的虚拟现实评审和修改，即节省成本缩短开发周期，又提高了模型符合性。最后制作1个1：1油泥模型进行造型最终确认，通过评审将造型实体模型冻结。

模拟样车制作是造型开发的最后一个阶段.将内、外饰在同一个模型车体中表现出来。这个制作过程还涉及到内、外饰的色彩设计，材质、面料和图案设计等，便于如实体现车型最终出来之后的状态。

此阶段的关键控制节点为G6阀，分三个阶段的评审，G6-3：A面初版、对TGO数据进行CAE分析及优化；G6-2：TGI CAE分析及优化；G6-I： EP样车CAE辅助整改；

G6-3关键节点的评审目的是确认设计正确性，评价节点输出满足设计和开发输入及质量目标的程度，提出存在的相应问题。评审要点为CLASS-A第一版数据”、“整车VTS、SSTS”、“工程样车试制任务书”、“工程样车试制计划”、“工程样车试验大纲”、 “CAE分析报告”、 “平台TG2（最终冻结状态的产品数据）数据”、“車身TG1数据”等。

G6-2关键节点的评审是对试制结果确认，评审要点为“铣削模型（主模型/验证模型）”、“车身TGI数据CAE分析报告”、“系统及关键零部件性能目标”、“EP1（ EP2）样车”、“样车试制问题整改结果”等，对样车试制结果是否满足系统质量目标和关键零部件性能目标进行确认。如不能满足质量目标和性能目标，则要再次使用DFMEA进行设计失效模式分析，并使用8D等原因分析工具对失效原因进行分析，制订预防性纠正措施，形成评审记录和整改报告。

G6-I关键节点的评审是调整计划确认，试验结果验证确认，评审要点为评审要点：工程样车试验工作总结报告、CLASS-A、CAE分析报告、根据工程样车试验反馈问题整改情况、BOM表等，评审设计结果是否能满足开发质量目标的要求，存在哪些问题，如何更改等。

3.3.2 工程发布阶段

此阶段主要是进行详细工程设计，进行3D、2D图设计。批准新能源汽车的整车总布置设计、整车性能目标和功能目标；系统和零部件设计更新，下发TG2、数据；SE同步工程，分析设计和工艺、设计和制造的一致性，完成零部件、模具、工装的开发方案；制造可行性报告评审；长周期模具铸造启动；评估项目经济性；第一辆EP车评审；项目主进度审核。

本阶段的主工作是根据EPI（ EP2）样车试验情况及CAE分析结果完善车身TG2数据制作，对总布置第三版数据进行完善，完成运动校核报告，总布置完善和冻结。

此阶段质量控制主要是通过进行详细的检查和评审，检查、完善设计文件，对EP2工程样车试制及试验计划、使用说明书、用户手册、回收再利用率计算书、整车拆解指导书等文件进行检查和评审。此阶段质量控制的关键控制点是G5阀，评审要点为车身TG2数据、CAE分析报告、标准化审查报告、《模拟样车试验TIR和试制BIR问题》、EP2工程样车试制及试验计划的合理性确认。

评审通过后进行工程交付，形成《评审记录》，《交付清单》。

3.4 试制试验与认证阶段

样车试制试验与认证是开发项目中最后一道质量管理活动，根据开发目标要求，对工程设计方案进行生产前的试验和验证，确认设计结果满足开发目标的程度，确保工程设计结果满足开发目标要求，此过程输入是工程设计过程的输出，包括工程设计文件，TG2数据，分析报告等文件。

过程的输出是试验报告，认证公告等，证明设计结果满足开发目标要求，对于不满足设计要求的设计方案提出问题，进行设计完善。

所需要的资源是制作样车的试制生产线，模/夹/检具，还需要动力系统、控制系统等试验台架，CAE分析软件、轮毂试验等试验设备，还需要与第三方监测机构和国家工程试验室进行合作，共享试验设备，才能满足试验与认证过程的要求。

此阶段需要试制工厂和试验部门团队成员参与，主导试制和试验相关活动。

根据过程方法的理念，本过程是对整个开发的监视和测量过程，目标是验证生产工艺可行性，确认设计和开发结果的生产可行性，主要活动是生产试制样车，并进行试验验证，验证设计结果满足设计开发目标的程度。

对应关键节点是G4阀，分为G4-2工装校车试制阶段和G4-1工装校车试验阶段，本阶段重点工作是产品、工装验证，生产、工艺、供应部门进行生产准备，进行模、夹、检具制作，工装样车试制、试验。设计部门进行技术支持，对关键件/重要件进行首件鉴定准备，与供应商签订试生产技术协议等，本阶段质量评审的重点是生产工艺验证结果确认，生产试制样车试验验证结果，确认设计和开发结果的生产可行性，验证设计结果满足设计开发目标的程度。

3.4.1 工装样车试制阶段

生产部门接受并确认图纸，进行生产准备，包括编制生产准备计划，进行生产试制件检查及台架试验验证。设计部门进行工装样车试制技术支持，参与进行试制件的检查、关键件/重要件进行首件鉴定工作及供应商评审工作。

G4-2评审要点：生产准备计划、工装样车试制计划、工装样车试验工作计划、供应商评审工作计划及工艺分析报告的适宜性、充分性和有效性。

3.4.2 装样车试验阶段

生产部门组织工装样车制作、对过程中发现的问题汇总，工艺部门负责工装夹具的验证及生产线设计的调整。设计部门编制《公告》申报及认证工作计划，跟踪工装样车的试验，记录试验问题，并进行CAE分析辅助改进。确定最终性能指标，完成整车参数表、使用说明书、报废车辆拆解手册、维修手册的编制。

G4-I质量评审要点：《整车试验状态报告》、《整车性能问题状态报告》、《EP车TIR和BIR（试验和试制）问题关闭报告》、《制造工艺验证造车MCB评估报告》、《公告》及认证工作计划合理性确认等。

3.5 生产准备阶段

通过试制试验和认证过程的反馈结果对设计方案进行完善并整改评审通过后，进行生产准备阶段，此过程的输入来源于工程设计过程经过试制试验与验证修改之后的数据输出。

此过程的目标是验证生产线的适宜性和可行性，解决工艺和生产问题，确保量产顺利进行，生产准备阶段的关键控制节点为G3阀“预试生产阶段”和G2阀“试生产阶段”。

需要的资源和设备需求包括生产车间、生产线，零部件准备充分、生产工艺文件等，支持生产准备阶段活动达到过程目标。

汽车生产厂的生产部门接收数据后组织进行生产线调试，进行小批预试生产，初步确认生产工序及工位，设定流水线长度。试验部门进行PPV试验，由总体设计部组织各专业进行《公告》认证资料的准备，协助认证试验工作，完成《公告》申报及小批试生产准备。

G3阀质量评审要点为《试验问题TIR关闭情况》、《PPV造车BIR问题关闭情况》、《PPV造车质量评审报告》、《整车性能问题关闭报告》、《整车试验工作汇报》等报告的适宜性、充分性和有效性確定。

通过G3阀质量评审后，生产及工艺部门对生产线进行调试，进行试生产，暴露问题，调整工序。设计部门协助完成认证试验，《公告》申报，工程签发。

对G2进行质量评审的要点为试验问题TIR关闭情况》、《pP造车BIR问题关闭情况》、试生产工作总结报告等的充分性、适宜性和有效性。

3.6 量试与投产阶段

SOP是新能源汽車设计阶段的结束，是正式生产的开始，对应关键节点为G1阀。过程输入是经过生产准备阶段验证通过后的满足批量生产要求的生产线，生产工序，供应及自制件的配合工序。

过程活动是一是进行小批量生产，完成《公告》申报及生产图纸的下发，与供应商完成供货技术协议的签订，供应部门进行生产原材料、配套件的供货组织，生产部门完成自制件的生产准备。工艺部门确定生产节拍、完成生产加工线，总装流水线的调试。

G1阀评审要点为《试验问题TIR关闭情况》、《P造车BIR问题关闭情况》、供应及售后服务工作准备情况，成本核算的准确性确认等。

经过小批量生产后，进入投产阶段，投产要严格按照设计阶段确定的生产图纸和相关技术要求进行生产，并进行过程检验和检查确认，确保新能源汽车生产质量。

4 新能源汽车开发流程的质量管理应用成效

能过以下项目对新能源汽车的开发流程实践，证明了使用过程方法对新能源汽车开发过程进行质量控制可以保证项目质量目标和开发目标的实现，项目证明如下：

（1）国家科技支撑计划项目取得的成效，利用过程方法等质量管理方法进行项目质量管理，通过迷迪电动车的研发过程质量控制，使项目研发工作质量得以保证，试验结果满足项目开发要求，顺利通过国家科技部验收评审。

公司开发了一款插电式混合动力车，在项目开发过程中实践使用过程方法和质量门控制的开发流程质量管理，使项目开发成功，开发结果满足开发目标。

另外还接受国内各大主机厂的委托开发了数款电动车，均取得的了相应的项目成效，满足了开发目标要求，顺利通过顾客验收。

实践证明，使用过程方法的新能源汽车开发过程的质量管理活动能有效控制项目设计开发质量，满足新能源汽车开发的要求。

5 结语

本文以纯电动汽车为例，详细阐述在新能源汽车的设计和开发过程中如何开展质量管理工作，如何进行关键点的控制，确保通过质量控制活动保证新能源汽车的设计和开发质量。

在新能源汽车的开发流程中，新能源汽车的设计质量把控的重点是把质量控制活动前置，从源头抓起，预防为主，防范于未然。