基于整车开发全生命周期的验证体系探讨

李涛 罗文 任戊瑞

摘 要：文章探讨了整车开发各阶段尤其是在早期预研立项阶段试验领域工作内容;并搭建了基于整车开发全生命周期的试验验证体系框架。

关键词：试验验证;体系

中图分类号：U467  文献标识码：B  文章编号：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，国内各大主机厂都建立了规模宏大的研发机构，如广汽研究院、吉利汽车工程研究院、上汽技术中心、长安汽车工程研究院等;这些研发机构都具备了较强的整车开发实力。

一个全新的整车开发项目，从战略规划到SOP，开发周期一般需要2～4年，包含造型设计、工程设计、试验验证等各个方面，需要进行严密的组织管理，才能在满足QCTS（质量（Quality）、成本（Cost）、时间（Time）、范围（Scope））的要求下顺利完成开发任务。而“汽车研发过程中试验工作是其中非常重要的一环”^[1]，除了在开发后期进行全面充分的DV/PV验证，更要在产品开发早期介入，研究目标市场的用车环境、竞争车型的功能、性能以及试验资源的规划策划等，才能更有效的辅助支撑整车产品开发。

1 整车开发流程介绍

整车开发全生命周期如图1，主要包含产品预研、立项批准、概念设计、详细设计、试制验证等阶段;每个阶段工作完成后设置评审阀门“Gn”，以确保项目开发各阶段所有工作都达到目标要求。

产品预研阶段主要完成产品战略定位及生命周期规划、平台技术策略等商品企划工作;立项批准阶段主要完成经济测评、商品性目标设定及造型主题选定、整车技术方案可行性分析等工作;概念设计阶段主要完成总布置、各系统及关键零部件方案设计等工作;详细设计阶段主要完成详细工程设计、整车集成校核、数字装配及仿真等工作;产品试制阶段主要完成早期/首台工程样车试制，验证样件的可制造性及系统、整车的可装配性;设计验证阶段主要完成工程样车的生产和试验验证等工作;认证量产阶段主要完成小批量试生产、产品验证、产品优化、产品准入等工作。

从整车开发流程可以看出，与试验领域工作强相关的节点主要集中在设计验证与认证量产阶段，即整车开发的后期对工程样车和小批量试生产车辆进行试验（ET/PT），以验证工程设计和批量生产工艺是否符合目标要求（DV/PV）。在上市前还将策划一小批早期量产车做品质培育，降低市场质量问题风险。

然而事实上，如果试验工作在开发后期才介入，那么势必造成验证不够充分;并且在早期预研阶段需要对目标市场主要竞争车型进行对标分析，概念设计阶段需要对技术方案进行验证。此外，在立项批准阶段早期，很有必要对车辆搭载的主要新技术进行“可试验性”（即试验技术水平、试验资源等是否满足试验需求）分析，以确保所开发车型在后期能得到充分的验证，防止市场质量问题频发。

2 各阶段试验领域工作内容

2.1 产品预研阶段

该阶段试验领域主要完成目标市场用车环境分析、对标车分析等工作。目标市场用车环境分析主要针对准入法律法规、道路、气候、目标人群用车习惯等开展调查，例如在国内需要重点考察东北极寒、西部山区等较恶劣的用车环境，北美市场需要重点考察冬季融雪盐以及东部海岸的腐蚀问题、准入法律法规等，俄罗斯和中东市场主要考察气候环境。此外，油品分析、用车便利性分析等也应作为目标市场用车环境分析的一部分。通过对目标市场数据的收集整理，最终形成《目标市场用车环境分析报告》，进而对现有试验能力和标准体系进行对比分析，以分析现有试验能力和标准体系是否能满足目标市场产品开发需求。

对标车分析工作主要根据产品战略规划，选择与预开发的车型定位相近的市场在售车型进行性能测试和主观评价，形成对标车分析报告，为产品企划和项目任务书制定做准备。此项工作的开展，如果有对标车数据库的支撑，分析报告将更加充分。

2.2 立项批准阶段

该阶段试验领域主要完成可试验性需求分析等工作。可试验性需求分析主要是为了在项目早期识别试验需求风险，避免后期设计验证阶段无法实施试验验证，保证项目顺利进行。新技术在各工程设计领域层出不穷，对于设计工程师而言，他们主要的职责是技术实现，可能忽视如何有效验证;尤其是智能网联和新能源领域，相关的试验规范和试验能力都还不完善、健全，更需要在此阶段对验证方案进行早期研讨。

可试验性需求分析的开展，其输入除了《目标市场用车环境分析报告》、《对标车分析报告》外，还包括《商品企划书》、《试验基线库》、《目标市场法规清单》、《市场高发质量问题清单》等。在信息输入后，试验经理（试验领域负责人）组织各工程设计领域和质量、市场企划等部门，针对预开发车型提出试验需求并根据自有和能整合的外界试验资源进行可试验性需求分析，对试验技术水平、人财物资源等风险进行评估，撰写《可试验性需求分析报告》，并作为整车技术方案可行性分析的一部分，纳入立项报告。

2.3 概念设计阶段

该阶段试验领域主要协助工程设计部门完成概念方案验证工作。方案验证主要针对骡车或改制车进行，验证底盘和关键系统、总成的方案合理性，如悬架调校、动总搭载等;此外，一些未开发过的较难新技术在此阶段也需要进行初步的方案验证，例如较高级别的自动驾驶系统。

2.4 详细设计阶段

该阶段试验领域主要协助工程设计部门完成仿真分析模型校核工作。该阶段主要针对零部件、子系统开展。例如测试主动发动机舱盖的弹起时间，用于行人保护分析;材料测试在此阶段也较多。

此外，该阶段还有一项极其重要的工作，即发布试验策划，该项工作将是ET、PT试验的纲领性文件，主要包含试验项目、人财物资源投入、试验周期、试验地点、样车样本数量、试验轮次等。工装模具的制造和工程样车试制依据分阶段发布的产品数据进行，所以试验工作也应当逐步开展，以便“不断验证数据发布的准确性和工装模具制造的符合性。最终通过批量试生产来验证制造工艺的质量稳定性，并获得国家法规要求的产品安全、环保等方面的强制性认证，达到正式投产的目标。”^[2]。

针对一些特殊的性能和系统，还应该策划专项试验，例如电动助力制动系统、线控换挡系统、高级别的自动驾驶系统、48v轻混系统等，应当策划整车搭载、系统、零部件三级试验，才能更全面、充分的验证其品质。

2.5 产品试制阶段

该阶段试制车间依据试验策划的样车数量开展工程样车试制工作;该阶段工程样车较少，试验领域主要完成早期工程样车样件试验工作，主要针对一些高风险、低样本量、试验周期短的领域进行试验，如操纵稳定性、平顺性、动力性等。

2.6 设计验证阶段

该阶段试验领域主要完成工程样车样件试验，支持DV工作。该阶段是试验领域工作任务最重、投入资源最多的阶段，也是发现设计质量问题最多的阶段。

各试验项目工程师需要根据《试验策划表》编制试验大纲，对涉及到的试验技术要求、场地设备、资金人员等作出规定，并对相关的人财物等试验资源进行准备。接收到试制工程样车后实施试验，主要包括试验前车辆整备、试验实施、进度控制、数据整理与汇报等。试验结束后需开展车辆拆解点检、报告编制等工作。

该阶段的试验报告将作为DV认可的必备信息;同时，该阶段发现的大量设计质量也将作为工程设计优化的输入。

2.7 认证量产阶段

该阶段试验领域主要完成小批量试生产样车样件试验，支持PV工作。该阶段紧随设计验证阶段，投入的资源也较多。试验领域除了完成《试验策划表》规定的试验任务外，还需要对设计验证阶段出现的大量设计质量问题优化方案进行驗证。

3 小结

通过以上分析，可建立如图2所示的基于整车开发全生命周期的试验验证体系框架，各阶段试验领域主要工作如下：

● 产品预研阶段——目标市场用车环境分析、对标车

分析;

● 立项批准阶段——基于整车技术方案的可试验性需求分析;

● 概念设计阶段——整车及系统方案验证（骡车）;

● 详细设计阶段——仿真模型校核（虚拟验证）及详细试验策划;

● 产品试制阶段——早期工程样车样件试验;

● 设计验证阶段——工程样车样件试验（ET），支持DV;

● 认证量产阶段——小批量试生产产品试验（PT），支持PV。

参考文献

[1] 王辉，吴传洋，张进.汽车研发过程中的试验管理研究[C].“广汽丰田杯”广东省汽车行业第七期学术会议论文集，2013年.

[2] 沈浩明.基于工作流的整车产品开发项目管理系统[D].上海交通大学，2016年.