1.汽车零部件行业市场情况概述

1.1 市场规模巨大

据统计数据，2021年全球汽车零部件件市场总规模超过17万亿元，约为全球消费电子市场总规模的3倍；预计今后5年，全球汽车零部件市场的年均复合增长率不低于2.5%，市场总规模将于2027年超过20万亿元，远超其它制造行业。2021年，国内汽车零部件市场规模约为5万亿元，约占全球市场的30%，2016-2021的年均复合增长率约为7.2%。汽车零部件行业是我国制造业的重要支撑。

1.2 国内企业长期处于中低端

2022年6月27日，《美国汽车新闻》周刊杂志发布了“全球汽车零部件供应商百强榜”（与《中国汽车报》发布结果不一致），排名前15名的企业如图所示。

德国、日本、美国、法国是汽车零部件市场的第1梯队，我国有11家企业上榜营收100名，属于第2梯队。需要指出的是，我国汽车零部件行业的规模以上企业超过1万家，其中大多数企业缺乏正向研发能力，产品不仅性能指标低并且故障率高、耐久性差，只能在低端市场勉强维持；部分企业虽然在某些方面具有技术先进性，然而产品化能力不足，可靠性问题严重。

1.3 挑战与机遇并存

国际大厂不断加大在国内市场的投资力度，以前的模式是将产品的设计、研发放在国外，把产品的生产制造放在我国，国内的技术中心更多是沟通与信息传递功能、缺乏设计与研发能力。随着国内造车新势力的崛起，近几年，国外零部件大厂加强在国内部署设计中心、研发中心，以求更接近国内整车企业、更快响应整车厂需求。甚至一些tier1国际大厂直接参与到整车厂新车型的研发过程，形成了较强的业务绑定，这加大了国内零部件企业进入高端市场的难度。

电动化、智能化、数字化、轻量化是整车发展的趋势，这些新赛道是国内厂商的机遇，动力电池是国内厂商逆袭成功的典范。近几年，国内越来越多的优秀企业进入汽车零部件行业，例如华为、美的、格力、海尔，借助这些企业在各自传统领域打拼的成功经验，有望打破国际大厂对高端市场的垄断。

2. 汽车零部件行业可靠性观察

从可靠性工作流程、可靠性指标、标准规范、专业人员、可靠性试验、供应商与物料管理、故障溯源与统计分析、软件工具与知识库8个方面进行了汽车零部件行业的可靠性观察。

2.1 可靠性工作流程

可靠性工作流程是产品在全寿命周期各阶段拟开展可靠性工作的规划，每项可靠性工作应指明工作输入及输出、牵头部门及负责人、依据的标准规范、所需的软件工具及设备、外协需求等关键信息。

对于汽车零部件行业，主要的可靠性工作包括：可靠性指标论证、可靠性建模与指标分配、用户使用场景分析、可靠性预计、可靠性设计要求导入、DFMEA、数字样机可靠性仿真、功能性能测试、HALT试验、环境与可靠性摸底试验、DV试验、PV试验、故障溯源与分析、PFEMA、批生产可靠性测试、环境应力筛选或老化、维保策略制定、现场可靠性数据分析等。

国内汽车零部件企业中，细分行业头部企业的可靠性工作流程相对较好，这些企业通常也是整车厂的tier1，样件研发过程分为A样、B样、C样、D样四个阶段。A样用于标准条件下的功能测试，通常为手工样件；B样用于DV，可以是手工样件或者模具样件；C样用于PV，使用接近最终产线的制造过程、工装模具加工；D样是产线的试生产样件，用于开展PPAP（生产件批准程序，这是依据IATF16949开展的质量管理与控制活动）。

细分龙头以外的汽车零部件企业的可靠性工作流程比较简单，主要的可靠性工作是功能性能测试、DV、PV，偶尔有部分型号开展FMEA工作，也普遍流于形式，DV、PV工作不完整，大都是环境验证类试验。这部分企业的主流产品大都是非关键的汽车零部件，例如车窗控制器、车灯控制器、无钥匙进入及启动系统、雨刷器等，技术含量低、利润薄，只开展了零散的可靠性工作。

企业在可靠性工作起步阶段，建议参考通用汽车标准GWM3172 “电子电气部组件通用规范-环境/耐久性”建立可靠性工作流程，标准中按照A/D/V三个阶段给出了建议的可靠性工作及实施方法。

企业的可靠性工作流程并不是一成不变的，应根据产品的可靠性指标要求、项目周期与成本、可用资源（人力、设备、工具、现有数据）等，确定项目的可靠性工作流程。有新兴的汽车零部件企业（激光雷达、智能驾驶）在尝试引入华为公司现有的可靠性工作流程，但是由于可用资源、组织架构、企业文化等方面存在较大差距，导致流程无法落地。

2.2 可靠性指标

产品的可靠性指标分为定量、定性两大类，定量指标包括故障率、MTBF、使用寿命、可用度等。需要对可靠性指标开展论证、确认、分配、验证4个方面的工作。

可靠性指标论证工作综合考虑客户要求、上代产品可靠性、竞品可靠性、产品开发周期及成本等要素，形成产品可靠性指标的定量、定性要求；确认（Validation）工作与软件工程中的需求确认类似，主要是确认可靠性指标是否完整、准确、不矛盾、可验证；分配工作是将产品的可靠性指标分配到低级别的各层级。

产品最主要的可靠性指标为耐久性、故障率、环境适应性，汽车零部件行业的传统特色是比较关注耐久性与环境适应性，较少提及故障率指标（MTBF）。整车的设计寿命一般为10年/16万公里或15年/30万公里，要求核心零部件（发动机、传动系统、变速箱、悬架、底盘等）的B10寿命不低于以上值。

作者接触到的一些汽车零部件企业，普遍没有开展耐久指标的分配与验证工作，完整的验证过程包括方案阶段基于数字样机的耐久性仿真验证、DV及PV阶段的耐久性加速试验验证、使用阶段基于现场故障数据的耐久性验证。非tier1的零部件企业，难以得到产品完整的现场故障数据，加上DV及PV中仅做一些环境验证等工程类试验，大都不知道自己产品的可靠度是多少。

2.3 可靠性标准规范

可靠性标准规范对于指导企业开展可靠性工作、提升工作标准化与效率具有重要作用。很多技术类的可靠性标准规范包含企业对可靠性工程经验的总结与提炼，一般不对外公开。

汽车零部件行业在可靠性标准规范方面具有较大优势，因为有很多国际、国家、行业、整车厂标准规范可以参考，例如ISO16750系列的环境试验标准，GB/T29307、GB/T31484等国标，SAE（国际汽车工程协会）、AEC（汽车电子设备委员会）的行业可靠性标准规范，以及通用（GMW3172、8287）、大众（VW80000）、福特等整车厂的可靠性标准规范。

优秀的汽车零部件企业应针对每项可靠性工作开发出自己的标准规范，并基于可靠性工程实施情况不断进行版本迭代。企业可靠性标准规范不一定要比国际/国家/行业的标准规范内容详尽、条件严苛，重要的应具备较好的可实施性。目前，国内零部件企业在可靠性标准规范的开发方面是个弱项。

2.4 可靠性从业人员

企业中参与可靠性工作的管理或技术人员都属于可靠性从业人员，做好各项可靠性工作不仅需要可靠性工程师，还需要设计工程师、测试工程师、工艺工程师、制造工程师、售前工程师、售后工程师、质量工程师、项目经理、采购人员等共同参与。

可靠性工程师属于第1梯队，需要掌握的可靠性知识最多（可靠性工程师的5级能力等级）；设计工程师、测试工程师、工艺工程师、制造工程师、质量工程师属于第2梯队，需要掌握一些可靠性工程类方法；售前工程师、售后工程师、项目经理、采购人员等属于第3梯队，需要了解企业的可靠性工作有哪些，对产品可靠性有什么作用，等。

目前，作者开展咨询工作的汽车零部件企业属于细分领域优质企业，大都有可靠性工程师岗位，少的有1-2名、多的有几十名，但有的企业没有独立的可靠性部门，可靠性工程师归属于品质部、研发部的居多。很多可靠性工程师都是从别的专业转岗，没有足够的理论知识与工程经验，导致可靠性工作的效果差，亟需开展针对性的可靠性知识培训与能力提升。

2.5 可靠性试验

可靠性试验也叫做可靠性测试，通过施加环境应力和工作载荷的方式进行产品功能性能测试，用于剔除产品早期缺陷、增长产品可靠性水平、评估或验证产品可靠性指标。可分为工程试验与统计试验两大类，工程试验：暴露产品在设计、工艺、元器件、原材料等方面的缺陷，采取措施进行排除、改进，提升可靠性。统计试验：获取失效时间或退化数据，建立统计模型，评估或验证可靠性指标。

研制阶段，期望利用可靠性试验发现样品尽可能多的设计缺陷，试验类型包括功能性能试验、HALT试验、环境摸底试验、可靠性/耐久性摸底试验等。HALT试验主要有两大功用：1）快速暴露产品的薄弱环节，进而改进设计；2）获取产品的工作应力极限、破坏应力极限等信息，验证设计裕量。

验证阶段，包括设计验证（DV）和产品验证（PV）；主要分为功能性能验证、环境适应性验证、耐久性验证3大部分。环境适应性验证主要分为电学、机械、气候、密封、化学几大类。

可将企业的可靠性试验能力划分为5个等级（多角度认识产品全寿命周期可靠性试验），目前，大多数汽车零部件企业的试验能力没有达到等级2。很多企业对加速应力试验技术特别关注，期望在设计验证阶段用高效的加速试验等效产品在客户端的使用过程，如果发生故障就改进设计，以此提高设计的可靠性。

进一步提升可靠性试验能力，建议需要：

1）开展用户使用场景分析工作，尽可能掌握产品在客户端使用情况及工况谱；

2）DV/PV中的试验项目要落实DFMEA中的探测措施，针对自己产品的故障模式、原因与机理开展验证工作；

3）应开展HALT试验确认产品的设计应力极限，摸清工作应力极限与破坏应力极限。

2.6 供应商与物料管理

供应商提供的物料不合格/不稳定是影响企业产品可靠性的重要因素。供应商管理实质是对物料的外部延伸管理，主要包括：

1）创建各物料的首选供应商及合格供应商列表；

2）定期对供应商进行评估或审核，修正供应商列表；

3）及时获取供应商产品变更通知（包括生产终止通知）；

4）对供应商提出明确的可靠性指标要求及工作要求，并写入协议或合同中；

企业内部的物料管理包括：

1）物料统型与编码（降低物料品类、方便质量管理）；

2）物料全过程信息管理（入厂、储运、加工、出厂、使用各阶段信息，方便将故障溯源到物料或工艺）；

3）对物料进行技术规格验证。国产物料不少是对标国外大厂型号研制，技术规格书中也是将别人的技术规格直接参考过来，实际上自己产品达不到那些技术规格，有条件的企业应该对物料进行技术规格验证。

行业头部企业普遍开展了供应商与物料管理工作，对于关键物料还有SQE（供应链质量工程师）进行质量把关，物料的制造过程、质量控制情况等。进一步，行业头部企业还需要对关键供应商建立可靠性工作与评价规范，指导其必须开展哪些可靠性工作、需要达到什么可靠性指标、如何对指标验证等。

2.7 故障溯源与统计分析

故障溯源与统计分析的目的是收集研发测试、可靠性试验、生产测试和用户现场的故障数据，分析故障根本原因，确定纠正措施并验证其有效性，生成故障分析报告，并对故障数据进行统计分析。

故障溯源可根据8D、FRACAS等指南展开，核心是获取故障物料从入厂到加工、使用的历史记录，进行故障根本原因分析，追溯到特定物料或工艺的故障模式和故障机理，提出有效的纠正措施实现可靠性改进。故障溯源属于高难度的可靠性工作，经常让项目团队焦头烂额，主要问题是前期的可靠性分析、设计验证、产品验证、供应商与物料管理没有做好，结成了一团乱麻。

企业可靠性知识库的重要信息都来自故障溯源工作，包括用户使用条件、故障模式、故障原因、故障影响、纠正措施、验证方法等知识库，可为后续产品的前端可靠性工作（DFMEA、可靠性试验）等提供输入与支撑，形成可靠性工作的良性迭代。

现场故障数据统计分析工作主要包括：分别绘制故障模式、产品组成的帕累托图，拟合故障率曲线分析是否存在明显的早期故障及恒定失效率水平，进行现场可靠性评估、维保费用预计等。一些汽车零部件企业将产品现场故障率的降低比例或单位产品维保费用的支出作为可靠性工作的绩效目标，这需要定期进行现场故障数据统计分析。

2.8 软件工具与知识库

为了顺利开展可靠性工作，一些软件工具是必要的，例如需求分析软件、可靠性建模与预计软件、FMEA软件、热学仿真软件、力学仿真软件、电路仿真分析、试验设计软件、知识库管理软件，数据分析软件（Minitab、JMP、Matlab、Origin）等。根据企业实际情况，可购买商用软件或者自己开发。

可靠性知识库是企业可靠性工作经验的沉淀，一般包括可靠性需求与指标库，用户使用场景库，测试用例库，物料故障率库，故障模式、原因及机理库，故障物理模型库，纠正措施库，预防措施库，探测措施库，等。做好可靠性知识库，企业的可靠性工作可事半功倍。

行业内做好可靠性知识库的企业很少，因为这需要长期坚持和投入。例外的是，国内某知名企业，不仅建立了较为完善的可靠性知识库，并且将软件工具与知识库结合到一起，实现了可靠性工作的轻量化、标准化。