汽车可靠性工作的历史回顾

世界可靠性工程的发展历程

国际上，可靠性工程的概念始于高风险的航空工业，可以说20世纪30-40年代是可靠性工程的萌芽期。

20世纪50年代，美国成立了电子设备可靠性顾问组(AGREE)，可靠性作为一门独立的学科迅速兴起，可以说可靠性进入了兴起与独立期。

20世纪60-80年代可靠性科学与可靠性工程进入发展期，美国先行，带动其他国家。在这时期，国际上制定与修订了大量的可靠性标准，成立了诸多的可靠性研究机构，深入开展了基础理论、工程、试验方法等的研究，

20世纪90年代以来，随着质量管理理念的不断提升，可靠性工程也进入以预防性系统为主的工程阶段，建立更加全面而完善的可靠性体系，强调持续改进，努力实现零缺陷、零故障的目标，可靠性工程进入全面发展期。

中国汽车可靠性工程历程

1958年我国建成了第一汽车制造厂（以下简称“一汽”）-第一个流水作业的现代化汽车工厂，奠定了我国汽车工业的基础。

一汽初始的产品与生产管理技术引进自苏联，技术与管理水平相对落后于欧美日，加上计划经济体制的弊端，汽车产品质量与可靠性水平长期处于落后状态。典型的例子是：来提新车的用户必须带修理工，公路上车辆虽然不多，却经常遇见因故障抛锚的车辆。低下的产品质量给使用者带来严重的损失，甚至战场上因为车辆抛锚导致无故伤亡。周恩来总理专门为汽车的质量问题做了批示，要求迅速改进。

1983年针对汽车产品普遍存在的质量问题，当时的汽车工业主管部门中国汽车工业总公司组织开展全国汽车质量检查工作，在海南岛组织大规模汽车道路试验，同时由长春汽车研究所牵头开展了汽车可靠性评价方法等课题研究。汽车行业第一次引入航空航天行业以及国外汽车产业有关的可靠性理论方法，结合当时汽车产业的情况具体定义了故障模式及其分级、MTBF、MTTFF、有效度、B10寿命等概念与评价方法。同时，由国家投资建设海南汽车试验场。在海南汽车试验场的可靠性道路设计中应用了路面谱仿真技术，这些典型的路面谱是根据国内典型地区（包括新疆、东北、海南等）典型道路实际测量结果统计得到的。当时计算机还处于穿孔纸袋时代，随机振动仿真是相当超前的。除可靠性专用跑道外，海南试验场还建设了高速跑道。试验场建成后，制定了以试验场道路为主、部分利用五指山地区山路的海南汽车试验场可靠性试验考核规范，第一次使我国整车可靠性考核试验进入试验场为主的规范化阶段，对可靠性考核评价提供了重要条件。在国家加强监督检查情况下，汽车产品可靠性有所提高（见表 1），但总体质量意识与质量管理水平还是十分落后。

20世纪90年代随着国家的改革开放，世界先进的汽车制造技术通过合资生产方式大量进入中国，对习惯于计划经济思维方式的中国汽车企业以巨大的冲击。广大的消费者能够容易地接触与购买到高质量、高可靠性的汽车产品，国内汽车企业开始学习与应用先进的质量理念与方法，推广ISO9000、QS9000、ISO/TS16949等先进质量管理体系方法，建立现代质量管理体系，同时建设了一批具有国际先进水平的试验室与汽车试验场，产品质量与可靠性水平有了显著提高。但由于各个企业对质量理解与努力的差异，产品的质量与可靠性水平也逐步拉开距离，部分自主品牌产品的质量水平已逐步接近世界先进水平，仍有部分企业对质量管理认识停留在初级水平，盲目扩大产量、增加品种型号，而产品质量问题不断，市场口碑很差。

进入21世纪，国家提出了由汽车生产大国转变为汽车强国的战略目标。在国务院组织制定的“中国制造2025”计划中，强调“创新驱动，质量为先。”坚持把质量作为建设制造强国的生命线，强化企业质量主体责任，加强质量技术攻关与自主品牌培育。建设法规标准体系、质量监管体系、先进质量文化，营造诚信经营的市场环境，走以质取胜的发展道路。这个目标为汽车产业提出了重要的方向，可以预期，未来10年中国自主品牌汽车产品质量会有一个质的飞跃，其中可靠性工程将扮演十分重要的角色。

表1：1984-1988我国汽车产品MTBF历史数据统计

图1：我国汽车产品MTBF的变化

可靠性对建设汽车强国的重要意义

可靠性的经典定义是：“产品在规定的条件下，在规定的时间内完成规定功能的能力”。现代可靠性的概念还在不断提升，人们追求的目标是“在规定的条件下、在规定的时间内零缺陷、零故障”。消费者购买了一辆汽车，可以放心使用，期望除了规定的维护保养外，不要有任何意外的故障发生。我们已经看到世界上已经有一些产品正在实现这个目标。如果说质量是企业的生命，那么，可靠性就是质量的基础。可靠性差的产品，即使性能再先进也不会得到消费者的喜爱，同时会给企业自己带来直接与间接的巨大损失。 

国外案例

2007年，在美国发生了震惊汽车业的“丰田踏板门事件”。丰田公司的某车型因加速踏板卡死、加速踏板粘连故障涉及17起相撞事故，致使5人死亡，召回 8 百万辆车。仅赔偿金就向美国车主支付12-14亿美元 。丰田多年来树立了安全可靠及性能良好的声誉几乎毁于一旦 。

除此以外，国外还有很多的召回事件，如通用汽车点火开关故障召回事件，高田安全气囊充气装置召回事件等，都是由于可靠性的问题导致汽车重大安全事故的案例，也说明了产品可靠性的重要性。

图2：丰田踏板门事件新闻截图

国内汽车召回情况

2014年国内汽车累计召回台数达499.7万台（所有车型，含自主品牌），十余家自主品牌车企实施召回，涉及车辆达126万台。可靠性问题越来越影响到企业的生存与发展越来越受到重视。

图3：国内汽车召回情况示例

降低成本是企业经营的重要目标，但是如果是以降低质量为代价，那是非常错误的。低的质量与可靠性不但以品牌贬值为代价，实际上也往往会增加了企业的成本。举例：国内某企业的一款车型，前两年的保修费用近4千万元人民币，简单推算下来，3年6万公里保修期内，维修成本就是6千万元。如果该企业有10款车型（很常见），则保修期内的保修成本就是6个亿元。

图4：国内某乘用车保修成本分析

近代汽车可靠性工程的主要进展

可靠性数据集中管理与大数据挖掘

随着互联网技术的发展，现在国外许多汽车企业已经形成了从产品开发过程到产品维修数据的全生命周期可靠性数据管理。对国内汽车企业而言，每个企业有着自己的4S店或特约维修站，经过多年的发展，已经积累了大量的数据。基于这些海量的数据，开展相关的可靠性数据挖掘与分析，系统了解历史产品的可靠性水平（如失效率、零部件寿命）以及新产品上市后的可靠性水平监控与预测，已经成为国内汽车企业越来越迫切的要求。

预防性工程以及设计阶段可靠性指标追踪

可靠性的表现有几个方面，一个是使用出来的，一个是试验出来的，另外一个是设计出来的。在使用阶段出现的可靠性问题，需要企业花大量力气去整改，成本最高，也影响企业的竞争力与最终产品的市场占有率及用户品牌忠诚度。试验阶段的可靠性需要很多物理样机开展大量的可靠性测试，相对而言成本也是比较高的，而且周期较长。目前世界上大多数汽车企业的可靠性将工作重心转移到产品的设计阶段，即预防性的可靠性设计工程。在这个阶段，大量的可靠性技术，如可靠性风险评估，可靠性预防性规划与追踪，系统的FMEA、FTA、健壮性设计等应用，可以保证在产品设计阶段的潜在失效得以系统而有效的预防，并通过有效的手段在设计过程中可以追踪产品的可靠性水平。

完善的失效模式库建立与失效机理分析

对国内的很多汽车企业来说，如何有效地开展FMEA以及对失效机理的分析是个难点，而实际上FMEA工作最关键的是需要通过企业持续的实施与推广，积累企业对产品结构、功能、失效以及相关纠正措施的相关专家经验。

国外很多汽车企业经过多年的积累，已经形成了非常完善的失效模式库以及失效机理库，在进行新产品可靠性开发或者针对出现的失效问题解决的时候，可以快速定位到以前发生的失效并能够通过预防再发的措施确保下一代类似产品不会出现同样的失效，大大提升了可靠性设计的效率，也为可靠性失效的预防提供了有效的手段。同时，失效模式库与失效机理的积累对产品的可靠性试验验证也提供了强有力的输入。

集成化的载荷谱收集与自动化分析技术

在可靠性设计与试验过程中，载荷谱的信息非常重要。因为它决定了设计过程中（如CAE仿真）的载荷输入是否正确，试验过程中的试验室载荷是否与实际使用载荷一致。它是可靠性设计非常重要的输入，因为可靠性的定义就是在一定的使用条件下满足一定功能的能力。这个使用条件，指的就是载荷谱。

完善的加速寿命试验设计及相关加速模型（也称损伤模型）的建立与完善

加速寿命试验的设计与评估是许多汽车企业面临的难点之一，首先对于零部件的关键模式必须非常清楚，另外对于失效模式相应的载荷谱信息需要全面，在此情况下，如何选定加速模型，确定加速因子，如何设计相关台架试验，试验后如何评估零部件的寿命并预测在现场使用的实际寿命，每个技术点都不是非常容易的事情。

在国外的许多汽车企业，通过多年的研究与积累，已经形成了大量关键零部件的失效模式库（上述第3点已经提到）以及相关的载荷谱信息（上述第4点也已提到），同时在此基础上，积累了充足的损伤模型（即何类零部件采用何类加速模型）并通过长期的试验进行比对与纠正，提升了模型的精度，这样在新产品开发过程中在必要的时候可以快速地开展相关的加速寿命试验的设计。

发展了基于风险评价的可靠性增长技术

可靠性增长是针对复杂系统与整机产品的一个非常有效地手段。在风险评估的基础上，通过系统规划产品的可靠性增长试验，实现对各个样机阶段的可靠性试验的失效追踪与记录，并系统评价产品的可靠性水平。在国外汽车及大的零部件企业，可靠性增长是一项非常成熟而且必要的可靠性验证手段。而在国内汽车行业开展可靠性增长的企业几乎没有，这一点也是需要国内企业去加强的。

系统而完善的可靠性设计流程与管理体系

可靠性是一个系统工程，从基准数据的分析，到可靠性目标的确定、风险的评估及预防性的措施规划，到产品设计阶段中的可靠性预防性工程的开展，再到产品验证阶段的可靠性增长试验，乃至产品上市以后的可靠性持续监控与追踪，它必须要纳入整个产品开发过程，并与开发过程同步。

所以国外的汽车企业基本上都有自己的可靠性设计流程，并纳入产品开发各个节点中。企业要做好可靠性的话，必须最终建立完善的可靠性流程体系及相关管理方法，实现在可靠性数据、可靠性技术、可靠性流程与可靠性流程四个方面的有机结合。

国内外汽车产品可靠性的差距

  图5是由国际某权威机构发布的截止到2012年中国市场上各种车型PP100的数据以及其对未来到2020年该指标的预测结果。这些数据表明多数自主品牌产品的可靠性水平普遍低于合资品牌的车型。

  有时我们会埋怨中国的消费者不够爱国，不像某某国的消费者那样支持本国产品，但是我们为什么不埋怨一下自己，这么长时间了还停留在这么低的水平上呢？我们深知在市场上树立一个知名品牌对一个企业是多么重要，它是企业经过长年累月的努力，以其优良稳定的品质逐步沉积于消费者心里的认可与信赖。其中可靠性是最基本的要素，可靠性也就是可信赖性。

图5：国外某调研公司对于国内品牌与品牌的可靠性对比

* 该数据基于主观调研评价的基础上得到的数据

对我国汽车可靠性工作的展望与建议

进一步提高我国汽车工业的可靠性意识

我们不少行业人士对可靠性的认识仍然停留在过去的水准上。理论上讲，汽车是属于可维修产品。维修分为预期性维修与随机性维修。传统观念认为汽车有故障需维修理所当然，汽车就是需要维修。但随着技术进步，汽车产品的维修体系正在发生改变。随机性故障越来越少，朝着零随机故障方向努力，而常年不变的预期性维修制度的革新也在酝酿中。

国内仍然有一些企业对可靠性的认识欠一些火候，对可靠性工作的投入远远不足，当可靠性或质量与产量产生矛盾时，让可靠性或质量让位于产量，先进的可靠性管理体系并未真正得到贯彻实施，成了摆设。因此要提高汽车产品可靠性水平，首先要提高对其重要性的认识，其中关键的是企业的管理层。

除了企业，行业管理部门、行业组织、科研机构、高等院校、相关媒体也需要提高对可靠性工作重要性的认识，将可靠性工作为实现“中国制造2025”的重要内容给予关注与支持。

建立全国汽车产品可靠性信息收集与发布制度

参照国外经验，由行业组织与媒体收集国内市场汽车产品的可靠性数据，建立评价指标体系，每年发布，督促企业在提高可靠性上下工夫,同时为广大消费者提供购车参考。

推广先进的可靠性工程方法

加强国内外技术交流，学习应用先进的可靠性工程技术。企业、行业机构与院所组织可靠性工程基本方法培训。企业应设立专门的可靠性研究与管理机构，培养专业人才队伍。

制修订汽车可靠性行业标准与规范。

跟踪可靠性工程的最新进展，更新统一名词术语与定义，推荐统计方法与相关参数，推荐可靠性管理流程以及其他重要的方法与工具。推广应用预防性可靠性方法与设计研发过程的可靠性增长方法等。

图6：典型的产品可靠性工程流程

重组中国汽车工程学会可靠性分会

  前面所述的行业性工作需要由一个具有奉献精神与专业素养的专家队伍来具体实施。20世纪80年代汽车行业曾有两个组织有可靠性机构：一是中国汽车工业质量管理协会的可靠性委员会，另一是中国汽车工程学会的可靠性分会，这两个机构的专家多数是重复兼任的，实际上是一班人。他们对推动当时的汽车行业可靠性工作做了许多有益工作，初步建立了我国汽车行业可靠性工程基础标准与试验考核规范。这两个机构有十多年没有活动了，成员都退休了。十分期待着中国汽车工程学会重组可靠性分会，承担起推动我国汽车可靠性行业共性工作的光荣使命。

结束语

可靠性是汽车工业永恒的话题。可靠性是一门严谨的科学，是包含“KNOW HOW”最多的技术。可靠性赋予汽车健康的体魄，是汽车魅力的保障。我国汽车产业虽然有了巨大进步，总体水平仍与国际先进企业存在明显差距，踏踏实实做好可靠性是缩小这一差距的带有根本意义的工作。

中国汽车工业未来将会是优胜劣汰的巨大变化时期，不重视可靠性的企业难免被淘汰的结局。可靠性工程涉及产品开发到使用的全寿命周期过程，涉及从材料到整车的全产业链的合作。

让我们依靠全行业的共同努力，扎扎实实提高可靠性水平，为实现汽车强国的梦想而奋斗！

作者王秉刚、嵇建波，知识产权归原作者，仅供学习交流，侵删。