汽车研发：整车研发质量管理！

汽车研发：整车研发质量管理！
汽车要有好的质量，看起来才舒心，开起来才放心，就像漫谈君开头的美女必须要高质量，大家才会多看几眼，是吧，哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈！
今天，就和大家聊一聊
汽车研发质量管理！
汽车产品开发是一个非常复杂的过程，需要从顾客的潜在需求出发，定义产品的定位与目标市场，从产品功能分析着手，经过造型设计、总布置分析、结构概念设计、工艺概念设计、装配概念设计然后再进行零件详细设计、设计分析和反馈修改设计、工艺设计与可制造性设计等这样一个循环渐进的复杂设计流程，完成详细设计的定型后进行样件样车试制与试验，然后进行新车型的试生产，最终实现批量化生产（SOP）。

产品开发过程就是一个价值形成的过程，然而只有通过顾客的消费才能使产品开发形成的价值予以实现，需要根据顾客特殊喜好设定产品差异化的固有特性，才能使产品更好满足不同顾客
的不同需求。

一
质量管理体系
如何才能及时、有效地给客户提供高质量的产品呢？需要构建一个具有高质量的产品和服务水平的管理体系，能够充分满足客户期望，研发质量管理分成四大模块，循环运作，如下：
1、研发质量的策划
研发质量的策划即PDCA环中的P部分（计划部分）、包括质量目标、规划和策略。

研发质量的目标会随着项目的进展进行微调，以适应市场及行业环境的变化。

需要考虑的主要包括如下五大部分：
1）研发质量组织
为了确保研发质量信息的高效共享，并建立有针对性的质量能力规划。

由研发质量管理部门组织，建立并维护跨全业务部门的研发质量组织结构，并需要规划质量角色的能力矩阵、质量保证团队及一些
质量工具团队等。

2）研发流程
研发流程的规划包括研发流程及其体系的规划，根据市场需求，公司不断有新产品的产生，何时采用怎样的研发流程体系？是借用现有的流程还是建立符合自己业务模式的流程？由于标准、法规的不断推陈出新，所以研发流程也要做调整。

3）研发技术
每个业务部门要考虑研发技术的提升规划和策略，包括基于技术能力建设要求的新技术，以及针对售后投诉问题的技术升级等。

4）研发质量能力建设
流程、制度，最终需要人来操作，人的业务技能，职业素养是保证产品质量的重要因素。

所以，还需要考虑业务部门自身研发能力的建设，包括领导和员工的能力建设。

5）质量工具、质量保证
各部门需要考虑质量工具的规划使用以及质量保证的力度和深度问题。

使用怎样的质量工具更符合本业务部门的产品设计要求？质量工具使用的人应达到如何的资质等。

有了研发目标和规划后，就需要把研发质量管理的活动融入到具体的产品开发过程中去，即PDCA环中的D部分实施部分）。

研发部门的流程不能随意而为，需要有人来维护和更新，必须是一个受控的流程，由专门的独立的质量管理部门管理。

流程的创建或更新的输入包括各方面，如产品开发的需求、各种审核和评估、流程的评审及过程审核的输出等。

另外，为能够使研发流程与实际的业务高度结合，需要定义构成合理、定义研发流程结构。

结构合理，自上而下的层次架构中，上层结构简单一些，越到下层越具体。

定义清楚，每项工作都应清楚地，规定出来，所有与开发有关的人应该清楚他们要做的工作和他们所用的方法。

研发质量是质量工具及质量保证手段，包括MSA、QFD、FMEA 等，它们的实施、优化及维护的工作也是质量管理中关键的一环。

根据整个研发质量规划的策略，信息系统的创建、优化及维护也是质量活动的一部分。

除了考虑业务部门的实际需要，还需要考虑公司平台规划，这也是研发质量管理部门的日常任务之一。

研发质量有了目标，有了规划，也有了在产品开发活动中实际的实施和应用。

实施得好与坏，还需要有研发质量的控制，即PDCA环中的C部分控制部分），针对研发质量策划中所定义的质量活动，要进行定期的沟通、回顾和汇报。

4、研发质量的改进
根据“持续改进”的精神，为了使整个研发质量管理满足客户的要求并符合公司发展，应该对研发质量管理进行不断的改进，并需要定义和实施具体的改进措施，进入了PDCA环中的A部分。

在产品开发过程中，攻城狮们会碰到这样和那样的质量问题，需要借助有效的工具来进行系统化的分析，寻找问题的根本原因并解决问题。

在解决问题的同时，为了预防问题的再次发生，会定义和实施长期预防措施；在质量管理控制阶段，针对由热点矩阵发现的系统性的质量薄弱点，就必须定义和实施长期的解决方案。

“质量是设计出来的”，作为研发部门，质量管理尤为重要。

公司应根据自身情况，培养既懂研发也懂质量管理的人员，结合质量管理标准如ISO/S16949及相关体系如CMMI制定适合研发部门的质量
管理体系，并保证有效的监管执行，这样研发质量才有保障。

二
设计技术准则与产品开发流程
1、产品的开发目标
产品开发的质量目标是满足或适当超越顾客的希望与需求，目标内容主要如下：
产品开发要基于顾客导向，通过顾客需求工程，产品开发小组（Product development team，PDT）研究顾客之声（Voice of customer，VOC），根据顾客需求提取影响产品质量的关键细节（Detail critical to quality，CTQ），并形成需求描述文档（Statement of requirement，SOR）。

通过品质功能展开（Quality function deployment，QFD），将SOR转化为设计指标与设计参数。

产品开发过程的设计映射路线如下：
2、设计任务书
产品设计开发通过一系列的设计任务书进行管控，如产品设计任务书、项目设计任务书、零部件设计任务书等。

设计任务书就是对需求文档SOR的技术性定义与规范。

汽车产品是一个复杂的层次性构，需要产品经理与项目经理通过工作分解系统（work breakdown structure，WBS），完成工作定义与划分，详细定义攻城狮的工作陈述（statement of work，SOW）。

工作陈述是一个用清楚、可理解的术语来描述要完成什么项目工作、要交付什么产品以及要提供什么样服务的综合性文档。

清晰完整的任务定义是任务分配的前提，准备一个有效的工作陈述需要充分理解满足一个特定需求的产品和服务。

产品开发过程中，设计的聚焦也将以系统工程的思维在整车的性能下考虑零部件的设计，设计攻城狮需了解与掌握产品开发设计过程中的风险管理知识与技巧，以更好满足产品开发过程中的质量管理与控制。

3、设计输入
1）首先进行设计输入评审，主要完成来料检查，上游工作输出的工作质量校核；
2）技术审核，校核当前成熟技术与判断技术发展趋势；
3）生产制造审查，检验当前配套体系与自制体系的工艺条件。

采用并行工程的方式，在项目的概念设计阶段就提前让战略供应商参与OEM先期产品质量规划与控制（Advance product quality planning，APQP）的研发活动，充分发挥供应商生产制造知识诀窍与工艺技能。

4、开发流程
每个OEM厂都有自身严格规范的产品开发流程，如下图：
如GM-GVDP流程与VW-PEP手册来控制产品开发过程，以确保产品的可靠性与一致性。

对于开发流程中的每一个阶段都有相应设计评审与质量校核。

研发一般都是以产品开发小组PDT 或并行小组（concurrent engineering team，CET）的形式来开展设计活动。

通常，每一个关键零部件都设有一个主管攻城狮（father of part，FOP）。

PDT设计攻城狮必须反复检查与校核设计方案的性能与结果，增加产品的可靠性，尽最大的努力通过各种手段，比如手工样件、CAE分析以及各种试错方法，尽可能在设计的早期发现和解决问题。

设计质量管理与控制贯穿于产品形成的全过程，对产品形成全过程的所有环节和阶段中有关质量的设计研发活动都进行管理与控制。

每一个阶段的关键任务都需要设置设计质量审核，对于不同的阶段与要求可以采用不同审查的组织模式与审查方法，如阶段门阈审查制度（stage-gate review）与计划评审技术PERT方法等。

在项目阶段任务内，PDT小组首先根据技术概念设计方案，确认设计的关键影响因素，全力探索可行方案。

对于汽车产品确保产品质量的一致性，尺寸工程功能同步小组应该从概念设计阶段就开始参与设计开发活动。

三
设计过程质量控制
1、产品特性
汽车产品结构是分层次的，每一个层次都有彼此的设计目标。

例如车身结构的层次化模型：车身-总成/子装配-零件。

汽车产品设计过程中，通常将常用的较为固定的子装配体称为总成，一个装配体包含方位、自由度和几何尺寸等信息；零件特征附属于零件的实体模型并包含一定的功能定义。

约束满足的映射链环：特征-形状-结构-功能- 性能-顾客满意（Feature ≥ Form≥ structure ≥ function ≥ performance ≥ satisfaction），见设计映射图。

在早期设计阶段，设计攻城狮需根据产品功能需求初步识别关键特征（key characteristics，KC）集合。

对于车身而言，KC的选择一般从性能和外观出发，确定那些对整车产品质量影响最直接的尺寸特征作为关键特征，如外覆盖件配合间隙与平整度、发动机总成安装位置等。

2、开闭环的产品开发过程
经过WBS工作分解与功能划分，产品开发形成一个个较为独立的工作单元，任务Task i 的输出作为任务taskj 的输入，每一个任务遵循PDCA的持续改进（continuous improvement circle，CIC）。

产品的开发设计通过开发链中的一个个工作单元、工作包，通过接口连接而形成一个完整功能的产品。

对于复杂的产品，先分解后集成，然而接口单元的处理将直接影响产品的性能与质量；开发活动的分解也是如此，跨功能、跨部门的交接与协调对项目的成功起着至关重要的作用。

并行产品开发是通过开发流程的优化和重组，产品开发的各阶段工作需要协同进行。

并行开发模式的各个阶段都涉及交接接口处理，需反复的沟通、更改与交接。

基于系统工程的保险杠系统产品设计过程，见下图。

整个保险杠系统设计过程需要涉及材料、工艺、尺寸、CAE 等跨领域的设计与综合，完善的保险杠系统开发涵括正确的选材、合理的工艺、严格的试验与规范的开发流程。

3、闭环设计质量控制
产品开发项目管理首先是确定完整的边界与设计范围，从而定义清晰明确的工作职责，形成一个个工作包或者工作单元，即工作闭环。

零部件攻城狮完成设计范围参数值域内的优化，充分发挥攻城狮集体或个人的专业技能、设计经验，运用人机工程、计算机辅助技术、人工智能、智能算法等手段实现零部件设计的精益求精。

鉴于开发周期的缩短与成本的压力，产品开发设计的一个趋势是模块化设计。

进行模块化设计，首先将产品划分为模块，然后以模块为基本单位（封闭环）进行设计，模块的合理性极大地关系着设计的效率与产品性能的实现。

在车身设计开发中，一般也将较为常规的装配体或模块称为总成，如车门、翼子板、发动机罩、前端模块等。

模块信息内容如下：
模块化（平台化）设计方法（《汽车平台化是什么？为什么对汽车研发这么重要？》（点击阅读））是从功能分析着手，通过模块划
分与组合来实施模块化装配设计的方法。

模块化设计的基础和核心是产品装配功能分析。

产品装配功能分析要实现的主要作用是：对产品功能进行装配功能分解，确定各个功能模块之间的相关度并优化模块的连接方式，进行功能模块重新组合形成完整的产品功能模块化装配系统。

模块化设计的核心思想就是：并行工程的设计理念，通过产品内部的标准化来实现外部的个性化和多样化，用少量模块组合生成尽可能多的品种，最大限度地满足不同功能需求与约束要求。

模块化设计主要包括两方面内容：
一是根据顾客需求与采用的生产技术条件对设计的产品进行功能分析，合理划分出产品模块；
二是根据设计约束与功能要求将划分的模块进行组合优化成模块化产品方案。

闭环设计主要问题就是闭门造车。

而在产品装配过程或者模块技术移植过程中，可能将潜在带病的零部件或模块安装至产品上，从而影响产品质量甚至产品族的质量。

这也是目前平台化模块化一个潜在风险，因此在产品开发质量控制中应当严格控制模块单元的设计质量。

由此可见，闭环设计的过程是一个局部最优过程，优点是精益求精，其局限性就是局部优化。

产品开发过程需要基于PLM（product life management system，PLM）的全过程CAE驱动设计以及设置开环设计质量检查与控制。

4、开环设计质量控制
在一般的汽车产品设计开发过程中，大约60-70%的设计更改是由于分总成和零部件之间的界面/接口（Interface）问题造成的。

界面/接口问题主要是指零部件将的连接装配关系。

为克服闭环设计的缺点，基于并行工程的理念，需要对SOW 进行反复的开环校核与审查。

开环主要包括纵向开环与横向开环。

纵向开环，需要提前对后续各阶段问题进行考虑。

运用DFX （DFA、DFM、DFE 等）技术分析后续工艺设计，生产制造设计以及全生命设计的潜在问题解决与设计优化，因此产品开发过程需要产品生命周期管理PLM系统支持的产品集成开发设计环境。

横向开环，对于产品则需要周密考虑产品家族与产品本身衍生车型，以及零部件本身的周边零部件。

目前OEM整车厂通过平台化、模块化战略来加快新产品开发流程与降低开发成本，提高零部件的兼容性与变型繁衍能力，通过结构的细部调整与设计结构预留来实现产
品的兼容、变型与变异。

对于平台化设计与模块化设计，就尤其需要对零部件进行开环设计，即模块接口问题。

每一个零件都有很多KC特征，如图6 所示。

两个零件装配的界面连接分别由零件Part i 的Fea j 特征与零件Partj 的Fea k 特征，有时零件Part i 或Part j 可能还与其他零件相连接。

从功能分析和模块划分与组合的角度来看，影响零件间装配的界面交互作用的主要影响因素有几何结构相关性、功能相关性、工艺可行性、偏差的累积与传递特性。

四
设计校核与开发结果交付
1、DV&V准备与执行
设计验证与确认（design verification and validation，DV&V）是一种贯穿于产品开发过程由开始到每一改进阶段的试验活动和文件化的程序方法。

有效的DV&V 为设计攻城狮提供了准确的设计工作验证文件。

DV&V 的目标是确保部件或系统符合所有工程要求，在产品正式认可发布前，根据全面而完整的试验项目，保证产品可靠性满足顾客要求的目标与设计任务书制定的设计目标。

DV&V 准备工作是汇
总功能性、耐久性和可靠性试验要求，依据零件实际工况确认试验条件，审查仪器设备、样件（样品样车）、试验平台的准备条件，创造准确的试验仿真环境，以顺利完成各项性能试验。

DV&V 执行工作主要是根据试验规划，完成试验项目，记录试验结果，最终汇编成一份正式完整的试验文档，为设计评审提供依据，以便零部件成功的设计发布（design release，DR）。

2、评价方法与流程
试验结果进行设计发布的必要条件，设计发布攻城狮依据DV&V 试验确认是否进行DR 发布。

通过各项DV&V试验认可后，开发的零部件仍需要跨部门、跨功能、跨项目甚至是跨平台的设计评价与审核。

评价小组成员主要涵盖产品设计、工艺设计、生产设计、质量保障以及战略供应商等部门对设计方案进行全面的审核与判断，集思广益，多角度全局性审核开发质量。

对于保险杠设计而言评价准则（见下图），主要有零件重量、零件成本、工艺可行性、尺寸稳定性、维护维修方便性等。

在保险杠系统开发设计案例中，保险杠系统的设计与开发必须进行一系列的开发性设计验证与确认（DV&V）试验以及零件认可试验，如材料试验、尺寸试验、装车试验、性能试验、液压振动试验以及严格的道路试验，从而确保开发的保险杠系统满足质量要求。

试验攻城狮一旦发现问题，应立即通知设计攻城狮进行分析与解决，因此需要一个集成PDM的PLM开发平台，可以在E-PLM系统平台上进行问题发布与解决。

产品开发的成果，主要是符合质量要求的产品或服务。

参考保险杠系统的设计开发交付成果，开发的标的物主要包括技术图纸（材料，工艺）、专利、技术诀窍与工艺等。

五
产品开发全过程的质量监控
项目管理的方法与手段来实施整个开发过程产品开发质量的监管与控制。

产品开发设计遵从现代项目管理的流程，制定工作表（joblist）与检查表（check list）来管控设计活动，并相应记录设计履历。

对于汽车这样的复杂产品而言，通过工程更改来实现问题纠正与质量优化。

产品开发的变更通常是通过工程更改管理系统（Engineering change management system，ECM）来控制与实施。

根据工程问题来源（工艺、结构、造型、市场等）由零部件主管攻城狮（FOP）提交工程更改申请（Engineeringchange request、ECR），填写维护工程更改表单（Engineeringchange order，ECO）。

工程更改表单由BOM系统攻城狮输入BOM管理系统，获得工程更改表单（ECO）的临时更改号，在工程更改管理系统中流转，获得各功能部门领导的表态签字认可，项目管理部门或系统自动汇总各部门表态意见信息，签发工程更改正式号，予以工程更改批准，并对外正式发布，各功能单位依据该ECO来执行该工程更改，并对工程更改结果评价备档。

六
汽车开发质量评审定义
1、定义
汽车产品开发质量评审的目的是检查汽车开发过程中的关键质量指标的达标状况和关键进程交付物的完成情况，让领导层关注没有解决的质量问题以及未完成的交付物，了解目前存在的风险及对项目质量、进度的影响，以便及时客观地对项目下步发展做出决议。

因此，汽车产品开发质量评审体系由贯穿于整个汽车开发全流程的一系列分阶段、分层次、分区域的系统的质量评审所构成，同时关注项目质量和交付物完成情况。

该质量评审在开发的不同阶段，针对不同区域，根据不同的评审层次，有相应级别的专业人员、区域领导或高层领导参与并进行决策。

2、系统化开发质量评审体系构建思路
1）汽车开发质量评审的维度体系
系统化的汽车开发质量评审体系由三个维度架构而成，如下图所示。

A、评审阶段维度：表示新产品从项目立项、造型设计、产品工
程设计、制造工程设计、生产启动到上市准备完成所经历的各个时间段。

B、评审层级维度：表示在新产品开发的不同阶段，根据开发需要进行的不同层级的评审。

按照从高到低的层级，包括公司级评审，职能部门级评审，专业科室级评审，专家小组级评审等。

C、评审内容维度：表示需进行评审的涉及汽车产品开发全方面的具体内容，包括产品规划评审、造型评审、产品工程评审、制造工程评审、供应商评审、生产准备状态评审、项目质量评审等几大类。

2）开发质量评审阶段和层次架构
下图为汽车开发质量评审阶段和层次框架，在项目从P0到P10的每一阶段都需进行各种级别的质量评审：小组级评审、科室级评审、部门级评审和公司级评审，而且Q0到Q10的公司级评审是决定能否实现各阶段目标，项目是否能进入下一阶段的关键阀门。

1）汽车开发质量评审阶段
分为前、中、后三个评估阶段。

A、前期评估阶段：P0、P1
a、P0 为预研准备阶段，根据公司的发展战略评审产品发展战略及规划。

b、P1为项目可行性分析阶段，通过对项目相关要素的全面论证来决策是否正式立项开发。

B、中期评估阶段：P2-P8
a、P2为造型开发阶段，通过技术评审、制造评审、模拟目标用户评审，最终由公司决策层确定车型造型。

b、P3为详细设计阶段，用计算机模拟等虚拟开发技术设计零部件及组装成整车，验证产品设计的合理性。

c、P4为设计验证阶段，按DVP&R计划(Design Verification Plan and Report，即设计验证计划和报告)，实车开展试验项目，发现问题并查明原因进行改进。

d、P5为设计确认阶段，完成验证试验，产品设计冻结。

e、P6为小批量试生产阶段，对生产线的可制造性、可装配性、通过性、批量生产的适宜性等进行生产验证。

f、P7为产品爬坡阶段，在生产线上按工艺设计的节拍进行生产，逐渐提高批量至达到量产要求。

g、P8为开发完成阶段。

验证正常生产条件下连续生产，过程能力和产品质量达到设计要求。

C、后期评估阶段：P9、P10；
a、 P9 为产品全面上市及项目总结阶段。

b、P10为项目验收阶段，对车型上市1年来的目标达成情况进行全面的评估，总结出该项目的得失及后续工作方向，并为其他项目提供经验。

2）公司级质量评审决策
根据汽车开发项目的不同阶段，为保证开发质量，整个项目过程需进行相应的公司级质量评审。

a、Q0决策是否进行前期研究；
b、Q1决策项目是否进入开发阶段；
c、Q2决策项目是否进入设计发布阶段；
d、Q3决策项目是否进入生产准备阶段；
e、Q4决策是否开始正式工装件造车；
f、Q5决策是否开始非销售生产认证造车；
g、Q6决策是否开始可销售生产认证造车；
h、Q7决策是否开始正式生产；
i、Q8决策是否开始向经销商发运产品车；
j、Q9决策是否解散项目组，
k、Q10决策在一年后回顾项目是否达到预先目标，并验收改项目。

3、系统化的汽车开发质量评审方法
1）汽车开发质量评审的要点
A、对汽车开发过程中的关键要素和质量准备状态交付物进行评审；
B、不同级别的评审要有相对应级别的人员负责决策，比如部门级评审的决策者是部门领导，公司级评审的决策者是公司主管产品开发的负责人；
C、汽车开发质量评审会议前，要求每个交付物负责人提交评审报告，并确定交付物状态（绿色，黄色或红色），所提交的报告必需得到负责部门和顾客部门领导的共同签字批准；。