王贏 焦森 張春才 張行 張宇鵬 張明宇

【摘要】新能源汽車質(zhì)量問題覆蓋范圍廣、涉及專業(yè)多、技術(shù)要求高，為了避免問題發(fā)生時(shí)由問題相關(guān)專業(yè)直接介入，解決傳統(tǒng)問題管理流程中專業(yè)分工不明確，問題解決效率低、時(shí)間長(zhǎng)、問題解決不徹底的問題，提出一種新能源汽車系統(tǒng)級(jí)問題管理方法，包括問題定位、問題過程管控、問題總結(jié)積累及防止問題再發(fā)生，創(chuàng)新性地將數(shù)字化工具及方法引入問題管理流程。研究表明，該方法能夠提高問題解決效率、問題管理深度，形成有效的經(jīng)驗(yàn)積累，大力支撐新能源汽車產(chǎn)品快速迭代及技術(shù)升級(jí)。

關(guān)鍵詞：新能源汽車；問題管理；數(shù)字化；故障分析；DFMEA

中圖分類號(hào)：U469.72?? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? DOI： 10.19822/j.cnki.1671-6329.20220214

Research on A System-Level Problem Management Method for New Energy Vehicles

Wang Ying1，2， Jiao Sen1，2， Zhang Chuncai1，2， Zhang Xing1，2， Zhang Yupeng1，2， Zhang Mingyu1，2

（1. Global R&D Center， China FAW Corporation Limited， Changchun 130013; 2. National Key Laboratory of Advanced Vehicle Integration and Control， Changchun 130013）

【Abstract】 The quality problems of new energy vehicles cover a wide range， involve multiple sectors， and demand high technical standards. In order to prevent direct intervention from related sectors when problems arise and address the problems of unclear specialization in the traditional problem management process， low efficiency in problem-solving， lengthy resolution time， and incomplete problem resolution， a system-level problem management method for new energy vehicles is proposed. It involves problem positioning， problem process control， problem summary and accumulation， and problem recurrence preventing. Moreover， it innovatively introduces digital tools and methods into the problem management process. This research shows that this method can improve the efficiency of problem-solving， enhance the depth of problem management， facilitate effective experience accumulation， and strongly support the rapid iteration and technological upgrading of new energy vehicle products.

Key words： New Energy Vehicle （NEV）， Problem management， Digitization， Fault analysis， DFMEA

【歡迎引用】 王贏，焦森，張春才，等. 新能源汽車系統(tǒng)級(jí)問題管理方法研究[J]. 汽車文摘，2024（7）： 25-31.

【Cite this paper】 WANG Y， JIAO S， ZHANG C C， et al. Research on A System-Level Problem Management Method for New Energy Vehicles[J]. Automotive Digest （Chinese）， 2024（7）： 25-31.

0 引言

近年來，我國(guó)新能源汽車產(chǎn)銷量逐年上升，成為全球最大的新能源汽車市場(chǎng)。2023年新能源汽車銷量達(dá)949.5 萬輛，同比增長(zhǎng)37.9%，市場(chǎng)占有率達(dá)31.6%，已超過國(guó)家設(shè)定的2025年所有新能源汽車車型市場(chǎng)滲透率20%的目標(biāo)[1]。汽車行業(yè)正在向智能化、網(wǎng)聯(lián)化、電動(dòng)化快速發(fā)展，新能源汽車具有高信息化的特點(diǎn)和智能網(wǎng)聯(lián)化的發(fā)展趨勢(shì)[2-3]。與傳統(tǒng)燃油車相比，新能源汽車具有整車控制器（Vehicle Control Unit，VCU）、電池管理系統(tǒng)（Battery Management System， BMS）、車載充電機(jī)（On-board Charger，OBC）、轉(zhuǎn)換器（DC-DC Converter，DCDC）、電驅(qū)控制器（Motor Control Unit，MCU）等多個(gè)控制器，可實(shí)現(xiàn)高壓上下電、車輛啟動(dòng)、行駛、充放電等功能，整車控制器數(shù)量增多，控制節(jié)點(diǎn)增多，因此整車故障率相應(yīng)提高。傳統(tǒng)的問題管理方法主要依靠問題發(fā)現(xiàn)人與發(fā)生問題零部件負(fù)責(zé)人線下傳遞問題并推進(jìn)問題解決。問題發(fā)生后，由問題發(fā)現(xiàn)人反饋問題描述，問題零部件負(fù)責(zé)人根據(jù)問題反饋，分析問題根本原因，制定永久改善措施并進(jìn)行效果驗(yàn)證，措施驗(yàn)證有效后完成標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)失效模式與影響分析（Design Failure Mode and Effect Analysis， DFMEA）文件更新，防止問題再發(fā)生。由于新能源汽車質(zhì)量問題涉及整車、電池、電機(jī)、減速器、整車控制、功率電子、補(bǔ)能系統(tǒng)、熱管理系統(tǒng)、底盤和智能網(wǎng)聯(lián)多個(gè)領(lǐng)域，且對(duì)專業(yè)能力要求較高，特別是動(dòng)力系統(tǒng)故障、充電系統(tǒng)故障、高壓上下電失效故障，屬于多系統(tǒng)、多專業(yè)均可能導(dǎo)致的故障類別，無法根據(jù)故障現(xiàn)象直接鎖定故障專業(yè)，進(jìn)而導(dǎo)致問題發(fā)生后需各相關(guān)專業(yè)均介入排查，存在重復(fù)性勞動(dòng)，排查效率低，無法滿足項(xiàng)目周期要求[4-5]。

針對(duì)新能源汽車質(zhì)量問題涉及專業(yè)多、技術(shù)要求高、覆蓋范圍廣的特點(diǎn)，本文提出一種系統(tǒng)級(jí)問題管理方法，解決問題發(fā)生時(shí)由專業(yè)直接介入、分工不明確、解決不徹底的問題，同時(shí)分析現(xiàn)有問題解決流程中存在的不足并提出解決方法，并且創(chuàng)新性地將數(shù)字化工具及方法引入管理過程，旨在幫助研發(fā)及售后人員在規(guī)范化問題解決過程的前提下，提高問題管理效率和深度，增強(qiáng)問題解決的針對(duì)性，縮短定位故障的時(shí)間。

1 系統(tǒng)級(jí)問題管理方法

根據(jù)新能源系統(tǒng)不同技術(shù)路線特點(diǎn)，可分為純電動(dòng)、混合動(dòng)力、燃料電池新能源系統(tǒng)，系統(tǒng)構(gòu)成見表1。

新能源系統(tǒng)以電驅(qū)總成、動(dòng)力電池、高壓電氣總成為基礎(chǔ)，通過新能源控制器，實(shí)現(xiàn)高壓電源管理、行駛控制、熱管理控制、交直流充電、低壓功能、高壓安全、故障診斷、信息顯示功能。某車型新能源系統(tǒng)功能見表2，每個(gè)系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)都需要多個(gè)控制器相互配合，各控制器間功能存在耦合關(guān)系。

系統(tǒng)級(jí)問題管理方法是指問題發(fā)生后，由新能源系統(tǒng)負(fù)責(zé)人進(jìn)行問題對(duì)接及識(shí)別，并完成問題初步定位，確定問題零部件所屬子系統(tǒng)。若為單一子系統(tǒng)問題則將問題轉(zhuǎn)至子系統(tǒng)負(fù)責(zé)人進(jìn)行問題真因分析；若問題非單一子系統(tǒng)問題，則由新能源系統(tǒng)負(fù)責(zé)人成立問題解決小組，確定小組成員，制定排查計(jì)劃。系統(tǒng)級(jí)問題解決（8D）流程見圖1。

新能源系統(tǒng)級(jí)問題管理方法可分為問題定位、問題過程管控及問題總結(jié)積累防止問題再發(fā)生，要求做到問題快速響應(yīng)、問題定位及時(shí)、過程管控嚴(yán)格、應(yīng)對(duì)措施有效、問題閉環(huán)規(guī)范化并進(jìn)行問題全面總結(jié)。

1.1 系統(tǒng)級(jí)問題定位

1.1.1 問題接收

問題接收階段需要多途徑、多方法進(jìn)行問題信息收集，并且保證所收集問題信息的準(zhǔn)確性，作為相關(guān)工作的啟動(dòng)條件。如明確車輛基本信息（車架號(hào)、型號(hào)）、行駛里程等車輛信息輸入；故障發(fā)生地、故障發(fā)生時(shí)間、故障發(fā)生工況信息輸入；梳理故障信息描述、故障代碼、故障數(shù)據(jù)、故障視頻、故障發(fā)生后做過哪些操作或檢測(cè)信息，用于支撐問題初步定位。為保證故障對(duì)接信息維度標(biāo)準(zhǔn)化，制定問題反饋模板，見表3。

1.1.2 問題快速定位

新能源系統(tǒng)功能從原理上需要各控制器按照既定信號(hào)時(shí)序進(jìn)行信號(hào)交互，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)控制功能，所以問題定位應(yīng)依據(jù)“三電”系統(tǒng)功能規(guī)范，結(jié)合問題反饋單信息、故障發(fā)生時(shí)的通訊報(bào)文，從硬件、軟件和使用操作維度進(jìn)行排查分析，從而定位問題子系統(tǒng)。問題定位可應(yīng)用持續(xù)改進(jìn)（Plan， Do， Check， Action， PDCA）循環(huán)工作機(jī)制、“雙歸零”（即技術(shù)歸零與管理歸零，是指對(duì)質(zhì)量問題進(jìn)行技術(shù)和管理兩個(gè)維度的分析、解決，避免問題重復(fù)發(fā)生的質(zhì)量活動(dòng)）、8D報(bào)告、魚骨圖、故障樹分析（Fault Tree Analysis，F(xiàn)TA）方法[6-8]，從原理上羅列所有可能導(dǎo)致故障的潛在原因，對(duì)每種可能原因逐一排查。

系統(tǒng)級(jí)問題管理方法在問題定位階段可以過濾出大量非新能源系統(tǒng)問題，減輕子系統(tǒng)負(fù)責(zé)人工作負(fù)荷，另一方面對(duì)于確定為與新能源系統(tǒng)相關(guān)的問題，經(jīng)過新能源系統(tǒng)負(fù)責(zé)人定位至問題子系統(tǒng)后再進(jìn)行問題傳遞并推進(jìn)解決，也可以避免大量重復(fù)排查工作，極大提升問題解決效率。為加速問題定位過程，可從新能源系統(tǒng)角度，梳理常見問題排查過程，固化形成問題排查指導(dǎo)手冊(cè)，輸出可傳承的技術(shù)文件，實(shí)現(xiàn)同類問題快速定位。

1.1.3 問題快速定位實(shí)例

本文以某車型高壓系統(tǒng)無法上電故障為例，闡述系統(tǒng)級(jí)問題解決流程在問題定位過程中發(fā)揮的作用。高壓上電過程信號(hào)交互流程見圖2。

在沒有實(shí)施系統(tǒng)級(jí)問題解決管理方法前，問題定位一般是根據(jù)高壓無法上電故障燈點(diǎn)亮問題表象，問題發(fā)現(xiàn)人首先傳遞到高壓專業(yè)，高壓專業(yè)排查后未發(fā)現(xiàn)高壓系統(tǒng)硬件問題，問題進(jìn)而轉(zhuǎn)向軟件方面負(fù)責(zé)人；無法上電的控制功能由整車控制器及電池管理系統(tǒng)共同實(shí)現(xiàn)，所以問題會(huì)先轉(zhuǎn)到整車控制專業(yè)，由其定位上電指令發(fā)送是否正確，若整車控制器繼電器吸合指令發(fā)送成功但BMS未響應(yīng)該指令，則問題再轉(zhuǎn)至BMS專業(yè)定位繼電器未響應(yīng)原因，問題經(jīng)過層層轉(zhuǎn)手，最終定位為預(yù)充回路硬件故障，未完成上電前預(yù)充電動(dòng)作，導(dǎo)致預(yù)充電失敗。這個(gè)過程中由于各專業(yè)僅從本專業(yè)角度分析問題，導(dǎo)致問題定位周期長(zhǎng)且存在報(bào)文采集冗余排查行為，造成不必要的人力、物力浪費(fèi)。

在實(shí)施系統(tǒng)級(jí)問題管理方法后，收到問題反饋后由新能源系統(tǒng)負(fù)責(zé)人首先介入，通過建立的故障分析能力以及故障排查指導(dǎo)手冊(cè)，直接完成問題定位傳遞給具體專業(yè)。如果不是新能源系統(tǒng)問題，則直接將問題轉(zhuǎn)到傳統(tǒng)車輛專業(yè)去解決；如果確實(shí)是新能源系統(tǒng)的問題，例如上述實(shí)例中由于預(yù)充回路硬件故障導(dǎo)致高壓無法上電，則可以直接定位到預(yù)充回路硬件專業(yè)，加速問題定位過程。

1.1.4 問題定位自動(dòng)化

當(dāng)前新能源系統(tǒng)問題定位主要依靠人工對(duì)報(bào)文進(jìn)行分析，存在問題排查效率低、排查不全面的問題，對(duì)于維修人員來說，落后的維修手段局限性日益凸顯[11]。數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代下，數(shù)字化轉(zhuǎn)型為企業(yè)帶來了巨大機(jī)遇[12]，其最顯著特征就是通過應(yīng)用數(shù)字化工具提升工作效率。

應(yīng)用數(shù)字化的工具方法可以根據(jù)積累的問題數(shù)據(jù)以及功能規(guī)范要求建立問題排查規(guī)則，將報(bào)文數(shù)據(jù)排查規(guī)則通過Python編程語(yǔ)言程序化實(shí)現(xiàn)，固化每類問題排查信號(hào)及時(shí)序規(guī)則，排除思維局限，實(shí)現(xiàn)問題排查標(biāo)準(zhǔn)化。新問題發(fā)生后，將故障報(bào)文導(dǎo)入程序自動(dòng)抓取分析信號(hào)變量，程序自動(dòng)判定，鎖定問題點(diǎn)（圖3），將報(bào)文分析定位時(shí)間縮短至分秒級(jí)別，解放人力，提高問題定位效率。

問題自動(dòng)化定位系統(tǒng)通過在線抓取故障類型、故障代碼、故障時(shí)間、VIN信息，并導(dǎo)入故障處理庫(kù)，通過信號(hào)時(shí)序及排查規(guī)則比對(duì)，自動(dòng)定位故障發(fā)生所屬控制器及故障信號(hào)，將定位到的故障真因通過可視化推送方式展示于系統(tǒng)內(nèi)，并實(shí)現(xiàn)問題解決的自動(dòng)化統(tǒng)計(jì)。問題自動(dòng)化定位系統(tǒng)構(gòu)成見圖4。

1.2 系統(tǒng)級(jí)問題過程管控

問題過程管控包括問題推進(jìn)、點(diǎn)檢、閉環(huán)，是問題管理的重要階段。問題管控過程目的是對(duì)原因明確的問題制定解決措施，并驗(yàn)證措施有效，推進(jìn)問題閉環(huán)。

如前所述，新能源系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)涉及到多個(gè)子系統(tǒng)，所以問題的解決、驗(yàn)證也往往涉及到多個(gè)子系統(tǒng)。某一個(gè)子系統(tǒng)的更改往往會(huì)對(duì)其余子系統(tǒng)功能產(chǎn)生影響，若未及時(shí)識(shí)別，就會(huì)導(dǎo)致為解決一個(gè)問題所做的更改反而帶來更多新的問題。所以需要系統(tǒng)負(fù)責(zé)人從系統(tǒng)角度衡量改進(jìn)措施是否有效。同時(shí)多個(gè)問題間也可能存在功能、資源方面沖突，因此需要系統(tǒng)級(jí)的過程管控，達(dá)成問題管控合理有效、資源分配高效、問題解決徹底的效果。

問題快速解決需要及時(shí)對(duì)問題狀態(tài)進(jìn)行梳理管控，定期點(diǎn)檢解決進(jìn)度，對(duì)拖期或長(zhǎng)久無有效對(duì)策以及需要傳動(dòng)外部資源配合的問題進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別，及時(shí)上浮領(lǐng)導(dǎo)層級(jí)決策。系統(tǒng)級(jí)的問題管理方法可有效避免直接由各專業(yè)領(lǐng)域統(tǒng)計(jì)的情況下，管控力度弱、資源協(xié)調(diào)困難的問題，并且可以對(duì)后續(xù)問題規(guī)避庫(kù)的建設(shè)奠定良好基礎(chǔ)。

目前產(chǎn)品開發(fā)項(xiàng)目普遍采用線下問題統(tǒng)計(jì)清單的方法，存在問題點(diǎn)檢效率低、過程數(shù)據(jù)無法共享、過程數(shù)據(jù)缺失的痛點(diǎn)。應(yīng)用數(shù)字化工具可實(shí)現(xiàn)在線填寫問題后通過Python將問題日志上傳云端，應(yīng)用Tableau可視化工具直接從云端獲取數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)問題狀態(tài)實(shí)時(shí)更新、自動(dòng)化點(diǎn)檢日志功能。同時(shí)可以通過標(biāo)準(zhǔn)化問題點(diǎn)檢統(tǒng)計(jì)項(xiàng)、展示項(xiàng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化點(diǎn)檢日志，方便問題跟蹤及推進(jìn)，問題過程數(shù)據(jù)可追溯，支撐PDCA實(shí)現(xiàn)。

1.3 系統(tǒng)級(jí)問題總結(jié)積累防止問題再發(fā)生

問題總結(jié)積累再發(fā)防止目的是總結(jié)以往項(xiàng)目以及本項(xiàng)目已發(fā)生的問題，形成問題規(guī)避庫(kù)，完善設(shè)計(jì)潛在失效模式及效果分析（DFMEA）文件，在新項(xiàng)目方案制定階段進(jìn)行同類問題橫展規(guī)避，避免問題再發(fā)，能夠降低整車開發(fā)成本及設(shè)計(jì)周期，防止一些已知問題到試制或整車試驗(yàn)階段才能被發(fā)現(xiàn)，有效降低問題解決的費(fèi)用，縮短問題解決周期。

單一子系統(tǒng)問題可以通過子系統(tǒng)或總成級(jí)的問題規(guī)避實(shí)現(xiàn)。但是對(duì)于多系統(tǒng)共同導(dǎo)致的功能缺陷，或由各系統(tǒng)功能分配沖突造成的問題必須由系統(tǒng)的問題規(guī)避方法實(shí)現(xiàn)。并且問題規(guī)避是項(xiàng)目重要活動(dòng)內(nèi)容，需要由新能源系統(tǒng)負(fù)責(zé)人進(jìn)行規(guī)則制定及管控。

在項(xiàng)目概念設(shè)計(jì)階段，從問題規(guī)避庫(kù)中導(dǎo)出上一代或借用類似技術(shù)的車型及售后出現(xiàn)的因零件設(shè)計(jì)缺陷而造成的質(zhì)量問題和質(zhì)量問題分析結(jié)論，并提供售后和現(xiàn)生產(chǎn)出現(xiàn)的與設(shè)計(jì)相關(guān)的質(zhì)量問題數(shù)據(jù)、分析結(jié)論，為缺陷原因分析提供技術(shù)支持，進(jìn)而完善系統(tǒng)DFMEA（圖5）。

在新能源系統(tǒng)設(shè)計(jì)中實(shí)施DFMEA之前需要建立較為完善的質(zhì)量問題規(guī)避庫(kù)作為基礎(chǔ)，然而由于系統(tǒng)問題輸入來源分散，問題輸入方式版本不一，同時(shí)質(zhì)量問題規(guī)避庫(kù)應(yīng)能做到“實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)更新”，為實(shí)現(xiàn)上述要求，可將問題規(guī)避庫(kù)建立在云端，統(tǒng)一問題輸入維度的同時(shí)支持各項(xiàng)目同時(shí)在線編輯更新，云端問題規(guī)避清單所用模板示例見表4。

2 結(jié)束語(yǔ)

問題解決對(duì)于新能源“三電”系統(tǒng)開發(fā)、提升品牌形象具有重要意義，問題管理系統(tǒng)搭建策略與方法的合理性、完整性直接影響系統(tǒng)的實(shí)用性、便利性，最終影響問題管理的效率和質(zhì)量。本文提出新能源汽車“三電”問題系統(tǒng)級(jí)管理的方法，通過對(duì)整個(gè)問題解決過程中問題定位、問題過程管控、問題防止再發(fā)3個(gè)重要的環(huán)節(jié)進(jìn)行分析，并通過高壓無法上電典型問題的應(yīng)用，論證了系統(tǒng)級(jí)問題管理方法的有效性。

建立系統(tǒng)級(jí)問題解決能力，并且通過編制常見問題指導(dǎo)手冊(cè)，從功能定義、法規(guī)規(guī)范角度梳理固化排查過程，對(duì)問題解決具有重要的啟發(fā)意義，能夠大幅提升問題解決效率，支撐產(chǎn)品迭代及技術(shù)升級(jí)。未來，需研發(fā)基于后臺(tái)大數(shù)據(jù)的新能源故障預(yù)診斷方法和工具，可在動(dòng)力系統(tǒng)未出現(xiàn)故障時(shí)，根據(jù)參數(shù)判斷汽車所處的健康狀況，根據(jù)故障類別對(duì)駕駛員進(jìn)行預(yù)警，減少新能源汽車行駛事故率。

參 考 文 獻(xiàn)

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（責(zé)任編輯 明慧）