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　　（引言）2014年6月4日，长安汽车发布了CA-TVS试验验证体系，覆盖了汽车开发的可靠性、行驶性能、NVH、安全、电器、动力等15个验证领域，包括357项整车试验，289项匹配试验，994项系统级试验，超过3000项零部件级试验。这是长安汽车建立的一套国际标准的品质试验验证体系，也是中国品牌发布的个品质验证体系。这代表了自主品牌的正向开发能力发展又向上提升了一大步。

　　品质验证的核心内容是整车开发需要完成的所有试验（包括整车各性能模块、各系统及所有的关键零部件）以及耐久耐候的品质验证。事实上，建立这样的品质试验验证体系是个庞大的系统工程，每个自主品牌车企都需借鉴行业实践并总结和沉淀自身的实践积累，整合内外部资源进行建设，并持之以恒地积累和完善。

　　本期文章笔者将结合自身的实践，总结建立试验验证体系的关键基础环节，分享汽车开发的几个试验案例，并讨论一些试验的组织和管控要点。由于篇幅有限，这里和大家分享的内容只能说是整车开发试验验证的一些基础内容。

　　一、试验的定义及整车开发常用的验证方式

　　实验（一般认为试验也是实验的一种）是伴随近代工业化革命发展起来的科学技术和方法，实验科学对近代科技发展做出了巨大贡献，通过实验人们可以检验某种新的假说、假设、原理、理论，可以再现某些自然现象，通过实验和试验可以确定认识很多未知的事物。因此，实验或试验对当今科研和技术开发不可或缺。从某种意义上讲，实验和试验是将人类的很多技术从“术”的层次提升到＂学＂层次的重要手段之一。

　　由于汽车生产是一种大量流水的方式，生产的量大、人力和资金投入大、产品的社会保有量也大，一旦产品开发不成功，给企业造成重大损失有时甚至导致企业倒闭。同时汽车又是交通工具，一旦出现安全质量问题，造成生命财产和社会影响都是巨大的。因此，车辆开发中的试验验证必不可少，并且贯穿开发的始终。也正是依靠这些试验，汽车技术近年得到长足的发展。

　　随着汽车开发、生产的技术不断创新，汽车试验验证的手段也高速发展。特别是电子计算机技术的发展，使试验验证的技术得到许多突破。当然，传统的验证技术也还保持着生命力。当前常用的整车试验验证方式有：

　　● 整车道路（公路）试验

　　● 场地道路试验

　　● 整车台架试验

　　● 整车动、静态主观评价试验

　　● 计算机仿真验证分析

　　二、整车开发各阶段的试验验证及目的

　　整车的试验和验证与整车开发的各个阶段总是相互伴随着：

　　● 建立目标阶段伴随有对标样车的试验、评价；

　　● 设计开发阶段伴随有数字样车的数据仿真验证分析、骡子车的专项性能试验、FT（功能）样车的各项功能性验证和车身相关试验；

　　● 生产准备阶段伴随有ET（工程）样车的耐久试验验证和评价及标定和法规认证；

　　● 试生产阶段伴随有PT（生产）样车的品质验证确认。

　　整车开发各阶段的样车和试验验证举例如表1所示。不同企业的产品开发流程和能力不同，不同项目的产品开发策略和范围及深度各有差异，项目团队的试验管控能力有高有低，都会导致数据和样车受到不同程度的影响，故表中样车对应的数据发放时间和辆样车的提供时间仅供参考。

　　表1 整车开发各个阶段的样车和试验验证举例

　　将其放进具体流程中（如图1），我们可以更清楚地看到整车开发各个阶段相伴随的试验和相互印证的仿真：

　　图1 整车开发各阶段的试验验证过程示意图

　　一般来说，项目初期确定目标时要对竞品车或原型车进行试验以建立目标；在整车开发的过程中，由于有些系统和模块可以或者需要先行，常用骡子车的方式等先期进行试验，此时如果已经建立了3D数据，可以同时进行CAE仿真；概念样车设计出来后，如果是某个平台产品系列的首发基础车，大多要进行FT样车开发，进行针对设计是否适合的相关试验。在FT样车试制前，反复进行CAE仿真验证并据此修改设计，以此使设计成为当前经验下的；通过生产准备，得到了ET样车后，又会进行针对工程开发（产品的工程设计和工艺工程开发）质量的大量试验；试生产阶段则需要用PT样车进行产品终的品质验证确认。伴随这些试验，设计和工艺过程不断优化直到达到初始设定的目标并满足商品销售为止。

　　由此可见，试验和验证始终伴随着整个开发过程。没有试验和验证的设计开发是盲目的。

　　三、建立试验验证体系的关键基础环节

　　验证是产品开发过程中必不可少的环节。由于计算机辅助技术的不断增加，整车开发过程中的验证、试验逐步前移（时间前移，从整车分解到系统直至零部件）和虚拟化，使得开发的周期缩短、费用节省。

　　如果说验证体系是自主品牌车企建设正向开发体系和产品开发能力的基石，那么试验规范的确立（认可）、试验规范的分解和传递、试验分类则是建立验证体系的关键基础环节。

　　1、试验规范的确立（认可）

　　验证首先要确定试验方法和接收标准，统称为规范。对于整车开发试验验证来说，主要有：

　　● 道路试验规范

　　包括道路工况统一确认，路谱采集，气候环境条件统一确定，燃油条件，区域使用习惯，性能试验方法；

　　● 台架试验规范（外委开发件的规范需要和供应商共同认可）

　　包括路谱传递，静强度和疲劳加载量，环境因素加载，性能测试方法；

　　● CAE仿真

　　包括项目和道路、台架对应，加载量、环境条件和实物试验对应，接收准则和实物试验一致；

　　● 主观评价

　　包括评价分值分段，评价项目，评价场地条件，评价人员素质认定。

　　试验规范实际上是针对为了满足整车目标要求确定的车辆使用环境而制定的试验方法、考核强度、接收标准等。

　　1）使用环境

　　使用环境涉及道路工况（道路的好坏程度，坏路不平度、各种路面比例，海拔...)，环境气候条件（冷、热、潮湿...)，地区的燃油条件，区域使用习惯（如出租车），所在国的法规要求（包括电磁干扰）等等，这些都构成了汽车设计的输入条件，同时也是考核、试验验证的基本内容，参见表2：

　　表2 车辆使用条件和验证分布表

　　在有了上述使用环境分布分析的基础上，主机厂定期实施道路、环境和使用方式工况调查、采样、数据分析和筛分，建立考核验证项目系统、确定考核强度，固化基本路谱和其他各项极限考核条件，以此作为试验的输入和传递的基础。

　　2）考核类型、试验方法和设备仪器

　　考核类型主要分为：

　　● 功能（也即性能）

　　● 强度（极限工况不至于失效的能力）

　　● 耐久性及可靠性（整车和部件的使用寿命、确定期间内不出故障的质量能力）

　　根据考核类型确定试验方法：

　　● 整车公路试验——实际环境考核耐久和可靠性

　　● 整车场地试验——考核性能和耐久和可靠性

　　● 整车台架试验——主要考核性能

　　● 整车动静态主观评价——以对比打分的形式评价性能

　　其中：公路试验一般要记录路况、气候、里程、故障状况等，以便汇总分析；场地和台架性能试验各主机厂应有自己的标准：含测量仪器、试验规程，跑耐久和可靠性试验有明确的针对考核部件的试验场路面选择及里程确定，循环次数规定，并建立这种浓缩试验和用户实际使用的里程当量；主观评价则有一批经过专门训练的合格评价师，设计相关的评价方案和项目表，然后逐车逐项进行评价记录，汇总比较。

　　3）接收标准及接收判断

　　接收标准一般是设计目标值。

　　试验完成并实施汇总分析后，需要给出对设计开发的评价，一般是针对设计目标的核对。

　　对于车辆目标明确，指标具体，试验方法成熟，试验操作控制良好的试验，结论一目了然。如果上述条件不满足，则使得结论较难做出，有时稍一疏忽会得出错误判断。

　　试验方法和试验操作是执行层面的问题，企业标准完善、管理严谨、职工素质较好、工作认真，试验完成质量高，结论好下也不易出错；反之，则可能误导设计。

　　对于车辆目标的确认则是较高层次的工作，商品部门和设计部门对各个目标指标的意见是否完全一致，商品部门的目标会不会调整，这两种情况的结果都会导致试验结论不确定或者是设计不确定。

　　因此统一和固化设计目标对试验验证的接收至关重要。试验后的评价验收是一个重要过程，企业常常要组织专家在部门即有结论基础上进行系统评审，识别问题并确认结论。

　　2、试验规范的分解、传递

　　基于汽车零部件集成度高，因此整车集成时的达标不确定性也很高。为了降低由此带来的项目风险，设计上将整车逐级分解为系统、部件和零件，试验验证也逐级将考核验证分解下去，以便在零部件集成前先期验证，将验证对象隔离开，将设计开发问题识别前移，将复杂问题简化。

　　如图2，当零部件设计完成或试制出来后，逐次按自上而下分解的设计目标进行试验验证（当采用CAE仿真时，零件独立出来分析；进行零部件或系统验证时，一般都要模拟整车工况设计台架试验环境），在下一级验证合格后，再进行上一级的验证，直至整车。

　　以此保证每一个独立的部件和系统分别达标，保证整车集成时问题的单一性，使得整车交付的质量达标容易，项目做得干净而不是拖泥带水。

图2 逐级递进集成验证示意

　　基于逐级递进集成验证的思想，各部件的验证规范需要保持协调：各个被试验对象的载荷需要依据实际装配和工作关系进行传递；耐久性试验各部件有效寿命周期保持一致。

　　● 以悬架为例说明载荷的逐级传递

　　如图3，来自地面的载荷Fs传给轮胎，通过轮胎的刚度K2和阻尼C2衰减一次，通过悬架弹簧和减震器K1和C1再次衰减传到车身，如果考虑发动机的感知，则又剔除车身和动力总成悬置的衰减。通过这种载荷路径分析，我们很容易得到沿程各部件应有的载荷（加速度或力）。

　　图3 悬架系统力学模型

　　基于整车等寿命耐久性要求，则需考虑同样的生命周期下不同部件的实际工作循环。

　　● 以车身开启件铰链和锁为例

　　使用的频次分别是：前车门>后车门>行李箱盖>发动机盖。因此需要实际调研这些部件在整车生命周期的实际使用频次，以此作为可信的考核依据。

　　● 对于变速器的各档位齿轮

　　其循环寿命则需通过工况记录仪采集的数据确定各档位载荷和使用率。

　　通过载荷传递和工况利用率分析，我们将整车道路的试验验证和整车、零部件台架试验验证的关系对应起来，使得所有试验规范成为相互协调、基本反映整车实际工况的考核系统。当然针对不同的地区和不同车种的使用方式，可以在评估之后进行部分调整。

　　3、试验分类

　　这里的试验分类是从项目管理的角度考虑的，根据试验的目的、执行部门、实施时间和车辆要求，常可以分类如表3：

　　表3 开发试验分类表

　　根据试验的目的和对样车的要求，项目部门需要依据开发流程进行很好的规划，保证设计、试制、验证时间上的良好匹配。使参与开发的各个部门有条不紊地工作，而不是项目跟踪所到之处，加班加点拼命干，其他部门则可能等待或窝工。

　　特别提示一下，上表中的综合性试验的车辆必须全面达到阶段质量目标，试验考核才能得出期望的结论；单一系统的调校和标定，则根据需要，保证必须验证的部件和连带陪试件满足要求，其他部件经使用部门认可后要求可以放宽。

　　由于新排放法规的要求，试验里程特别长，其样车计划需要特别考虑。

　　四、产品开发项目的试验组织和管控要点

　　尽管当前各主机厂对开发验证给予了高度重视，但试验验证中仍然发生很多问题，如表4：

　　表4 验证及确认常见问题

　　以上问题虽然不都是项目部门的直接责任，但是项目的严密跟踪和记录，同时对必须履行的流程的控制督导，仍然可以大大改善项目运行质量。一些重要的项目管控要点如下：

　　● 项目做好设计部门检查清单的收集整理及完成情况的确认，以此评估设计质量及成熟度，提供节点会议讨论；

　　● 项目检查所有试制件入库检查汇总结论，确认装车可行；

　　● 项目督促更改后送样件版本识别，保证试制样车满足试验要求；

　　● 项目跟踪试验结论的提出，确认试验记录清晰，结论准确，优化建议合理等。

　　由于零部件样件的状态是否符合要求对试验验证的结果有很大影响，因而验证样件的认定也是重点管控环节，主要有以下几个方面：

　　● 样件版本符合性

　　每一轮验证装车都有特定的目的，确认版本的符合性实际上是检查定义的符合性，以避免新一轮样车关键部件错装旧件的。

　　● 样件质量符合性

　　需用经认可的检验方法分步检验样品的材料、几何、性能、耐久等性能，确定其达到设计目标（分别在零件、部件、系统各级别），然后才向上一级别送交装车；样件版本及检验记录送交的样件都应有检验记录跟随，以便追溯。

　　在按规范确定的设备和方法进行验证后，针对验证后的结论如何给出的讨论也是很重要的：

　　● 发现失效后，需要分析直接原因是否在零件设计，如样件质量、材料、关联件问题；

　　● 零件失效了，需要判断是否一定不可接受；

　　● 零件没有失效，需要决定试验是否终止（平台零件常常希望继续考核以摸清其极限能力）。

　　验证工作经常遇到发现不了设计问题或给出错误的结论，误导设计改善。通常反映出企业的人力和能力不足、设备和条件不充分、规范的水准不够。另外，设计确认中则常常反映出对市场和用户的真实需求把握不准，对于车型开发的接收有的过于严苛，有的过于宽松。

　　总之，在整车开发中试验验证是一项工作量大、对企业的产品开发的基础积累和项目的运行管理要求很高的工作。开发工作千头万绪，但前期做好项目规划和试验计划，后面做好严密的工作流程执行到位的督导和跟踪，可以大大减少不应有的开发验证中的工作质量问题，使试验验证和项目运行都能得到良好的控制，终使项目能得到满意收官。

　　结束语

　　中国品牌要走向世界，品质是基础。试验验证是保证品质的关键手段，是整车开发设计不可或缺的一部分。

　　车、品质过关的车、高技术水平高品质的车，这应该是象征中国品牌汽车企业产品实现能力的三个里程碑式的标志。目前大多数自主品牌车企还处在阶段或者在迈向第二阶段的过程中，有少数初步具备正向开发和验证能力的自主品牌车企已基本达成第二阶段的目标，但是迈向第三阶段还任重道远。像长安汽车一样建立一套自己的品质试验验证体系则是实现这个征程所需要的关键能力。

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