观察 | 智能网联汽车测试场上 如何确定产品可靠性?
发布时间:2019-12-20 12:39:57   来源:东方头条   评论 参与

中国电子产品可靠性与环境实验研究所技术推广处处长、高级工程师 张增照

本文的内容分为四个部分:第一是提出一个问题,第二是讲两个重要性,第三是分析三个适应性,第四是提出四个建议。

第一个问题,假设智能网联汽车测试场,长为30公里,装300个传感器和各种网络通信设施,以及300个智能信号灯。质量和可靠性的指标要求一个月之内不出故障,故障率小于千分之一,这个指标不是很高,但假设是确定两三百个部件、配件和装置的可靠性呢?

按照当前关于可靠性的理论,第一步是要实现一个指标的转换。系统的整体可靠度应该达到0.999,MTBF必须达到71.96万小时,但每个部件、每个配件、每个设备该怎么去配置呢?有个分配标准。第二步,计算出信号灯的MTBF必须达到115.14万小时,通信设备或传感器的指标必须达到143.93万小时,如果配件达不到指标标准,测试场的可靠性、故障率可能就达不到要求。现在大家都在建设很多类似的东西,我们是不是思考过这个问题呢?第三步,有了指标之后,可以在采购、定制产品时提出相应的要求。第四步就可以开展采购活动,最后就是施工和验收。

第二,两个重要性。第一个重要性就是智能网联中的可靠性非常重要。系统、产品越是复杂,可靠性越重要,因为这时人的干预比较弱。例如,铁路控制信号出故障的原因来自几个方面,第一是打雷等环境、天气因素,第二是软件设计操作不良,第三是使用系统的人不是很会操作,第四是使用这个车辆的人不会操作。这四个问题叠加在一起才造成了重大的事故隐患,需要格外注意。智能网联汽车,尤其是无人驾驶汽车走向公路后,安全问题是不是非常重要呢?

第二个重要性,底层单元的可靠性更加重要。网络如何连接、汽车怎么构建等问题比较受重视,但如果忽视底层单元的可靠性,整个系统的可靠性就会减弱。所以底层单元的可靠性可以事半功三,用一三七法则来折算,就是1:6的关系。例如,汽车助力转向器中的二级管,焊接后两公斤的力就可以将其掰下来,这显然是不符合要求的。经过分析发现,这是由于焊点二次加热后强度降低造成的。如果这样的产品装到汽车上,或者装到智能网联汽车系统中去会很危险,因此器件、部件、整机的可靠性非常重要。我们关注网络系统安全的同时,也要关注底层。

第三个是三个适应性。分别为指标适应性,即以什么样的指标表征可靠性、安全性;环境的适应性,因为智能网联汽车系统里各个部件安装的部位不一样,环境也就不一样;测试方法的适应性。

首先来看指标的适应性。有人将智能网联汽车定义为移动的电脑,在其中装了各种各样的控制模块。假设要求汽车在行驶一万公里时,出问题的概率小于千分之一,那怎么知道每个装配部件的指标、可靠性能达到要求呢?即指标怎么转换?

指标转换时一定要考虑产品的寿命分布、产品工作时间的差异,应该用什么样的指标来表征它、考核它。我有几个重要观点,一是一定要重视可靠性工作,并积极采用可靠性标准,已经制定的标准,我们可以拿来,没有的,我们需要去制定。二是许多原有的可靠性标准,尤其是电子类的标准,和智能网联汽车非常符合的,是可以引用的。三是“有好过没有”,没有标准时,可以找一个类似的产品做参考。

环境适应性,这里有几个环境,分别是室内环境GB,野外地面环境GF,道路上使用的信号灯、摄像头等设备就属于这种情况,第三类环境是汽车环境GM,专指家用汽车的环境。

假设一部汽车在GB环境下,每6.5年维修一次,按照标准,如果其装到野外3.25年修一次,装到汽车为1年修一次,这就说明环境对产品的影响非常厉害。

在实施这些标准时,一定要分清楚产品输出的环境,我们应当把汽车的系统和信号系统分开,地面和车的标准,车又分车内和车外。

测试方法适应性中,强调几点,一是要引用,二是要有要求,第三是要制定。智能网联汽车非常复杂,包括材料、部件、系统、整机等,其中系统比较受关注,但材料、部件这两部分,测试也要跟上去。例如材料的测试,微观时,部件、材料有没有分层,有没有断裂等问题。例如可靠性分析中,焊接点的开裂,不做测试装到车上就会出问题,以及组装工艺也有其可靠性问题。除了重要部件的测试,动力电池、充电桩、CAN组件、电子兼容测试、车用与系统使用软件、安全和开发过程的质量保障,也必须做测试。如果没测试,就把一个有问题的软件装到车里、装到系统上,可能会产生很严重的后果。现在已经有了一整套的测试方法,包括功能、设计开发技术、安全测试技术、质量保障技术都有相应的测试方法。

为什么测试很重要?举两个简单的例子,例如汽车的蓝牙系统,当用蓝牙通话时,可以被监听到。此外,对PKES的系统进行安全测试,可以不用钥匙打开车,这是由于总线系统出了问题,抗不住DOS攻击,双闪异常、按键失灵。

第四,建议在标准里要加强这方面的工作:

一、标准框架中增加质量可靠性标准板块,放在通用技术标准方面比较合适;

二、政府、机构、企业一定要在顶层设计中提出可靠性的要求和标准要求,保障系统和实物的高质量、高可靠;

三、可靠性的标准和认证应包括智能网联涉及的众多层次,众多层次是指不要只关注顶层,还要关注下一层,或者再下一层以及供给层;

四、关键产品和系统测试建议引入第三方测试机构,保障行业的有序竞争和健康发展。

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