CC BY
5
УДК 629.113
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-4-425-430
ОЦЕНКА ЗНАЧИМОСТИ БОРТОВОГО ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА СОВРЕМЕННОГО ЛЕГКОВОГО АВТОМОБИЛЯ С ПОЗИЦИЙ КАЧЕСТВА И НАДЕЖНОСТИ
А.В. Крицкий, В.Н. Козловский, А.С. Подгорний
В статье представлены результаты количественно-качественной оценки значимости бортового электротехнического комплекса современного легкового автомобиля с позиций надежности.
Ключевые слова: автомобиль, бортовой электротехнический комплекс, качество, надежность.
Современный автомобиль представляет собой комплекс взаимосвязанных систем и элементов, в котором в последнее время просматривается устойчивая тенденция на доминирование бортового электротехнического комплекса (БЭК) включающего электротехнические и электронные компоненты (электрокомпоненты).
Развитие электрооборудования и электроники привело к созданию новых направлений в развитии автомобильного производства - электромобили, автомобили с комбинированными энергоустановками и автономные транспортные средства.
Проблема повышения качества автомобильных электрокомпонентов в условиях массового производства автотранспортных средств должна решаться с применением самых современных методов и подходов, включая инструменты теории вероятности и математической статистики с определением причинно-следственных связей действующих для ключевых параметров качества электротехнических устройств рассматриваемых как входные и выходные, с учетом цифровизации инструментов управления.
Несомненно и то, что фундаментом решения проблемы должны стать стандарт управления качеством ГОСТ Р ИСО 9000-2015 «Системы менеджмента качества», отраслевой стандарт IATF 16949 -международный стандарт системы менеджмента качества в автомобильной промышленности.
При решении проблемы обеспечения качества автомобильных электрокомпонентов необходимо исходить из ряда факторов:
1. автомобиль, будучи инновационным высокотехнологичным наукоемким продуктом, в последние десятилетия активно насыщается элементами электроники, электромеханики, электротехники. То есть насыщается компонентами, развитие конструкций которых напрямую связано с наиболее значительным ростом научно-технического прогресса по соответствующим отраслям техники;
2. электрокомпоненты, как продукт электротехнической и электронной отрасли более способны к интеграции, функциональной гибкости и в отличие от прочих, наилучшим образом встраиваются в конструкции современных автомобилей, электромобилей (ЭМБ), автомобилей с комбинированной энергоустановкой (АКЭ), автономных транспортных объектов (АТО). Тем самым обеспечивается улучшения в области функциональности, безопасности, комфорта и экологичности современных автотранспортных средств (АТС);
3. сам по себе тренд создания электрического транспорта определяет приоритетность развития соответствующих электротехнологий, по сути иногда в ущерб другим, и этот аспект определяет доминирование в перспективе именно электротехнической и электронной отраслей в развитии автомобильной промышленности в будущем;
4. физическая природа обеспечения функционирования автомобильных электрокомпонентов довольно сложная, здесь присутствуют и значительный блок электромеханических преобразователей; электрохимических источников тока; переключателей, электронных компонентов и контроллеров управления, электротехнических преобразователей и индуктивных катушек и т.д. Иными словами физические принципы действия электрокомпонентов различные в отличие от чисто механических, гидравлических, пневматических и прочих компонентов современного автомобиля, что создает некую сложность в обеспечении целостности подходов и методов контроля, мониторинга и управления качества электрокомпонентов на этапах проектирования, производства жизненного цикла автомобиля и эта проблема будет только нарастать. Еще больше повышается градус актуальности выделенной проблемы, если исходить из того что автомобиль, прежде всего продукт массовый и его производство осуществляется в условиях некоторой изменчивости;
5. в это же время, следует отметить, что научный процесс развития подходов и методов обеспечения качества автомобильных электрокомпонентов находится в определенном разрыве и отстает от науки и практики проектирования и создания новых образцов автомобильного электрооборудования и электроники. Этот аспект определяет необходимость опережающего развития инструментария обеспечения качества электрокомпонентов современных автомобилей при проектировании и производстве в рамках действующих систем менеджмента качества автосборочных предприятий;
6. для решения выделенной проблемы требуется проведение всесторонней инвентаризации действующих инструментов обеспечения качества электрокомпонентов на этапах жизненного цикла автомобилей с определением узких мест, не охваченных системными инструментами обеспечения качества
в рамках СМК, развитием новых инструментов обеспечения качества с применением передовых цифровых подходов.
Сказанное выше, предопределяет актуальность решения группы задач, связанных с проведением: комплексного статистического исследования уровня текущего качества электрокомпонентов на этапах жизненного цикла автомобиля с использованием применяемых в настоящее время автосборочными предприятиями инструментов контроля и мониторинга; научно-технического обзора по проблеме обеспечения качества автомобильных электрокомпонентов; выделению операций узких мест в производственной цепочке автосборочного предприятия, не охваченных системными инструментами контроля и мониторинга качества электрокомпонентов; разработки модернизированной концепции обеспечения качества электрокомпонентов в автосборочном производстве; проектированием статистического инструмента контроля, мониторинга и управления качеством электрокомпонентов в автосборочном производстве.
Для решения выделенных задач переходим к поэтапному рассмотрению наиболее важных вопросов связанных с обеспечением качества автомобильных электрокомпонентов на этапах жизненного цикла.
Исследование качества электрокомпонентов новых автомобилей в период эксплуатации. Проблему обеспечения качества автомобильных электрокомпонентов в процессе производства автомобилей, первично предлагается рассмотреть с точки зрения анализа уровня дефектности соответствующих элементов в эксплуатационный период, как наиболее объективный период для оценки качества продукции. Рассмотрим проблему обозначенную проблему в ретроспективе, с учетом результатов полученных ранее в научно-технических работах. В качестве объекта исследовании рассматриваются легковые автомобили одной из наиболее популярных марок отечественного производства, в разные годы выпуска.
В работе А.В. Заятрова [1, 2], представлены результаты достаточно глубокого статистического исследования качества и надежности электрооборудования автомобилей в эксплуатации, производства АВТОВАЗ, в период с 2002 по 2012гг. (рис. 1).
1« I&5 377
X 1М X 164 X 161
т 149 т 167 т 163
149 К Т70 к 169
Д 167
Л ш д 116
Э 297 э 2S1 э 224.
1К7
162
14 «Кэти»
С1П BS> ВЕР UHXKH&F
1 ЗГЕХтрдосэнла: Эггкгркмкаига^ Эта.тра.Е?он1!чес:<
греофзэоззге!! ф№0раЮЕЗГ«3{ np№Ôpa»E3ie'3i преобрэсеагсги
СШЗ) (0,8552)
2 Эстярешь* Экпроскк Иагомгекше ПШНЮШЕ
тройства чпрсйегва vapaftaGa марайава
(0,9<S2) (45.5 V» (0,95^) (604 V
3 Дахчш! Дгюн JJÎ4ICJI
(0,9663) (39,5^ №%> (57.3%*
-1 Иаганютяде Згкщсшх Зйясдоюк
унрс&иа уярсйава voptftaaa vapaiaaa
" (0,972) ' (31,9ОД ' CDJ5K551) ' (47 ЗД
5 Пердекнвен Пфллснагек Проводо Пераовсатаи
(0.9SP5) (12,7^ (pr9S47>
6 Кдотзсгы Прозой PtT ïfcK
(0,9907) Çfity
7 PfW Кшгаяы Контакты
(0,593) (8Р*4
S Цроаэв Реле Кошзкы Прочла
(0JW3) $$979) (S,S°«j>
1111111 I I I I 2ЯЕ ШЗ 2004 2Ю5 2006 2807 М! 2009 2010 201] И12 па
а б
Рис. 1. Динамика и структура отказов по функциональным системам автомобиля (системы электрооборудования автомобиля): Э - электрооборудование; Д - двигатель; К - кузов; Т - трансмиссия; Х - ходовая часть; П - прочее
Из анализа рис. 1 (а), видно что система электрооборудования, в сравнении с другими системами автомобилей имеет наиболее существенный количественный уровень дефектности приведенный к 1000 новых автомобилей, изменяющийся от 288 в 2002г. до 318 в 2012г. В таблице, представленной на рис. 1 (б), применительно к основным группам электрокомпонентов, показаны: показатель надежности (вероятность безотказной работы (ВБР)) по автомобилям в гарантийном парке; показатель GMF - приведенный уровень дефектности на 1000 автомобилей, по группе месяцев эксплуатации, для группы автомобилей с определенной датой выпуска и продажи.
Анализ данных рис. 1 показывает, что для автомобилей Приора и Калина в период с 2002 по 2012гг. фиксировался значительный уровень дефектности, в порядке снижения показателей дефектности, по следующим группам электрокомпонентов: имеющим в конструкции электромеханический преобразователь; электронные компоненты; датчики; исполнительные устройства; переключатели; контакты; реле; провода.
Рассмотрим данные другого исследования [3], где представлены результаты обобщенной статистики дефектности новых автомобилей в период первых трех месяцев эксплуатации по основным системам в период с 2017 по 2018 г., для одной из наиболее популярной, а значит, и наиболее массовой модели легковых автомобилей отечественного производства (рис. 2).
Анализ представленных на рис. 2 (а) статистических данных показывает, что в период с 2017 по 2018гг., система электрооборудования по прежнему, является антилидером по уровню качества компонентов в период первых трех месяцев эксплуатации автомобилей (3 mis IPTV). В структуре отказов
(рис. 2, б) доминируют электрокомпоненты, так из первых 20-ти позиций дефектов - 11 позиций занимают электрокомпоненты, включающие электростеклоподъемник, датчик скорости, генератор, датчик фаз, электромеханический усилитель рулевого управления и т.д.
3700 Эм1троо4сйдм>ч ^000 а сбор»
6100 Г*р*дкн1 • сбор«
2900 П
1700 Коробч п*р«д*ч « сбор* ММ К ух* ■ сбор* ЗИО Твривм» ск'им Ш Элммнгм илм 1300 Сястша ^хлалдмя дым »100 а сбор»
1600 СфАГМи* • сбср* 1100 Ступиц» и ЮАКО
3*00 Руп«м увр*п*™ч Ш Дмрь ЩКК ■ сбор* Ш Дм-р» »и" ■ сбор« 2100 Пр«и мрцжя ?№0 Мое г
1100 Тоягшш* («они
ел
го»
1»««
мм
13.1*
1161 ■■
10,02 яя
8Я т
8» ш
8» вш
«68 ж
«17 я
6.18 я
281 ■
229 1
18 1
1« 1
1,17
0»
0»
01«
0 к
0 32
iw.cn »л
?'04И эп стсхмпсдеыи чи
5кхта новости 12-Х!
ВОЮТО ГО «СРЛТОР ПСРСмП^КУО ТСИА не
та
ТОСв1« САЛи № ИОГС114 ПАЛ". 1ЛЗ 1 0 СБ Г,'Л
Ь&гхп эпостроит УСИДИТ ^ЛСЬУПР
Ьиьж
ПАЛСЦ ИЛР ОСР* З.Ч 6Л?
СИГИАЛ^ил*
Здмвгз ися' пц. УЛРДОП свстот1»1Л(о^ '.И
К'ОСИ у-с итгг тошвйоа сь
ГУН1; ТГРЧССТАТСЬ 39«
5ГШ! та иаа^ГЬ ЭАЖИ~А/1ИЯ зль
^(ШЖ САЛи ИЕ <ОПГЧ ВАЛ* СЬ 1ГГ
Ъотата ¡СОиЬИНАЦИЙ ПРИСДООв 162
11 «о» гюсиь"!' 1 ступицы а^а«кол
-зло чгупят№ холостого жоач 11*
РСЛС ПРегчЛАТОЪ зет.
Глхщ ПРуЬОД С ТГсЛЭС^СТИТСПЯ аы
г СТАТОР отолит сь IV
глэмо иОТОРГЛгЧТОР «7
ЧГю»» гнрип ГУ-С СТУПИЦЫ копсс зел
ютио иола*! «г наезд кх №
яги пасс» а Сйоес
рсиснь ВОДЧЧ НАСОС ! Ы
ЧгВЭЫй «хтроппср элостроиакгта ялг
ДЬР-ИХ ДГГОПАЦ* И 1Д
элаоггилотоп члг
€ит» 1вг
ДАСХ С ЦЕЛ Л члк-ум СЬ 1Й
1«
«УеТАГКШ^Я 1(И*АСС !.»
Ч/*П>с РОК
1112150 иогдангзАЛ1 ло 1»
?и«см 1>ГЭИСТОР ЛСйАЛСМ 1
ЧКЛУО псроспстсаадмстит
Бии! иОПЛ^'Г ПГРЯЕСРИ » 'V
Част» двое С испл ведай сь
Тиэота эп стгспоосолим гилец шрокм ппода |ДОкНГ отвод од 1 а иа
ПРШЦУЛ ЦКМнДРО* !Л7
«ОГЬЦО УПЛ ТОРУ 1-Х
вЫСЛСМАТЕЛ» СОГГ А 1ХОЛЧ 1.1»
Чмюю СТАРТЕР 5
Шшк трос г|рул сигпл о сь 1.17
Ъио» глэооьм упор па иск* 1.П
Т»7М7 ПОШИЛИ сед -1АСОС V!?
П-'ПкТ ДАСТА? и УПММС 1/Я и»
ПРОСЛАЖА иг
Чхеио рогам натяхм о сь 1.«г
РО№( '1АТЯЖГЧ о сь 0«
вготи игле стсклэо-исгит оа
зсрилолса о®
1103013 1ли£к ГЕЗ ИЛ С1090Ч
А»
№ювйов <ОМОЛС<Т Ц^Л Оькл Хкх/'Л С ИГКН С.4
■иочех ЕичА.'У УТгРАйЛОМЯ ОТОПИТ сь 04
Сяюч СТС*ЛОКТР«И атг
Стово К7ЧАЛОЛ* »1АРУЖ СЬ йтг
Щ&е&о РЕУСМЬ РАСПРСШАПА 0.7
Сюч» МТЧАЛОПР 07
УТОООСЮТ ОГ
ЧбТОЮ С-ГСя: >ттрао сис ог
ЦмйОК__ ьлм>т1?Аапс1лд ое?
а б
Рис. 2. Совокупный вклад подразделений автосборочного производства в общий уровень дефектности автомобилей по результатам трехмесячной эксплуатации
Результаты нашего исследования [4], подтверждают полученные ранее результаты. По уровню дефектности в период гарантийной эксплуатации, на первое место выходит система электрооборудования (рис. 3), а по уровню затрат на устранение дефектов в эксплуатации - двигатель внутреннего сгорания (рис. 4).
Рис. 3. Диаграммы дефектности в период гарантийной эксплуатации, по основным системам популярной марки автомобилей по основным системам
Наииекоаамие системы аптомооигя
Рис. 4. Диаграммы затрат в период гарантийной эксплуатации, по основным системам популярной
марки автомобилей по основным системам
При рассмотрении данных рис. 3 и 4 в контексте анализа качества электрооборудования, следует исходить из распределения электрокомпонентов по следующим основным системам автомобиля: собственно система электрооборудования; система питания (электробензонансос); приборы (комбинация приборов); кузов автомобиля (кузовная электроника); двигатель в сборе (система датчиков; генераторная установка, электростартер). Учет выделенной особенности обеспечивает формирование вывода о наиболее выскокой значимости количественного уровня дефектности электрокомпонентов до 40%, а также затрат на устранение соответствующих дефектов, также на уровне 40%.
И, наконец, на рис. 5 представлены диаграммы изменения уровня дефектности по основным функциональным системам и системы электрооборудования, для легковых автомобилей в период гарантийной эксплуатации, произведенных в период с 2017 по 2020гг., по данным исследования А.С. Саксонова [5].
35%
«" 30%
I 25%
1| 20%
I 15%
§ 10% а
> 5% 0%
■ г-
Электрокомпоненты БЭК автомобилей
Функциональные системы автомобилей
Электрооборудование ■ Ходовая часть
Двигатель внутреннего сгорания ИТрансмиссия
Кузов ■ Прочее
Генератор Электростартер Электроусилитель руля Аккумуляторная кислотная батарея
Электропривод агрегатоЕ
Электронные си Прочее
а б
Рис. 5. Распределение дефектов по функциональным системам и системе электрооборудования легковых автомобилей в период с 2017 по 2020 г.
Полученные данные [5], показывают, что по-прежнему, наиболее значительный уровень дефектности в эксплуатации фиксируется по БЭК и соответствующим электрокомпонентам.
Таким образом, проведенное исследование, показывает что в период с 2002 по 2020гг. в структуре дефектов легковых автомобилей в период гарантийной эксплуатации наиболее значимой системой, по уровню дефектности, по прежнему остается система электрооборудования [5 - 7]. Есть смысл еще раз подчеркнуть, что именно система электрооборудования в последние десятилетия активно насыщается новыми электротехническими и электронными компонентами. Она становится доминирующей системой в конструкции современного автомобиля [8 - 10].
Как показано, наиболее дефектоносной системой современных автомобилей является система электрооборудования (бортовой электротехнический комплекс).
Список литературы
1 Заятров А.В. Комплексная оценка качества и надёжности электрооборудования легкового автомобиля: дис. ... канд. техн. наук : 05.09.03 / А.В. Заятров. Тольятти, 2013. 186 с.
2 Заятров А.В., Козловский, В.Н. Комплексная оценка качества и надёжности электрооборудования транспортных средств: монография / А.В. Заятров, В.Н. Козловский. Самара: Изд-во СамНЦ РАН. 2014. 176 с.
3 Благовещенский Д.И. Разработка методологии и инструментария комплексной программы улучшений для повышения конкурентоспособности машиностроительных (автосборочных) предприятий. дис. ... докт. техн. наук : 05.02.23 / Д.И. Благовещенский. Самара, 2021.
4 Крицкий А.В. Результаты анализа качества электрооборудования на этапе выходного производственного контроля новых автомобилей / В.Н. Козловский, С.И. Клейменов, А.В. Крицкий, У.В. Бра-чунова // Электроника и электооборудование транспорта. НПП «Томилинский электронный завод». 2020. №2. С. 43-47.
5 Саксонов А.С. Совершенствование инструментария обеспечения качества автомобильного генератора при проектировании и в производстве: диссертация кандидата технических наук : 2.4.2. Самара, 2022.
6 Козловский В.Н. Обеспечение качества и надежности системы электрооборудования автомобилей // Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук / Моск. гос. автомобил.-дорож. ин-т (техн. ун-т). Тольятти, 2010.
7 Petrovski S.V. Intelligent diagnostic complex of electromagnetic compatibility for automobile ignition systems / V.N. Kozlovski, A.V. Petrovski, D.F. Skripnuk, V.E. Schepinin, E. Telitsyna // Reliability, Info-com Technologies and Optimization (Trends and Future Directions). 6th International Conference iCRITO.
2017. С. 282-288.
8 Козловский В.Н. Перспективные системы диагностики управления автономным транспортным объектом / В.Н. Козловский, В.В. Дебелов, О.И. Деев, А.Ф. Колбасов, С.В. Петровский, А.П. Новикова // Грузовик. 2017. № 6. С. 21-28.
9 Козловский В.Н. Развитие проектов электромобилей и автомобилей с комбинированной энергоустановкой / В.Н. Козловский, Д.В. Айдаров, М.М. Васильев, В.В. Дебелов // Грузовик. 2018. № 6. С. 18-21.
10 Козловский В.Н. Моделирование энергоемких накопителей автомобильной комбинированной энергоустановки / В.Н. Козловский, В.И. Строганов, В.В. Дебелов, С.В. Петровский // Грузовик.
2018. № 11. С. 13-14.
Крицкий Алексей Викторович, аспирант, kritskiyav@yandex.ru, Россия, Самара, Самарский государственный технический университет,
Козловский Владимир Николаевич, д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой, Kozlovskiy-76@mail.ru, Россия, Самара, Самарский государственный технический университет,
Подгорний Александр Сергеевич, канд. техн. наук, научный сотрудник, zxcvbnm89207@yandex.ru, Россия, Самара, Самарский государственный технический университет
ASSESSMENT OF THE SIGNIFICANCE OF THE ON-BOARD ELECTRICAL COMPLEX OF A MODERN PASSENGER CAR FROM THE POSITION OF QUALITY AND RELIABILITY
A.V. Kritsky, V.N. Kozlovsky, A.S. Podgorny
The article presents the results of a quantitative and qualitative assessment of the significance of the on-board electrical complex of a modern passenger car from the standpoint of reliability.
Key words: car, on-board electrical complex, quality, reliability.
Kritsky Alexey Viktorovich, postgraduate, kritskiyav@yandex.ru, Russia, Samara, Samara State Technical University,
Kozlovsky Vladimir Nikolaevich, doctor of technical sciences, professor, head of the department, Ko-zlovskiy-76@mail.ru, Russia, Samara, Samara State Technical University,
Podgorny Alexander Sergeevich, candidate of technical sciences, senior researcher, zxcvbnm89207@yandex.ru, Russia, Samara, Samara State Technical University
