现代汽车养护与传统维修的演变

◆文/北京 胡建军

一、传统的维修思想

早期的汽车设计、制造比较简单，尤其发动机，其设计、材料、加工、装配等精度不高，剩余功率较小，各部件只满足基本要求即可，所以一旦哪个部件出现故障都有可能直接影响汽车的运行和安全。基于这种可靠性和安全性关系，人们对维修的认识是“汽车要工作—工作必须磨损—磨损产生故障—故障危及安全”，因而要求将维修工作置于故障发生之前，广泛地采用预防性维修措施，按固定时间间隔进行翻修或报废。固定时间间隔的核心是“有一个硬性的时间间隔”，如定期保养、定期换油等。这种维修原理基于磨损是时间的函数，定时维修就成了保持可靠性的唯一方式，由于没有先进的检测手段，主要靠人的直观经验，因此，拆卸和分解的离位检查成为预防性维修的主要方法。

1.传统维修思想的要点

传统维修思想认为故障的发生和发展都与时间有关，任何一个部件出现故障都会影响汽车的运行和安全；通过多做维修工作可以预防故障；每个部件都存在耗损，采用单一的定时维修方式和离位拆卸办法可以排除和预防故障。

然而，传统的维修思想会造成不恰当维修、绝大多数部件未被充分利用、设备利用率较低等现象。从这个层面来讲，汽车的过度维修增加了维修后的人为故障，降低了汽车的可靠性水平；维修工时和备件过多，增加了汽车的使用成本和维修费用；单位时间内汽车停驶时间过长，降低了利用率。许多类型的故障的发生是偶然的，用简单的定时拆卸方式，并不能防止和减少类似故障的发生；使用定期翻修的方式维修一些重要部件时，并不能达到预期维修效果。因此，实践证明，汽车的可靠性水平与定时维修并无必然关系，传统的维修思想不能很好地恢复和保持汽车固有可靠性。

2.维修方式

维修方式是对汽车机件维修内容及其时机的控制形式，其中又以定时维修及视情维修最为多见。定时维修是按规定的时间不查看技术状况而进行拆卸的工作方式。“规定的时间”可以是规定的间隔期、累计工作时间、日历时间、里程和次数等。定时方式以时间为标准，维修时机的掌握比较明确，便于安排生产，但针对性差、维修工作量大、经济性差。 视情维修是基于这样一种事实进行的，大量的故障不是瞬时发生的，故障从出现至发生，总有一段时间出现异常现象并有征兆可寻。因此，如果采用性能监控或无损检测等技术就可以找到跟踪故障迹象的办法，然后采取措施预防或避免发生故障，所以这种维修方式也被称为预知维修或预兆维修方式。

随着汽车技术的进步与发展，汽车系统化、复杂化和信息化程度越来越高，其故障也越来越复杂和隐蔽，这也促使汽车养护理念、方法不断更新。传统的以一定行驶里程和时间进行相同程式化的保养理念和工艺已经不能满足现代汽车的需求，而先检测后养护、先诊断后维修、逐步实现将故障诊断转变为故障预测的理念，使汽车维修由被动维修转变为主动维修，大大提高了养护、维修效率及汽车的可靠性与安全性。这种新理念也使得占据统治地位的定时维修观念开始动摇，RCM(以可靠性为中心的维修理念)不断被人们认识，其基本概念是根据汽车的可靠性特性和故障后果应用逻辑决断来选择适用和有效的预防性维修工作，也就是维修技术进入到状态监测方式为核心的状态监控维修阶段。

二、现代维修理念与传统维修理念的区别

以可靠性为中心的维修理念考虑的首先是故障的后果。可靠性就是一门同“故障”作斗争的学问，研究故障后果就是研究可靠性。现代维修理念与传统维修理念的区别列于表1。

表1 现代维修理念与传统维修理念的区别

三、状态监控技术

汽车和发动机在整个寿命期间如何减少故障、延长使用寿命、提高在有限时间内的工作质量始终是个难题。随着时间的发展，状态监控技术应运而生，它成为解决这个难题的重要手段和方法。状态监控不是判定结果(故障诊断)，而是养护和维修“注意”和“预测”。综合后的SAE状态监测概念列于表2，信息流程如图1所示。

表2 综合后的SAE状态监测概念

图1 信息流程

四、精养的概念及特点

1.科学检测方案制定

德国工业4.0被众人熟知，但很多人并不了解其实质，工业4.0的核心是高度个性化定制、高度智能化生产，最终体现的是高度个性化服务。汽车维修服务同样可以实现真正个性化的服务。所以我们可以对车辆进行全方位的表征检测并对相关数据信息进行提取分析，这就形成了科学检测—根据检测报告结合车主提供的车辆信息制定科学的一对一养护方案，执行科学的养护工艺及检验策略。这样既突破原有的套路，又突出了个性化技术服务，同时与其他维修企业实现了差异化。 科学检测方案列于表3。

表3 科学检测方案

2.精养的概念及特点

精养是超出一般粗放式和常规的、依据科学道理的、与时俱进的行为。从现代汽车养护而言，科学养护就是遵循先检测(如对发动机在用油的检测)，根据检测结果实行有针对性的养护方案的养护理念和技术。针对传统汽车维修而言，精养就是先诊断后维修，从科学检测、经制定科学维修方案、到实施科学工艺，从设计角度、工作原理分析、材料选择、加工、以数据图形集成和分析、结合经验统筹到精装配的维修全过程。精养是建立在“人、环境、设备工具、工艺、流程”等精细化、精致化基础之上实现的结果。这也就是说我们执行的所有工艺标准必须是可量化的，而不只是经验值，所有的标准必须可追溯，既必须是符合国际标准、国家标准或企业标准。

美国专家克里斯·埃文斯在《精密工程发展论》曾说过：“似乎没有理由表明为什么具有一定用途的机器结构不能像通常的问题一样简化成数学问题，从而采用直接和特定的方法得到所有需要的形式和布局，然后从中随意选择，所以现在解决这类问题只能靠精通这个学科的人的直觉和经验，但却无法与其他人进行交流”。这可以说明现代汽车养护技术、工艺、流程以及内容都必须用心去研究、学习、创新，否则永远不会进步。有人认为，提高养护精度必然会导致成本增加，但如果辅助成本的增加换回来返工率的降低和客户的口碑，从长期效益评估应该是划算的，高精度养护一定会带来高附加值，企业间也就拉开了差距。

3.发动机精修案例

(1)从车体上抬下发动机之前需要了解和掌握解体原因(含故障现象、故障发生时间段、故障特征等重要信息)同时调取故障码，留存在用机油油样(化验记录)、缸压实验。

(2)拆解前先进行故障痕迹寻找(跑、冒、滴、漏、有否异样、明显损伤及变形)记录在案，对整体外部清洗，观察故障痕迹。

(3)零部件清洗、吹干、测量(含各种仪器的检测如称重、平衡试验、扭矩、扭曲、弯曲、间隙、平面度、平行度、漏光度、弹性、密封实验、探伤等)。

(4)数据、图形、原始资料、整体发动机特点、采用了哪些新工艺、新材料、相关技术规范、相关标准、类似案例，零部件特点、材质、相关制造工艺。首先对该发动机进行功能性和维修经济性评估，然后讨论制定修理方案、工艺、标准、制定采购清单、外委加工事宜等。

(5)实施维修方案。镗缸、磨轴、镶套、泄漏试验、探伤试验、动平衡试验等基础修复、清洁零部件、机体(含表面处理)，吹干并测量检测相关部件、组装(含相关运动部件装配间隙检测、称重、平衡试验、扭矩、扭曲、弯曲、平面度、平行度、漏光度、弹性、密封实验等)、盘机。

(6)收集所有记录文档，录入计算机归档、终检。

4.步骤实施原因

任何做相对运动的部件、组件、相互作用表面以及表面间介质都会产生摩擦、磨损、损耗等一系列物理化学变化，汽车发动机也是如此。任何机械系统都有一个“行为确定性”的最基本要求，这个要求依靠的就是构件和运动副。运动副是相对运动、相对运动表面和表面间物质(也可能是场)构成，因此，因为摩擦学行为造成的负面作用如能量消耗、温度变化、激发振动、材料损坏、噪声、环境污染等，通过研究分析这些副作用(现象)推导出发动机工作状态和性质。

凡是有相对运动的地方就存在摩擦与磨损，因此，摩擦学系统状态辨识技术利用摩擦学系统的状态特征信息，如油液信息、振动信息、性能参数对摩擦学系统正常与异常状态进行判断，实现对被监测对象的磨损程度、磨损形式及磨损原因的识别。从而达到精确诊断的目的。这里需要注意的是，摩擦学系统状态识别技术基础之上的精修活动只是在于控制和减少异常磨损故障的发生，延长零部件的使用寿命，降低经济损失以及转变维修方式等。例如，通过对发动机摩擦学系统摩擦、磨损分析，找出非正常磨损影响原因如活塞运动速度、活塞环和气缸套压力、表面粗糙度、润滑温度、外界影响、供油特性等。对发动机系统摩擦学系统分析只是发动机精修中的重要基础工作之一，总之，现代发动机精修必须建立在数据分析基础之上，才能制定具有针对性的解决方案。

传统维修是一种经验技术，现代维修技术是一种经过理论解释的经验技术。职业技术分为技术能力和知识能力，以往我们过分强调技术能力而忽视知识能力，而实践证明只有重视理论技能才能实现理论知识形态和新的理论知识转化为科学性技术。所以，可靠性维修理念和技术源于汽车技术的发展和科学实践，并由此发展出一门全新的边缘科学。

五、可靠性维修(含状态监控)的主要功能

1.结构跟踪

结构跟踪是确立可靠性养护、维修程序的起点和最重要的元素。结构数据说明汽车的组成是确定汽车部件状态和使用的关键，可为所有其他相关活动提供相关结构可靠性数据。

2.使用监控

使用监控这项功能根据结构数据库记录汽车关键部件“寿命”、“状态”的利用限制。

3.零部件寿命跟踪

零部件寿命跟踪这项功能与零部件重复使用鉴定联系在一起，当部件需修理而被拆下后，该功能的作用是从部件上收回未损坏的零部件及剩余使用寿命的估算量。

4.临界状态检测

该功能记录机械部件各种临界状态的参数。这些数据记录用于确定机械部件和液体的情况或状态，并提供其退化或故障之前的警告。

5.使用参数

该功能记录机械在出现反常事件前后的使用参数。这些数据记录超出限值或例外的主要情况并用于协助故障诊断和排除。大部分事件状况意味着一种故障模式或退化以达到使机械可靠性降低的开始。

6.可靠性监控

可靠性监控(图2)主要用于监控汽车使用和维修过程的可靠性，同时也监控系统功能，例如结构改变原始记录、维修记录、故障库、限值数据、排除故障数据、质量数据、费用数据、零部件和用于管理维修过程的其他各种程序等。

图2 可靠性监控

六、发动机健康监控研究现状及发展趋势

1.预测与监控管理

预测与监控管理(Prognostics and Health Management.PHM)作为新一代汽车可靠性养护的关键技术，对提高汽车安全性和使用的可靠性、提高保障效能、降低维护费用、节约资源具有重要作用。由于这项技术还正在发展中，随着实践的发展与应用加强，标准化研究与制定成为重要的基础工作。预测是指预先诊断部件或系统完成其功能的状态，包括确定部件的残余寿命或正常工作时间。健康管理是指根据诊断/预测信息、可用资源和使用需求对维修活动作出适当的决策的能力。

PHM是指系统能及时、准确地确定其当前状态以及在未来一段时间内发生故障的可能性，并对使用、维修活动作出辅助决策建议。PHM重点是利用先进传感器的集成，并借助各种算法和智能模型来预测、诊断、监控和管理设备的状态，完成故障检测，故障隔离，故障预测、剩余使用寿命预计、部件寿命跟踪、性能降级趋势跟踪、保证期跟踪、辅助决策和资源管理、容错、信息融合和推理机以及信息管理。

状态监测是依赖汽车、发动机结构完整性理论按照其设计和实验性能指标、主要参数建立监控“基线”，根据使用要求确定控制参数的偏差或准则通过模型或专家系统诊断给出科学养护建议。

2.可靠性监测与检测

可靠性监测与检测蕴含着一个巨大的可利用网络服务体系，能认识到它的作用才能走进真正的汽车维修行业网络服务时代。汽修“互联网+”未能成功的原因，就是很多人并不了解维修企业与客户之间的关系。汽车维修企业需要真正解决的问题是有效地解决客户问题，让客户走进企业并留住客户。注意，这里说的客户走进企业是指同一个客户先期认可性；而留住客户指的是该客户成为忠诚性客户。

客户第一次到一个新的汽车维修企业，总是怀着忐忑不安戒备心理、试探性心理，或者在不得已情况下所做的选择，这和我们选择一个陌生医院、麦当劳、肯德基不同，他们品质、价格、服务相差无几，而维修企业除了一些硬件大同小异，其他都会出乎你的意料之外。 所以我们太缺乏转变经营理念、规范经营行为、实施标准工艺流程、统一服务价格等措施。而可靠性检测与监测，实施的数据监控、实时跟踪检测功能是有可能真正解决企业与客户问题的起始，是企业与客户之间的粘合剂，是实现真正网络服务的基础。

3.远程故障诊断系统

实现远程诊断的基础条件是基于网络络平台的搭建，(包括信息的采集、集成、分析、分类、智能分析与专家系统的综合)利用因特网的方式发展，远程诊断带来的好处是信息集中、资源共享、效益提高、很高的性价比、良好的开放性和利于技术发展的特点。

总之，基于可靠性思维推出的状态监控借助于各种传感器、信号采集、信号处理和信息分析等技术和手段，对来自于汽车、发动机系统、设备、部件、组件与相关的外部数据或信号进行检测和观察，并通过人机对话判断汽车、发动机技术状态，制定决策，确定维修内容，这是一门综合性与工程技术实践与管理。

七、总结

随着汽车技术的发展与进步，传统的以经验技术为主的维修理念已经不再适应汽车发展的技术与现代客户的需求，传统维修向现代科学养护转换是必然趋势。因此以可靠性状态检测与监控是对车辆科学养护基础和原则。所以，我们一切科学养护方案必须以先诊断后维修，先检测后养护，经过科学检测—制定科学养护方案—实施科学养护工艺。就是说实施科学养护是对监测与检测数据基础之上的具有针对性的科学养护方案基础上实施的。我们的产品(服务)推广理念也是遵循这个原则。科学养护是我们核心理念，科学养护针对的是传统经验技术的变革，是我们倡导和引领发展理念，这也是我们竞争的差异性。

另外，推销服务产品前先要推销理念，而这个理念一定要有创新性、与时下技术相匹配，甚至要有一定的超前性。我们推销某一种产品(服务)，不仅仅是在推销这个产品(服务)本身，更是在传递一种文化理念、科学认识，一种全新的服务品质。