整車開發(fā)過程中試制樣車的用量

孫倬 徐曉春 湯湧

（華晨汽車工程研究院）

目前，我國(guó)汽車產(chǎn)品更新速度越來越快，每年均有幾百款新車型面世。對(duì)于新車型的開發(fā)，其成本及周期是決定汽車主機(jī)廠競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)弱的關(guān)鍵因素。為了滿足快速變化的市場(chǎng)需求，進(jìn)一步縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，研發(fā)過程中的樣車試驗(yàn)必不可少。目前我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)已初步形成了比較完善的研發(fā)體系，形成的研發(fā)平臺(tái)已具有比較完備的數(shù)字化開發(fā)能力[1]，但新品的樣車試驗(yàn)仍舊是前期驗(yàn)證的重要一環(huán)。汽車研發(fā)試制環(huán)節(jié)在汽車產(chǎn)業(yè)中的比重會(huì)繼續(xù)上升。目前國(guó)內(nèi)各主機(jī)廠均對(duì)新品開發(fā)項(xiàng)目中所需要的試制樣車數(shù)量有自己的規(guī)劃，其來源多為各部門對(duì)于零部件開發(fā)的驗(yàn)證需求，但少有全局統(tǒng)籌。因此，對(duì)試制需求更精確的量化以及對(duì)試制環(huán)節(jié)更精細(xì)化的成本控制勢(shì)在必行。降低試制成本，以最小的資源投入，創(chuàng)造出盡可能多的價(jià)值，可有效提高項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性及產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。

1 試制樣車的需求方向

整車項(xiàng)目開發(fā)過程中，研發(fā)階段對(duì)新車型功能、質(zhì)量、性能、安全等方面的驗(yàn)證目前有兩大常規(guī)手段。一是基于有限元的數(shù)字化CAE 分析，二是試制樣車的實(shí)況測(cè)試。在油耗、標(biāo)定、底盤調(diào)校等方面，CAE 仿真分析暫時(shí)還沒有較為有效的分析手段，且在其他性能方面，CAE 仿真分析也存在一定誤差。所以，目前對(duì)試制樣車的需求是必不可少的，對(duì)試制樣車的需求主要可歸納為4 個(gè)方面。

1）試驗(yàn)用車，指各個(gè)部門對(duì)各自負(fù)責(zé)部分進(jìn)行實(shí)物測(cè)試，如安全部門的碰撞試驗(yàn)、動(dòng)力部門的標(biāo)定、NVH 的噪聲測(cè)試等；

2）路試用車，包含1.5 萬km 強(qiáng)化、5.1 萬km 發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試、6 萬km 零部件耐久、7 萬km 發(fā)動(dòng)機(jī)耐久、冬季及夏季高寒與高炎測(cè)試，其主要目的為記錄新車在各工況下的實(shí)際表現(xiàn)；

3）法規(guī)驗(yàn)證用車，主要為驗(yàn)證國(guó)家法規(guī)相關(guān)項(xiàng)目，發(fā)布通告；

4）工藝性驗(yàn)證用車，一般為涂裝驗(yàn)證仿形噴涂，總裝驗(yàn)證生產(chǎn)線通過性、培訓(xùn)生產(chǎn)操作者以及最后的電信號(hào)檢驗(yàn)。

2 試制樣車的階段需求

在項(xiàng)目的不同階段，對(duì)試制樣車的要求也不盡相同。以國(guó)內(nèi)某自主品牌為例，試制車大致分為4 個(gè)階段：

1）騾子車（Mule car）階段。此階段一般使用其他樣板車型，經(jīng)手工改造后，用于零件空間的裝配檢查，以及汽車最初的性能數(shù)據(jù)采集，如電器接口、發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)定、變速箱等。

2）生產(chǎn)試制（PT）階段。此階段車身所有制件都需要使用軟模件甚至工裝件。一般此階段的車身鈑金制件由于開發(fā)正式模具周期較長(zhǎng)，費(fèi)用較高，因此大多使用軟模件，而試制車開發(fā)過程中較大部分費(fèi)用都投入在這里。其他類型制件大多使用半工裝甚至全工裝制件，或者使用其他替代件[2]。

3）工裝樣件（OTS）階段。此時(shí)樣車制件基本都使用正式工裝件，并且需要在正式生產(chǎn)線進(jìn)行工藝驗(yàn)證。一般來說，Mule car 階段的樣車與目標(biāo)車型是有很大差距的，它僅僅驗(yàn)證一些高度平臺(tái)化的指標(biāo)；而PT 階段的樣車與目標(biāo)車型比較接近，大部分影響車身設(shè)計(jì)的指標(biāo)都需要在這個(gè)階段進(jìn)行驗(yàn)證；最后的OTS 階段樣車則與目標(biāo)車型極其相似，此階段更多的是驗(yàn)證生產(chǎn)工藝性問題，以及確認(rèn)PT 樣車階段改進(jìn)方案的實(shí)施效果。

4）生產(chǎn)批量試制（PVS）驗(yàn)證階段。此階段與目標(biāo)車型基本一致，作用為對(duì)整車的性能及各項(xiàng)指標(biāo)給出結(jié)論[3]。

在新車型樣車的實(shí)際測(cè)試中，理論上數(shù)據(jù)樣本越多越好，但是考慮到成本問題，應(yīng)該兼顧試驗(yàn)效果與開發(fā)成本。通常的做法是：首先應(yīng)確定各部門需要測(cè)試的試驗(yàn)項(xiàng)目，通過評(píng)審和討論確定各部門實(shí)際測(cè)試的最少樣車需求量；然后再對(duì)非高強(qiáng)度破壞類的試驗(yàn)樣車進(jìn)行整合，討論其應(yīng)用于其他試驗(yàn)上的可能性，整合出項(xiàng)目正常進(jìn)行所必需的樣車需求量；最終根據(jù)整合數(shù)據(jù)進(jìn)行樣車開發(fā)計(jì)劃的制定。

3 過往項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)

從某整車廠長(zhǎng)期以來的項(xiàng)目開發(fā)經(jīng)驗(yàn)來看，以新車型4 種標(biāo)準(zhǔn)配置為基礎(chǔ)，新平臺(tái)上架的第1 款車型的樣車需求量最大，為150～180 臺(tái)。其中，Mule car 一般需求30 臺(tái)左右；PT 樣車根據(jù)項(xiàng)目開發(fā)周期的不同，一般需求30～60 臺(tái)；OTS 樣車根據(jù)項(xiàng)目開發(fā)周期的不同，一般需求60～120 臺(tái)。

對(duì)于平臺(tái)后續(xù)車型的開發(fā)，試驗(yàn)樣車的用量理論上隨車型的增多而逐漸下降。如有重大的配置革新或者方案更改，樣車使用量會(huì)根據(jù)更改方案的影響程度適當(dāng)向上調(diào)整。這是因?yàn)樵谕脚_(tái)中，車身設(shè)計(jì)上有一定的連貫性。除非遇到影響比較大的變更，很多試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以在早期開發(fā)的車型中直接對(duì)標(biāo)。這樣可以減少試驗(yàn)次數(shù)，甚至取消一部分相似度較高的試驗(yàn)。也就是說，越成熟的平臺(tái)，新車型開發(fā)過程中對(duì)試驗(yàn)用車的需求量就越小[4]。

在所有對(duì)試驗(yàn)用車有需求的部門中，底盤和動(dòng)力2個(gè)部門用車需求量最大，占試驗(yàn)樣車需求量的1/2 以上。主要為發(fā)動(dòng)機(jī)DME 標(biāo)定、變速箱TCU 標(biāo)定、底盤調(diào)校及一些功能模塊的標(biāo)定。這些項(xiàng)目大多需要在不同階段進(jìn)行多輪驗(yàn)證。由此可以看出，自主品牌汽車在發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱及底盤系統(tǒng)上的技術(shù)積累還不夠成熟，還有很大的提升空間。

4 樣車驗(yàn)證的優(yōu)化方向

近年來，由于用戶對(duì)用車舒適性及安全性的要求越來越高，NVH 試驗(yàn)用車和安全試驗(yàn)用車的需求量也逐年提高。其中，安全驗(yàn)證大多與法規(guī)相關(guān)，且試驗(yàn)多屬于高強(qiáng)度破壞試驗(yàn)，試驗(yàn)車難以回收二次使用。而NVH 試驗(yàn)正好相反，多為柔性化較高的試驗(yàn)，基本不會(huì)對(duì)車體造成破壞。但由于NVH 問題產(chǎn)生原因較復(fù)雜，一般情況下需要多輪測(cè)試及反復(fù)驗(yàn)證，所以對(duì)試驗(yàn)輪次及樣本數(shù)量要求較高。2 項(xiàng)試驗(yàn)均對(duì)整車設(shè)計(jì)有綜合性的要求，反饋的試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)車體設(shè)計(jì)影響較大。在項(xiàng)目前期通過大量CAE 仿真分析，可從理論上驗(yàn)證車體設(shè)計(jì)的合理性，有效減少安全和NVH 性能試驗(yàn)的數(shù)量。

5 結(jié)論

使用高度平臺(tái)化的產(chǎn)品架構(gòu)，統(tǒng)籌利用生產(chǎn)資源，加大數(shù)字化研發(fā)力度，可有效降低對(duì)試制樣車的需求。而降低試制樣車的整體需求量，可有效地縮短樣車開發(fā)周期及降低成本。未來汽車行業(yè)將進(jìn)入成本競(jìng)爭(zhēng)時(shí)代，降低開發(fā)成本是提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的有力手段。

文章從項(xiàng)目實(shí)際開發(fā)過程入手，通過論證新車開發(fā)過程中的驗(yàn)證需求，提出技術(shù)攻關(guān)方向和項(xiàng)目統(tǒng)籌管理概念，為進(jìn)一步實(shí)施項(xiàng)目成本優(yōu)化提供了可借鑒的方向。然而，對(duì)于項(xiàng)目開發(fā)過程中如何具體執(zhí)行相關(guān)的成本優(yōu)化方案，還有待于進(jìn)一步研究。