乘用車整車開發(fā)周期淺談

王若飛　郭廣曾　魏縣城　王世良　張利

摘 要：從第一臺汽車問世距今已一百三十年歷史，在這一百三十年的汽車發(fā)展歷程中，汽車的開發(fā)、制造流程逐漸完善，整車本身功能、質(zhì)量逐漸提升，產(chǎn)品迭代速度大幅縮短，這就促使各主機(jī)廠要有一套完善的整車開發(fā)流程去支撐。文章重點講述近十年來各主機(jī)廠在產(chǎn)品開發(fā)過程中，怎樣在質(zhì)量、預(yù)算、成本都得到有效控制的前提下，如何縮短整車開發(fā)周期。

關(guān)鍵詞：流程 數(shù)據(jù)凍結(jié) 工程認(rèn)可

1 國內(nèi)外常用的整車開發(fā)流程

十年前，各大主機(jī)廠一款全新車型從立項開發(fā)到最終SOP交付基本在36個月以上，但隨著造車經(jīng)驗積累、虛擬仿真精度提升，制造工藝成熟提升等諸多因素疊加，使得整車開發(fā)周期縮短成為可能。特別是近十年電氣化、智能化、電動化的普及，造車新勢力的加入，促使各大主機(jī)廠加快產(chǎn)品迭代來搶占市場。下面以某主機(jī)廠的全新開發(fā)車型為基礎(chǔ)，由36個月壓縮至24個月可以從哪些維度實現(xiàn)。

整車開發(fā)周期由36個月壓縮至24個月如圖2所示，主要從五個維度實現(xiàn)：1、造型開發(fā)周期縮短；2、開模數(shù)據(jù)開發(fā)周期縮短；3、軟模開發(fā)驗證周期取消；4、硬模開發(fā)周期縮短；5、小批量生產(chǎn)啟動周期縮短。

2 造型開發(fā)周期縮短（1個月）

CAS1：用于評價整車姿態(tài)及比例、加工1：2油泥模型；整車總布置基于此版數(shù)據(jù)進(jìn)行初步可行性分析；一般支持初版工程數(shù)據(jù)制作。外飾體現(xiàn)整體比例、體量、玻璃面、腰線、主要燈具設(shè)計意圖、主要特征、主要部件分縫線；內(nèi)飾體現(xiàn)正副儀表臺、前門、方向盤位置及輪廓、組合儀表及娛樂信息系統(tǒng)類型輪廓及位置、主要部件分縫線。

CAS2：用于加工1：1 油泥模型制作，用于整車布置可行性分析，用于工程預(yù)工藝數(shù)據(jù)制作。外型體現(xiàn)主要燈具輪廓及位置、后視鏡、門把手、主要裝飾件、細(xì)化主要特征、主要部件分縫線、主要特征體現(xiàn)圓角。內(nèi)飾體現(xiàn)組合儀表、出風(fēng)口設(shè)計意圖、換擋、手制動、門把手設(shè)計意圖、前排座椅設(shè)計意圖、細(xì)化方向盤、主要部件分縫線。

CAS3：用于整車布置可行性分析及零部件初步分析。用于工藝數(shù)據(jù)制作輸入。外型凍結(jié)所有玻璃面、體現(xiàn)主要燈具內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其他所有燈具輪廓和位置、初版輪轂、主要部件的間隙。內(nèi)飾體現(xiàn)所有分件意圖，主要部件的間隙。

CAS4：用于硬質(zhì)仿真模型加工、整車及零部件詳細(xì)可行性分析，用于工程預(yù)凍結(jié)數(shù)據(jù)制作。外型和內(nèi)飾體現(xiàn)全部造型內(nèi)容和細(xì)節(jié)、所有部件的間隙及圓角，達(dá)成一致的DTS。

A0：外型和內(nèi)飾體現(xiàn)全部造型內(nèi)容和細(xì)節(jié)。用于工程凍結(jié)數(shù)據(jù)制作。

A1：基于A1和硬質(zhì)模型評審檢發(fā)現(xiàn)的可行性問題整改優(yōu)化，終版造型設(shè)計曲面。

造型設(shè)計及工程數(shù)據(jù)的開發(fā)周期主要從以下方面縮短：a、對造型數(shù)據(jù)、工程數(shù)據(jù)成熟度定義進(jìn)行梳理（如上各造型階段含義及用途），重新明確造型數(shù)據(jù)、工程數(shù)據(jù)“相互握手” 的對應(yīng)關(guān)系，明確相互之間握手交互周期，充分溝通兩者相互意圖。提升造型數(shù)據(jù)、工程數(shù)據(jù)各階段成熟度。如圖1。

b、引入TI/FC管理理念和握手工具。各階段工程提前給出平臺、成本等TI限制要求及條件，造型在做設(shè)計前進(jìn)握手，提前識別工程意圖；造型CAS釋放后，工程進(jìn)行FC分析、意圖握手，在下個造型階段進(jìn)行體現(xiàn)。經(jīng)過多輪次的“意圖握手”后，造型數(shù)據(jù)和工程數(shù)據(jù)將會得到有效提升，開發(fā)周期大幅縮減。

造型及工程數(shù)據(jù)相互關(guān)系：TI1-CAS1-FC1-初版數(shù)據(jù)；TI2-CAS2-FC2-預(yù)工藝數(shù)據(jù)；TI3-CAS3-FC3-工藝數(shù)據(jù)；TI4-A0-FC4-預(yù)開模數(shù)據(jù)；TIA1-A1-FC final-開模數(shù)據(jù)。如圖3。

3 開模數(shù)據(jù)開發(fā)周期縮短（1個月）

工程數(shù)據(jù)與同步工程之間有三輪校核握手，分別是：初版數(shù)據(jù)-同步工程分析-預(yù)工藝數(shù)據(jù)；預(yù)工藝數(shù)據(jù)-同步工程分析-工藝數(shù)據(jù)；預(yù)凍結(jié)數(shù)據(jù)-同步工程分析-凍結(jié)數(shù)據(jù)。周期縮短措施：a、CAE等同步工程仿真技術(shù)成熟，每輪周期由45-50天縮短至40-45天；b、工程數(shù)據(jù)制作時間也隨著開發(fā)經(jīng)驗成熟，數(shù)據(jù)制作期間單日工作時間加長等手段可縮短實際自然日；c、同步工程和工程數(shù)據(jù)協(xié)同開展，由兩者串聯(lián)開展變?yōu)榻徊鎱f(xié)同開展可縮短開發(fā)周期。如圖4。

4 軟模開發(fā)驗證周期取消（4個月）

36個月開發(fā)周期時，待白車身軟模開發(fā)完成并進(jìn)行首輪裝車結(jié)構(gòu)驗證合格后開啟正式模具開發(fā)，整個過程持續(xù)4個月。隨著虛擬仿真技術(shù)準(zhǔn)確度的提升，白車身開發(fā)經(jīng)驗的不斷積累，通過大量驗證得出24個月開發(fā)周期可行。開模數(shù)據(jù)成熟度進(jìn)行提升，白車身軟/硬模使用同一版數(shù)據(jù)進(jìn)行開模。消除軟模開發(fā)過程等待的4個月時間，白車身軟模用于首輪工程車試制，滿足整車功能試驗，白車身硬模用于第二輪工裝車試制，滿足工裝認(rèn)可及性能驗收。

5 硬模開發(fā)周期縮短（2個月）

白車身鑄造模是整車開發(fā)過程中最長周期模塊，縮短其整體時間尤為關(guān)鍵。主要從以下幾點：

a、使用預(yù)凍結(jié)數(shù)據(jù)進(jìn)行模具設(shè)計，待同步工程校核完修訂后的凍結(jié)數(shù)據(jù)發(fā)布后，對模具設(shè)計進(jìn)行修正，這樣可以節(jié)省一個月的設(shè)計等待時間。此方案成立的前提條件是隨著車身設(shè)計經(jīng)驗不斷成熟，軟件仿真技術(shù)的提升，使得預(yù)凍結(jié)數(shù)據(jù)和最終凍結(jié)數(shù)據(jù)之間的變化量小于10%。

b、側(cè)圍、翼子板、四門兩蓋等大覆蓋件為鑄造模周期最長部件，其開發(fā)屬于整車開發(fā)關(guān)鍵路徑，開發(fā)周期能否壓縮至關(guān)重要。按照造型開發(fā)流程，整車外部造型設(shè)計要早于內(nèi)部造型設(shè)計，一般時間大于一個月；經(jīng)過同造型多輪CAS數(shù)據(jù)打合握手后，外覆蓋件成熟度要高于內(nèi)部結(jié)構(gòu)鈑金件數(shù)據(jù)，外覆蓋件數(shù)據(jù)具備提前凍結(jié)開模的條件。

c：全球汽車工業(yè)經(jīng)歷了上百年時間，國內(nèi)汽車工業(yè)也有30年的歷史，白車身的開發(fā)設(shè)計，SE/CAE等同步工程技術(shù)不斷進(jìn)步，鑄造模廠家的提前介入的可行性分析等，都為縮短鑄造模開發(fā)周期的打下堅實基礎(chǔ)。

經(jīng)過以上手段及措施，使得白車身鑄造模的開發(fā)設(shè)計縮短具備可能，由之前的15個月縮短至13個月。

6 小批量生產(chǎn)啟動周期縮短（4個月）

小批量階段主要任務(wù)：a、生產(chǎn)線的試生產(chǎn)樣車制造和驗證；b、生產(chǎn)線進(jìn)行100％零部件和工藝過程的驗證；c、使用批量生產(chǎn)的零部件驗證確認(rèn)整車廠生產(chǎn)線的設(shè)備、工藝和工裝。d、檢驗生產(chǎn)過程、工藝能力，驗證工廠在一定節(jié)拍下的制造能力，驗證零部件廠商的爬坡能力。e、審核產(chǎn)品、工藝、生產(chǎn)線、物流和IT系統(tǒng)的狀態(tài)，對大批量投產(chǎn)條件進(jìn)行最終確認(rèn)。

小批量一般分為三個階段： a、先期生產(chǎn)線調(diào)試階段：工裝設(shè)備安裝調(diào)試完成，單機(jī)/單序生產(chǎn)能力和過程能力驗證符合設(shè)計要求。b、生產(chǎn)試制批量階段：整個生產(chǎn)過程可在不連續(xù)的條件下進(jìn)行生產(chǎn)， 從而對各工序加工能力、生產(chǎn)設(shè)備、試生產(chǎn)控制計劃是否適合以及生產(chǎn)線制造可行性、裝配可行性、通過性、批量生產(chǎn)的適宜性進(jìn)行實際驗證。主要目的是通過生產(chǎn)的試運(yùn)行來對批量生產(chǎn)和確保產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行驗證。批量生產(chǎn)練習(xí)， 所有的單件和總成件都到位，并都是使用批量生產(chǎn)的設(shè)備及工裝模具、試生產(chǎn)控制計劃制造出來的。c、零批量階段：批量生產(chǎn)前的“總演習(xí)”，整個生產(chǎn)過程按設(shè)計節(jié)拍、正式控制計劃等正常生產(chǎn)條件下連續(xù)生產(chǎn)， 過程能力和產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到設(shè)計要求。

隨著國內(nèi)汽車行業(yè)不斷發(fā)展，各大主機(jī)廠經(jīng)過多年經(jīng)驗打磨，主要從以下方面縮短小批量驗證時間：a、IT信息化不斷發(fā)展，先進(jìn)的生產(chǎn)、物流等管理系統(tǒng)（SAP、MES、3DE、PDM）的建立使其具備信息化基礎(chǔ)；b、模具、機(jī)加技術(shù)和產(chǎn)業(yè)鏈的不斷完善，使周期縮短具備硬件基礎(chǔ)；c、整車及系統(tǒng)開發(fā)流程體系逐漸完善，使其具備軟基礎(chǔ)；d、生產(chǎn)準(zhǔn)備工作提前策劃，將首批大線生產(chǎn)同樣車試制合理銜接，縮短過程等待時間。

36個月開發(fā)周期中小批量驗證跨度8個月，按照目前整車開發(fā)現(xiàn)狀，周期過于富裕，經(jīng)過以上能力建設(shè)和措施實施，整個小批量工作基本控制在4個月。

7 結(jié)論

本文重點講述如何在保證產(chǎn)品質(zhì)量、性能、成本、費(fèi)用等前提下，將整車開發(fā)開發(fā)周期從36個月壓縮至24個月，目前看傳統(tǒng)主機(jī)廠及造車新勢力已經(jīng)逐步實現(xiàn)24個月整車開發(fā)周期流程，加快了產(chǎn)品迭代能力，更大化的搶占市場占有率。本文重點還是從傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)方面入手闡述，而隨著電動化、智能化的不斷加深，“軟件定義汽車”時代已經(jīng)到來，后續(xù)將重點介紹軟件功能開發(fā)與整車開發(fā)的相互匹配關(guān)系。

參考文獻(xiàn)：

[1]王若飛．汽車產(chǎn)品開發(fā)控制流程淺談 [D].合眾汽車，2023.

[2]柴勇.A公司自主品牌汽車研發(fā)質(zhì)量體系改進(jìn)研究[D].廣州：華南理工大學(xué)，2018.

[3]朱姝帆.汽車產(chǎn)品開發(fā)流程風(fēng)險預(yù)警管理研究[D].武漢：武漢理工大學(xué)，2009.

[4]康丹.主流汽車企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)流程對比研究[D]. 北京：清華大學(xué)，2017.

[5]王博.一汽解放汽車有限公司產(chǎn)品開發(fā)流程改進(jìn)研究[D].吉林：吉林大學(xué)，2020.

[6]王冬梅.淺析汽車產(chǎn)品開發(fā)過程中的焊裝工藝評審[J].汽車工藝與材料，2021（05）.

[7]蔣艷冰.項目管理在汽車產(chǎn)品開發(fā)中的應(yīng)用[J]. 中國高新技術(shù)企業(yè)，2013（21）.

[8]李剛，戴松高.集成化汽車產(chǎn)品開發(fā)平臺研究[J].上海汽車，2008（05）.

[9]徐滿年.汽車產(chǎn)品開發(fā)應(yīng)用同步工程方法的探討[J]. 上海汽車，2000（01）.