整車開發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，我國汽車產品更新速度越來越快，每年均有幾百款新車型面世。對于新車型的開發，其成本及周期是決定汽車主機廠競爭力強弱的關鍵因素。為了滿足快速變化的市場需求，進一步縮短產品開發周期，研發過程中的樣車試驗必不可少。目前我國汽車產業已初步形成了比較完善的研發體系，形成的研發平臺已具有比較完備的數字化開發能力[1]，但新品的樣車試驗仍舊是前期驗證的重要一環。汽車研發試制環節在汽車產業中的比重會繼續上升。目前國內各主機廠均對新品開發項目中所需要的試制樣車數量有自己的規劃，其來源多為各部門對于零部件開發的驗證需求，但少有全局統籌。因此，對試制需求更精確的量化以及對試制環節更精細化的成本控制勢在必行。降低試制成本，以最小的資源投入，創造出盡可能多的價值，可有效提高項目經濟性及產品競爭力。

1 試制樣車的需求方向

整車項目開發過程中，研發階段對新車型功能、質量、性能、安全等方面的驗證目前有兩大常規手段。一是基于有限元的數字化CAE 分析，二是試制樣車的實況測試。在油耗、標定、底盤調校等方面，CAE 仿真分析暫時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，目前對試制樣車的需求是必不可少的，對試制樣車的需求主要可歸納為4 個方面。

1）試驗用車，指各個部門對各自負責部分進行實物測試，如安全部門的碰撞試驗、動力部門的標定、NVH 的噪聲測試等；

2）路試用車，包含1.5 萬km 強化、5.1 萬km 發動機測試、6 萬km 零部件耐久、7 萬km 發動機耐久、冬季及夏季高寒與高炎測試，其主要目的為記錄新車在各工況下的實際表現；

3）法規驗證用車，主要為驗證國家法規相關項目，發布通告；

4）工藝性驗證用車，一般為涂裝驗證仿形噴涂，總裝驗證生產線通過性、培訓生產操作者以及最后的電信號檢驗。

2 試制樣車的階段需求

在項目的不同階段，對試制樣車的要求也不盡相同。以國內某自主品牌為例，試制車大致分為4 個階段：

1）騾子車（Mule car）階段。此階段一般使用其他樣板車型，經手工改造后，用于零件空間的裝配檢查，以及汽車最初的性能數據采集，如電器接口、發動機標定、變速箱等。

2）生產試制（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正式模具周期較長，費用較高，因此大多使用軟模件，而試制車開發過程中較大部分費用都投入在這里。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。此時樣車制件基本都使用正式工裝件，并且需要在正式生產線進行工藝驗證。一般來說，Mule car 階段的樣車與目標車型是有很大差距的，它僅僅驗證一些高度平臺化的指標；而PT 階段的樣車與目標車型比較接近，大部分影響車身設計的指標都需要在這個階段進行驗證；最后的OTS 階段樣車則與目標車型極其相似，此階段更多的是驗證生產工藝性問題，以及確認PT 樣車階段改進方案的實施效果。

4）生產批量試制（PVS）驗證階段。此階段與目標車型基本一致，作用為對整車的性能及各項指標給出結論[3]。

在新車型樣車的實際測試中，理論上數據樣本越多越好，但是考慮到成本問題，應該兼顧試驗效果與開發成本。通常的做法是：首先應確定各部門需要測試的試驗項目，通過評審和討論確定各部門實際測試的最少樣車需求量；然后再對非高強度破壞類的試驗樣車進行整合，討論其應用于其他試驗上的可能性，整合出項目正常進行所必需的樣車需求量；最終根據整合數據進行樣車開發計劃的制定。

3 過往項目經驗

從某整車廠長期以來的項目開發經驗來看，以新車型4 種標準配置為基礎，新平臺上架的第1 款車型的樣車需求量最大，為150～180 臺。其中，Mule car 一般需求30 臺左右；PT 樣車根據項目開發周期的不同，一般需求30～60 臺；OTS 樣車根據項目開發周期的不同，一般需求60～120 臺。

對于平臺后續車型的開發，試驗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，樣車使用量會根據更改方案的影響程度適當向上調整。這是因為在同平臺中，車身設計上有一定的連貫性。除非遇到影響比較大的變更，很多試驗數據可以在早期開發的車型中直接對標。這樣可以減少試驗次數，甚至取消一部分相似度較高的試驗。也就是說，越成熟的平臺，新車型開發過程中對試驗用車的需求量就越小[4]。

在所有對試驗用車有需求的部門中，底盤和動力2個部門用車需求量最大，占試驗樣車需求量的1/2 以上。主要為發動機DME 標定、變速箱TCU 標定、底盤調校及一些功能模塊的標定。這些項目大多需要在不同階段進行多輪驗證。由此可以看出，自主品牌汽車在發動機、變速箱及底盤系統上的技術積累還不夠成熟，還有很大的提升空間。

4 樣車驗證的優化方向

近年來，由于用戶對用車舒適性及安全性的要求越來越高，NVH 試驗用車和安全試驗用車的需求量也逐年提高。其中，安全驗證大多與法規相關，且試驗多屬于高強度破壞試驗，試驗車難以回收二次使用。而NVH 試驗正好相反，多為柔性化較高的試驗，基本不會對車體造成破壞。但由于NVH 問題產生原因較復雜，一般情況下需要多輪測試及反復驗證，所以對試驗輪次及樣本數量要求較高。2 項試驗均對整車設計有綜合性的要求，反饋的試驗數據對車體設計影響較大。在項目前期通過大量CAE 仿真分析，可從理論上驗證車體設計的合理性，有效減少安全和NVH 性能試驗的數量。

5 結論

使用高度平臺化的產品架構，統籌利用生產資源，加大數字化研發力度，可有效降低對試制樣車的需求。而降低試制樣車的整體需求量，可有效地縮短樣車開發周期及降低成本。未來汽車行業將進入成本競爭時代，降低開發成本是提高產品競爭力的有力手段。

文章從項目實際開發過程入手，通過論證新車開發過程中的驗證需求，提出技術攻關方向和項目統籌管理概念，為進一步實施項目成本優化提供了可借鑒的方向。然而，對于項目開發過程中如何具體執行相關的成本優化方案，還有待于進一步研究。