乘用車整車開發周期淺談

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展歷程中，汽車的開發、制造流程逐漸完善，整車本身功能、質量逐漸提升，產品迭代速度大幅縮短，這就促使各主機廠要有一套完善的整車開發流程去支撐。文章重點講述近十年來各主機廠在產品開發過程中，怎樣在質量、預算、成本都得到有效控制的前提下，如何縮短整車開發周期。

關鍵詞：流程 數據凍結 工程認可

1 國內外常用的整車開發流程

十年前，各大主機廠一款全新車型從立項開發到最終SOP交付基本在36個月以上，但隨著造車經驗積累、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，促使各大主機廠加快產品迭代來搶占市場。下面以某主機廠的全新開發車型為基礎，由36個月壓縮至24個月可以從哪些維度實現。

整車開發周期由36個月壓縮至24個月如圖2所示，主要從五個維度實現：1、造型開發周期縮短；2、開模數據開發周期縮短；3、軟模開發驗證周期取消；4、硬模開發周期縮短；5、小批量生產啟動周期縮短。

2 造型開發周期縮短（1個月）

CAS1：用于評價整車姿態及比例、加工1：2油泥模型；整車總布置基于此版數據進行初步可行性分析；一般支持初版工程數據制作。外飾體現整體比例、體量、玻璃面、腰線、主要燈具設計意圖、主要特征、主要部件分縫線；內飾體現正副儀表臺、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，用于工程預工藝數據制作。外型體現主要燈具輪廓及位置、后視鏡、門把手、主要裝飾件、細化主要特征、主要部件分縫線、主要特征體現圓角。內飾體現組合儀表、出風口設計意圖、換擋、手制動、門把手設計意圖、前排座椅設計意圖、細化方向盤、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。用于工藝數據制作輸入。外型凍結所有玻璃面、體現主要燈具內部結構及其他所有燈具輪廓和位置、初版輪轂、主要部件的間隙。內飾體現所有分件意圖，主要部件的間隙。

CAS4：用于硬質仿真模型加工、整車及零部件詳細可行性分析，用于工程預凍結數據制作。外型和內飾體現全部造型內容和細節、所有部件的間隙及圓角，達成一致的DTS。

A0：外型和內飾體現全部造型內容和細節。用于工程凍結數據制作。

A1：基于A1和硬質模型評審檢發現的可行性問題整改優化，終版造型設計曲面。

造型設計及工程數據的開發周期主要從以下方面縮短：a、對造型數據、工程數據成熟度定義進行梳理（如上各造型階段含義及用途），重新明確造型數據、工程數據“相互握手” 的對應關系，明確相互之間握手交互周期，充分溝通兩者相互意圖。提升造型數據、工程數據各階段成熟度。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，造型在做設計前進握手，提前識別工程意圖；造型CAS釋放后，工程進行FC分析、意圖握手，在下個造型階段進行體現。經過多輪次的“意圖握手”后，造型數據和工程數據將會得到有效提升，開發周期大幅縮減。

造型及工程數據相互關系：TI1-CAS1-FC1-初版數據；TI2-CAS2-FC2-預工藝數據；TI3-CAS3-FC3-工藝數據；TI4-A0-FC4-預開模數據；TIA1-A1-FC final-開模數據。如圖3。

3 開模數據開發周期縮短（1個月）

工程數據與同步工程之間有三輪校核握手，分別是：初版數據-同步工程分析-預工藝數據；預工藝數據-同步工程分析-工藝數據；預凍結數據-同步工程分析-凍結數據。周期縮短措施：a、CAE等同步工程仿真技術成熟，每輪周期由45-50天縮短至40-45天；b、工程數據制作時間也隨著開發經驗成熟，數據制作期間單日工作時間加長等手段可縮短實際自然日；c、同步工程和工程數據協同開展，由兩者串聯開展變為交叉協同開展可縮短開發周期。如圖4。

4 軟模開發驗證周期取消（4個月）

36個月開發周期時，待白車身軟模開發完成并進行首輪裝車結構驗證合格后開啟正式模具開發，整個過程持續4個月。隨著虛擬仿真技術準確度的提升，白車身開發經驗的不斷積累，通過大量驗證得出24個月開發周期可行。開模數據成熟度進行提升，白車身軟/硬模使用同一版數據進行開模。消除軟模開發過程等待的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，滿足工裝認可及性能驗收。

5 硬模開發周期縮短（2個月）

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

a、使用預凍結數據進行模具設計，待同步工程校核完修訂后的凍結數據發布后，對模具設計進行修正，這樣可以節省一個月的設計等待時間。此方案成立的前提條件是隨著車身設計經驗不斷成熟，軟件仿真技術的提升，使得預凍結數據和最終凍結數據之間的變化量小于10%。

b、側圍、翼子板、四門兩蓋等大覆蓋件為鑄造模周期最長部件，其開發屬于整車開發關鍵路徑，開發周期能否壓縮至關重要。按照造型開發流程，整車外部造型設計要早于內部造型設計，一般時間大于一個月；經過同造型多輪CAS數據打合握手后，外覆蓋件成熟度要高于內部結構鈑金件數據，外覆蓋件數據具備提前凍結開模的條件。

c：全球汽車工業經歷了上百年時間，國內汽車工業也有30年的歷史，白車身的開發設計，SE/CAE等同步工程技術不斷進步，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周期的打下堅實基礎。

經過以上手段及措施，使得白車身鑄造模的開發設計縮短具備可能，由之前的15個月縮短至13個月。

6 小批量生產啟動周期縮短（4個月）

小批量階段主要任務：a、生產線的試生產樣車制造和驗證；b、生產線進行100％零部件和工藝過程的驗證；c、使用批量生產的零部件驗證確認整車廠生產線的設備、工藝和工裝。d、檢驗生產過程、工藝能力，驗證工廠在一定節拍下的制造能力，驗證零部件廠商的爬坡能力。e、審核產品、工藝、生產線、物流和IT系統的狀態，對大批量投產條件進行最終確認。

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

隨著國內汽車行業不斷發展，各大主機廠經過多年經驗打磨，主要從以下方面縮短小批量驗證時間：a、IT信息化不斷發展，先進的生產、物流等管理系統（SAP、MES、3DE、PDM）的建立使其具備信息化基礎；b、模具、機加技術和產業鏈的不斷完善，使周期縮短具備硬件基礎；c、整車及系統開發流程體系逐漸完善，使其具備軟基礎；d、生產準備工作提前策劃，將首批大線生產同樣車試制合理銜接，縮短過程等待時間。

36個月開發周期中小批量驗證跨度8個月，按照目前整車開發現狀，周期過于富裕，經過以上能力建設和措施實施，整個小批量工作基本控制在4個月。

7 結論

本文重點講述如何在保證產品質量、性能、成本、費用等前提下，將整車開發開發周期從36個月壓縮至24個月，目前看傳統主機廠及造車新勢力已經逐步實現24個月整車開發周期流程，加快了產品迭代能力，更大化的搶占市場占有率。本文重點還是從傳統結構方面入手闡述，而隨著電動化、智能化的不斷加深，“軟件定義汽車”時代已經到來，后續將重點介紹軟件功能開發與整車開發的相互匹配關系。

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