縮短整車研發(fā)周期的方法探討

冀晨超 陸好源

上汽通用五菱汽車股份有限公司 廣西柳州市 545007

1 引言

隨著中國社會的高速發(fā)展，國民收入的提高，人們消費觀念、消費水平不斷提升，汽車已經(jīng)成為人們生活出行中不可或缺的重要元素，這催生了中國汽車產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。隨著市場逐漸成熟、各車企的競爭也越來越趨于白熱化，各車企為了提升競爭力，一方面大力加強新車型開發(fā)，另一方面加快新車推出節(jié)奏，車企的整車研發(fā)能力面臨越來越大的挑戰(zhàn)。新車推出速度一再地被要求加快無一例外會要求整車研發(fā)必須是動態(tài)、開放并持續(xù)迭代的過程，設(shè)計變更在所難免，且愈發(fā)頻繁。

雖然很多汽車廠家均在研究如何縮短開發(fā)周期方面投入了很大的精力，但是依然沒有提出特別有效的管理控制方法。本文通過總結(jié)某車企近年的研發(fā)實例，梳理并總結(jié)縮短開發(fā)周期的有效方法，為后續(xù)的汽車研發(fā)工作提供一種值得借鑒的模式，以期達(dá)到準(zhǔn)時投放的目的。

2 汽車研發(fā)流程關(guān)鍵階段

汽 車 研 發(fā) 流 程（VDP ， vehicle development process）是汽車公司研發(fā)的一般流程，執(zhí)行過程大同小異，但是一般均會經(jīng)歷產(chǎn)品規(guī)劃、產(chǎn)品詳細(xì)設(shè)計、產(chǎn)品試制、產(chǎn)品驗證和認(rèn)可這四個重要階段。

①產(chǎn)品規(guī)劃及造型階段：主要包括企業(yè)中長期規(guī)劃、車型譜規(guī)劃，質(zhì)量目標(biāo)規(guī)劃，成本收益規(guī)劃，市場規(guī)劃等內(nèi)容。

②產(chǎn)品詳細(xì)設(shè)計階段：主要包括前期研究（對標(biāo)）、概念設(shè)計、總體設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、造型設(shè)計、詳細(xì)數(shù)據(jù)設(shè)計、零件和系統(tǒng)開發(fā)。

③正式產(chǎn)品試制階段：產(chǎn)品試制比產(chǎn)品數(shù)據(jù)設(shè)計稍稍滯后一點，但往往和詳細(xì)數(shù)據(jù)并行開展，是為了實現(xiàn)產(chǎn)品的可制造性。在正式零件找車之前，其實還有兩個類型的造車，即騾子車和軟工裝車。那么造車應(yīng)該包括三個階段，騾子車（Mule）制造、軟工裝（PROTYPE）造車、正式工裝（OTS，Off Tooling Sample）造車。

④產(chǎn)品驗證和認(rèn)可階段：產(chǎn)品驗證和認(rèn)可，主要分三個層次，即零件級試驗，系統(tǒng)級實驗、整車級實驗。試驗往往會滯后于零件開發(fā)和造車，但是往往和零件開模以及造車過程是并行開發(fā)的。產(chǎn)品認(rèn)可是指對通過了系統(tǒng)實驗和整車實驗的零件進(jìn)行授權(quán)，可以用于可售車的生產(chǎn)（SOP，Start of Production）。

如圖1，詳細(xì)的表示了每個階段具體發(fā)生的前后順序及邏輯關(guān)系：

3 整車研發(fā)周期現(xiàn)狀分析

3.1 整車研發(fā)周期具有時間漫長性特點

車企競爭激烈，如果不能在恰當(dāng)?shù)臅r機推出適應(yīng)市場的新產(chǎn)品，很可能就會丟失市場份額?？墒瞧囇邪l(fā)是一個嚴(yán)肅的、周期性的工作，即使面臨著新項目等米下鍋的窘境，也必須要經(jīng)歷研發(fā)過程的每一個階段。眾多車企如今正面臨著如何快速推出新車型的難題。

3.2 同步工程雖可壓縮開發(fā)周期，但是依然不能滿足產(chǎn)品快速迭代需求

從產(chǎn)品開發(fā)關(guān)鍵階段圖2-1上可以發(fā)現(xiàn)，階段①、②、③都伴隨著樣車的制造，目的是用于進(jìn)行相應(yīng)的試驗，輸出下一階段的設(shè)計準(zhǔn)則。階段①騾子車，是利用現(xiàn)有產(chǎn)品零部件和手工樣件進(jìn)行拼裝而成的、用來進(jìn)行前期研究的樣車，主要用來驗證汽車底盤基本性能、車架結(jié)構(gòu)強度剛度、底盤耐久性能、安全性能等。階段②軟工裝樣車，是根據(jù)已經(jīng)發(fā)布的初版數(shù)據(jù)（T1），使用指定材料，使用軟模、簡易夾具等制造的樣車，用于驗證結(jié)構(gòu)方案的可行性，設(shè)計的正確性，為正式生產(chǎn)做準(zhǔn)備。階段③正式工裝車，是依據(jù)正式數(shù)據(jù)（T2）開模生產(chǎn)，量產(chǎn)件相同，但可以不按生產(chǎn)節(jié)拍制造的車輛，用于評價產(chǎn)品是否符合設(shè)計，驗證結(jié)論是零部件及整車的最終認(rèn)可依據(jù)。

圖1 產(chǎn)品開發(fā)關(guān)鍵階段

從一般的整車開發(fā)流程圖1看到的，主要的四個開發(fā)階段均有重疊，在重疊的部分就是同步工程應(yīng)用的地方。第一階段，在做結(jié)構(gòu)、方案和造型設(shè)計的時候，工程的詳細(xì)數(shù)據(jù)可以提前開始，工程的建議可以更方便的轉(zhuǎn)化為方案設(shè)計。第二階段，工程詳細(xì)設(shè)計的過程中，下游區(qū)域的介入可以避免由于設(shè)計經(jīng)驗不足導(dǎo)致的反復(fù)。第三階段，零件及整車制造過程中，可以同步做實驗驗證和生產(chǎn)工藝以及節(jié)拍的論證。即便早在上世紀(jì)九十年代就由德國等主要工業(yè)制造國家提出了同步工程（SE， synchronization Engineering），即在整車開發(fā)的設(shè)計階段，就要求模具、工藝、工裝、質(zhì)量市場等相關(guān)部門提前介入，盡量提前發(fā)現(xiàn)問題并優(yōu)化問題，以免造成后續(xù)的大幅變更，浪費成本時間，其對開發(fā)周期的貢獻(xiàn)非常明顯，可以將開發(fā)周期縮短30%左右。

但是隨著競爭的白日化日趨明顯，同步開發(fā)貢獻(xiàn)的30%的壓縮了已經(jīng)無法滿足車企的研發(fā)周期需求。根據(jù)研發(fā)的投入和產(chǎn)出的關(guān)系，從圖2我們可以看到，一個成熟車企的新車型開發(fā)的最關(guān)鍵影響因素?zé)o非就是人力資源H，開發(fā)周期T，投資預(yù)算C。只有HTC這三個因素有機的配置，才能保證質(zhì)量合格的新車投入生產(chǎn)。如果T被嚴(yán)重壓縮，那么要想保證質(zhì)量，H和C的投入需合理的增加。

H—人力資源方面，往往需要集中研發(fā)優(yōu)勢資源，即有經(jīng)驗的工程師參與設(shè)計和驗證，有些企業(yè)甚至為了戰(zhàn)略車型使用人海戰(zhàn)術(shù)；另一個有效途徑，就是尋找有實力的設(shè)計公司外包設(shè)計。

C—投資預(yù)算方面，進(jìn)行超越是的并行工程，即在同步工程還在進(jìn)行的時候，論證結(jié)論還沒有出結(jié)果的時候，就開始了模具的開發(fā)，樣車的試制。失敗的風(fēng)險雖然很高，但是時間會被大幅壓縮，往往會節(jié)省50%以上的時間。

經(jīng)過研發(fā)經(jīng)驗的積累，發(fā)現(xiàn)在研發(fā)過程中，有效、合理、恰當(dāng)?shù)脑黾油度?，是最有效的方法?/p>

4 縮短整車研發(fā)周期的新方法

圖2 新車型開發(fā)的關(guān)鍵影響因素

盲目的增加投入，并不能有效的壓縮時間。增加投入，必須要在合適的階段、和區(qū)域來實施。我們可以通過以下三個有效的方法來壓縮周期。

4.1 駕馭三輛“車”

三輛車，只得就是Mule、PRO、OTS這三個造車的過程，如圖3所示。Mule騾子車往往不必嚴(yán)守改制車、改裝車的概念，可以將軟工裝的零件放到這個階段來進(jìn)行早期驗證，雖然比較粗糙，但是相當(dāng)于對T1數(shù)據(jù)的提前驗證，即我們衍生了Mule-2階段，是軟工裝造車的向前延伸。OTS造車階段，也不必嚴(yán)守全部正式工裝件裝車的刻板概念，造車時可以使用部分的軟工裝零件來裝車。比如說內(nèi)外飾的塑料件，可以使用軟工裝零件支持。主要目的就是提供對應(yīng)的驗證的車輛需求。這樣就衍生了OTS-1階段，是軟工裝造車的向后延伸。

軟工裝的向前、向后衍生的過程中，就要投入比較多的軟模費用，投入增加。

按照慣例，T1數(shù)據(jù)要通過開發(fā)軟模，制造軟工裝車來進(jìn)行驗證，驗證通過的數(shù)據(jù)才能叫T2數(shù)據(jù)。但是等待軟工裝車試驗的周期至少需要3~4個月的時間，此時為了趕工，可以“冒險”，不必等待軟工裝驗證完成，直接將理論（只經(jīng)過同步工程的如CAE、CAM、CAP分析）合理的數(shù)據(jù)直接用來開發(fā)正式模具。風(fēng)險極高，有可能在驗證過程中發(fā)現(xiàn)T2數(shù)據(jù)不合理，要求設(shè)計變更，此時將投入更改費用。但是如果理論設(shè)計的能力極高，則不僅規(guī)避了風(fēng)險，也贏得了時間。就像賭博一樣，賭對了就贏了。

圖3 某車型研發(fā)過程

4.2 貫通三條“線”

三條線指的是新車型開發(fā)過程中于季節(jié)性驗證直接關(guān)聯(lián)的關(guān)鍵路徑。汽車的ECUTUCESC即發(fā)動機控制模塊、變速箱控制模塊、車身穩(wěn)定系統(tǒng)就需要進(jìn)行和季節(jié)性相關(guān)的試驗。如ECUTCU要進(jìn)行高溫夏季、高原夏季、高寒冬季試驗，ESC需要進(jìn)行冬季冰面試驗。這些試驗就和車輛需求的及時性息息相關(guān)，一旦錯過時間窗口，對進(jìn)度的影響就是半年到一年。因此，在夏季窗口的7月份，是交付試驗用車的最晚時間，車企務(wù)必利用各種你資源來滿足該車輛的需求。冬季的試驗車輛一般需要在11月份提供，因為冬季的中國北方的試驗完成最晚時間往往是在2月底，試驗周期也比較苛刻。當(dāng)冬季的試驗車輛交付晚于需求時間是，就需要通過追加投資，將試驗轉(zhuǎn)移到與中國相對的南半球進(jìn)行，新西蘭的冬天正式是中國的七月份左右，是一個比較好的試驗?zāi)康牡亍?/p>

4.3 戰(zhàn)略性的壓縮造型的開發(fā)時間是非常有效的手段。

國內(nèi)、國際上的新車型日新月異，車輛造型的創(chuàng)新一直困擾著車企們的研發(fā)速度，國內(nèi)造型設(shè)計能力和歐美、日本還有差距。公司戰(zhàn)略（如社會進(jìn)度、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、行業(yè)變革、新型能源等因素），市場需求（如配置變更、新技術(shù)、車輛類型（SUVMPVCar）等因素），產(chǎn)品架構(gòu)（驅(qū)動方式、底盤機構(gòu)、動力、變速器等），產(chǎn)品定位、流行趨勢、流行色彩等都會影響造型的風(fēng)格。由于造型能力普遍不強，導(dǎo)致前期的造型確認(rèn)時間，往往出現(xiàn)不斷反復(fù)，時間難以控制。引領(lǐng)潮流往往很難，但是跟隨潮流要容易的多。比如在中國SUV市場上涌現(xiàn)了不少“路虎”的影子。直接抄襲固然讓人深惡痛絕，但是適當(dāng)?shù)慕梃b，神似和形不似的應(yīng)用，可以非常高效的壓縮造型的時間。

5 結(jié)語

傳統(tǒng)的同步工程的方法可以大幅壓縮開發(fā)周期，各車企依然需要努力提高自己的CAE、CAM、CAP能力，力爭做到行業(yè)內(nèi)的平均水平；

人力資源的投入和外包，也是有效的壓縮周期的方法，但需要重視自認(rèn)企業(yè)研發(fā)人員能力的提高，做好人才的戰(zhàn)略儲備；

增加投資，如軟工裝費用的增加、正式模具的提前開發(fā)，增加驗證批次，贏得更大的機會成本，一旦成功可以非常高效的壓縮周期；

確保和季節(jié)相關(guān)的驗證關(guān)鍵路徑上的大力投入，必要時將試驗轉(zhuǎn)移到國外，是確保研發(fā)周期不被延遲的利器。