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简析正向开发汽车的一般研发流程

发布日期:浏览量:3751

导读:新车型的研发是一个非常复杂的系统工程,以至于它需要几百号人花费上3年左右的时间才能完成,如果是改款车型开发周期会在2年左右。不同的汽车企业其汽车的研发流程有所不同,我们下面讲述的是正向开发的量产汽车一般的研发流程。

开发流程是把产品开发过程中出现的一些规律性事件,总结成经验,把它上升为可操作的、可指导开发工作的管理程序,并应用在新的开发工作中,通过不断实践、不断创新、不断改进,为客户创造有价值的产品;是构建汽车研发体系的核心,直接体现研发模式的思想。

第一、国际/国内OEM整车开发流程 

图1.1  福特/长安研发流程V形图

1.1 福特/长安研发流程:

福特/长安汽车开发流程分3个阶段,12个节点,阶段划分跨度大,节点及控制点密集细致。

节点定义明确,有详细的交付物要求及评价指标体系和评审决策体系;

开发中注重V形开发模式(整车、系统、子系统、零部件)

流程前期注重产品目标分解和定义,后期强调数据变更管理和设计变更管理,以提升数据准确性与质量;

强调项目过程管理(项目资源、计划、评价、控制、质量等方面);

注重同步开发(产品设计与过程工艺设计同步)。

1.2 通用/上汽研发流程: 

图1.2 通用/上汽研发流程图

通用/上汽新产品开发流程分4个阶段(生产准备分三个小阶段),8个节点,阶段定义明确,节点的定义和划分明确清晰;

清晰阐述了各节点的交付物,强调了交付物的全过程控制,定义了交付物在不同阶段的提交状态,体现了交付物的输入输出逻辑关系;

采用平台架构的思想,以平台架构、配置相关、造型相关方式来区分产品开发模块更为合理;

重视产品试验验证(验证产品设计及工艺设计);

注重并行开发并有与之相适应的项目组织机构(产品设计与过程工艺设计同步)。

第二、新车型开发过程中有哪些里程碑? 

图2.1 项目里程碑节点以及时间配置

通过对标国际先进车企,本文主要以通用GVDP为主介绍整车新产品研发流程,有不上当之处,还请各位看官赐教。

2.1 产品规划和战略阶段

为产品项目的启动进行战略准备和预研,主要完成市场调研,产品方向定位,形成车型初始平台概念。里程碑批准后启动产品预研,开始项目可行性分析。

一个全新车型的开发需要几亿甚至十几亿的大量资金投入,投资风险非常大,如果不经过周密调查研究与论证,就草率上马新项目,轻则会造成产品先天不足,投产后问题成堆;重则造成产品不符合消费者需求,没有市场竞争力。因此市场调研和项目可行性分析就成为了新项目至关重要的部分。

通过市场调研对相关的市场信息进行系统的收集、整理、纪录和分析,可以了解和掌握消费者的汽车消费趋势、消费偏好和消费要求的变化,确定顾客对新的汽车产品是否有需求,或者是否有潜在的需求等待开发,然后根据调研数据进行分析研究,总结出科学可靠的市场调研报告,为企业决策者的新车型研发项目计划,提供科学合理的参考与建议。

此阶段基本没有什么开发费用。

2.2 项目立项

在前期产品战略研究基础上,对公司的资源、目标和项目的盈利能力进行分析。完成产品策划,确定造型方向,确认标杆车和平台,形成整车架构初始方案。进行项目初步可行性分析,通过初步预算和初始计划,形成初始项目任务书。里程碑批准后启动项目工程开发工作。

项目立项从另一个方面可以说批准了一定的项目费用。

2.3 方案批准

结合市场、财务等项目要求,制定并评审细化的质量、性能、成本、工艺等设计目标,完成总布置、动力总成及各系统设计方案,确定单一造型主题,批准初始项目任务书。里程碑批准后启动单一造型优化、工程详细开发等工作,项目进入方案批准后的进一步论证阶段

2.4 项目批准

完成造型冻结,零部件级技术方案确定,通过最终产品方案和设计目标。根据产品目标和项目要求,汇总并评估所有当前的产品开发工作,所有交付计划和项目投资测算,批准整个项目。里程碑批准后冻结项目任务书,通过后期项目预算,启动工程样车的零部件制造,开始项目的正式实施。

2.5 工程发布/设计发布

通过虚拟制造和S0样车试制、试验,确认工程设计符合最终发布要求并全面发布面向制造的设计数据(TG2);里程碑通过后开始设计样车总装和批量零部件及设备制造。

2.6 产品和工艺验证

完成批量生产工装模具的开发和制造;完成全序工装工程样车(S2)的制造,识别问题和制定对策,并评估对项目的影响。里程碑批准后启动最后一轮工程样车(S3)制造,以实现对产品的最终验证,并适时进行制造系统早期验证。

评审工程样车制造和验证结果,完成工程变更冻结,达到一致认可的工程签发状态,批准项目生产线装车阶段开始。里程碑批准后启动生产线验证(TTO)造车,验证生产线设备和工装,检验生产过程和工艺。

工程设计阶段完成以后进入样车试制和试验阶段,样车的试制由试制部门负责,他们根据工程设计的数据,根据试验需要制作各种试验样车。样车的试验包括两个方面:性能试验和可靠性试验。性能试验,其目的是验证设计阶段各个总成以及零部件经过装配后能否达到设计要求,及时发现问题,做出设计修改完善设计方案。可靠性试验的目的是验证汽车的强度以及耐久性。试验应根据国家制定的有关标准逐项进行,不同车型有不同的试验标准。根据试制、试验的结果进行分析总结,对出现的各种问题进行改进设计,再进行第二轮试制和试验,直至产品定型。

汽车的试验形式主要有试验场测试、道路测试、风洞试验、碰撞试验等。各个汽车企业都有自己的试验场,试验场的不同路段分别模拟不同路况,有沙石路、雨水路、搓板路、爬坡路等等。 

图2.2 汽车试验

2.7 试生产

完成生产线验证(TTO)样车制造和验证,确认生产线的工艺装备、检验流程和检验装置的过程能力 ,评审TT0造车结果、产品设计状态评估,批准首次正式车辆试生产。里程碑批准后启动试生产(PP)造车,验证生产线节拍。

2.8 正式投产

完成试生产(PP)样车制造和验证,验证零部件厂商的爬坡能力和整车厂在一定节拍下的制造能力。完成公告试验,项目各项指标基本达到量产水平,批准启动正式投产。里程碑通过后开始销售发运准备,启动产能爬坡。 

图2.3 整车冲压、焊装车间 

图2.4 整车涂装、总装车间

2.9 项目总结与奖励

实现爬坡上量,完全达到并稳定保持批量生产指标,进行项目总结移交。 

图2.5  整车下线

第三、新车型开发过程中有哪些开发节点? 

图3.1 整车研发过程中通用节点

3.1 MULE-骡子车

定义 Definition:

骡子车又称杂合车,指在产品开发初期,在试制车间用手工样件制作的样车,以 考察车型底盘或动力性能。

Mule car is the prototype produced with manual parts at the initial stage of  product development, to test and review the chassis system or powertrain system.

制造周期 Production cycle:

3个月, 3months,

主导人 Leader:

产品经理 Product manager

验证目的 Verification purpose:

1.动力总成初始验证和标定;

Powertrain initial verification

2.底盘结构性能验证;

chassis performance verification

零件状态 Parts status requirements:

手工样件  Manual prototype;

造车地点 Build location:

在试制车间完成。

In the production workshop.

3.2 S0-软工装件样车(Sample-0)

定义 Definition:

指在产品开发初期,使用手工样件或简易工装(软模)样件在试制车间制作完成的样车,用于对产品设计的确认。

Soft-tooled prototype is the one assembled with manual parts or soft-tooled  parts at the initial stage of product development, to verify the product design.

制造周期 Production cycle:

2个月,G6之后

2months,after G8

主导人Leader:

产品经理 Product manager

验证目的 Verification purpose :

1.确认工程设计符合最终发布要求并全面发布面向制造的设计数据;

Confirming whether engineering design can meet the requirements for release

2.支持整车/系统进一步的设计验证,包括通过此车完成结构件确认。

Release the design specification feasible to manufacturing; Assisting in design verification of vehicle and systems incl. complete structural parts

零件状态 Parts status requirements:

1.手工样件或软工装样件;

Manual prototype and soft-tooled prototype

2.提供部分尺寸报告;

Report of dimensions

造车地点:在试制车间完成。

Build location:In the production workshop

3.3 S1-首序工装件样车(Sample-1)

定义Definition: 

指在产品开发中期,使用首序工装样件和部分简易工装样件在试制车间制作完成的样车,用于产品验证,进行各种性能试验和测试。

First-process prototype is the one assemblied with manual parts or soft-tooled  parts at the middle stage of product development, to verify the product and to  test all kinds of performance.

制造周期 Production cycle:

2个月,G5之后

2months,after G5

主导人Leader:

产品经理  Product manager

验证目的 Verification purpose :

确认工装设计符合度,车辆可用于道路试验等。

Confirming the conformity of tooling design,and whether finish vehicle is feasible for road testing

零件状态Parts status requirements :

1.零件的第一道工序使用硬工装完成。

Hard tools applied in the 1st production process of parts

2.提供全尺寸报告,尺寸符合率达到要求。

Full dimension report in which dimension conformity is met.

造车地点:试制车间

Build location:Authentication center and production workshop

3.4 S2-全序工装件样车(Sample-2)

定义 Definition:

指在产品开发中期,使用完全工序生产的样件在试制车间制作完成的样车,用于产品和工艺验证,车辆可进行整车性能测试。

Complete-process prototype is the one produced with complete-process parts at the middle stage of product development for the purpose of testing and  verifying product, processes and finish vehicle performance.

制造周期 Production cycle:

2个月,G4之前完成

2months,before G4

主导人 Leader:

产品经理 Product manager

验证目的 Verification purpose :

检验车身设计、工艺及整车性能、可靠性。

Inspecting body design, processes, vehicle performance and reliability

零件状态Parts status requirements :

1.零件的全部工序使用硬工装完成制作。

Hard tools applied in all production processes of parts

2.全尺寸报告(计量型数据)(可用此状态零件做性能试验)

Full dimension report in which the parts are feasible for performance testing

造车地点Build location:

在试制车间完成

In the production workshop

3.5 OTS-正式工装样车(Off-Tooling Sample)

定义Definition:

是在产品开发后期,在试制车间使用完成全序工装零件生产出的车辆,主要用于进行零部件和工艺的验证,车辆可用于各种测试和认证。用于零件的的OTS认可.

OTS prototype is the one produced with complete-process parts at the middle stage of product development mainly for the purpose of testing and verifying product, processes and finish vehicle performance. It can also serve as the prototype for OTS approval of parts.

时间Production cycle:

2个月,G4之后开始

2months,after G4

主导人Leader:

产品经理和项目投产经理

Product manager and launch manager

验证目的 Verification purpose :

1.最后一轮工程样车制造,以实现对产品的最终工程验证;

Last round of engineering prototype for final engineering verification

2.对车身工装进行调试和验证。

Commissioning and modifying the toolings and fixtures

3.制造系统通过性验证。

Verification of manufacturability

4.涂装工艺验证、设备调试;

Verification of painting processes and commissioning of equipments

零件状态Parts status requirements :

1.零件的全部工序使用硬工装完成制作。

Hard tools applied in all production processes of parts

2.全尺寸报告(计量型数据)、全性能报告(3C和公告用报告在此时提供)、材质报告(OTS签批时全性能报告需完成)

Full dimension report, full performance report, Material property report

造车地点Build location:

车身在试制车间或者车身线完成,总装在试制车间完成。

The body in the production workshop or body assembly line, complete in the production workshop.

3.6 TTO (Tool Try-Out )车(工装验证造车)

定义Definition:

在车身工装安装完成后,利用车身线进行白车身的制造,主要用于车身工装的调试和车身线生产工艺的验证。

BIW is produced on the body line with commissioned toolings and fixtures, for the purpose of commissioning the toolings and tools of body and verifying the production process of body line.

制造周期 Production cycle:

2个月,PPV之前完成

2months,before PPV

主导人 Leader:

工艺集成经理

Process integration manager

验证目的 Verification purpose :

1.验证车身线连线生产能力;

Verification of body line production capacity

2.车身焊接工艺的有效性;

Effectiveness of welding processes

3.车身零件尺寸及质量状态;

Body parts status as to dimensions and quality

零件状态 Parts status requirements :

1.零件的全部工序使用硬工装完成制作。

Hard tools applied in all production processes of parts

2.全尺寸报告(计量型数据)、全性能报告(3C和公告用报告在此时提供)、材质报告 (OTS签批时全性能报告需完成)

Full dimension report, full performance report, Material property report

造车地点Build location:

仅制作白车身,在车身线完成。

Only making body in white, completed in the body line

图3.2 工装验证

3.7 MCB-制造确认造车(Manufacturing Confirm Building )

定义Definition:

指在产品开发后期,用全工装样件生产的OTS车辆,在总装线旁用于操作员工进行装拆车培训的活动,也可通过这个活动来验证总装装配工艺的可操作性。

Hard-tooled OTS prototype will not only be used to train on operators on the final assembly line,but to verify the operability of assembly process of the final  assembly line.

制造周期 Production cycle:

1个月,PPV之前完成

1months,before PPV

主导人 Leader:

项目投产经理 Launch manager

验证目的Verification purpose:

1.验证总装装配工艺;

Verification of final assembly process

2.员工操作培训;

Operation training

零件状态 Parts status requirements :

1.零件的全部工序使用硬工装完成制作。

Hard tools applied in all production processes of parts

2.全尺寸报告(计量型数据)、全性能报告(3C和公告用报告在此时提供)、材质报告 (OTS签批时全性能报告需完成)

Full dimension report, full performance report, Material property report

造车地点 Build location:

车身和涂装在生产线完成,总装离线完成

The body and the coating in the production line, assembly line to complete

3.8 DE-尺寸工程认可造车(Dimension Engineering )

定义Definition:

DE1:在供应商处完成单个零件或子系统的尺寸认可。

It functions to approve the dimensions of parts and subassemblies at the vender.

DE2:使用在供应商处完成尺寸认可的零部件,在生产线完成白车身制造,以确认车身钣金件相互的尺寸配合度符合标准。

BIW will be produced with the parts finished with dimension approval at the vender, to verify the fitting precision of sheet metal of body.

DE3:使用在供应商处完成尺寸认可的零部件,在生产线完成白车身及整车制造,以确认车身钣金件及总装零部之间相互的尺寸配合度符合标准。

BIW will be produced with the parts finished with dimension approval at the vender, to verify the fitting precision of sheet metal of body.

制造周期Production cycle:

5个月,G4-G2

5months,G4-G2

主导人 Leader:

尺寸控制经理

Dimension control manager

验证目的 Verification purpose :

1.验证整车尺寸匹配关系;

Matching verification of vehicle dimensions

2.完成零部件尺寸认可;

Completion of dimension approval of parts

零件状态 Parts status requirements :

1.零件的全部工序使用硬工装完成制作。

Hard tools applied in all production processes of parts

2.全尺寸报告(计量型数据)、全性能报告(3C和公告用报告在此时提供)、材质报告 (OTS签批时全性能报告需完成)

Full dimension report, full performance report, Material property report

造车地点 Build location:

在生产线完成

In the production line

3.9 PPV-产品及工艺验证造车(Production & Process Validation)

定义Definition:

使用批量生产的零部件,第一次在工厂车身、涂装、总装生产线连线完成的造车活动,用于各工车间生产线工装、设备、工具的验收。PPV完成后可完成工程签发。

System Fill composed of body, painting, final assembly will be conducted with use of mass-production parts, to achieve acceptance of tooling, equipment and tools in each workshop. The engineering sign-off will be conducted after this build event.

制造周期 Production cycle:

2个月,G3之前完成

5months,before G3

主导人Leader:

工艺集成经理 Process Integration Manager

验证目的 Verification purpose :

完成工艺设备和工具的验证,可以交给生产工厂试生产

The validation process equipment and tools, can be handed over to production  factory production

零件状态Parts status requirements:

所有装车零件100%完成OTS认可。(或者全部达到PPAP非售车状态要求)

All loading parts 100% completed the OTS accreditation

造车地点 Build location:

在生产线完成

In the production line 

图3.3 产品及工艺验证

3.10 PP-NS -试生产非售车( Pre Production Non-Sales )

定义 Definition:

使用100%完成OTS认可的零件在线完成造车的活动,用于验证装配工艺及作业指导书,用于确认各车间生产线的工艺装备、检验流程和检验装置的过程能力。由于零件状态,车辆不能销售,可以用于广告拍摄、试乘试驾、车辆测试等。

This build event is conducted with use of 100% OTS parts, to verify the process capability as to assembly processes ,operation instruction, equipments, inspection instruments and processes. The prototype in this build event is unsaleable because of parts status, but available for media advertisement, test drive and vehicle testing etc.

制造周期 Production cycle:

2个月,G3之后开始

2months,after G3

主导人Leader:

项目投产经理

Launch Manager

3.11 PP-S-试生产可售车(Pilot Production Sales)

定义 Definition:

在生产线上使用100%完成PPAP认可的零件来生产车辆,主要用于检验生产过程、工艺能力,验证零部件厂商的爬坡能力和整车厂在一定节拍下的制造能力,管理层审核产品、工艺、生产线、物流和IT系统的状态,对大批量投产条件进行的综合性确认。在SOP之后,车辆经检验合格可销售。

The prototype in this build event will be produced with use of 100% PPAP parts, to test manuafacturing processes, process capability, ramp-up capability of parts suppliers and manufacturing capability at rate of assembly plants. After  SOP, the prototype vehicle will be saleable after passing inspection

制造周期 Production cycle:

2个月,G2之后开始

2months,after G2

主导人 Leader:

项目投产经理

Launch Manager

验证目的 Verification purpose:

对大批量投产条件进行的综合性确认。

Overall confirmation of conditions for mass production.

1.检验正常生产系统协调能力;

Inspecting the process capacity

2.验证零部件厂商的爬坡能力;

Verification of ramp-up capacity and production capacity at rate;

3.管理层审核产品、工艺、生产线、物流和IT系统的状态;

Reviewing products, processes, production lines, logisitics system and IT  system by management;

零件状态 Parts status requirements:

1.所有装车零件100%完成PPAP认可。

100 percent of parts have gone through PPAP approval process

2.全部零件按照在正式工装上按照正式的工艺生产。

100 percent of parts are produced in normal tooings through the normal  production processes

造车地点 Build location:

在生产线完成

In the production line 

图3.4 试生产

3.12 AP-爬坡生产(Accelerate Production )

定义Definition:

通过一段时间的加速生产,来提高员工的操作数量度及工厂各系统的配合度,提高生产节拍,是工厂产能达到项目目标。

It intends to improve the proficiency and adaptability of operators, and to increase the pace of production for achievement of program purpose.

制造周期 Production cycle:

3个月,G1之后开始

3months,after G1

主导人Leader:

工厂经理及项目投产经理

Plant manager and launch manager

验证目的 Verification purpose :

1.加速生产,提高员工操作熟练度等使工厂生产能力达到设定目标。

Ramp-up production and improvement of operation skills to achieve the goals

2.车辆正式投放市场销售。

Official launch to market

零件状态 Parts status requirements :

1.所有装车零件100%完成PPAP认可。

All loading parts 100% to complete the PPAP accreditation.

2.全部零件按照在正式工装上按照正式的工艺生产。

All the parts in accordance with the formal tooling according to formal      production process.

造车地点Build location:

在生产线完成

In the production line 

图3.5 节拍生产

第四、结束语

整车开发流程是界定一辆汽车从概念设计经过产品设计、工程设计到制造,最后转化为商品的整个过程中各业务部门责任和活动的描述。

整车产品开发流程也是构建汽车研发体系的核心,直接体现研发模式的思想;然而具体的研发项目操作时,国内厂家经常需要花大量时间和资源构架研发计划,项目执行过程中计划更改频繁,造成管理上有难度。

而国际汽车厂商在国内的合资企业,研发流程已有成熟模板,在成本进度方面估算比较准确,项目执行后期容易控制,项目风险也相对较低。

国内OEM若想少走弯路,节约开发周期,节省开发成本,可以多借鉴,同时人才的培养也很重要。

来源:驱动视界

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