汽車產品開發有話要說之車身設計與開發的管理工作重點和難點（中篇）

在體系建設網的產品開發系列上一期文章中介紹了，筆者將按照上、中、下三篇，從識別開發過程的工作重點、總結車身開發的經驗教訓的角度，對轎車車身設計與開發的三個主要階段進行討論：

第一階段：造型可研、工程可研、功能樣車設計（上篇，7月23日已發布）

第二階段：工程設計（中篇，本期發布）

第三階段：工程開發和質量培育（下篇，將於8月11日發布）

我們在上篇討論了造型可研、工程可研、功能樣車設計，本篇將對車身開發的工程設計階段（如下圖1所示）的工作重點及難點進行一些總結。

圖1 整車產品開發過程

對於基礎車型，工程設計階段一般會有PROTOTYPE功能樣車試製、樣車和部件驗證試驗、工程設計和工程設計發布。樣車試製和試驗雖然不在車身部門操作，但是仍和工程設計是一個整體（如圖2所示）。

圖2 工程設計階段

對於現代的設計開發，驗證工作始終伴隨整個設計過程，並且逐步以台架試驗代替整車道路試驗，以CAE模擬分析逐步替代實物驗證。但是對於轎車設計開發這樣長周期的項目，儘管開發周期一再壓縮，有些實物驗證仍然不能或不能完全減免。因此目前大多數企業對基礎車型車身的開發仍然製作軟模、進行以金屬車身為主的樣車試製，非金屬件則大部分採用快速成型。

儘管採用了這樣的過程，但稍有不慎仍然會出現各種問題，困擾項目正常運行。因此，筆者想基於一些企業的實際操作的敘述與大家一起分享其中的經驗和教訓。限於篇幅，文章不能對設計過程進行展開，將更多側重從驗證確認的角度突出車身工程設計的一些重點和難點。

一、樣車的驗證需求和試製

樣車試製和驗證，主要可以解決如下問題並規避一些重大風險：

● 通過試製可以驗證設計的幾何質量、衝壓成形性、焊接可行性等；

● 通過白車身和開啟件主要性能試驗，可以確認車身性能；

● 通過整車的碰撞可以掌握基礎車身的被動安全水平，如有問題可以及時調整設計；

● 通過整車裝車和功能驗證，基本確認裝配性、整車功能實現程度；同時商品部門可以及時進行商品性評價，必要時提出調整意見。

由於一旦工程開發開始，大量的資金和人力投入進來，就意味著整個項目不可逆轉，項目的成敗維繫其上，因此從降低項目風險的角度，很多企業仍做以上試製和驗證，並把這一過程稱作功能樣車試製、試驗，即：Function Trial。

樣車的試製安排和工作量完全取決於驗證的需求。一般會有：

表1 功能樣車試驗

表1列出的是功能樣車階段驗證的主要內容。在現今CAE模擬技術進步很快的條件下，大部分驗證在工程可研階段都經歷了分析及優化，其分析的範圍甚至遠遠超過以上項目，包括諸如：NVH、流場和熱力、耐久性等。但是由於CAE分析大部分處在開發和完善過程，為了避免失誤，大部分企業還是以實車驗證進行確認。

上表還可以看見，樣車試製的輸出不僅是整車，還有白車身和開啟件等。這些需求不僅來自主機廠，同時也來自供應商，特殊情況，還有法規部門的需求。因此：

● 樣車、樣件首先有需求計劃，它包括所有必須的試驗驗證項目、提交時間、數量和特殊要求；

● 樣車有專門的設計定義文件，包括3D、必要的2D和BOM表，設計定義文件必須體現以上所有需求，即構成需要的部件和車輛，同時也是將來向工程設計過渡的基礎；

● 樣車和樣件的試製有詳細的計劃，以便於部件的試製、訂購、集結、驗收，同時也便於後續使用部門的銜接，包括試驗裝置和人員的準備。

由於試製樣車的成本極高，樣車需求數量需要反覆討論，使用也必須綜合安排。此外，有一部分試製零件不一定符合最終定義，其用於驗證的代表性需要得到需求部門的認可。

二、車身工程設計

工程設計階段主要是對樣車設計的連續更改和完善。從車身零件衝壓試製開始，各類問題就陸續反映出來了，主要的設計問題及處理方案（如表2）：

表2 試製驗證過程中常見的問題

一些獨立的問題，車身部門可以立即更改。對於綜合性問題，則需要則要多部門研究解決。對於經驗豐富、評審到位、模擬水平高的企業，以上問題不一定都有。但不排除特殊的情況，特別是新機構、新材料、新部件，往往問題較多，這也符合人對事物認識的過程。

這裡筆者可以分享一些經常碰到的問題：

1、試製中常常發現一些問題，但裝車時操作人員私自動手改一下給裝上了，問題記錄中沒有反應，下一輪裝車時問題照舊。這個改一下看似加快了試製速度，但是違背了試製的目的：試製就是要暴露設計問題的，所有製作和裝配過程遇到的問題必須予以詳細記錄和描述，留給設計部門分析改進和項目管理部門跟蹤之用，絕對不能理解為湊合幾台車能用於試驗即完成任務。

2、開發中常常出現一些讓人啼笑皆非的問題，如：某一試驗完成了，提交了一個故障和失效模式清單，然而設計部門有人說，其中某幾個部件裝錯了不符合我們的定義。導致白白浪費了試製試驗部門的人力、過程的時間和費用。因此用於試驗的部件一定要符合定義，具有考核的代表性；所有參試零件也必須得到認可，達到必要的質量標準。

3、得到故障問題通報後，設計部門馬上著手更改設計，這個態度應該說是非常好的。但是，故障的現象是否清楚，故障的原因是否找到，是設計問題還是其他的諸如工藝、材料、管理等等問題？在沒有找到問題的根本原因就匆忙修改，可能今後還會修改不斷。筆者在國際先進車企工作的時候曾經有過親身經歷：樣車試驗不到2000km，變速箱齒輪就斷了，試驗部主任把問題反饋過來，我脫口而出「我們還有一個備件」，當時試驗部主任一臉嚴肅地問我：「問題沒找到，這個備件上去又是2000km後停車？」。

在工程設計階段，由於參與的人員增加，問題的頭緒更多，項目的掌控難度很大，故在試驗驗證過程中需要用嚴謹的態度做好問題管理。同時需要有一個對問題的綜合清點分析，並集中做出更改決定及更改的方案。另外，在車身和整車的試驗過程中，還會繼續暴露問題。除了接收指標明確的一些問題外，還會有一些界定不十分明確的性能或功能問題，這些問題有的需要上升到商品層面決定，然後形成設計變更依據。工程設計變更管理過程參見圖3：

圖3 工程設計更改流程

一般情況下，更改後的設計需要模擬確認和設計評審。設計人員在設計發放前應該認真進行自校核，其校核的工具：CHECKLIST清單和問題再發防止清單，這兩個文件是企業的技術積累。

工程設計文件的發放應基於零件成熟的先後、方便更改的程度和人力資源的實際制定計劃，並需要對此進行全過程的管理和控制，考慮到開發周期實際需要，常常是先發放長周期零件，然後順次發出中周期和短周期零件。工程設計發出的文件應滿足以下條件：

● 定義了商品企劃的全部車型；

● 2D、3D、BOM文件完整，相關製造信息得到準確反映；

● 供應商圖紙的確認發放，除了所有安裝邊界條件得到鎖定，試驗項目和接收條件應全部明確；

● 產品定義文件一般通過一個載體文件發出。對於工程設計發放（即用於工程開發）的文件，載體文件中要確定可用於工裝模具開發。

綜上所述，在工程設計階段的開發管理工作的重點和難點是做好工程設計文件的發放、樣車試製和試驗驗證的過程式控制制和問題管理、工程設計變更管理，控制要點小結如下：

1、該階段的試驗驗證需求應有詳細清單，經過評審，形成試製計劃、試驗驗證計劃、並有設計定義文件支持；

2、所有進入試製裝車的零部件必須符合設計定義，有合格的質檢報告；

3、試製過程中的問題必須詳細記錄，臨時處理要得到認可並記錄；

4、設計問題和試驗故障必須有詳細記錄並集中編製為統一的清單，經過專業的分析和問題分類，確定真實原因後進行設計更改。

下期我們將探討車身設計與開發的第三個階段《工程開發和質量培育》，敬請期待！

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