試制同步工程研究與應(yīng)用

劉尚龍，王偉振，孫鳳梅，祝麗萍，沈啟明，張軼斌（東風(fēng)汽車公司技術(shù)中心，武漢，430058）

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試制同步工程研究與應(yīng)用

劉尚龍，王偉振，孫鳳梅，祝麗萍，沈啟明，張軼斌
（東風(fēng)汽車公司技術(shù)中心，武漢，430058）

摘 要：產(chǎn)品試制是產(chǎn)品研發(fā)鏈中處于承上啟下的地位，不僅為能夠為后續(xù)試驗提供實物，還能夠有效地校正產(chǎn)品設(shè)計方案，因此提升試制驗證能力是提高研發(fā)實力的重要手段。通過試制同步工程研究及應(yīng)用，可以拓寬試制驗證的工作范圍，而且試制同步工程內(nèi)容成系統(tǒng)化，有助于產(chǎn)品設(shè)計師在產(chǎn)品設(shè)計中充分考慮后續(xù)工藝要求，大大提高設(shè)計質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：試制；同步工程；研究

劉尚龍畢業(yè)于太原理工大學(xué)，現(xiàn)任東風(fēng)汽車公司技術(shù)中心。主要研究方向：試制技術(shù)與工藝研究。

1　研究背景

在經(jīng)濟(jì)全球化、貿(mào)易自由化和社會信息化的新形勢下，全球汽車制造企業(yè)之間競爭日趨激烈。中國汽車市場近幾年的飛速發(fā)展，使整車企業(yè)新品投放市場的速度不斷加快，要想贏得競爭，就要以市場為中心，最快速地響應(yīng)市場變化，并迅速贏得市場與用戶。面對嚴(yán)峻的市場環(huán)境，國內(nèi)自主品牌乘用車企業(yè)紛紛出臺措施增強競爭實力，重點提升產(chǎn)品質(zhì)量和品牌影響力，以便在未來的競爭中謀求生存乃至實現(xiàn)增長。而其中，提高產(chǎn)品質(zhì)量無疑是重中之重。

產(chǎn)品試制在產(chǎn)品研發(fā)鏈（設(shè)計--試制--試驗）中處于承上啟下的地位，產(chǎn)品試制不僅為能夠為后續(xù)試驗提供實物，更重要的是可以有效地驗證產(chǎn)品設(shè)計方案，發(fā)掘設(shè)計問題，提升產(chǎn)品開發(fā)質(zhì)量，進(jìn)而減少因設(shè)計變更引起的工業(yè)化過程中重復(fù)投入及延誤商機(jī)的風(fēng)險。

傳統(tǒng)的試制驗證工作是在產(chǎn)品設(shè)計方案確定后開始，與產(chǎn)品設(shè)計是串行關(guān)系，導(dǎo)致新車開發(fā)周期為60個月。而隨著個性化需求增長、商品化競爭的日趨激烈，各主機(jī)廠紛紛研究縮短新車研發(fā)周期加快商品化進(jìn)程的策略，新車開發(fā)周期已縮短至36個月左右。試制同步工程的實施不僅有效縮短了研發(fā)周期，同時能夠提前發(fā)掘設(shè)計質(zhì)量問題，提升開發(fā)質(zhì)量。圖1是試制同步工程模式與傳統(tǒng)試制工作模式的差異對比。

圖1　試制同步工程模式與傳統(tǒng)試制工作模式的關(guān)系

從圖1可以看出試制同步工程模式中，試制工程師在設(shè)計構(gòu)想及方案評審時即介入產(chǎn)品研發(fā)工作，通過對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工藝性分析，提前識別產(chǎn)品的工藝加工可行性、成本的合理性等問題，提出改進(jìn)建議，提升產(chǎn)品開發(fā)質(zhì)量及成本競爭力。同時將試制準(zhǔn)備工作由產(chǎn)品圖紙發(fā)布后啟動，優(yōu)化至試制準(zhǔn)備工作在產(chǎn)品圖紙發(fā)布后結(jié)束，有效縮短了產(chǎn)品開發(fā)周期。

2　研究內(nèi)容

2.1 試制同步工程與產(chǎn)品開發(fā)的關(guān)系

產(chǎn)品開發(fā)大致可以分為五個階段：前期研究、方案設(shè)計、工程設(shè)計、生產(chǎn)準(zhǔn)備、試生產(chǎn)。產(chǎn)品開發(fā)過程中，會在量產(chǎn)線下進(jìn)行兩輪樣車試制：騾子車和ET0樣車。無論哪一類樣車試制驗證工作都可以分為五個階段：試制同步工程、工藝文件設(shè)計、零部件試制、裝配驗證、評價與總結(jié)。

試制同步工程是試制驗證工作的一個階段，同樣也是試制驗證工作的重中之重。通過圖2，我們可以清楚地看到試制驗證與產(chǎn)品開發(fā)的關(guān)聯(lián)關(guān)系，進(jìn)而準(zhǔn)確地找到試制同步工程同產(chǎn)品開發(fā)的關(guān)系。

2.2 試制同步工程的目標(biāo)及分解

試制同步工程的核心思想是提升產(chǎn)品開發(fā)質(zhì)量。只有將試制驗證工作充分同步于產(chǎn)品開發(fā)，才能在產(chǎn)品設(shè)計階段，及時優(yōu)化設(shè)計方案，提升產(chǎn)品開發(fā)質(zhì)量。

圖2　試制驗證與產(chǎn)品開發(fā)的關(guān)系

圖3　試制同步工程目標(biāo)分解及模塊劃分

由于試制同步工程的時間跨度較大、涉及責(zé)任單位較多，為充分優(yōu)化設(shè)計方案，并實現(xiàn)試制同步工程的目標(biāo)，我們分階段、分模塊去管控。根據(jù)試制同步工程內(nèi)容開展的先后順序，將試制同步工程分為四個階段：前期介入、方案策劃、工程可行性分析、工藝文件準(zhǔn)備。每個階段都有其目標(biāo)，階段目標(biāo)的實現(xiàn)是通過模塊管控的方式。通過圖3可以看出每個階段都有對應(yīng)的模塊去管理。通過這種分階段和分模塊的分解方式，可以將試制同步工程的總體目標(biāo)，分階段去實現(xiàn)，以促進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量的提升。

2.3 試制同步工程模塊內(nèi)容設(shè)計

根據(jù)2.2描述，為更好地優(yōu)化設(shè)計方案，提升產(chǎn)品開發(fā)質(zhì)量，將試制同步工程的內(nèi)容細(xì)化，劃分為十個模塊：信息收集、試制啟動、整車試制方案策劃、整車試制方案評審、BOM驗證、虛擬驗證與評價、零部件驗證、焊接驗證、裝配驗證、文件編制。模塊管控方法的應(yīng)用，可以讓試制過程中各崗位并行開展各模塊工作，減少工作重復(fù)，大大提高試制同步工程效率，使得產(chǎn)品設(shè)計優(yōu)化時間更加充分。所以對模塊中內(nèi)容的設(shè)計顯得尤為重要，既要保證內(nèi)容能夠涵蓋整個試制同步工程，又要保證各模塊中的內(nèi)容無交集。經(jīng)過縱向（試制同步工程子階段）和橫向（試制各崗位）的分析，形成了模塊內(nèi)容框架。

2.3.1 信息收集

前期介入主要是通過獲取產(chǎn)品開發(fā)信息（商品預(yù)概念、整車定義、項目主計劃草案等），及時掌握項目進(jìn)度及開發(fā)特點，主要包括獲取整車定義及項目主計劃、解析樣車試制需求等。

2.3.2 試制啟動

試制啟動是在試制部門內(nèi)部對項目背景、整車配置及技術(shù)方案、整車開發(fā)主日程、樣車試制目的等進(jìn)行說明，并對樣車試制策劃進(jìn)行溝通、確認(rèn)的一項活動。其核心意思是向試制小組通報試制工作量，以指導(dǎo)試制各崗位開展后續(xù)工作。主要包括確認(rèn)試制目的是否明確、判斷設(shè)計構(gòu)想是否支撐試制工藝方案的制定等。

2.3.3 整車試制方案策劃

根據(jù)產(chǎn)品開發(fā)的設(shè)計任務(wù)書、項目主計劃、樣車數(shù)量/配置/用途、產(chǎn)品數(shù)據(jù)（含產(chǎn)品構(gòu)想、3D等），試制各崗位對零部件試制方案進(jìn)行策劃、識別質(zhì)量控制內(nèi)容及目標(biāo)、調(diào)研試制供應(yīng)商及工藝等，以制定出初步的整車試制方案。

2.3.4 整車試制策劃評審

對試制各崗位所做的試制策劃方案進(jìn)行匯總，組織專家組對方案進(jìn)行評審，對不滿足試制QCD要求的方案進(jìn)行修正，確保整車試制方案能夠準(zhǔn)確指導(dǎo)各試制崗位開展實際工作。

2.3.5 BOM驗證

根據(jù)產(chǎn)品BOM和制造BOM，試制工程師對其進(jìn)行校核，發(fā)掘出BOM中的設(shè)計問題，保證樣車所掛組塊的完整性、零部件層級的正確性等。

2.3.6 虛擬驗證與評價

在產(chǎn)品還處于3D數(shù)據(jù)的設(shè)計階段，試制工程師提前介入，對沖壓件、注塑件等進(jìn)行工程可行性分析，盡可能將設(shè)計問題降至最低。

2.3.7 零部件驗證

專業(yè)設(shè)計部門在零部件設(shè)計的同時，試制工程師對零部件的圖紙定義、技術(shù)要求、制造工藝性進(jìn)行分析，并對發(fā)現(xiàn)的設(shè)計問題進(jìn)行歸納、分析、對策、建議，為優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計提供參考依據(jù)。

2.3.8 焊接驗證

焊接試制工程師在車身設(shè)計過程中，對尺寸工程、焊接工藝性、圖紙完整性等進(jìn)行分析，為優(yōu)化車身設(shè)計方案提供工程技術(shù)參考。

2.3.9 裝配驗證

在整車數(shù)模搭建過程中，裝配工藝人員對數(shù)模進(jìn)行分析校核，對有可能影響裝配工藝性的設(shè)計問題提出修改意見。

2.3.10 文件編制

結(jié)合整車試制策劃的內(nèi)容和細(xì)化的產(chǎn)品設(shè)計，試制工程師開始零部件試制工藝方案、設(shè)計BIW及零部件質(zhì)量檢查方案、設(shè)計裝配工裝等試制工裝、組織關(guān)鍵總成（含試制工裝）試制工藝評審等，以確保在設(shè)計文件確定的同時，相關(guān)試制工藝文件也同步確定。

2.3.11 模塊內(nèi)容設(shè)計小結(jié)

通過對各模塊內(nèi)容的設(shè)計，規(guī)范了試制各崗位所要做的工作，形成了利用模塊實現(xiàn)試制同步工程目標(biāo)的一套較為完整的體系。隨著試制能力的提升，對moldflow軟件、CATIA等工具的熟練運用，從而對各模塊中內(nèi)容不斷優(yōu)化、補充、完善，使試制同步工程的目標(biāo)達(dá)成更加有效，更好地協(xié)助設(shè)計部門優(yōu)化設(shè)計方案，提高設(shè)計質(zhì)量。

2.4 試制同步工程運作模式

為了更好地運轉(zhuǎn)試制同步工程的相關(guān)信息，保證設(shè)計與試制、試制各崗位之間信息交流的及時性、準(zhǔn)確性，控制設(shè)計質(zhì)量問題的流出率，需要對試制同步工程各子階段的模塊工作進(jìn)行聯(lián)系，確保試制工程師能有序地開展試制同步工程。圖4描述了在試制同步工程過程中設(shè)計部門和試制部門的工作職責(zé)、模塊工作需要的設(shè)計輸入、模塊之間的聯(lián)系。

圖4　試制同步工程流程圖

3　應(yīng)用效果

通過試制同步工程在自主乘用車和軍品上的應(yīng)用，項目開發(fā)中在質(zhì)量和周期上得到了較好地效果：

①優(yōu)化設(shè)計方案。試制工程師在對產(chǎn)品初步數(shù)據(jù)進(jìn)行分析時，能夠提出工藝等方面的要求，使設(shè)計師在設(shè)計方案制定時充分考慮設(shè)計和工藝兩方面的要求，保證了產(chǎn)品質(zhì)量（Q）、成本（C）最佳匹配， 以A車后托架總成為例，在設(shè)計師在對后托架總成進(jìn)行設(shè)計的同時，試制工程師同步介入，對圖紙進(jìn)行校核，并提出建議，最終被設(shè)計采納。

正因后托架總成的試制同步工程及時開展，完善了設(shè)計方案，避免因修改工裝造成費用（節(jié)省約5萬元）和時間的浪費（縮短周期約25天）。而且第一批試制樣件關(guān)鍵尺寸的合格率達(dá)到90%，經(jīng)過實車驗證，滿足裝配要求。并順利通過3.6萬公里耐久試驗和臺架疲勞試驗，保證工程圖紙的按時發(fā)放，確保了A車的順利上市。

以上，我們不難看出試制同步工程的開展既可以保證設(shè)計質(zhì)量，又能減少零件試制驗證次數(shù)，縮短樣件開發(fā)周期，降低試制成本。

圖5　試制同步工程模式壓縮試制周期的情況

②有效、合理壓縮試制周期。根據(jù)試制同步工程的流程和規(guī)范，試制工程師清楚掌握介入產(chǎn)品設(shè)計的時間和內(nèi)容，并根據(jù)設(shè)計數(shù)據(jù)的狀態(tài)展開適當(dāng)?shù)墓ぷ鳎浞直ＷC了設(shè)計和試制的連續(xù)性，極大程度控制了試制周期（D），為項目質(zhì)量改進(jìn)留出足夠的周期。如圖5所示，相對于常規(guī)工作模式，采用試制同步工程模式后各項目有效壓縮的試制周期均在為65天左右。

4　結(jié)論

通過對試制同步工程與產(chǎn)品開發(fā)的關(guān)系、試制同步工程目標(biāo)的研究，識別出同步工程模塊內(nèi)容及相關(guān)輸入輸出，構(gòu)建出較完善的試制同步工程體系，促進(jìn)產(chǎn)品開發(fā)的質(zhì)量（Q）、成本（C）、周期（D）目標(biāo)達(dá)成。并通過多個項目上的實際應(yīng)用、歸納與總結(jié)，為后續(xù)新車型的開發(fā)提供可借鑒的案例，為持續(xù)、有效地提升了產(chǎn)品開發(fā)質(zhì)量提供支持。該課題研究的意義歸納如下：

①解決了試制同步工程中“為什么干？干什么？什么時候干？誰去干？怎么去干？”五個重要問題；

②為試制工程師開展試制同步工程提供行動指南， 通過點檢表對試制同步工程進(jìn)行自查，保證工作的完整性、準(zhǔn)確性；

③通過對新車型研發(fā)項目應(yīng)用結(jié)果的總結(jié)，形成設(shè)計質(zhì)量問題防止再發(fā)管控表，為設(shè)計師優(yōu)化設(shè)計方案提供借鑒。

參考文獻(xiàn)：

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中圖分類號：U466

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1005-2550（2016）02-0074-05

doi:10.3969/j.issn.1005-2550.2016.02.012

收稿日期：2015-12-2

Research and application of the trial of synchronous engineering

LIU Shang-long, WANG Wei-zhen, SUN Feng-mei, ZHU Li-ping,
SHEN Qi-ming, ZHANG Yi-bin
( Dongfeng Motor Corporation Technical Center, Wuhan 430058, China )

Abstract:Product trial is an indispensable link in the process of product development, can effectively correct product design scheme, to enhance the ability of trial verification is an important means to improve R & D capabilities. Through the research on trial synchronization and application engineering, can broaden the scope of work of the trial verification, so that you can assist product designers in product design, fully consider the follow-up process requirements, greatly improve the design quality.

Key Words:trial; synchronous engineering; research