試制同步工程研究與應用

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

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試制同步工程研究與應用

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

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

關鍵詞：試制；同步工程；研究

劉尚龍畢業于太原理工大學，現任東風汽車公司技術中心。主要研究方向：試制技術與工藝研究。

1　研究背景

在經濟全球化、貿易自由化和社會信息化的新形勢下，全球汽車制造企業之間競爭日趨激烈。中國汽車市場近幾年的飛速發展，使整車企業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，最快速地響應市場變化，并迅速贏得市場與用戶。面對嚴峻的市場環境，國內自主品牌乘用車企業紛紛出臺措施增強競爭實力，重點提升產品質量和品牌影響力，以便在未來的競爭中謀求生存乃至實現增長。而其中，提高產品質量無疑是重中之重。

產品試制在產品研發鏈（設計--試制--試驗）中處于承上啟下的地位，產品試制不僅為能夠為后續試驗提供實物，更重要的是可以有效地驗證產品設計方案，發掘設計問題，提升產品開發質量，進而減少因設計變更引起的工業化過程中重復投入及延誤商機的風險。

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

圖1　試制同步工程模式與傳統試制工作模式的關系

從圖1可以看出試制同步工程模式中，試制工程師在設計構想及方案評審時即介入產品研發工作，通過對產品結構工藝性分析，提前識別產品的工藝加工可行性、成本的合理性等問題，提出改進建議，提升產品開發質量及成本競爭力。同時將試制準備工作由產品圖紙發布后啟動，優化至試制準備工作在產品圖紙發布后結束，有效縮短了產品開發周期。

2　研究內容

2.1 試制同步工程與產品開發的關系

產品開發大致可以分為五個階段：前期研究、方案設計、工程設計、生產準備、試生產。產品開發過程中，會在量產線下進行兩輪樣車試制：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、工藝文件設計、零部件試制、裝配驗證、評價與總結。

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品開發的關聯關系，進而準確地找到試制同步工程同產品開發的關系。

2.2 試制同步工程的目標及分解

試制同步工程的核心思想是提升產品開發質量。只有將試制驗證工作充分同步于產品開發，才能在產品設計階段，及時優化設計方案，提升產品開發質量。

圖2　試制驗證與產品開發的關系

圖3　試制同步工程目標分解及模塊劃分

由于試制同步工程的時間跨度較大、涉及責任單位較多，為充分優化設計方案，并實現試制同步工程的目標，我們分階段、分模塊去管控。根據試制同步工程內容開展的先后順序，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、工藝文件準備。每個階段都有其目標，階段目標的實現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，分階段去實現，以促進產品設計質量的提升。

2.3 試制同步工程模塊內容設計

根據2.2描述，為更好地優化設計方案，提升產品開發質量，將試制同步工程的內容細化，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，大大提高試制同步工程效率，使得產品設計優化時間更加充分。所以對模塊中內容的設計顯得尤為重要，既要保證內容能夠涵蓋整個試制同步工程，又要保證各模塊中的內容無交集。經過縱向（試制同步工程子階段）和橫向（試制各崗位）的分析，形成了模塊內容框架。

2.3.1 信息收集

前期介入主要是通過獲取產品開發信息（商品預概念、整車定義、項目主計劃草案等），及時掌握項目進度及開發特點，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部對項目背景、整車配置及技術方案、整車開發主日程、樣車試制目的等進行說明，并對樣車試制策劃進行溝通、確認的一項活動。其核心意思是向試制小組通報試制工作量，以指導試制各崗位開展后續工作。主要包括確認試制目的是否明確、判斷設計構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

根據產品開發的設計任務書、項目主計劃、樣車數量/配置/用途、產品數據（含產品構想、3D等），試制各崗位對零部件試制方案進行策劃、識別質量控制內容及目標、調研試制供應商及工藝等，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行匯總，組織專家組對方案進行評審，對不滿足試制QCD要求的方案進行修正，確保整車試制方案能夠準確指導各試制崗位開展實際工作。

2.3.5 BOM驗證

根據產品BOM和制造BOM，試制工程師對其進行校核，發掘出BOM中的設計問題，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

在產品還處于3D數據的設計階段，試制工程師提前介入，對沖壓件、注塑件等進行工程可行性分析，盡可能將設計問題降至最低。

2.3.7 零部件驗證

專業設計部門在零部件設計的同時，試制工程師對零部件的圖紙定義、技術要求、制造工藝性進行分析，并對發現的設計問題進行歸納、分析、對策、建議，為優化產品設計提供參考依據。

2.3.8 焊接驗證

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

2.3.9 裝配驗證

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

2.3.10 文件編制

結合整車試制策劃的內容和細化的產品設計，試制工程師開始零部件試制工藝方案、設計BIW及零部件質量檢查方案、設計裝配工裝等試制工裝、組織關鍵總成（含試制工裝）試制工藝評審等，以確保在設計文件確定的同時，相關試制工藝文件也同步確定。

2.3.11 模塊內容設計小結

通過對各模塊內容的設計，規范了試制各崗位所要做的工作，形成了利用模塊實現試制同步工程目標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，從而對各模塊中內容不斷優化、補充、完善，使試制同步工程的目標達成更加有效，更好地協助設計部門優化設計方案，提高設計質量。

2.4 試制同步工程運作模式

為了更好地運轉試制同步工程的相關信息，保證設計與試制、試制各崗位之間信息交流的及時性、準確性，控制設計質量問題的流出率，需要對試制同步工程各子階段的模塊工作進行聯系，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計部門和試制部門的工作職責、模塊工作需要的設計輸入、模塊之間的聯系。

圖4　試制同步工程流程圖

3　應用效果

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

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

正因后托架總成的試制同步工程及時開展，完善了設計方案，避免因修改工裝造成費用（節省約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鍵尺寸的合格率達到90%，經過實車驗證，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計質量，又能減少零件試制驗證次數，縮短樣件開發周期，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。根據試制同步工程的流程和規范，試制工程師清楚掌握介入產品設計的時間和內容，并根據設計數據的狀態展開適當的工作，充分保證了設計和試制的連續性，極大程度控制了試制周期（D），為項目質量改進留出足夠的周期。如圖5所示，相對于常規工作模式，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　結論

通過對試制同步工程與產品開發的關系、試制同步工程目標的研究，識別出同步工程模塊內容及相關輸入輸出，構建出較完善的試制同步工程體系，促進產品開發的質量（Q）、成本（C）、周期（D）目標達成。并通過多個項目上的實際應用、歸納與總結，為后續新車型的開發提供可借鑒的案例，為持續、有效地提升了產品開發質量提供支持。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行自查，保證工作的完整性、準確性；

③通過對新車型研發項目應用結果的總結，形成設計質量問題防止再發管控表，為設計師優化設計方案提供借鑒。

參考文獻：

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[3]李黎. 同步工程在長安汽車開發中的運用[J].高科技與產業化，1996,11-12,68-69.

中圖分類號：U466

文獻標識碼：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