車身鈑金研發階段成本控制研究

關鍵詞：車身鈑金；成本控制；降本；研發階段

0引言

當今汽車市場競爭十分激烈，各細分市場越來越同質化，各車型性能、質量、配置、造型都很難脫穎而出。隨著市場競爭白熱化，價格戰將不可避免，而價格戰的本質就是成本競爭，先進的、科學的成本控制可以為企業在價格戰獲得優勢[1]。企業成本控制會貫穿汽車整個生命周期，其中研發階段（產品策劃階段、概念設計階段、工程設計階段）成本控制將決定70%～80%產品成本，即產品一旦定型，后期降本空間將會很小[2]。而在這過程中進行成本控制所投入的人力、物力和財力相對較小，周期也較短，能起到四兩撥千斤的效果。

車身鈑金包含白車門與白車身，是車輛其他零部件安裝的載體，其成本約占整車成本10%～15%，是整車成本中比較大的模塊[3]。基于以上分析，本文主要研究車身鈑金研發階段，如何多角度、多維度控制成本，為企業、供應商降本增效，提升產品競爭力。

1車身鈑金成本模型

詳細了解具體成本模型有助于我們深入地研究成本結構，以便全方位無死角地進行成本控制。對汽車車身鈑金成本模型進行具體分解（表1），其中材料成本大約占車身鈑金成本60%，制造成本大約占車身鈑金成本20%，其他成本約占車身鈑金成本20%。

2車身鈑金降本方法

了解鈑金成本模型后，對各成本模型進行分解，就可以進行針對性降本。

2.1材料成本優化

由車身鈑金成本模型可知，材料成本占車身成本比重最大，所以降本重點也應在零件本身想辦法，即盡量降低材料使用成本。其中材料成本優化方法可歸納為以下幾種。

2.1.1零件數量優化

一個零件只要設計出來，就會產生材料費、模具費、沖壓費和焊接費等各種成本，所以車身設計從設計構想至最終設計完成，均要嚴格把控每個零件的有無問題。如某車型對零件數量進行嚴格把控，新車型比老車型零件數量減少約29%，車身降本≥4.5%。當然，零件數量優化不是通過簡單粗暴地取消某個功能而減少零件，而是通過結構優化、新工藝代替、優化冗余結構、優化過剩設計以及優化零件成型性等手段進行零件精簡。

如圖1所示，老車型排氣管后部安裝點都布置一根縱梁和吊鉤來保證排氣管動剛度，而新車型將安裝點適當往車前移，將吊鉤布置在地板橫梁上，即可優化掉一根縱梁，新結構對性能無影響，實現減重降本，得到較高收益。

2.1.2質量優化

一般情況下，質量與成本成正比關系。對于新能源汽車，同續航里程，整備質量越大，對電池容量要求越多，而電池成本又是整車成本最大也最敏感的一部分，質量越大成本越高。質量還對能耗有影響，整備質量越大，后期油耗越高、耗電越多，社會成本越高。如整車質量每減少10%，燃油車減少6%～8%燃油消耗量，電車續航可增加6%[4]。

減少質量最常用辦法是厚度減薄。以某MPV側圍外板為例，新車型比老車型減薄18%，可實現可觀的成本降低。但有時質量減少成本反而增加。為滿足輕量化要求，有時車身結構設計引入高強鋼和新型材料。而高強鋼和新型材料一般成本比較高。圖2所示為某車型防撞梁用鋁合金代替高強鋼，質量減少26%，但成本卻增加14%。由此可知，更高比例的高強鋼和新材料也是影響成本的重要因素之一，在設計階段需在質量和成本之間作出取舍。

2.1.3車身性能優化

車身結構性能包括強度、剛度、模態、碰撞安全、NVH、密封和防腐等，性能的提升一般都會導致成本增加。在項目啟動階段，就需做好市場定位，定義產品車與競品車近似的性能參數，避免過高性能導致成本大幅度增加。例如某車型全景天窗模態為32Hz，但大多數競品車全景天窗模態為25Hz，過剩設計代價是車身增重及成本增加。

2.1.4車身尺寸優化

車身尺寸直接決定車身框架結構及外覆蓋件的尺寸，間接決定了與這些零件相關的材料費、沖壓費、焊接費和模具費等，因此車身尺寸也是影響車身成本的重要因素之一。對于具體零件，嚴格控制零件尺寸往往也能得到不錯的降本效果，以前風擋安裝面為例（圖3），每縮一點焊接邊，都可以實現3層板減重降本，還能改善A柱視野。這就是各主機廠盡可能改善焊鉗、涂膠面以及壓縮焊接邊的原因所在。

2.1.5平臺化設計

平臺化設計是指基于整車平臺化戰略框架，結合平臺內各項目布置、性能、成本及輕量化要求等，規劃設計出具有兼容性、拓展性、安全性且輕量化的平臺結構。達到框架一致性和最大化零件共用，且同時滿足生產線共線生產要求。

平臺化設計后，共用的零件可節約大量模具、夾具和檢具開發費用，同時還能減少驗證費用和周期，從而減少整車開發成本。

對于不能共用的零件，平臺化設計也可以使得零件結構相似、工藝相似。制造系統及零部件生產商只需以相同工藝生產開發，可實現生產技術和生產過程的共享，并通過工程方案共用、工藝共用以及工裝設備共用等柔性化制造，有效降低人工、設備和工裝投資進而降低零件成本[5]。

2.1.6結構優化

車身設計合理的框架結構、截面和連接件，使最優材料、結構形式、形狀用在最合適的位置，可避免不合理結構、冗余結構造成的成本。可見，結構合理性也是影響車身成本的重要因素。如圖4所示，同樣的性能指標，合理的截面優化可實現減重降本。

2.1.7材料單價優化

同一種材料，不同的材料供應商報價會有一定差異，所以多引進一些材料供應商進行報價對比，在項目開發中成本控制會更靈活。如同樣的熱成型材料，不同的供應商報價有20%～30%差異，隨著輕量化要求越來越高，熱成型零件使用越來越多，20%～30%材料價格差異可能會產生幾十甚至上百元的單車成本差異。

2.1.8材料種類及規格優化

一般情況下，單種材料采購量越大，采購單價越低。而材料種類及規格精簡就可以增加單種材料采購量，從而實現降本。另外，車身材料種類及規格過多，還會導致車間倉庫和供應商管理成本過高。如表2所示，某主機廠將零件由7種精簡至2種，主機廠和供應商都可以實現較大幅度降本。

2.1.9鈑金材料利用率提升

提升材料利用率的方法如圖5所示。在項目早期，需定義合理的材料利用率開發目標，如材料利用率≥62%，以便開發過程中更好地約束零件工程師和同步工程工程師。在項目開發過程中，成本工程師作為獨立第三方，要聯合零件工程師和同步工程工程師，以提升材料利用率為目的，多維度、多角度降本。某車型的后側圍內板總成開發過程中，為提高零件材料利用率，采用如圖6所示調整分件線的優化方案，實現可觀降本。

2.2制造成本優化

2.2.1沖壓優化

與材料利用率提升策略相似，成本工程師在項目開發過程中，在充分對標及結構分析后，聯合零件工程師、同步工程工程師對結構進行沖壓工藝優化，實現減重降本。如圖7所示，對斷面進行優化，新車型取消沖壓負角，即可減少一道沖壓工序。

對碰撞安全、強度性能要求高的零件，不同車型定位可以選擇不同的工藝類型，如同樣碰撞性能要求的門檻加強板，可選用的沖壓工藝為熱成型、輥壓成型、冷沖壓，各種工藝會對應不同料厚，成本工程師在方案評估時需平衡重量、成本、制造周期、平臺化等各種因素作出決策，以滿足不同車型開發定位和降本需求。

人工成本不斷增長，零件設計時還應考慮是否滿足自動沖壓需求（如級進模），避免因零件設計太復雜而必須使用人工制造。

2.2.2焊接優化

如前所述，常用的焊接包括點焊、代替焊點的緊固件連接、MIG焊、CO2焊和激光焊，其成本為：點焊＜MIG焊和CO2焊接＜緊固件連接＜激光焊。其中MIG焊、CO2焊會釋放有毒氣體，激光焊還可能需要改造生產線，所以需對零部件連接方法進行優化，優先選擇點焊。如圖8所示，將緊固件改為點焊，可明顯減少連接成本。

在結構設計時，需考慮焊點間距優化，不同區域對焊點間距要求不一樣。與碰撞安全相關、對強度要求高的區域實施小焊點間距，而對剛度、強度、碰撞安全要求低的地方（如后側窗位置）則可適當加寬焊點間距。

所有總成焊接工序應盡量精簡。過多的工序，意味著占用更多的車間場地、使用更多焊接工裝、投入更多的人力物力財力。

同樣，隨著人工成本的不斷增長，焊接也盡量滿足自動焊接生產要求，盡量避免出現過多焊接角度、焊接角度差異過大等結構。

2.2.3涂裝優化

不同車型防腐等級要求不一樣，在項目開發初期就要定義合適的防腐等級。如越野車型用車工況惡劣，防腐等級高，可多使用高成本的鍍鋅板，而短續航電動車一般在市區工況使用，防腐等級要求略低，應適當減少鍍鋅板使用量。另外，需識別車身濕區和干區，濕區為保證防腐性能，需重點管控漆膜厚度，甚至要增加其他工藝保證其防腐性能，如門檻增加空腔噴蠟來提高防腐性能，而干區因腐蝕概率小，保證常規漆膜厚度即可，應減少使用鍍鋅板以節約成本。

同理，不同車型定位應對應不同密封等級，各車型點焊密封膠和焊縫密封膠使用量應不一樣。如中高端電動車，不僅需按照最高等級密封標準設計，還要滿足地方性涉水法規，該類型車涂膠量最大、涂膠制造成本最高。而低端車或者貨車，則可按較低等級密封標準設計，適當減少成本。

2.2.4總裝優化

一般情況下，車身自身總裝件（黑漆件）都是委外制造及涂裝，黑漆件成本較高、防腐性能較差、總裝工時較多，還需要成本較高的緊固件連接車身，應盡量避免使用此類型結構。

其他安裝在車身上的零件，首先要考慮零件是否容易安裝。如某車型扶手安裝支架布置在上A柱內板與B柱內板兩個大總成上，其尺寸鏈過長，導致扶手安裝困難或難以回位。其次，要考慮售后維修是否方便，應避免出現售后維修某個易損件而拆卸一大堆零件的現象，該問題通常出現在前艙空間狹小的車型上。

2.3其他成本控制

2.3.1輔料成本優化

表1中提到，輔料包括緊固件、膠塞、結構膠、密封膠、堵蓋、貼片及標準件。其中部分輔料控制方法在上述闡述過，還有一些輔料是設計過剩、設計不合理導致，應該嚴格控制其數量。比如門檻漏液孔數量應該是根據防腐性能布置，避免因設計過多漏液孔而增加膠塞。再比如開閉件上布置補強膠片，應根據抗凹性能要求、競品車對標等來布置，在后期實車驗證再做適當增減，形成一個完整的成本控制閉環，把成本控制到極致。

2.3.2其他成本優化

產品開發過程中，設計變更的原因大概有兩種，第一種是工程師經驗不足，第二種是項目前期CAE分析無法完全暴露問題。成本工程師在項目開發過程中，應認真校核結構及對標分析，并結合以往造車經驗教訓，聯合各區域專家論證各個方案可行性，將潛在風險扼殺在搖籃中。如某車型因布置問題，在D柱上部較長距離僅用結構膠連接，但以往車型出現過結構膠連接不可靠問題，成本工程師推動結構更改為點焊+結構膠，有效避免后期設計變更帶來成本問題。

包裝、物流和管理方面成本優化可通過供應商專業化生產、外購總成固化、零件尺寸基本固化來實現[6]。如B柱內板總成供應商專業化生產后，因供應商對B柱內板總成結構、工藝和制造都很熟悉，其制造的零件質量好、周期短、成本低。如控制每個車型B柱內板總成尺寸基本一致，供應商料框就能平臺化，從而降低包裝成本和管理成本。

3結束語

綜合上述，在車身開發階段，成本工程師基于車身鈑金成本模型和成本控制方法，與各區域制定合理的性能目標，聯合零件工程師、同步工程工程師從各個細節深度挖掘降本方案。在滿足整車性能開發的前提下，從源頭把成本做到極致，為企業、供應商提升競爭力。