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整车开发各个阶段-整车开发流程第三章Phases of the Product Evolution Process
2019-12-30 21:10:07· 来源：Vehicle 作者：Pirate Jack
在继整车开发概览，整车产品战略两章之后，第三章整车开发的各个阶段将真正的带我们进入整车开发流程当中，从大体上介绍整车开发的各个阶段明白每个阶段的标准以
“ 在继整车开发概览，整车产品战略两章之后，第三章整车开发的各个阶段将真正的带我们进入整车开发流程当中，从大体上介绍整车开发的各个阶段明白每个阶段的标准以及标志性的开始和结束点。非常有助于理解开发流程当中的know why and know how，一般如果经历过完整汽车开发项目的人很快能够明白其中，完善理论知识结构；如果没有经历过完整项目的能够让你串起整个开发流程逻辑。”
第三章-整车开发各个阶段 chapter 3 Phases of the Product Evolution Process
摘要：
在产品战略已经定义好了需要开发什么产品之后，一个正式的开发项目就需要建立了。一般这时候就需要一个主流程来管控整个项目-这个就是我们要介绍的整车开发流程，通常他们由三个主要阶段组成：
- 前期阶段，主要是技术和商务可行性分析；
- 概念阶段，具体化所有的要求清单设定成一系列目标；
- 开发实施阶段，这个阶段的任务是完成当初设定的一系列目标并保证新车进入工厂投产，直到量产。
一般整车研发主要以上三个阶段，但其实在新车型投产之后还有一个叫做量产后新车型支持和持续优化阶段，他主要是支持量产后的成本优化和小量的设计更改工作。
3.1
—
项目前期阶段
Initial Phase
在项目前期阶段，产品简介已经在产品战略过程中已经定义好，项目前期主要是对产品基于技术和商务的可行性分析，确保所有的要求分析具体化，所有的目标设定框架经得起挑战，分得清权重优先，并且没有冲突。
3.1.1 技术可行性分析
整车开发中的技术可行性有很多方面，例如整车布置的几何兼容性的验证，内外饰的造型决策以及有关量产的早期考虑。
整车开发造型设计流程会在7.3部分讲到，它开始于项目前期阶段，大体的车身外形尺寸确定，整车规划好的主要零部件布置大体位置确定（例如动力，传动，传动轴，驱动轴，轮胎等等）。内外饰造型的初版图（通常为2D）创建完成.通常这个时候进行一些关键尺寸链的分析，讨论和解决目标冲突。例如，图3.2所示尺寸链从后车顶板顶部开始，然后穿过车顶内衬、后排乘客头部、躯干和臀部、后排座椅泡沫、地板、隔音材料、油箱和地板下保护装置。沿着这个维度链，各种需求导致必须解决的目标冲突：
- 一般对于动态外观的车辆，造型Studio需要更低车顶轮廓
- 降低车内噪音NVH需要一个厚的车顶内衬和厚的隔音层，并连接到后排座椅下的车身下面板上。
- 乘客人体工程学（Human Factors）要求坐在后排的普通成年人足够的头部空间。
- 后排乘客的乘坐舒适性（Seat Comfort）主要取决于座垫泡沫的厚度。
- 由于燃油箱通常位于下半身隔音层之间以及地板下的保护装置（它可以破坏车辆的底部轮廓），它们的距离决定了油箱容积，从而影响决定了那辆车的续航里程。
- 离地间隙（即道路线和最低车辆部分之间的距离）决定了整车的特性，如灵活性、空气动力学阻力和升力，或越野能力。
除了与车辆直接相关的特性外，目标兼容可行性还必须回答有关计划生产、采购和售后服务的问题：是否必须选择（或扩建或甚至建造）一个或多个生产工厂，以符合项目在生产地点方面的要求，技术能力、产量和供应商网络。同样，新的车辆必须符合现有的销售和服务结构，或者这些结构必须被扩展或新创建。必须预先估计所需的营销措施。对于新的或复活的汽车品牌的第一款车型，必须规划一个完整的营销概念。
3.1.1 商务可行性分析
在项目前期阶段结束时，必须基于与产品进化过程31的3个阶段相关的合理假设，根据评估在车型的整个生命周期内所有类型的收益和成本（见图3.3）为新车型或者新车型序列提供一致且可行的商业计划。只有根据这些数字，才能够实际实现一定的投资回报率（ROI）或净现值（NPV），项目才能继续并进入概念阶段。商业计划书通常由一个团队制定，该团队的代表来自公司战略、市场营销、开发、采购、生产和财务部门。
表3.1中列出的示例值应有助于对简单表面车辆项目的财务表现：
列出单台售价，计划销量，市场售卖时间，投资金额，开发成本，制造成本等等。
根据这些示例值，作为业务案例主要财务指标的净现值NPV将计算为30亿欧元。图3.4显示了每年的费用和收入以及相应的净现值曲线。
NPV净现值作为一个最重要的指标来决定项目是继续推进或者不基于这个项目。但项目商务可行性不仅要知道其预测值，而且还要知道其敏感性。与表3.1中假设值的以下偏差都将导致净现值增加或减少±5亿。
- 销售价格单台偏差± 500欧元(± 1.1%)
- 销量偏差± 10000台(± 4.0%)
- 制造成本偏差± 500欧元(± 1.1%)
- 投资偏差±7000万欧(± 10.0%)
3.2
—
概念阶段
Concept Phase
3.2.1整车概念设计
在整车概念设计阶段，车辆设计必须足够的详细并能够清楚决定设计是否能够，什么时候实现既定的需求目标。这个时候车辆设计需要有电子样车，以及油泥模型等实物外形（完整的虚拟汽车过程见第4章）。内外饰和造型首先在粘土模型中指定，然后才转换为计算机辅助设计（CAD）数据（见第7.3章对于整车设计过程）。3D 数据模型是由零部件设计然后通过集成成电子样车以供整车评估车型特性和性能完成对整车概念的验证。图3.5显示了驾驶员人机工程学、空气动力学、操纵和生产的虚拟评估示例。这些和其他整车特性在第七章和第八章广泛讨论。
虽然大部分的整车性能和特性能够基于电子样车进行评估和验证，但很多同样必须通过实车进行测试真实的试验车辆来完成的即便当前的模型中，底盘和动力总成的部分已经更新到新模型的概念设计水平。
虽然车辆项目在前期阶段由相对较小的初始团队管理，但在概念阶段开始时，责任移交给综合项目组织。项目组织负责委托、监督和指导分散的概念小组，并建立必要的会议和报告结构，以实现最佳合作。不同的OEM主机厂用于构建其车型序列项目和车型项目的实际组织模型是相似的；都是项目团队和专业技术团队交叉，只不过体现是项目团队经理和专业技术经理权力不同。
3.2.2目标一致性
基于项目前期阶段的项目目标框架和业务计划，概念设计阶段的后期需要完成一份详细的一致性的拥有量化的技术和财务目标项目概念，主要的项目概念需要包含以下几个主要的子项目概念：
- 产品概念
- 量产概念
- 采购概念
- 销售和市场概念
- 售后服务概念
为了保证概念的量化一致性，需要采用目标管理的方法和系统（6.1章会详细讲解），一套一致的量化目标是重要项目里程碑目标协议的基础。当以上完成时候标志着概念阶段的结束。当概念阶段结束意味着触发具有所有相关成本和风险的实际系列开发时，代表了整车开发中类似“无法回头”的东西。此时，管理层必须回答以下关键问题：
- 汽车在技术和经济上是否可行？所有必需的功能都能按计划成本实现吗？计划的车辆是否满足所有内部和外部/法律要求？
- 销售价格和销售量目标是否现实？是否有足够的消费者买单？尤其是最后一次投产的末代车型？
- 供应商结构是否可行？所有潜在的供应商是否都有必要的经验和资源，以保证按时、按质交货？所有供应商的财务状况是否足够健康，即使在危机时期也能交货？
- 生产目标是否可行？新的汽车是否可以在现有的生产结构中建造，或者可以按时间和按计划的成本实施，而对当前运行的系列生产没有意外影响？生产开始时，是否有足够的具备所需技能的人员在场？
- 项目目标是否可行？是否可以按计划成本和计划时间利用计划资源进行实际生产开发？
只有对所有这些问题的答案都是肯定的，管理层才会承担创业风险，开始系列开发车型系列的第一辆车——这意味着结束供应商合同，不可撤销地释放投资，例如生产摸具。
3.3
—
实施系列开发阶段
Series Development Phase
3.3.1 零部件设计
制定产品概念将导致以正式版本结束的详细设计，例如零件发包材料（几何、材料、表面）和软件（见第节）的明确描述。5.2.5条）。发包是供应商的绑定基础，并触发工装夹具的制造过程。发包的巨大经济重要性源于发布设计者在产品责任和工具必要的投资成本方面的个人责任基础。
为确保按计划成本、质量和可靠性交付零件，在实施系列开发阶段开始时选择供应商并对其进行鉴定。他们与OEM主机厂一起，设计和实现在实施系列条件下制造零件所需的工具、设备和工艺。
3.3.2 整车集成
实施系列开发过程中的中心任务是将部件和系统集成到车辆上，以满足有关整车特性的最初定义的法律法规和企业内部自定要求。对于本次评估-以及最终的验证——原型车、前系列车和系列车都经过了测试。图3.6显示了整车验证的典型试验。
3.3.3 样车试制
在一个完整的重新设计项目中，目前的OEM主机厂通常会建立和测试两轮样车：一个早期样车组用于评估概念并从中得出必要的设计更改（大型零件的长周期摸具已经发布）；另一个组用于将这些更改合并并证明其成功。由于在第二轮样车试制之前，大型零件的长周期摸具已经发布，因此，由第二轮样车组的测试结果引起的设计更改将非常昂贵，并且有可能推迟计划的量产SOP。
样车试制时间计划：
样车试制的时间选择非常重要，一方面样车试制越晚试制样车更能代表设计最新状态，另一方面样车试制的越早那么测试能更早如果发现问题更能更早的更改设计。当开启样车试制时候每一轮样车试制计划样车需求是由样车使用部门用车时间以及紧急度决定的，例如碰撞安全实验的车辆会影响到整车的白车身结构所以一般碰撞安全实验的车辆会第一台试制。
样车伪装策略：
为了获取真实测试数据，样车测试不仅仅约束在台架或者实验室里面，还需要到公共道路或者试验场进行测试，那么此时如果过早的暴露造型以及配置被竞争对手发现会可能让竞争对手模仿。另个一个更重要的是他可能导致新产品过早的暴露让他缺少吸引力从而对销量和价格产生负面影响。基于以上两个原因通常样车是需要伪装，一般早期重度伪装，后期轻度伪装。
减少样车成本三个方法：
产品开发时供整车测试的样车费用是一个非常大的成本一个早期的样车可以花费一百万欧元。减少所需样车数量及其相关成本的方法主要有三种：
- 配置分析选出代表性控制模型配置：通过必须测试原型的不同部门之间的深入协商，可以发现车身风格、发动机、变速箱、左/右驾驶、国家/地区版本等的组合需要3个阶段的产品进化过程至少37个原型。对于碰撞试验，例如，具有最重发动机和最小刚体的配置是最关键的。因此，被动安全部门将坚持使用最大柴油发动机的敞篷车。
- 多部门共用车辆：原型曾经是设计部门非正式的身份象征，一些管理者确保他们的设计小组拥有每个模型的原型。由于公司现在严格考虑他们的开发成本，所有部门样车需求必须根据一个精确的时间表共享车辆确保更少的样车制造。
- 虚拟评估，增加虚拟评估工具和方法的准确度和可靠性从而减少硬件实验的需求。
样车试制提供制造评估
虽然样车测试为产品开发提供了所需的数据，但样车试制同时提供制造部门进行评估计划的制造工艺流程等等。即使零件通常来自软摸具，并且装配是在试制车间而不是在实际工厂中进行的，样车试制使用并因此评估新设备，同时根据计划的顺序评估每个零件和工位的生产过程。图3.7描述了样车试制的示例过程：临时夹具中的手动车身焊接（左上角）、装配前测量原型部件（右上角）、使用接近生产设备装配预装配的动力总成和悬架（左下角）以及原型的伪装（右下角）。
为了准备好量产，产品开发会逐渐的从开发中心转移到量产工厂在实施系列开发阶段。在工厂，车辆制造所需的厂房、设备、工艺和训练有素的资源必须及时准备好，以便在工厂内制造新车型的第一辆车顺利投产。
3.3.4 投产准备
实施系列开发的最后一步是投产阶段或者叫爬产阶段，他的开始阶段为第一次工厂试生产到产量达到预定的量产计划。SOP(start of production)标准着工厂试装车之后第一台可直接卖给客户的车的时间节点。
在销售市场方面，一个准确详细计划好的媒体上市活动如发布市场预热图片、新闻发布会、在车展或广告活动中展示车辆的首次亮相。作为市场营销活动的一部分，在按照标准操作程序进行量产期间生产的第一辆汽车将交付给经销商的展厅。同时，对销售和服务人员进行培训，准备好展厅和修理店，并组织将新车型运送到销售点。
投产阶段的一个重要里程碑是可以接收客户订单，它让经销商可以继续提交客户订单。在这一点上，管理层必须承诺，所有订购的汽车都能按规定、按时、100%的质量交付。在实施系列开发阶段结束时，应取得以下成果：
- 产品满足目标：目标中定义的所有车辆功能、特性和特性均在客户车辆中实现。
- 销售：完成并确认车辆和售后的市场介绍活动。
- 生产：在达到生产量和质量目标后，确认生产过程能力。
- 财务：达成一致的经济目标。
3.4
—
工厂支持以及持续优化阶段
Series Support and Further Development
当投产量产生产已经被证明是稳定的（这意味着已经在计划的生产能力下运行了几周而没有重大问题）时，实施系列开发阶段正式结束。项目团队被解散滚入新的项目，责任移交给一个更小的工厂支持以及持续优化开发团队。
但如 第一章1.3.1讲到开发活动即使在这之后也在继续。系列支持包括优化成本和质量的短期措施、组件中止以及满足短期法律和保险要求。进一步的开发包括所有可以长期规划的变化。例如，在车辆规划的7年生命周期中进行的facelift很多叫中期改款，主要包括前后脸的小改和新功能或选项，以便在市场上更新款式。优化质量、成本或重量或满足法律要求的措施通常在计划停产期间实施，以便在不干扰生产的情况下提供更换的零件和设备。因此，在这些停产措施之后生产的汽车可能比之前的要好得多，并且根据车型年份进行区分。
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