整车开发过程中试制样车的用量

孙倬 徐晓春 汤湧

（华晨汽车工程研究院）

目前，我国汽车产品更新速度越来越快，每年均有几百款新车型面世。对于新车型的开发，其成本及周期是决定汽车主机厂竞争力强弱的关键因素。为了满足快速变化的市场需求，进一步缩短产品开发周期，研发过程中的样车试验必不可少。目前我国汽车产业已初步形成了比较完善的研发体系，形成的研发平台已具有比较完备的数字化开发能力[1]，但新品的样车试验仍旧是前期验证的重要一环。汽车研发试制环节在汽车产业中的比重会继续上升。目前国内各主机厂均对新品开发项目中所需要的试制样车数量有自己的规划，其来源多为各部门对于零部件开发的验证需求，但少有全局统筹。因此，对试制需求更精确的量化以及对试制环节更精细化的成本控制势在必行。降低试制成本，以最小的资源投入，创造出尽可能多的价值，可有效提高项目经济性及产品竞争力。

1 试制样车的需求方向

整车项目开发过程中，研发阶段对新车型功能、质量、性能、安全等方面的验证目前有两大常规手段。一是基于有限元的数字化CAE 分析，二是试制样车的实况测试。在油耗、标定、底盘调校等方面，CAE 仿真分析暂时还没有较为有效的分析手段，且在其他性能方面，CAE 仿真分析也存在一定误差。所以，目前对试制样车的需求是必不可少的，对试制样车的需求主要可归纳为4 个方面。

1）试验用车，指各个部门对各自负责部分进行实物测试，如安全部门的碰撞试验、动力部门的标定、NVH 的噪声测试等；

2）路试用车，包含1.5 万km 强化、5.1 万km 发动机测试、6 万km 零部件耐久、7 万km 发动机耐久、冬季及夏季高寒与高炎测试，其主要目的为记录新车在各工况下的实际表现；

3）法规验证用车，主要为验证国家法规相关项目，发布通告；

4）工艺性验证用车，一般为涂装验证仿形喷涂，总装验证生产线通过性、培训生产操作者以及最后的电信号检验。

2 试制样车的阶段需求

在项目的不同阶段，对试制样车的要求也不尽相同。以国内某自主品牌为例，试制车大致分为4 个阶段：

1）骡子车（Mule car）阶段。此阶段一般使用其他样板车型，经手工改造后，用于零件空间的装配检查，以及汽车最初的性能数据采集，如电器接口、发动机标定、变速箱等。

2）生产试制（PT）阶段。此阶段车身所有制件都需要使用软模件甚至工装件。一般此阶段的车身钣金制件由于开发正式模具周期较长，费用较高，因此大多使用软模件，而试制车开发过程中较大部分费用都投入在这里。其他类型制件大多使用半工装甚至全工装制件，或者使用其他替代件[2]。

3）工装样件（OTS）阶段。此时样车制件基本都使用正式工装件，并且需要在正式生产线进行工艺验证。一般来说，Mule car 阶段的样车与目标车型是有很大差距的，它仅仅验证一些高度平台化的指标；而PT 阶段的样车与目标车型比较接近，大部分影响车身设计的指标都需要在这个阶段进行验证；最后的OTS 阶段样车则与目标车型极其相似，此阶段更多的是验证生产工艺性问题，以及确认PT 样车阶段改进方案的实施效果。

4）生产批量试制（PVS）验证阶段。此阶段与目标车型基本一致，作用为对整车的性能及各项指标给出结论[3]。

在新车型样车的实际测试中，理论上数据样本越多越好，但是考虑到成本问题，应该兼顾试验效果与开发成本。通常的做法是：首先应确定各部门需要测试的试验项目，通过评审和讨论确定各部门实际测试的最少样车需求量；然后再对非高强度破坏类的试验样车进行整合，讨论其应用于其他试验上的可能性，整合出项目正常进行所必需的样车需求量；最终根据整合数据进行样车开发计划的制定。

3 过往项目经验

从某整车厂长期以来的项目开发经验来看，以新车型4 种标准配置为基础，新平台上架的第1 款车型的样车需求量最大，为150～180 台。其中，Mule car 一般需求30 台左右；PT 样车根据项目开发周期的不同，一般需求30～60 台；OTS 样车根据项目开发周期的不同，一般需求60～120 台。

对于平台后续车型的开发，试验样车的用量理论上随车型的增多而逐渐下降。如有重大的配置革新或者方案更改，样车使用量会根据更改方案的影响程度适当向上调整。这是因为在同平台中，车身设计上有一定的连贯性。除非遇到影响比较大的变更，很多试验数据可以在早期开发的车型中直接对标。这样可以减少试验次数，甚至取消一部分相似度较高的试验。也就是说，越成熟的平台，新车型开发过程中对试验用车的需求量就越小[4]。

在所有对试验用车有需求的部门中，底盘和动力2个部门用车需求量最大，占试验样车需求量的1/2 以上。主要为发动机DME 标定、变速箱TCU 标定、底盘调校及一些功能模块的标定。这些项目大多需要在不同阶段进行多轮验证。由此可以看出，自主品牌汽车在发动机、变速箱及底盘系统上的技术积累还不够成熟，还有很大的提升空间。

4 样车验证的优化方向

近年来，由于用户对用车舒适性及安全性的要求越来越高，NVH 试验用车和安全试验用车的需求量也逐年提高。其中，安全验证大多与法规相关，且试验多属于高强度破坏试验，试验车难以回收二次使用。而NVH 试验正好相反，多为柔性化较高的试验，基本不会对车体造成破坏。但由于NVH 问题产生原因较复杂，一般情况下需要多轮测试及反复验证，所以对试验轮次及样本数量要求较高。2 项试验均对整车设计有综合性的要求，反馈的试验数据对车体设计影响较大。在项目前期通过大量CAE 仿真分析，可从理论上验证车体设计的合理性，有效减少安全和NVH 性能试验的数量。

5 结论

使用高度平台化的产品架构，统筹利用生产资源，加大数字化研发力度，可有效降低对试制样车的需求。而降低试制样车的整体需求量，可有效地缩短样车开发周期及降低成本。未来汽车行业将进入成本竞争时代，降低开发成本是提高产品竞争力的有力手段。

文章从项目实际开发过程入手，通过论证新车开发过程中的验证需求，提出技术攻关方向和项目统筹管理概念，为进一步实施项目成本优化提供了可借鉴的方向。然而，对于项目开发过程中如何具体执行相关的成本优化方案，还有待于进一步研究。