汽车行业如何用软模件降本增效？
汽车行业如何用软模件降本增效？
随着多品种小批量生产时代的来临，汽车行业面临快速上市新产品及控制成本的压力。本文探讨了如何通过优化车身软模的成本策略，帮助企业降低开发费用并缩短整车开发周期，从而提高市场竞争力。从模具设计到制造调试，每一个环节都蕴含着降本增效的机会。你认为这些方法能有效帮助你的企业吗？欢迎分享你的看法！
软模件在汽车行业的应用现状
在汽车行业中，软模件主要用于产品定型前的小批量试产，验证生产工艺和结构合理性。它通常采用预硬钢、灰铁等材料，寿命较短（约1万-5万次冲压或注塑）。软模件的主要应用场景包括：
新车型开发初期：在产品设计初步定型后，使用软模件进行小批量试生产，验证生产工艺的可行性。
设计调整阶段：在产品开发过程中，根据试生产反馈对设计进行调整，软模件可以快速响应设计变更。
市场测试：生产少量样车进行市场测试，收集用户反馈，为后续量产提供依据。
软模件的优势在于能够快速响应设计变更，适用于小批量生产。然而，随着市场竞争加剧，汽车企业面临着缩短开发周期和降低开发成本的双重压力，传统的软模开发模式开始暴露出一些问题。
软模件的成本构成与挑战
软模件的成本主要由以下几个部分构成：
设计费用：与人工成本息息相关，宁波地区一般大模具占总成本的2%，小模具设计成本2.5%~3%。
材料费用：主要包括模框（架）、模芯（仁）的成本。模架材料一般是45#、50#、55#钢，50#钢的模架成本在12~13元/Kg。
加工费用：包括机床、火花机、线切割等设备成本及配模、抛光等人工成本。一般模具的加工成本不能超过整个模具成本的20%。
管理及人工费用：包括项目管理、质量控制等费用。
检验费用：对模具的重点尺寸、电极、模芯进行过程检验和后续的出厂检验，占总费用的1-2%。
试模费用：一般模具公司内部恒定的是2次试模指标，800T模具以下试模费用1-1.5%；800T以上试模费用2%。
运输费用：根据模具的大小和运输距离而定。
售后费用：包括模具维修、保养等费用。
税金：根据当地税收政策计算。
软模件的成本控制面临以下挑战：
设计复杂性：汽车零部件的设计越来越复杂，导致设计成本和加工难度增加。
材料成本上升：高品质模具钢的价格持续上涨，增加了材料成本。
加工效率：复杂的模具结构需要更长的加工时间和更高的加工精度，增加了加工成本。
管理费用：项目管理和质量控制的费用随着开发周期的延长而增加。
汽车行业软模件降本增效的实践
面对成本和周期的双重压力，越来越多的汽车企业开始探索取消软模、工程样车硬模化的开发模式。这种模式通过优化开发流程、提升零部件开发效率、优化模具开发策略等手段，实现了显著的降本增效。
时间维度的优化
整车开发流程优化：将常规硬模6～8个月的开发周期压缩到4～6个月，需要更新开发流程。目前整车开发流程中造型面确认到零部件交样时间为17周，近80％的零部件不能满足直接硬模的开发周期，因此开发中80％的零部件需要开软模进行工程验证和满足造车的样件需求，使得硬模在验证模中的比例突破面临瓶颈。在此现状下企业优化了开发流程：①全面梳理各子系统的模具开发周期，明确时间缺口；②将部分工程节点提前，并增加前置 冻结A面时间节点，同时压缩工程发布的时间，从而使大部分零部件的开模周期得到保证；③由于设计发布的提前，会导致原整车虚拟分析节点晚于设计冻结节点，所以相应地，调整各个CAE虚拟分析节点，从而保证开模数据的可靠性。
工程样件交样策略：通过流程优化，仍有少部分长周期零部件无法满足工程样件交样需求。为工程样车硬模化度身定制的工程样件交样策略应运而生。以IP(仪表板)零部件为例（图1），正式模零部件交样需推迟6周，在此期间可用硅胶模替代交样，同时相关的工程车做好明确的标识（前排乘客位置不可乘坐，气囊未激活），最后可根据实际用车需求进行返修。
零部件开发维度的优化
零部件开发能力提升：通过零部件开发策略梳理，可指导工程师快速选择对应各不同项目需求的最优方案；知识工具（基于UG二次开发的工具）的开发大大提升了数据效率；数据及CAE前置，保证设计验证的充分性；CAE能力提升，增加了设计的可靠性；设计评审优化，使设计分阶段加强。
模具开发流程优化：构建全新的模具开发流程，常规的开发流程里有软模任务，一般在软模数据释放阶段开始软模设计开发，此阶段正在逐步地开始产品模具供应商的定点工作。在交样节点交付软模零部件。硬模提前策略里需要在交样节点交付产品模零部件，因此新的流程里需要将模具供应商定点、模流分析、模具设计等任务全线提前。同时制定三轮模流分析评审、模具设计的特色开发任务。第一轮模流用于优化数据，模具设计用于疑难的DFM结构支持，同时用于定料；第二轮模流锁定成型方案用于开粗；第三轮模流用于局部更新定稿，模具设计根据正式模A面的局部更改进行模具更新，启动精加工。
验证策略更新：硬模零部件的提前也带来验证策略的变更，试验分批统筹进行：关键实验分别的工程样件首次交样节点前完成；功能性实验按要求在首次交样延后20周以内完成；非功能性实验在功能性实验完成后36周内完成（图2）。
新技术维度的支持策略
利用能力发展项目平台：对于新技术的早期研究，需要进行行业、技术调研，可行性分析等一系列工作，可借助各个层级的能力发展项目平台，如种子基金、新技术配置、能力发展项目及创新工坊等。
利用新技术车：对于已经进行过前期研究和分析，具备一定可行性的新技术，需要进行可操作性、功能性的验证，可借助新技术工程车、新技术展示平台开展，以新材料、新装饰外观、人机交互、数字化、电动化以及智能化技术为主要方向。
保留个别零部件的软模模具：对于需要进行工艺和模具验证的新技术，在项目中申请保留个别零部件的软模模具，减小直接硬模的风险。
以某平台电动车项目为例，“低密度化学发泡”在搭载了企业新项目技术配置的研发后，已完成了新材料的开发，需要进一步完成零部件级别的实验验证，以及工艺和模具验证（图3、图4）。为此，在项目中申请了保留一个门板的软模模具。事实上，这套软模进行了充分利用，验证了零部件结构、模流分析、工艺参数、模具设计及材料等多个维度对外观、性能等的影响，不仅完成了新技术的储备和开发，也为硬模的开模和量产做好了准备。
实施效果
缩短开发周期：通过开发流程的优化为直接硬模的实施提供了保障；通过取消软模缩短了开发周期；通过零部件开发设计流程优化、自我挑战，压缩零部件设计周期；通过加强CAE虚拟分析，指导零部件开发，避免设计反复、周期冗长；优化评审流程，大力提倡面向数据的设计评审，以提升开发效率保证一次就做对，减少后期修模及反复验证的时间。
工程开发质量及效率提升：项目通过零件BOM策略的全面梳理，对零部件设计开发过程中的痛点难点，通过策略解耦为零部件设计开发提供成熟的解决方案，减少设计反复；通过对UG进行二次开发，实现断面制作、A面检查、三维数据制作等部分重复工作的自动化实现，大力提升数据设计质量及效率；通过数模及CAE分析工作前置，加强过程评审，从一轮增加到三轮迭代，保证设计最优。
经济效益：工程样车硬模化的实施，大幅提升I
未来发展趋势
随着汽车轻量化、电动化等趋势的不断发展，软模件技术也在不断创新和发展：
新材料的应用：轻质高强度的模具材料，如铝合金、镁合金等，正在逐步替代传统的钢材，以减轻模具重量，提高生产效率。
数字化技术：虚拟仿真技术在模具设计中的应用越来越广泛，通过CAE分析优化模具结构，减少试错成本。
智能制造：自动化、智能化的模具加工设备，如五轴加工中心、机器人抛光系统等，提高了加工精度和效率。
模块化设计：通过模块化设计，实现模具的标准化和通用化，降低开发成本。
快速成型技术：3D打印等快速成型技术在模具制造中的应用，缩短了开发周期。
汽车行业正在经历前所未有的变革，从传统制造向智能制造转型。软模件作为汽车开发过程中的重要环节，其降本增效策略的创新和实践，不仅能够帮助企业应对当前的市场挑战，更为未来的可持续发展奠定了坚实的基础。