자동차 신차 개발 프로세스

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기획 단계

신차의 성패여부는 기획과 시장조사에 달려 있다고 할 만큼 중요하다. 자사와 경쟁사의 동향과 세계적 수준을 냉정하게 평가, 분석하여 중장기 상품기획서를 작성하고 이어 구체적인 개발목표를 설정한 제품개발 계획을 만들어 최고 경영층의 승인을 받는다. 총괄 PM은 다시 각 부문 PM과 아이디어를 모으는 회의를 거듭하면서 제품개념을 개발(Concept Development)하고 개발모델을 확정한다.

개발하려는 상품의 컨셉이 정해지면 다시 수개월동안 세부검토를 거쳐 구체적인 차량의 개발계획을 정하게 된다. 여기에는 신차의 설계와 생산을 위한 기본제원을 검토하고 실내 스페이스 레이아웃을 설정한다. 동시에 연비와 성능, 내구신뢰성, 차량중량, 엔진방식, 각 기구의 메커니즘 등을 어떻게 설정할 것인가를 면밀히 검토한다. 이때 가장 경쟁차나 앞선 차를 벤치마킹(Benchmarking)하기 위해 차량을 뜯어 분석(Tear Down)해서 구조, 재질, 무게 등의 설계 목표를 설정한다

선행 단계

일반적으로 향후 10년 정도의 기술동향을 예측하는 기초연구나 신기술개발 등을 선행개발이라고 부른다. 선행개발은 기초공학연구, 소프트웨어연구, 전자공학, 물리학, 인간공학 등의 다양한 연구 분야에 걸쳐야 하는데 주로 차량성능, 소음진동, 안전, 연비, 대체연료, 공기역학, 신소재, 일렉트로닉스, 파워트레인, 변속성능 등의 개발과 개선에 주력하고 잇다.

신제품계획 승인 전에 엔진, 변속기, 현가장치 등과 같은 주요기능 부품의 설계, 프로토타입 조립, 시험까지를 포함하는 선행개발(Advanced Engineering)은 제품개발 전에 대부분 먼저 이루어지고 있어야 한다. 이러한 선행개발은 파워트레인과 플랫폼의 개발이 중심이 되는데 엔진이 주축을 이루는 파워트레인(Powertrain)의 개발이 완료되면 전체 제품개발의 약 40%가 완성되었다고 볼 수 있으며 플랫폼(Platform)까지 개발이 끝나면 약 80%가 사실상 이루어진 것으로서 신제품개발은 바로 선행개발의 성패에 달려 있다고 해도 과언이 아니다

디자인 단계

기획단계는 대부분 기획이나 마케팅 부서를 중심으로 진행되나, 디자인 단계부터 연구소로 업무가 넘어가 디자인팀과 설계팀이 본격적으로 작업에 들어간다. 디자인팀은 신차개발 방침이 정해지면 곧바로 외형디자인 작업을 시작한다.

디자인 컨셉 결정

이 과정은 경쟁차를 분석하면서 도화지에 스케치와 거듭되는 회의로 4~5개월 동안 보통 수천 장의 이미지 스케치를 만들며 기본제원의 골격을 설정한다. 자동차 디자인은 기능성과 미적 감각을 동시에 만족시켜야 하므로 독창적인 아이디어가 요구된다.

아이디어 전개

이 과정은 이미지 스케치를 넘어 아이디어와 세부적인 부분까지 스케치를 그린 후 스케일 모델, 인테리어 패키지 모델, 컨셉트 모델을 만드는 것이다. 이 단계에서 차량의 기본 레이아웃이 설정되며, 전체적이 외형이 그려진다. 이를 위해 가장 정확하게 실물의 완성된 상태를 표현하는 기능으로 렌더링(Rendering)과 테이프 드로잉, 더 나아가 스케일모델과 클레이모델을 만들어 보기도 한다.

평가

이 과정에서는 설정한 제품과 디자인의 컨셉을 확인하고 기술적인 요구와 기준을 검증한다. 렌더링, 1/1 테이프 드로잉, 1/1클레이 모델을 만들고, 끝으로 디자인을 결정하는 단계로 최고 경영층의 승인을 받아 사양을 확정한다. 그리고 최종 모델을 만들고 차체의 형상을 3차원 측정기로 선도(Skin Fairing)를 함으로써 양산개발 프로세스를 위한 준비가 끝이 난다

신차 양산개발 프로세스 (24개월)

1단계 : 설계 단계 (M = 0)

- 모델고정, ‘MODEL FIX’

승인된 모델을 수정 및 보완하여, 신차 모델을 최종 확정한다

차량개발의 구체적인 활동을 하는 것이 설계단계이다. 먼저 시작차 제작용 시작도면으로 시작차를 만들고, 다시 양산차 정식도면을 만들어 이를 수정·보완하여 최종적인 양산도면과 사양을 확정한다.

설계는 크게 차체, 의장, 샤시, 전장설계로 나누어지며, CAD, CATIA와 같은 컴퓨터 프로그램을 이용한 설계, 해석, 제도과정이 이루어진다

2단계 : 시작 단계 (M + 7月)

- 시작차, ‘PROTO’ (No Line)

신차의 성능(내구성, 목표성능)과 차량법규를 확인하고, 생산라인을 통하지 않고 차량을 제작한다

시작은 설계사양의 품질을 확인하고 신차의 제반성능을 최단시일 내에 생산에 준하는 품질로 제작하는 것으로 시작차(Proto)는 양산차의 원형을 이룬다. 시작의 목적은 차량 및 부품의 제작 문제점을 개선하고 설계 품질을 확인하며 생산성, 정비성, 상품성을 검토하는 일련의 업무를 수행한다.

시작의 종류로는 신차 설계품질의 양산 전에 확인하는 시작차(Proto Car), 장기간 소요되는 부품의 선행개발을 하기 위한 시험차(T-Car, Test Car), 시스템 연구개발을 위한 용도차(Mechanical Prototype Car) 외에 유닛 제작과 신 제조공법 개발 및 적용 연구 등이 있다

- FA1 (1차)

- FA2 (2차)

3단계 : 시험 단계

- 용도차, ‘PILOT’

차량 품질 및 설비능력을 여러 가지 시험 테스트를 통해 확인한다

자동차는 시험의 산물이라고 할 만큼 시험의 과정과 종류도 많고 또 중요하다. 시험은 개발단계에 따라 선행시험, 시작차 시험, 파이럿트카(Pilot Car) 시험, 생산차 시험으로 나누어지며 시험 항목은 진동소음, 충돌, 방청, 가속, 내구성, 성능시험 등이 있다

- M + 15月

연구소(P1, Pilot1)

연구소에서 양산에 준하는 설비를 이용하여 차량의 의장조립까지 완료한다

품질 문제, 작업성, 생산성을 확인하고 작업자 교육을 실시한다

공장(T1, Try-out1)

양산공장에서 신차 생산을 위한 설비 단독 시운전을 진행하며 설비능력을 확인한다

공정원 조립교육을 진행하고, 조립공법 계획서를 작성 및 배포한다

- M + 18.5月

연구소(P2, Pilot2)

연구소에서 P1에서 발생한 문제점을 확인하고 미개선, 미완료된 문제점을 개선한다

작업자 반복교육으로 작업지도 능력을 확보한다

공장(T2, Try-out2)

양산공장에서 T1에서 발생한 문제점을 개선반영하고, 흐름(Flow) 시운전을 통한 P1 품질 수준을 확인하며 양산성을 확인한다. 공정원 작업편성을 진행하고, 작업성을 확인한다

* 부품 투입조건은 P1 품확치 동일 수준으로 P1 품질 수준을 확인한다

4단계 : 생산준비 단계 (M + 21月)

- ‘선행 양산’을 통한 양산성 최종확인, ‘MP’ (Manufucture Production)

최종설계가 확정되어 도면이 배포되면서 생산공정 설정계획에 따라 발주, 설계, 제작, 설치, 조정이 이루어진다. 양산에 필요한 공정정비가 완료되면 작업자를 배치하여 정규 상태에 준하는 선행양산(Pilot Production)을 보통 3~5단계로 나누어 수백 대를 시험 생산한다. 종합품질을 확인하고 설비와 부품의 각종 미비점을 수정, 보완하며 각종 매뉴얼을 정비한다

- M1

연구소 시험단계에서 사용한 설비 및 지그를 양산공장으로 이관한다.

양산공장에서는 생산훈련을 통하여 공정원의 작업숙지를 진행한다.

* 부품 투입조건은 P2 품확치 동일 수준으로, P2 품질 수준을 확인한다

- M2

P1, P2 단계의 문제점, 대책, 조치결과를 최종확인하는 단계로

완성차의 품질, 설비, 치구, 양산성 최종적으로 확인하는 단계이다

5단계 : 양산준비 단계 (M + 24月)

- 신차 ‘초도양산’, ‘SOP’ (Start Of Production)

선행양산의 문제점을 수정·보완하여 양산 1호차(Job #1)가 생산, 개시되면 모든 개발과정이 종료된다. 그러나 SOP 이후에도 생산과 품질의 조기 안정을 위한 비상조직을 운영하여 완전한 양산체제를 빨리 갖추기 위해 노력한다