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《機(jī)電技術(shù)雜志》2014年第二期

1數(shù)字化性能正向研發(fā)流程和思路

1.1整車的正向研發(fā)整車的正向研發(fā)包含：1）正向的整車造型；2）正向的車身、內(nèi)外飾及功能設(shè)計(jì)；3）動(dòng)力總成的研發(fā)和搭載；4）底盤平臺(tái)的研發(fā)；5）零部件正向研發(fā)；6）正向的整車性能研發(fā)。其中，無(wú)論對(duì)消費(fèi)者還是整車企業(yè)，最為重要的是正向整車性能的研發(fā)，這也是本文要闡述的重點(diǎn)。一款車型的研發(fā)首先需要從市場(chǎng)調(diào)研開始。如圖1所示，通過(guò)對(duì)市場(chǎng)調(diào)研成果的分析總結(jié)形成產(chǎn)品的定義，得到車型的戰(zhàn)略規(guī)劃，包含技術(shù)、動(dòng)力、底盤等平臺(tái)，甚至到后續(xù)的改款和升級(jí)。而在接下來(lái)的工程分析階段，則需要大量研究競(jìng)爭(zhēng)車型，包含技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。從而確定造型風(fēng)格和整車性能目標(biāo)，通過(guò)詳盡的研究和分解，獲取大量的性能指標(biāo)。這些是有效保證整車性能的關(guān)鍵，同時(shí)也有效避免在工程樣車和零部件制造中成本的大量浪費(fèi)。

1.2數(shù)字化性能的正向研發(fā)整車的性能研發(fā)實(shí)際上是數(shù)字化的研發(fā)過(guò)程，以目標(biāo)區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)為基本要求，通過(guò)對(duì)市場(chǎng)顧客需求的研究和調(diào)查，以及整個(gè)車型生命的研究，以競(jìng)爭(zhēng)策略為指導(dǎo)，確立標(biāo)桿車型和競(jìng)爭(zhēng)車型，并結(jié)合公司技術(shù)生產(chǎn)能力，對(duì)整車性能以數(shù)字化的形式定義。通過(guò)對(duì)已參數(shù)化定義的整車性能進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)整車性能的正向研發(fā)。整車性能正向研發(fā)流程如圖2所示。通過(guò)對(duì)標(biāo)桿車和競(jìng)爭(zhēng)車的試驗(yàn)和CAE仿真分析，提取整車性能目標(biāo)，但要保證整車性能指標(biāo)真正能得到落實(shí)，必須將性能指標(biāo)逐級(jí)分解到相關(guān)系統(tǒng)、零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，并在系統(tǒng)及零部件中最終體現(xiàn)，作為系統(tǒng)及零部件性能指標(biāo)驗(yàn)收的依據(jù)。同時(shí)在整車工況下對(duì)各系統(tǒng)及零部件性能進(jìn)行確認(rèn)，并通過(guò)對(duì)零部件性能品質(zhì)的嚴(yán)格管控，從而保證滿足整車及系統(tǒng)要求的性能。

2數(shù)字化性能正向研發(fā)基本要素

2.1工程可行性研究整車性能的正向研發(fā)首先需要對(duì)所規(guī)劃的未來(lái)產(chǎn)品展開工程化可行性研究，將市場(chǎng)調(diào)研中未來(lái)客戶的需求轉(zhuǎn)化為初步的數(shù)字化整體性能目標(biāo)，如：碰撞安全性要求、振動(dòng)和噪聲要求、動(dòng)力性、油耗及排放要求，操控、舒適性要求等（見圖3）。工程研發(fā)部門通過(guò)對(duì)上述性能總體要求和市場(chǎng)銷售車型的分析和研究，確定性能標(biāo)桿車型和性能競(jìng)爭(zhēng)車型，而后通過(guò)一系列的標(biāo)桿車性能測(cè)試全面獲取整車各項(xiàng)具體數(shù)值指標(biāo)，并通過(guò)對(duì)數(shù)值的分解，確定整車性能的詳細(xì)數(shù)字化目標(biāo)。

2.2CAE技術(shù)的介入CAE技術(shù)是典型的數(shù)字化研發(fā)手段，隨著計(jì)算機(jī)和計(jì)算技術(shù)的飛速發(fā)展，CAE技術(shù)已經(jīng)融入到國(guó)內(nèi)外成熟整車企業(yè)的產(chǎn)品研發(fā)流程中，在整車性能研發(fā)中發(fā)揮著最為重要的作用。針對(duì)不同方向的性能要求，通過(guò)不同的CAE仿真分析手段，可以對(duì)標(biāo)桿車的詳細(xì)性能進(jìn)行數(shù)值的相關(guān)性分析，進(jìn)一步將目標(biāo)細(xì)化到零部件設(shè)計(jì)中，為設(shè)計(jì)者提供正向設(shè)計(jì)指導(dǎo)。同時(shí)虛擬驗(yàn)證在研發(fā)整車的各項(xiàng)性能，并通過(guò)優(yōu)化改進(jìn)，大大降低了整車性能問(wèn)題發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)，有效縮短了整車開發(fā)周期和研發(fā)成本。

2.3整車性能開發(fā)流程和規(guī)范的完整由于整車性能研發(fā)是一個(gè)系統(tǒng)工程，各項(xiàng)性能之間需要權(quán)衡和平衡，同時(shí)各個(gè)性能牽涉到工程、工藝、成本、供應(yīng)商等，這樣帶來(lái)的跨部門配合問(wèn)題給跟蹤解決性能問(wèn)題帶來(lái)了困難；另外，每次試驗(yàn)、分析、設(shè)計(jì)等如果無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，每次結(jié)果就無(wú)法比較，就會(huì)對(duì)整車性能的控制造成巨大不便。這些情況將導(dǎo)致整車性能呈發(fā)散趨勢(shì)，無(wú)法收斂，最后變成無(wú)功而返。因此，成熟的開發(fā)流程和統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)是整車性能成功研發(fā)的關(guān)鍵。

2.4風(fēng)險(xiǎn)的控制即便是將所有的性能都通過(guò)數(shù)字化的形式進(jìn)行控制，但在實(shí)際執(zhí)行過(guò)程中存在千變?nèi)f化的可能性，如：標(biāo)桿車的狀態(tài)和測(cè)試環(huán)境、CAE簡(jiǎn)化和假設(shè)的條件、零部件制造偏差、整車生產(chǎn)差異以及研發(fā)人員的經(jīng)驗(yàn)等等，這些都會(huì)對(duì)達(dá)成整車性能目標(biāo)產(chǎn)生影響。因此在實(shí)際研發(fā)過(guò)程中，可以通過(guò)設(shè)計(jì)失效模式分析D-FMEA對(duì)整個(gè)性能進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)控制。

3結(jié)束語(yǔ)

在汽車競(jìng)爭(zhēng)日益劇烈和同質(zhì)化逐漸嚴(yán)重的情況下，整車性能正向研發(fā)顯得尤為重要，是企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵，是消費(fèi)者生活品質(zhì)日益提升的需求。整車性能正向研發(fā)不僅涉及到工程技術(shù)應(yīng)用，同時(shí)也是一個(gè)典型的技術(shù)管理過(guò)程。本文旨在通過(guò)對(duì)目前較為成熟的整車性能正向研發(fā)技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單歸納和描述，拋磚引玉，以期引起更多的人關(guān)注整車性能正向研發(fā)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，共同提升自主汽車的正向研發(fā)水平。

作者：宋名洋單位：東南（福建）汽車工業(yè)有限公司研發(fā)中心