全周期整車性能開發(fā)及優(yōu)化研究

孫偉偉

摘 要： 當(dāng)下，消費者不再滿足于只追求車輛美觀的造型及豪華的內(nèi)飾，對于整車性能提出了更高的要求。整車性能和車的外部感觀、內(nèi)部的裝飾有所區(qū)別，它是一個隱性的、不明顯的指標(biāo)，消費者在感官上不易直接看到或者感覺到，但是在消費者的日常用車操作過程中會受到很大的影響。所以，在整車研發(fā)時對車的整體性能進行全面的研究、探討和設(shè)計在整車開發(fā)中顯得尤為重要。近幾年，汽車企業(yè)在整車研發(fā)水平上逐漸得到提升，尤其是內(nèi)外飾零件的開發(fā)設(shè)計逐漸取得核心技術(shù)并向世界先進水平靠近，但在整車性能的仿真、驗證與調(diào)教上還與世界先進水平存在較大差異。

關(guān)鍵詞： 全周期;整車性能;開發(fā)及優(yōu)化研究

【中圖分類號】U416.1 ? ? ?【文獻標(biāo)識碼】A ? ? 【文章編號】1674-3733（2020）13-0175-01

引言

車型試制預(yù)算的管理貫穿于整個車型項目的開發(fā)流程，包括車型項目預(yù)研階段、可研階段、概念設(shè)計階段、詳細設(shè)計階段、產(chǎn)品設(shè)計驗證階段、產(chǎn)品生產(chǎn)準(zhǔn)備階段、量產(chǎn)階段。在車型開發(fā)的不同階段，試制預(yù)算的管理側(cè)重點不同，試制預(yù)算的管理工作主要有：試制預(yù)算編制、目標(biāo)設(shè)定、預(yù)算執(zhí)行與控制階段、預(yù)算執(zhí)行情況總結(jié)。

1 設(shè)定合理的整車性能目標(biāo)

設(shè)定合理的整車性能目標(biāo)對于整車性能的開發(fā)尤為重要，是整車性能開發(fā)中的核心階段之一，對于產(chǎn)品市場競爭力及各性能相關(guān)零部件的工程開發(fā)具有指導(dǎo)意義。整車性能目標(biāo)的設(shè)定以滿足法規(guī)并具有行業(yè)競爭性為準(zhǔn)則。設(shè)定目標(biāo)通常分為兩個階段：第一階段是需求收集階段，在本階段主要工作為收集法規(guī)要求及預(yù)測法規(guī)趨勢、收集市場需求及競爭對手情況。眾所周知，汽車的開發(fā)周期4～5年，在建立性能目標(biāo)階段能對4～5年之后的將來市場進行合理而準(zhǔn)確的預(yù)測具有重要意義。在整車企業(yè)中，在前期項目中通過市場部輸入新研發(fā)車輛的市場定位，目標(biāo)客戶定義及車輛賣點等信息。通過競爭車主觀、客觀性能測試及競爭車技術(shù)路線投放等信息預(yù)測競爭對手在本產(chǎn)品投放年份的性能情況。通過對國家法規(guī)升級和技術(shù)路線的預(yù)測等方法預(yù)測將來法規(guī)。以上3點相結(jié)合為整車性能目標(biāo)輸入提供依據(jù)。第二個是平衡及確定階段，這個階段是是性能平衡階段，比如重量和安全、油耗和駕駛性等性能之間的平衡取舍，比如整車性能和物料成本之間的平衡取舍等。同時需要建立起實現(xiàn)這些目標(biāo)的細分條目目標(biāo)，比如要達到油耗目標(biāo)，重量、滾阻、空氣動力學(xué)等的要求是多少。同時整車級別目標(biāo)的建立，也涉及相關(guān)零部件的技術(shù)要求，發(fā)放給供應(yīng)商作為開發(fā)要求和目標(biāo)。同時，子系統(tǒng)及零件的技術(shù)水平及成本信息也會在整車性能平衡取舍起到循環(huán)反饋的影響作用。整車、子系統(tǒng)及零部件之間的相互反饋平衡構(gòu)成了性能目標(biāo)平衡的主題。另一方面，如何在沒有實車的情況下準(zhǔn)確預(yù)測性能及優(yōu)化工程方案確定合理的技術(shù)要求具有重要的意義，通常會同步引入CAE仿真對車輛各性能模塊建立分析模型，以得到更加準(zhǔn)確的整車性能虛擬狀態(tài)，對整車性能目標(biāo)提供有利支撐。當(dāng)整個體系規(guī)范說明文件發(fā)布，意味著整車性能目標(biāo)基本確定。

2 車型開發(fā)各階段性能工作內(nèi)容

2.1 產(chǎn)品預(yù)研階段。該階段試驗領(lǐng)域主要完成目標(biāo)市場用車環(huán)境分析、對標(biāo)車分析等工作。目標(biāo)市場用車環(huán)境分析主要針對準(zhǔn)入法律法規(guī)、道路、氣候、目標(biāo)人群用車習(xí)慣等開展調(diào)查，例如在國內(nèi)需要重點考察東北極寒、西部山區(qū)等較惡劣的用車環(huán)境，北美市場需要重點考察冬季融雪鹽以及東部海岸的腐蝕問題、準(zhǔn)入法律法規(guī)等，俄羅斯和中東市場主要考察氣候環(huán)境。此外，油品分析、用車便利性分析等也應(yīng)作為目標(biāo)市場用車環(huán)境分析的一部分。通過對目標(biāo)市場數(shù)據(jù)的收集整理，最終形成《目標(biāo)市場用車環(huán)境分析報告》，進而對現(xiàn)有試驗?zāi)芰蜆?biāo)準(zhǔn)體系進行對比分析，以分析現(xiàn)有試驗?zāi)芰蜆?biāo)準(zhǔn)體系是否能滿足目標(biāo)市場產(chǎn)品開發(fā)需求。對標(biāo)車分析工作主要根據(jù)產(chǎn)品戰(zhàn)略規(guī)劃，選擇與預(yù)開發(fā)的車型定位相近的市場在售車型進行性能測試和主觀評價，形成對標(biāo)車分析報告，為產(chǎn)品企劃和項目任務(wù)書制定做準(zhǔn)備。此項工作的開展，如果有對標(biāo)車數(shù)據(jù)庫的支撐，分析報告將更加充分。

2.2 立項批準(zhǔn)階段。該階段試驗領(lǐng)域主要完成可試驗性需求分析等工作?？稍囼炐孕枨蠓治鲋饕菫榱嗽陧椖吭缙谧R別試驗需求風(fēng)險，避免后期設(shè)計驗證階段無法實施試驗驗證，保證項目順利進行。新技術(shù)在各工程設(shè)計領(lǐng)域?qū)映霾桓F，對于設(shè)計工程師而言，他們主要的職責(zé)是技術(shù)實現(xiàn)，可能忽視如何有效驗證;尤其是智能網(wǎng)聯(lián)和新能源領(lǐng)域，相關(guān)的試驗規(guī)范和試驗?zāi)芰Χ歼€不完善、健全，更需要在此階段對驗證方案進行早期研討。可試驗性需求分析的開展，其輸入除了《目標(biāo)市場用車環(huán)境分析報告》、《對標(biāo)車分析報告》外，還包括《商品企劃書》、《試驗基線庫》、《目標(biāo)市場法規(guī)清單》、《市場高發(fā)質(zhì)量問題清單》等。在信息輸入后，試驗經(jīng)理（試驗領(lǐng)域負責(zé)人）組織各工程設(shè)計領(lǐng)域和質(zhì)量、市場企劃等部門，針對預(yù)開發(fā)車型提出試驗需求并根據(jù)自有和能整合的外界試驗資源進行可試驗性需求分析，對試驗技術(shù)水平、人財物資源等風(fēng)險進行評估，撰寫《可試驗性需求分析報告》，并作為整車技術(shù)方案可行性分析的一部分，納入立項報告。

2.3 概念設(shè)計階段。該階段試驗領(lǐng)域主要協(xié)助工程設(shè)計部門完成概念方案驗證工作。方案驗證主要針對騾車或改制車進行，驗證底盤和關(guān)鍵系統(tǒng)、總成的方案合理性，如懸架調(diào)校、動總搭載、輪胎開發(fā)等。例如對于每一輪輪胎開發(fā)，工程師需要在試車場內(nèi)道路上進行舒適性的評估，同時需要駕駛車輛進行輪胎極限工況的評估，例如緊急變線，彎道極限甩尾等;相對于前驅(qū)車，后驅(qū)車的駕駛需要更為細膩的油門和轉(zhuǎn)向控制，在每一圈的賽道操控中保持高度的一致性，并通過駕駛找出每條輪胎中細微的差別，這些對駕駛者的能力是非常大的考驗。每一輪輪胎評估間隔大約為2～3個月，因此每輪輪胎評估都要針對更新狀態(tài)的車輛進行舒適性，操控性及轉(zhuǎn)向性能進行細致的評估及打分。零部件供應(yīng)商每輪輪胎開發(fā)會交送3～5種樣胎，包括了配方或結(jié)構(gòu)的不同供調(diào)試使用。在每一輪的輪胎開發(fā)中，車輛動力學(xué)工程師需要將輪胎的優(yōu)缺點及不足的方面細致的反饋給供應(yīng)商，供應(yīng)商對調(diào)試方向嚴(yán)格的把控，為下一輪的輪胎開發(fā)再交送樣胎，這樣確保每一輪的輪胎開發(fā)，交送的樣胎均有不同程度的提高。

3 結(jié)束語

隨著科技的發(fā)展和汽車行業(yè)的優(yōu)化，越來越高的汽車發(fā)展需求也提高了對汽車性能測試水平的要求。全周期整車性能開發(fā)及優(yōu)化研究必然向著高性能、高自由度、高擴展性的方向發(fā)展。

參考文獻

[1] 王輝，吳傳洋，張進.汽車研發(fā)過程中的試驗管理研究[C].“廣汽豐田杯”廣東省汽車行業(yè)第七期學(xué)術(shù)會議論文集，2013年.

[2] 沈浩明.基于工作流的整車產(chǎn)品開發(fā)項目管理系統(tǒng)[D].上海交通大學(xué)，2016年.