探析模塊化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)節(jié)能汽車技術(shù)的集成路徑

李曙輝

摘要：現(xiàn)階段，整個(gè)社會(huì)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展都面臨著日益突出的環(huán)境污染與能源匱乏問(wèn)題，尤其是對(duì)汽車工業(yè)來(lái)說(shuō)，加快節(jié)能汽車的研發(fā)已成為其未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。以模塊化理論為指導(dǎo)，加快整合與深化汽車中關(guān)鍵技術(shù)的集成，以此探究節(jié)能汽車在模塊化實(shí)現(xiàn)上的相關(guān)技術(shù)集成路徑，對(duì)于促進(jìn)汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展具有重要戰(zhàn)略意義。鑒于此，本文便對(duì)模塊化節(jié)能汽車技術(shù)的集成路徑進(jìn)行深入的探討與分析。

關(guān)鍵詞：模塊化;節(jié)能;汽車技術(shù);集成路徑

0 ?引言

當(dāng)前，我國(guó)正面臨嚴(yán)峻的環(huán)境污染與能源匱乏雙重困境，這給我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了很大挑戰(zhàn)，發(fā)展節(jié)能汽車已成未來(lái)重要的發(fā)展趨勢(shì)。節(jié)能汽車要想實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，就需要以傳統(tǒng)汽車技術(shù)為基礎(chǔ)，對(duì)汽車節(jié)能技術(shù)進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)與創(chuàng)新，以模塊化理論為指導(dǎo)，深入分析現(xiàn)有節(jié)能汽車的相關(guān)短板，并加快產(chǎn)品的集成創(chuàng)新開(kāi)發(fā)，這樣方可不斷提高汽車的節(jié)能、環(huán)保等性能優(yōu)勢(shì)。為此，以下便在分析模塊化概念與技術(shù)集成的基礎(chǔ)上，對(duì)模塊化節(jié)能汽車技術(shù)的集成路徑模型構(gòu)建進(jìn)行分析，以期能夠?yàn)槲覈?guó)節(jié)能汽車的進(jìn)一步發(fā)展提供一定理論參考和實(shí)踐指導(dǎo)意義。

1 ?模塊化概念與技術(shù)集成

在上世紀(jì)60年代，模塊化概念便已經(jīng)正式被定義，模塊化是指功能獨(dú)立且具有半自律性特征的子系統(tǒng)，其系統(tǒng)界面的結(jié)構(gòu)比較標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)相應(yīng)規(guī)則來(lái)建立聯(lián)系，以此形成復(fù)雜性更高的系統(tǒng)。在汽車產(chǎn)業(yè)中，生產(chǎn)商需要依據(jù)模塊化理論為指導(dǎo)來(lái)對(duì)大量零部件進(jìn)行組裝，以此形成一個(gè)完整系統(tǒng)，人們對(duì)模塊化理論的研究主要包括三個(gè)過(guò)程，分別是產(chǎn)品層面過(guò)程、組織層面過(guò)程以及網(wǎng)絡(luò)層面過(guò)程。在進(jìn)行模塊化生產(chǎn)時(shí)，需要具備較強(qiáng)的創(chuàng)新能力，而模塊化創(chuàng)新則是一種技術(shù)過(guò)程，同時(shí)還包括一些管理過(guò)程，如用戶協(xié)調(diào)過(guò)程、模塊分包商和集成開(kāi)發(fā)商之間的管理過(guò)程、資源分配過(guò)程等。通過(guò)對(duì)汽車進(jìn)行持續(xù)性的模塊化創(chuàng)新，可進(jìn)一步推動(dòng)汽車企業(yè)乃至整個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，使其在面臨未來(lái)機(jī)遇與挑戰(zhàn)時(shí)能夠更好的應(yīng)對(duì)。自我國(guó)進(jìn)入改革開(kāi)放以來(lái)，汽車市場(chǎng)需求得以快速增長(zhǎng)，這也使技術(shù)存量的膨脹速度大幅提升，人們也愈發(fā)重視將市場(chǎng)需求和技術(shù)存量進(jìn)行更高效的整合。對(duì)于汽車產(chǎn)品的模塊化持續(xù)創(chuàng)新而言，其需要對(duì)汽車相關(guān)技術(shù)進(jìn)行集成創(chuàng)新，而這就需要從三個(gè)方面來(lái)進(jìn)行探討，即產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)、產(chǎn)品技術(shù)設(shè)計(jì)與產(chǎn)品的持續(xù)創(chuàng)新。在對(duì)汽車產(chǎn)品技術(shù)進(jìn)行集成時(shí)，明確其技術(shù)路線是至關(guān)重要的，而在此之前則需客觀評(píng)估能夠適用的技術(shù)，并采取試驗(yàn)設(shè)計(jì)、試驗(yàn)仿真以及原型開(kāi)發(fā)等手段來(lái)得到評(píng)估結(jié)果，然后方可作出對(duì)應(yīng)的選擇。

2 ?模塊化節(jié)能汽車技術(shù)的集成路徑模型

在以模塊化理論為指導(dǎo)，對(duì)模塊化節(jié)能汽車技術(shù)進(jìn)行理論整合與深化的過(guò)程中，需要明確其技術(shù)集成路徑，可將該路徑按照三個(gè)主要階段進(jìn)行劃分，即概念設(shè)計(jì)、集成開(kāi)發(fā)與持續(xù)創(chuàng)新這三個(gè)階段。在開(kāi)發(fā)時(shí)，需要對(duì)各級(jí)供應(yīng)商和汽車開(kāi)發(fā)企業(yè)間所具有的協(xié)作關(guān)系進(jìn)行考量，使企業(yè)能夠在供應(yīng)商的協(xié)同下實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車產(chǎn)品的高效開(kāi)發(fā)。

2.1 概念設(shè)計(jì)

在對(duì)模塊化節(jié)能汽車進(jìn)行技術(shù)集成創(chuàng)新時(shí)，需要先構(gòu)建其產(chǎn)品概念，這也是整個(gè)集成路徑的起始點(diǎn)。在開(kāi)展模塊化節(jié)能汽車開(kāi)發(fā)工作前，需要確定新產(chǎn)品定義，并對(duì)該定義的準(zhǔn)確性進(jìn)行分析，在此過(guò)程中需要識(shí)別需求，對(duì)初期目標(biāo)表達(dá)模式進(jìn)行建立，然后生成多個(gè)新產(chǎn)品的概念并加以選擇和測(cè)試，然后確定最終的表達(dá)模式。考慮到汽車企業(yè)有著很多樣的內(nèi)外部需求，所以企業(yè)需要對(duì)與其生存發(fā)展相適應(yīng)、能夠提高后續(xù)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的相關(guān)需求。通過(guò)開(kāi)展內(nèi)外部技術(shù)對(duì)比來(lái)生成與選擇產(chǎn)品概念，并對(duì)新產(chǎn)品相關(guān)信息進(jìn)行集成，將企業(yè)作為核心，以此實(shí)施技術(shù)集成，以便于確定市場(chǎng)需求和多樣技術(shù)源的最佳契合點(diǎn)，以確保新產(chǎn)品能夠得到有效構(gòu)思。

2.2 集成開(kāi)發(fā)

汽車企業(yè)在確定新產(chǎn)品的概念后，便可對(duì)新產(chǎn)品實(shí)施集成開(kāi)發(fā)，應(yīng)以模塊化理論為指導(dǎo)來(lái)進(jìn)行集成開(kāi)發(fā)，使功能不同的各種零部件能夠組合起來(lái)。汽車制造企業(yè)有著多種技術(shù)來(lái)源，而且其技術(shù)系統(tǒng)正日趨復(fù)雜，在此背景下，企業(yè)需要確定哪些技術(shù)知識(shí)能夠通過(guò)外部途徑獲取，哪些技術(shù)知識(shí)能夠通過(guò)自主開(kāi)發(fā)來(lái)獲取。在開(kāi)始新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)，需要關(guān)注整車匹配開(kāi)發(fā)能力的提升，也就是對(duì)技術(shù)集成建構(gòu)知識(shí)進(jìn)行豐富，以使企業(yè)能夠具備關(guān)鍵總成開(kāi)發(fā)能力。在本文中，需要將集成開(kāi)發(fā)階段按照四個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行劃分，即產(chǎn)品功能分析環(huán)節(jié)、模塊外包環(huán)節(jié)、架構(gòu)設(shè)計(jì)和模塊分解環(huán)節(jié)以及系統(tǒng)的集成調(diào)試環(huán)節(jié)。首先，在產(chǎn)品功能分析環(huán)節(jié)中，開(kāi)發(fā)商需結(jié)合內(nèi)外部需求，并匯總歷史技術(shù)知識(shí)與新領(lǐng)域知識(shí)、開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)等，以此深入分析新產(chǎn)品所具有的功能，然后明確整車系統(tǒng)的最初構(gòu)架與技術(shù)解決方案，確定新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)檔次、外型，如新產(chǎn)品的安全、節(jié)能、自動(dòng)等比較基本的常規(guī)功能，此外還包括新產(chǎn)品中的自動(dòng)變速器、EBD+ABS電子制動(dòng)力分配、三元催化、ESP電子穩(wěn)定程序等能夠?qū)φ嚬δ馨l(fā)展方向具有代表性的特殊功能。在新產(chǎn)品的架構(gòu)設(shè)計(jì)和模塊分解環(huán)節(jié)中，需要根據(jù)其功能分析結(jié)果，探討其架構(gòu)設(shè)計(jì)，并實(shí)施模塊分解。需要以產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、功能和相關(guān)技術(shù)來(lái)進(jìn)行模塊分解，根據(jù)汽車新產(chǎn)品功能需要滿足的各個(gè)要點(diǎn)來(lái)對(duì)具體的功能模塊進(jìn)行劃分，這些功能模塊可能會(huì)涉及到許多種技術(shù)領(lǐng)域，為此需要建立模塊開(kāi)發(fā)小組來(lái)研究其功能的最終實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)階段，大部分汽車整車開(kāi)發(fā)商均是根據(jù)產(chǎn)品功能及結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)施模塊分解的。以重要總成功能為依據(jù)，汽車能夠進(jìn)一步分解成前后懸架總成和車身、內(nèi)飾件、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、車門系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)以及空調(diào)與電器系統(tǒng)。在模塊外包環(huán)節(jié)中，待整車模塊份解完畢，需要由開(kāi)發(fā)商來(lái)評(píng)估汽車自身能力與成本，以明確哪些模塊要進(jìn)行外包，哪些模塊可在內(nèi)部完成。通常需要根據(jù)信用、資源能力與技術(shù)能力來(lái)評(píng)估各個(gè)外包供應(yīng)商，以使這些分包商能夠在指定期限內(nèi)高效完成模塊開(kāi)發(fā)任務(wù)。在諸多模塊化技術(shù)中，需要將特定的模塊化技術(shù)委托給指定的零部件供應(yīng)商來(lái)完成，因?yàn)檫@些零部件供應(yīng)商有較擅長(zhǎng)的特定專業(yè)領(lǐng)域，此外汽車開(kāi)發(fā)企業(yè)也可和其他公司進(jìn)行合作，以此對(duì)某個(gè)模塊進(jìn)行開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)，以使完整的汽車系統(tǒng)能夠在動(dòng)力、車身、電子系統(tǒng)等方面實(shí)現(xiàn)總成。運(yùn)用模塊化設(shè)計(jì)理念，通過(guò)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)控制性能提升、車身輕量化模塊設(shè)計(jì)、傳動(dòng)系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)、制動(dòng)系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)等進(jìn)行創(chuàng)新，并應(yīng)用于汽車組裝中，可有效提高汽車的節(jié)能效果和生產(chǎn)效率。采用各種新技術(shù)組合，并將這些新技術(shù)進(jìn)行結(jié)合應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)汽車油耗20%以上的降低，同時(shí)對(duì)實(shí)現(xiàn)尾氣排放量減少也是非常重要的。汽車整車廠商和零部件供應(yīng)商通過(guò)合作來(lái)對(duì)新產(chǎn)品進(jìn)行共同開(kāi)發(fā)時(shí)，需要確保新車型能夠和零部件開(kāi)發(fā)保持同步，以確保整車廠能夠得到供應(yīng)廠商的技術(shù)支持，而且零部件廠商的專業(yè)化程度也能進(jìn)一步提高，進(jìn)而使產(chǎn)品開(kāi)發(fā)能力得以大幅增強(qiáng)。在集統(tǒng)集成調(diào)試環(huán)節(jié)中，需要所有外包模塊均完畢后，以汽車整體結(jié)構(gòu)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和界面為依據(jù)，由整車開(kāi)發(fā)商來(lái)集成零部件供應(yīng)商所開(kāi)發(fā)出的各個(gè)功能模塊，企業(yè)的內(nèi)外部技術(shù)整合力度在很大程度上決定了技術(shù)集成度，待接口程序完成模塊化集成以后，便可進(jìn)行技術(shù)融合，而這就需要整車開(kāi)發(fā)商能夠?qū)δK內(nèi)的核心技術(shù)進(jìn)行逐步的了解與掌握，對(duì)于集成中產(chǎn)生的技術(shù)問(wèn)題，則可能會(huì)涉及到各個(gè)模塊間的協(xié)作運(yùn)行，為此需要采取聯(lián)合調(diào)試的方式進(jìn)行解決。

2.3 產(chǎn)品創(chuàng)新

對(duì)于汽車開(kāi)發(fā)企業(yè)而言，其產(chǎn)品平臺(tái)的形成來(lái)自于成功的產(chǎn)品集成開(kāi)發(fā)，而產(chǎn)品平臺(tái)則集合了一組產(chǎn)品的零部件集合與共享設(shè)計(jì)，并由此使許多新的產(chǎn)品得以衍生出來(lái)。產(chǎn)品平臺(tái)是汽車中大量的裝配部件以及標(biāo)準(zhǔn)化部件，例如制動(dòng)裝置、底盤等，在型號(hào)各有不同的汽車中都安裝有這些標(biāo)準(zhǔn)件。汽車開(kāi)發(fā)企業(yè)能夠利用產(chǎn)品平臺(tái)來(lái)獲得產(chǎn)品中相關(guān)技術(shù)架構(gòu)，在此基礎(chǔ)上通過(guò)對(duì)新領(lǐng)域知識(shí)進(jìn)行不斷的植入，以此推進(jìn)汽車架構(gòu)中各個(gè)模塊的更新?lián)Q代與升級(jí)，進(jìn)而使企業(yè)從中得到專有化的產(chǎn)品，而且該產(chǎn)品還能在現(xiàn)有的產(chǎn)品平臺(tái)中進(jìn)行不斷創(chuàng)新。通過(guò)將各種新的領(lǐng)域知識(shí)進(jìn)行植入和不斷的技術(shù)集成，以此推動(dòng)節(jié)能汽車產(chǎn)品的持續(xù)創(chuàng)新，從而使企業(yè)在技術(shù)能力上和產(chǎn)品創(chuàng)新進(jìn)行良好互動(dòng)，使企業(yè)在技術(shù)能力提升過(guò)程中能夠以技術(shù)集成為主要路徑。

3 ?結(jié)語(yǔ)

總而言之，節(jié)能汽車已經(jīng)成為我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)的未來(lái)發(fā)展方向，而節(jié)能汽車的模塊化特征是非常明顯的，因此對(duì)于汽車企業(yè)而言，需要根據(jù)汽車產(chǎn)業(yè)的實(shí)際發(fā)展情況，進(jìn)一步加快自主創(chuàng)新和技術(shù)集成之間的相互結(jié)合，這樣才能使節(jié)能汽車在更多可借鑒經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上得以更快發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]肖勇，丁玉梅，秦柳，程祥，虞華春，楊衛(wèi)民.新能源汽車輕量化的關(guān)鍵技術(shù)[J].塑料，2016，45（02）：98-100.

[2]劉華，吳珩曉，張亞萍，李碧鈺.淺析汽車平臺(tái)演進(jìn)與模塊化戰(zhàn)略[J].上海汽車，2014（12）：31-35，40.

[3]袁心月，袁竑，李詩(shī)駿.基于多模塊化模型的新能源汽車消費(fèi)市場(chǎng)研究[J].企業(yè)科技與發(fā)展，2015（16）：35-39.

[4]劉葉鵬.產(chǎn)品生命周期理論下新能源綠色汽車造型設(shè)計(jì)分析[J].經(jīng)濟(jì)研究導(dǎo)刊，2017（34）：44-45.