基于零部件需求的正向選材策略

喬兵，楊毅

(吉利汽車(chē)研究院(寧波)有限公司，浙江寧波 315000)

0 引言

隨著汽車(chē)工業(yè)的不斷發(fā)展，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)也不斷加劇，要求整車(chē)廠必須在質(zhì)量、價(jià)格、性能、服務(wù)上有所提高，有所突破。汽車(chē)零部件多達(dá)幾千種，由于車(chē)型配置、外觀要求的不同，相同的零部件又會(huì)有多種用材方案。如何從眾多材料中為零部件選擇既能夠滿足性能和質(zhì)量要求，又是成本最低的方案，對(duì)整車(chē)廠的能力要求非常高。只有選擇最佳性?xún)r(jià)比的方案，才能在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中生存。

1 汽車(chē)零部件的選材現(xiàn)狀及問(wèn)題

汽車(chē)零部件產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、功能和成本基本上在設(shè)計(jì)階段就被決定了，材料的選擇又是零部件產(chǎn)品設(shè)計(jì)工作中一個(gè)極其重要的組成部分。目前零部件在開(kāi)發(fā)和使用過(guò)程中的失效并非在于運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)或者結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，而在于材料種類(lèi)和材料性能的定義不當(dāng)導(dǎo)致的。

傳統(tǒng)汽車(chē)零部件選材方式大多是在了解工程材料的分類(lèi)和常用工程材料特性的基礎(chǔ)之上，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或者對(duì)標(biāo)對(duì)零件用材進(jìn)行選擇，均屬于逆向選材方式。傳統(tǒng)汽車(chē)選材方式的問(wèn)題分析如圖1所示。

圖1 傳統(tǒng)汽車(chē)選材方式的問(wèn)題分析

2 基于零部件需求的正向選材策略

基于各個(gè)零部件系統(tǒng)的正向選材策略要求對(duì)車(chē)型定位、功能、系統(tǒng)及生產(chǎn)工藝等方面進(jìn)行充分考慮。

張江萍對(duì)乘用汽車(chē)內(nèi)飾材料進(jìn)行了分類(lèi),提出了安全可靠、環(huán)保健康、舒適美觀和經(jīng)濟(jì)可加工的乘用汽車(chē)內(nèi)飾選材4個(gè)原則。通過(guò)將現(xiàn)代信息系統(tǒng)運(yùn)行管理的研究成果與乘用汽車(chē)內(nèi)飾材料的選材評(píng)價(jià)方法相結(jié)合,找到了基于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)法、基于數(shù)學(xué)模型的灰色局勢(shì)決策法和基于網(wǎng)絡(luò)的交互式設(shè)計(jì)選材法,有助于乘用汽車(chē)內(nèi)飾產(chǎn)品更具整體感、協(xié)調(diào)性和適應(yīng)客戶的個(gè)性化需求,并優(yōu)化內(nèi)飾模塊的材料配備、加快模塊的設(shè)計(jì)生產(chǎn)周期,為形成內(nèi)飾模塊和整車(chē)內(nèi)飾的多樣化設(shè)計(jì)提供決策。

當(dāng)前汽車(chē)材料技術(shù)發(fā)展方向主要是輕量化和環(huán)保化，由于塑料材料具有低密度、低成本等優(yōu)勢(shì)，促使其在汽車(chē)制造上得到廣泛應(yīng)用，現(xiàn)如今塑料制零件數(shù)量已經(jīng)超過(guò)整車(chē)零件數(shù)量的10%。文中以門(mén)內(nèi)護(hù)板系統(tǒng)為例，零部件要求和材料性能的對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)表1。

表1 零部件要求與材料性能的對(duì)應(yīng)關(guān)系

根據(jù)產(chǎn)品不同性能的重要程度，門(mén)內(nèi)護(hù)板的產(chǎn)品性能主要分為以下3類(lèi)。

2.1 關(guān)鍵性能

該類(lèi)性能的失效，會(huì)對(duì)乘員的健康和安全造成威脅。主要有：

(1)氣味、霧化、VOC：汽車(chē)在使用過(guò)程中，塑料零部件會(huì)散發(fā)一些有害物質(zhì)，這些氣味及揮發(fā)物可能會(huì)損害乘員身體健康。

(2)燃燒：內(nèi)飾材料需具備的一定的阻燃能力，防止因汽車(chē)意外著火，燃燒速度過(guò)快造成人員無(wú)法逃離。

(3)有毒有害物質(zhì)：用于制造產(chǎn)品的材料，必須滿足國(guó)家的相關(guān)規(guī)定，防止因使用危險(xiǎn)材料造成人身傷害。

(4)剛性、耐溫、沖擊韌性：根據(jù)使用環(huán)境的不同，門(mén)內(nèi)護(hù)板可能會(huì)處于-30～110 ℃的環(huán)境中使用。高溫導(dǎo)致產(chǎn)品老化變色變形等，低溫導(dǎo)致產(chǎn)品變硬變脆。并且乘客膝蓋及手臂經(jīng)常觸碰門(mén)內(nèi)護(hù)板，剛性過(guò)低影響乘客主觀感受。

2.2 重要性能

該類(lèi)性能影響產(chǎn)品的品質(zhì)。主要有：

(1)耐光照：門(mén)內(nèi)護(hù)板，尤其是上護(hù)板，經(jīng)長(zhǎng)期光照，可能會(huì)出現(xiàn)色差、開(kāi)裂等外觀缺陷，影響品質(zhì)。

(2)耐化學(xué)品：門(mén)內(nèi)護(hù)板與酒精、護(hù)膚霜、汽油等化學(xué)品接觸時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)色差、開(kāi)裂等外觀缺陷，影響品質(zhì)。

(3)耐刮擦：門(mén)內(nèi)護(hù)板在使用過(guò)程中，因乘員觸碰，可能會(huì)出現(xiàn)劃痕、裂紋等外觀缺陷，影響品質(zhì)。

(4)振動(dòng)耐久：門(mén)內(nèi)護(hù)板長(zhǎng)期使用后，因顛簸、振動(dòng)，可能會(huì)出現(xiàn)連接失效、護(hù)板脫落，影響品質(zhì)。

(5)外觀：門(mén)內(nèi)護(hù)板在產(chǎn)品的壽命周期內(nèi)，需保證產(chǎn)品外觀的均一和穩(wěn)定，以確保最佳的品質(zhì)。

(6)噪聲：門(mén)內(nèi)護(hù)板在使用過(guò)程中，不能產(chǎn)生令乘員不悅的噪聲，影響品質(zhì)。

(7)質(zhì)量：質(zhì)量影響油耗，對(duì)產(chǎn)品性能和環(huán)境都有一定影響。

(8)成本：零部件在設(shè)計(jì)時(shí)，是以最佳性?xún)r(jià)比為目標(biāo)設(shè)計(jì)，還是以高性能為目標(biāo)設(shè)計(jì)，對(duì)產(chǎn)品性能和品質(zhì)有一定影響。

2.3 一般性能

該類(lèi)性能對(duì)乘員安全和產(chǎn)品品質(zhì)影響較小。主要有：

(1)回收再利用：門(mén)內(nèi)護(hù)板選用的材料需保證一定的可回收利用性，以確保對(duì)環(huán)境最小的危害。

(2)加工性：門(mén)內(nèi)護(hù)板選用的材料便于加工。

設(shè)計(jì)門(mén)內(nèi)護(hù)板時(shí)，需根據(jù)以上產(chǎn)品要求，確認(rèn)滿足上述產(chǎn)品要求的材料，再根據(jù)不同材料的性能、成本、質(zhì)量等優(yōu)選，最終選擇最佳方案。

3 零部件選材樹(shù)系統(tǒng)搭建

通過(guò)對(duì)零部件性能及生產(chǎn)工藝要求的分析，再結(jié)合材料的特性以及新材料、新工藝的可行性分析，編制單個(gè)零部件的選材樹(shù)，以此來(lái)指導(dǎo)產(chǎn)品工程師、材料工程師在零部件設(shè)計(jì)階段正確選材。

以門(mén)護(hù)板為例編制選材樹(shù)，根據(jù)零部件的外觀要求、性能要求、工藝要求等信息采用不同的材料信息和材料性能要求(材料標(biāo)準(zhǔn))。門(mén)內(nèi)飾板選材樹(shù)系統(tǒng)如圖2所示。

圖2 門(mén)內(nèi)飾板選材樹(shù)系統(tǒng)

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)各個(gè)零部件系統(tǒng)編制選材樹(shù)，搭建整車(chē)廠的正向選材能力，減少用材錯(cuò)誤率的發(fā)生，還可以結(jié)合材料認(rèn)可數(shù)據(jù)庫(kù)、零部件材料失效庫(kù)，編制每個(gè)零部件選材手冊(cè)，全面指導(dǎo)材料工程師開(kāi)展選材工作及可以不斷地積累項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，又可以實(shí)現(xiàn)材料開(kāi)發(fā)工作的標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)。