新材料与工艺手册

[重量管理与轻量化开发] 汽车研发:整车开发阶段重量管理思路与方法!

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发表于 2020-7-21 20:47:58 | 显示全部楼层 |阅读模式
大家都喜欢婀罗多姿、身材曼妙的女子,不仅看了给人美的感受,其实太胖了对身体也不好。其实汽车也是,太重了性能就会有很大的影响,比如说油耗增大、操纵性降低等,所以汽车减肥也很重要!
在新的汽车产品开发过程中,重量管理是一个持续的过程,重量关系到动力性、经济性、制动性等一系列整车性能,如果管理不好超重的话,甚至会导致项目严重延期,无法按时量产,从而错过最佳上市时机。同时汽车的轻量化,对整车性能的提升也特别重要。那么要保证在开发过程中不超重,同时还要在保证汽车的结构强度和各项性能的前提下,实现轻量化,提高汽车的制动性、通过性、安全性和环保性等性能,提升产品的竞争力,就需要对重量做好过程管理,在每一个环节上保证好。


重量如此重要,该如何管理呢?
一、重量管理流程
在设计前期对竞争车型(内部和外部对标车)进行详细全面的重量分析,以此来制定新车型的整车重量目标,并将重量目标精细化到每个子系统或零部件。在整车项目开发期间,综合整车及各系统目标成本、供应商资源、整车性能指标和参考竞争车型先进的材料结构,对整车各个系统零部件进行轻量化设计,并通过在各虚拟评审阶段对重量状态进行评审,使设计数据严格控制在整车整备质量设定的目标内。汽车产品开发过程中重量管理工作的基本流程如下图所示。


二、重量管理流程解读

1、 竞争车型重量分析
根据待开发产品的市场定位,搜集市场上销量较好的同类车型的信息进行对标和参考。通常会选择一款具有代表性的车进行对标,需要对对标车进行拆解、称重和分析,称重后,就可以获得竞争车型各系统、各总成和主要零件的重量信息,这些信息可以为新产品整车、系统、总成和主要零件的重量目标的设定提供有力的参考。




2、整车重量目标设定及分解
在汽车研发初期,总布置依据对标车重量信息和自身产品配置,得出整车重量目标,同时也会根据整车的重量对各专业进行重量分配,各专业需要根据自己的重量依据车辆配置、整车技术规范(VTS)等文件进行重量评估,得出重量目标。
详细来说,就是项目管理组织协调,总布置牵头与各专业负责人通过会议及其它形式对benchmark车进行初步的技术及亮点分析后,根据正在开发的车型的技术要求,制定初步的重量目标,并拆分到各专业,各专业负责人召开会议,与专业工程师进行技术分析,得出较为细分的质量目标。各专业负责人将各自部门的质量汇总到总布置,经过这样的几轮分析和评审,就能得到较为可靠的重量目标,由总布置重量管理工程师汇总出《重量目标设定报告》并发布。




3、减重小组成立
随着项目的深入,整车的配置也会随着市场的需求进行一些修改和调整,往往增加配置,造型也会提出一些新的创意和想法,工程上也会不断使用新材料、新技术、新工艺、新思维,随着这些方案的引入,重量也会有一定的改变,往往会增加,使得整车超出了合理的重量。因为重量对整车的性能、成本、研发周期的影响特别大,所以通常需要在重量目标刚确定的时候,就成立减重小组,在每一个阶段对重量进行把控,防止重量失控,同时也能起到优化重量的作用。

减重小组的架构如下:






4、造型设计阶段重量把控
完成重量目标设定阶段的工作后,接下来的工作就是重量控制。
首先,设计初期的重量管理主要体现为DCD(设计概念描述)评审及评审后的优化设计。在这一阶段,由各个区域的PE(产品工程师)编写DCD,并将其交到重量管理工程师处,并由产品工程师组织A/B(一二级)级评审。DCD中超出重量目标的零件需要由PE说明原因。通过解决评审过程中发现的问题达到优化设计的目的。完成评审后,由重量管理工程师将签字版的DCD零部件重量录入《重量分析》表格,并在DCD发布完成后编写《DCD阶段重量报告》。
同时需要在DBOM(设计BOM)中将设计状态的零件重量进行预估,在DBOM中详细记录,反馈出整车设计状态时的总重量和各总成重量,此时与目标质量形成鲜明的对比,对超重项进行减重重点跟踪,分析出超重原因、超重总成和零件。从设计、工程开发、工程方案、新材料、新工艺等多个维度深入分析,设定减重目标、寻找减重方案、制定减重计划。


5、TG1数据发布
在TG0(造型设计阶段)数据发布后,A面冻结,开始TG1数据制作,等到TG1数据发布后,用Catia对零件进行重量测量,得出较为准确的重量,如果用的是体系内或供应商的现成件,则可以得出准确的重量,部分无法测量又没有现成件的件则根据经验估计出一个较为准确的值,此时得出来的重量相对比较准确,误差范围较小,能较为真实的反映出量产后的重量范围。此时,对TG1数据发布重量进行冻结,需要在EBOM中进行详细的记录,在冻结之后,此版重量就不能在修改。在零件发布的时候,需要对重量进行确认和签字,这样就能从流程上管理好重量。
但由于BOM零件数量巨多,达到几万个,如何准确计算也是一个难题,但是随着BOM管理软件的出现,只要将零件数量、重量统计好,系统会自动算出来。
由于这阶段的重量对量产具有重要的参考意义,重量管理工程师需要与零件责任工程师一起进行审查和核对。
如果总重量超出目标重量,那么减重小组就需要从整体上去分析超重的专业和零件。如过某个零件和专业的重量已经到了减重的极限,为了达到整车重量的目标值,就需要从全局去考虑减重。
减重小组做出重量报告,各专业配合减重小组分析超重原因,提出减重方案,要结合、成本、工艺、开发周期、生产周期、项目节点、技术可行性等进行分析和讨论,然后确定最终的方案。


6、EP1重量验证
EP1零件大部分是软模,部分是硬模,此时的零件重量能很真实的反映出量产时的重量,那么也就能较为准确的反映出量产时的重量。由于TG1发布的重量为Catia测量与预估,在零件出来后,就需要将准确的信息填到EBOM中。
在EP1车上称出总重后,与目标重量进行对比分析。如果超重,则继续由减重小组牵头进行减重。


7、TG2数据发布
TG1发布的数据在EP1上验证和发现问题之后,在TG2时进行改进,同时对TG1和EP1阶段提出的减重方案进行调整,从数据上体现出来。在TG2数据发布后,与TG1数据发布时一样,需要对TG2数据阶段的重量进行冻结。如果继续超重,继续寻找减重方案。


8、EP2重量验证
EP2车大部分都为硬模,零件的重量已经比较准确了,但还是会因为工艺等原因会有一定的误差,但并不大,此时需要将零件的重量更新到EBOM中,进行冻结。


9、OTS阶段重量控制
数据验证阶段的重量管理主要体现为OTS阶段(相当于正式工装阶段)的按需减重。在这一阶段当中,由产品分析组对OTS样车进行整车重量测量,并协同项目组共同组织各区域PE 对OTS 阶段00 级零部件进行重量测量。重量管理工程师将获取的重量信息填入《重量分析》表格,并编制《OTS阶段重量报告》。通过与前阶段的数据相比较,找出超重的零件后交由相关PE来确定超重的具体原因并寻求切实可行的解决方案,以达到继续优化的目的。


10、量产阶段的持续改进
当项目处于NS(非可售车) 阶段时,必须按《汽车质量参数测定方法》对各个配置车型进行重量测量,并将测得的参数录入《整备质量测量数据库》。将《整备质量测量数据库》中同配置车型的实测值与《重量报告》中的理论重量进行比较,如果两者之间存有较大差异(≥5 kg),须由重量管理工程师找出差异存在的原因并安排相关人员解决差异。在持续改进的过程中,VAVE是降低整车重量和控制制造成本的有效方法。VAVE 的具体方法包括零件国产化、消除多余功能、改变产品设计和制造工艺、零件共用和改变采购渠道,以达到降低成本和降低整车重量的目的。此外,在车辆量产后应每隔2个月组织一次抽查,对量产车的各配置车型进行重量测试,保持持续管控。


三、重量管理方法
要想重量把控好重量,就需要有好的重量管理办法。

1、制定简单高效的管理流程
对工作流程安排及评审进行规范化和标准化是解决这一问题的主要途径。在产品工程师编写DCD之前,重量管理工程师与项目相关负责人根据新车型的开发策略和配置要求将重量目标分解到子系统级别。产品工程师在编写DCD时,必须把重量要求纳入DCD中。并且,在由重量管理工程师协同组织的DCD评审中,应当将重量目标及其达成方案作为评价指标之一。这样就明确和量化了产品工程师在减重工作中的具体职责和要求。同时,产品开发过程中其他阶段的评审对产品工程师也能起到一定的约束作用,可以有效地督促其按时保质地完成各个阶段的减重目标。


2、项目经理责任制
由于重量管理工程师和产品工程师并非上下级关系,产品工程师在减重工作中往往因其自身工作较忙或其主观原因而响应较慢,那么就需要由项目经理牵头,把控整个项目的计划、进度、分配与协调人力资源、成本等,组织项目会议、协同不同部门间的资源,连接公司高层,获取更多资源,让项目按时、按质、按量完成。


3、建立跨部门合作机制
汽车研发是一个多部门协作的项目,往往一个子项目需要涉及多个部门,例如车身底盘内外饰、动力、成本、项目、工艺、采购等等。不同部门间的协作经常会出现问题,同一个工程师会同时负责多项工作,很难同时处理好所有工作,不同部门之间也会因为观点、技术方案、要求等原因造成意见不一致,那么建立合适的跨部门合作机制就极为重要。

4、设立技术牵头人
技术牵头人主要负责新材料、新工艺、把控减重技术方案,同时了解行业动向,与项目经理一起带领团队提出新的轻量化措施等。


四、重量和成本的平衡
为了达成新产品的轻量化,有时需要用到成本较高的材料。轻量化与制造成本之间的取舍是重量管理工作的关键步骤。在这一过程中,重量管理工程师的主要职责是在各评审中组织相关专家、部门经理总监和总工程师对产品工程师
提出的减重方案进行考察。在综合考虑采用高成本材料以达到轻量化设计的必要性和可行性后,由总工程师决定是否采用高成本的减重方案。若高成本的减重方案未被采纳,重量管理工程师应及时安排产品工程师设计折中或者全新的减重方案。




五、进一步减重提案挖掘
想要达成新开发产品的总体重量目标,各区域之间的重量协调是十分重要的。在新产品的开发过程中,为了协调好各区域的减重工作,重量管理人员需制作《减重提案汇总表》,在表中详细地列出各个区域的减重目标、完成情况和具体的减重提案记录。《减重提案汇总表》中还应包括相应项目的内、外对标车辆的重点信息及各主要零部件的重量信息。通过《减重提案汇总表》,重量管理人员能够方便地找到减重方向并掌握新产品项目的减重工作进度,各区域的产品工程师也能够明确新产品重量的差异原因和改进方向。
在达成新产品的重量目标的过程中,为了能够充分地调动各区域产品工程师的减重积极性,开展减重劳动竞赛,对表现突出者进行奖励是十分有效的方法。


六、结    语

实践证明,若汽车整车重量降低10%,燃油效率可提高6%~8%; 汽车整备质量每减少100 kg,百公里油耗可降低0.3~0.6 L。基于节能环保及汽车综合性能的考量,轻量化已经成为世界汽车发展的主要潮流之一。在新产品开发的过程中,有效的重量管理可以最大限度地发挥各区域的潜能,高效率地完成减重工作达到汽车轻量化的目的。本文简要论述了汽车新产品开发过程中重量管理工作的流程和方法,有利于重量管理工作流程化和标准化的建立,提升重量管理工作的效率,实现轻量化目标,并最终提升新产品的市场竞争能力。

来源:汽车大漫谈

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