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[重量管理与轻量化开发] 整车重量管理在汽车开发过程中的应用和方法

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发表于 2020-11-2 14:17:25 | 显示全部楼层 |阅读模式

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汽车轻量化在线】整车重量管理在汽车开发过程中的应用和方法
莫贵文
(广西艾盛创制科技有限公司,广西 柳州 545000)
摘 要:在全球日益严峻和能源消耗和环保压力下,低碳低耗和环保已成为汽车开发过程中必须重视的问题,从而汽车轻量化设计已经成为各大主机厂和汽车开发公司都重视的一个方向。汽车轻量化设计可以提高汽车的综合性能使其更具市场竞争力,还能满足日益严苛的油耗问题和环保要求。在汽车开发中,整车重量管理对轻量化设计起着非常重要作。文章主要阐述整车重量管理在汽车开发过程中的应用和流程,为重量管理工作规范化和流程化提供参考。
关键词:重量管理;目标制定;过程管控;重量验证
1 开展重量管理的意义
汽车轻量化的开展对汽车的综合性能的提高具有深远的作用,在保证汽车各项性能指标以及整车刚度强度的前提下,汽车整备质量的降低不仅可以大大的提高汽车的动力性和燃油经济性,还可以提高汽车的制动性、舒适性、安全性和满足环境保护的要求,因此汽车的轻量化不仅可以提高汽车的综合性能使其更具有市场竞争力,更是满足了日益严苛的油耗排放法规限值要求以及环保要求。如今,几乎所有的汽车企业都将汽车轻量化作为新开品开发的一个重要指标,而重量管理是汽车轻量化过程中非常重要的一个工作,原本在传统汽车开发中并不受人们重视的重量管理,现已成为汽车开发过程中的重要环节,引入先进的重量管理理念和方法,才能适应和满足现代化汽车开发流程。
2 重量管理工作的流程
整车重量管理在汽车新产品开发工程中从头到尾都扮演着举足轻重的角色,其贯穿着整个汽车开发的全过程,从项目立项至量产下线。整车重量管理在产品开发过程中,不仅关系着整车和各子系统,还细化到每个零件的重量管控,把控范围是涵盖了整车的所有组成零件的重量。每个零件的变动都牵动着一个系统的重量变化,影响整车重量的把控和准确性,所以,整车重量管理工作不仅是对整车了解,还要了解每一个系统甚至每个零件的方案变更。整车重量管理涉及各个区域各个系统的,对重量工程师来说,想要做好重量管理工作,要有很好的交流能力和抗压能力。整车重量管理主要有三个阶段,即重量目标制定、重量过程把控和重量验证,汽车开发过程中重量管理基本流程如图1所示。
图1 汽车产品开发过程中重量管理工作基本流程

2.1 整车重量目标制定和目标分解
在项目立项阶段,整备质量是根据基础车型按照立项评估的整车参数和功能不同需求进行大概的预估,这个前期整备质量预估是非常重要的,其对项目启动后的重量目标制定有着一定的联系。前期市场部会对于市场有一个深入的调查为项目立项收集大量的情报,然后项目根据立项评估的整车性能和功能选择,以及市场调研选择若干款竞品车作为参考和对标,而竞品车的重量影响着重量目标的定义。重量目标的定制,是整个重量管理工作中主要也是最重要的一个环节,且整车重量目标是整车轻量化开发的指导方向,所以重量目标定制的合理化是很关键的,不仅需要考虑可实现的程度,还要考虑新产品开发周期和成本等。
项目正式启动后前期开发过程中,在整车参数和性能指标确立之后,重量目标的定制也开始进入工作。整车重量目标定制前,先评估新开发车型在市场上的重量水平,即在《车辆数据库》中选取近3年内同类车型(轿车或SUV等)发动机功率相当的车型,再取小范围轴距在新开发车型轴距±50mm之间,将这些车型做一个以整备质量为Y轴,以脚印面积为X轴的数据表,根据整车重量与脚印面积之间的线性回归关系求解得到线回归线公式,如图2所示。然后根据新开发车型的脚印面积求出该车型在线性回归线上的位置,即新产品对应初步的重量目标。得出初步的重量目标后,将该重量目标与脚印面积的比值与项目给定的主要竞品车的重量与竞品车的比值做对比,在同等脚印面积下比较整备质量。新产品开发想要在市场上与对应的主要竞品车有较强的竞争力,则重量目标的制定就不能大于竞品车在同等脚印面积下的重量。然而竞品车已经上市,新产品还在研发阶段,开发周期一般是一年半到两年左右,竞品车也在不断优化重量,所以重量目标的制定还需要调低,可以根据数据库中所选取近三年车型的逐年重量变化率来进行推算新开发车型在上市时的重量是水平。
图2 整备质量-脚印面积

在前期开发阶段,需要对对标车(内部基准车型和外部竞品车)进行详细而全面的解剖分析,选取主要的外部主要竞品车进行拆解进行对标分析,拆解外部竞品车进行对标,不仅有助于重量目标的制定,还能够了解到外部对标的先进轻量化技术有助于新产品车型的轻量化策略。除了对标外部竞品车,还要充分对标分解内部基准车型,分析基础车型在现有的内部轻量化水平能够将重量最低能够做到多少。综合数据库线性回归线、内外部对标车的重量分析以及整车综合性能指标对重量的要求,制定出整车重量目标。重量目标分解有助于重量管理工作的管理和推进,也有利于轻量化的开发。新车型的整车重量目标作为第Ⅰ级目标,重量目标分解则是将第Ⅰ级目标分解和优化到每个区域(区域划分主要有动力、底盘、白车身、开闭件及附件,空调电子、内外饰和安全等,每个公司划分都有所不同),作为第Ⅱ级重量目标;再将第Ⅱ级重量目标下分到每个子系统或组件作为第Ⅲ级重量目标,目标分解等级越高,越有助于过程重量可视化管理和轻量化开发推动,甚至有些开发公司将目标分解到第Ⅳ级,即将重量目标分解到每一个零件。在制定第Ⅱ级和第Ⅲ级目标重量时,必须充分考虑现有技术条件和项目要求,必须是与各个区域的领导和产品工程师进行深入沟通之后,在基准车型开发过程的实际重量数据中获取新开发车型重量统计数据和结合对标车的先进技术,并涵括在新产品开发过程中,根据各个区域的领导者或者产品工程师提供的反馈轻量化方案,或者向各个区域的领导者和产品工程师提供新的轻量化想法。最后在与各个区域进行深入沟通之后,初步制定了减重建议,重量管理工程师与各区域 VSE (车辆系统工程师,类似科室协调员)或者直接与对应子系统的产品工程师一起对提案进行确认,由重量管理工程师编写《整车轻量化策略报告》进行会议评审。若轻量化策略所有的减重量未达到目标所需的减重量,则根据各区域的新开发零件与整车新开发零件的占比,通过比例下分给各区域相对应的拉伸目标,推动各区域在开发过程中根据新结构、新材料和新工艺等方式挖掘新的轻量化方案,可以通过平衡成本持续减重。在与各区域达成共识得出最终的明确减重目标及新车型整车重量目标,最后由重量管理工程师编写《XXX项目重量目标》,经过总工批准签字并和各区域会签之后发布,将签字版《XXX项目重量目标》下发到各个区域及性能区域。
2.2 重量过程跟踪把控
重量目标制定发布之后,就是进入了重量过程把控阶段,重量过程把控也是轻量化推动的过程。重量过程把控工作首先是依据《整车轻量化策略报告》进行编辑《轻量化提案汇总跟踪表》,确定各区域系统减重重量和成本变化等汇总,并以此表作为轻量化提案实施过程跟踪及管理;接下就是整车重量数据的管控表编制,根据初版的零部件明细表搭建方便自己对整车及零件的重量管理表和分析表,重量管理表由各个区域对所属零件统计管理组成,分别对开发工程中从概念阶段到量产阶段等各个阶段的零件重量进行记录统计,在开发过程中,每个阶段发布重量工程师都需要向产品工程师索取零件重量或者让各个区域的VSE工程师反馈该区域该阶段的零件重量,重量工程师须实时跟踪各区域开发策略变化以便跟踪零件重量变化。重量分析表则是对重量管理表的一个汇总成整车重量的表,重量分析表包含整备质量、总质量(满载质量)、载质量和前后轴荷分布,通过对重量管理表的调用,采用选择性求和的方式分别统计不同动力车型和不同配置车型的整备质量;通过各个子系统的X向坐标与前后轴X位置分布计算该子系统对前后轴的载荷分配,最后汇总整车的前后轴载荷分配。重量分析表通过对重量管理表的调用,可以实时的了解整备质量和前后轴载荷的变动,以方便重量过程把控,过程重量变化应固定周期编辑对应的重量现状报告向项目或总共汇报。从概念设计阶段到量产阶段,每个阶段都需要发布一版阶段性的重量状态,每个阶段都需要与各个区域会晤并在项目例会中评审重量状态,评审该阶段重量距离重量目标还有多远,重量工程师则在接下来的阶段里加强超重较多的子系统的减重工作。通过对子系统的重量跟踪和控制,可以实现对整车重量的控制,确保重量目标的达成。当汽车开发进入到T2阶段发布阶段(与官方工装数据发布阶段相同),若此时的重量重量状态未达到重量目标,则需要在专题会上评审超重原因即重量未达标原因,让总工等领导决策是否更改目标按现状重量开发支持性能测试或者持续减重以达到重量目标。
2.3 重量验证
官方工装数据发布阶段后,则进入零件样件试制交付样车总装,此时重量管理工作也进入到重量验证阶段。在软工装阶段,重量管理工程师需要对整车和各个系统的零件进行称重摸底验证,但由于软工装阶段很多零件还处在试制或者软模的阶段,整车试制也不一定完整,仍需进行整车称重并对缺漏的零件和状态不对的零件进行修正,使整车重量趋向实际值,但重量也不是很准确,此时重量管理工程师仅需记录借用件的重量,而修改件和新开发件的重量可以选择较为良好的零件称重摸底。一般到NS阶段(准销售车试制阶段),零件才是正式工装且比较准确的,在此阶段,重量管理工程师则需要对所有的修改件和新开发件进行称重统计,以及对完整的样车进行称重验证整车重量。若零件实测重量与理论值重量差异±5%,则需要寻找出差异的原因,对于整车重量也是如此。到了S阶段(可销售车试制阶段),重量管理工程师则仅对整车进行称重验证,相比NS阶段样车。新开品下线量产,重量管理工程师仍需定期对整车进行验证。
3 结论
汽车轻量化的意义在于降低油耗和排放,有效保护环境,同时提高汽车的动力性。汽车轻量化是未来汽车发展的重要方向,重量管理则可以有效的推进汽车轻量化设计,完成汽车开发的减重任务。先进的重量管理理念和规范的流程可以使重量管理工作更加得心应手,提高工作效率。现如今是数据化时代,加快汽车设计数据库(包括整备质量,整车性能、零部件设计、材料、尺寸和相关供应商等数据)建设,通过数据库可以使重量管理工作事半功倍,更加有效率的推动汽车轻量化发展。随着资源整合共享化,将来会有相关单位或汽车协会发起组织各汽车公司及汽车零部件生产商,通过会员制等方式,由会员共享数据,及对市面销售车进行拆解对标分析,共同组建数据库。数据库透明化、共享化的资源整合,将加速中国汽车行业的发展。

发表于 2021-1-4 15:00:15 | 显示全部楼层
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