论汽车平台化设计

1论汽车平台化设计张庆庚（沈阳华晨汽车工程研究院110141）关键词：平台化；通用性、模块化。摘要：本文对汽车平台化的概念、形成原因、包括内容和工作流程以及存在风险进行了介绍。汽车设计平台化概述平台：从概念上讲，是指基础，一般主要指具有通用性的技术基础、结构基础或业务基础。在汽车开发过程中，平台通常是指技术基础(如基础材料技术、基础的物理技术或化工技术等)和结构基础(模块化结构\与非模块化结构、如承载结构和非承载结构、独立悬架结构和非独立悬架结构等)，而较少指业务基础(如一体化开发模式或同步开发模式等)。在这里要注意，通用性不是平台，而是平台的结果或平台具有通用性的特征。汽车设计平台化主要是为了适应个性化需求，缩短汽车的设计开发周期、工艺开发周期，以及降低产品设计成本、零部件采购成本、工艺设计成本、生产制造成本、物流成本，采用平台化设计以提高通用化的理念，将产品平台化、模块化，以便以更低的开发成本和更短的开发周期来实现更多的产品类型的开发和生产。由于采用平台化设计，在产品设计方面，整车的技术、结构甚至具体参数都是通用和只需要局部和简单的修改，所以设计周期会大大缩短。同样，在工艺设计方面，在平台化下，新车型的生产，可以完全或大部分借用原有的工艺方案、工艺流程、工艺装备、甚至工艺参数，所以工艺开发周期会大大缩短。由于采用平台化设计，对于产品设计来说，由于采用统一的技术平台和结构平台，产品设计更多的是在原平台技术和结构基础上进行简单化的修订（MODFY）而不是重新设计（NEW），使得产品设计量变少；使得零部件开发的工作量变少；使得零部件的通用化率提高，采购成本降低。同样，对于工艺设计来说，由于采用技术平台和结构平台，工艺设计量更多的是在原平台工艺设计的基础上进行简单化的修订而非重新设计；最大程度的实现工艺方法、工艺流程和工艺装备的通用化，使整车的制造成本降低。此外，对于物流规划来说，平台化带来的直接影响就是通用化，在平台化下，物流规划和物流器具具有更多的通用性。还有，平台化还会降低生产管理、销售和售后的管理的成本。就目前来说，汽车的平台化设计，主要是指发动机和电气技术的平台化（如动力总成是采用燃油技术还是新能源技术、电器线路技术构架是采用有线技术还是无线技术），以及车架、底盘设计的结构平台化（车架结构形式是否一致、底盘结构形式是否一致）。即一个平台的车系中，是在同一个动力总成和电气技术平台、车架和底盘结构平台上进行设计的，同一平台一般动力总成技术和电气技术，以及车架结构和底盘结构形式基本相同，只是整车造型有一些变化。现在整车平台化设计的程度越来越高，通过造型、配置和简单的结构变化，同一平台上可能有几种或十几种车型。2为何要进行汽车设计平台化？当前，汽车市场需求的个性化越来越高，传统的单一车型覆盖市场的情况已不适应目前市场形势需求。为了更好的占领市场，必须适应个性化需求越来越高的市场趋势，不断的根据市场需求，多品种、多车型的进行汽车生产，以满足汽车市场的多品种的需要。但汽车开发是一个长时段、大投入的过程，正常情况下，每款车型的开发时段较长、开发费用较高，制造成本也较高。为了解决新车开发时段长、费用高与快速、低成本开发的矛盾，汽车平台化设计应运而生。这种开发模式改变了以往的单一化设计模式，大多采用平台化、模块化、通用化设计，成功的解决了新车开发时段长、费用高与快速、低成本的矛盾，既提高了产品通用性，以节省开发周期和成本，又通过外形、配置等变化使平台上的拓展车型具有强烈的独特感或优越感。而且这种设计思路，还成功的统一了产品差异性与通用性的矛盾。从目前各个汽车厂的发展趋势看，各个汽车厂都在实施着平台战略。大众汽车目前正逐步将其平台数量从16个减至4个；福特公司正在全球范围内将32个平台减少至16个，而且不断的将其平台上的车型扩展50%。其它汽车企业也在进行着平台的逐步整合。具体而言，汽车平台化的主要有以下好处：1、可以缩短开发的周期。从产品开发来看，由于采用平台化设计，这使得新车型中大部分零部件的设计是与基础平台一致的，这就使得设计开发的工作量变少，新开发零部件的数量变少（大部分部件COP，最高可达60%左右；部分部件MODFY，可达20%左右；一小部分部件NEW。），这样会使总体工作量变少，使零部件开发的设计、制造、验证、投产的周期变短。从工艺开发来看，采用平台化设计，由于大体工艺流程一致，这样在产能许可的前提下，可以实现与现有生产线混流生产，最大程度的利用现有设备（现有设备通用或进行局部改造），大大缩短生产工艺流程的改造周期。2、可以降低开发和生产成本。采用平台化设计，新车型中的大部分零部件是COP基础平台，这一比例最高可达60%左右，这就可以大大降低零部件的开发成本和生产成本(采购成本)、管理成本(如库存和物流成本)、配件成本等。采用平台化设计，新车型的生产工艺流程基本是一致的，如果在产能允许的前提下可实现与现有生产线混流生产，整个生产线基本不用改造，或只需现行局部改造。这样，能大大降低主机厂的工艺投资成本和生产管理成本。从国内来讲，一款车可节省几千万元甚至上亿元的工艺投资成本。3、可以高质量生产。采用平台化设计，零部件的种类大幅度减少，使得在批量化生产和维修过程中的质量控制的关键点变少，对质量控制而言有很大好处。借用成熟的通用件可减少新开发件的前期故障率和质量风险。产量增加有助于增加重复性而提高产品质量。汽车设计平台化包括内容3汽车平台化的定义是经历一个发展变化过程的，目前也没有完全准确的定义。如丰田把产品平台定义为悬置系统+发动机+车辆外形尺寸；日产把产品平台定义为包括动力总成和悬置系统的“车身基础”；马自达把产品平台定义为一种技术框架。总结各个汽车厂对平台的定义，汽车设计平台化主要是技术平台+结构平台。主要包括四个要素：技术和结构、工艺和设备、界面和接口、配置和选装。1、许多零部件在技术上和结构上是完全相同或基本相同的。如动力系统、底盘系统、车身系统、电器系统等。现在，很多同平台上的汽车都是在同一车架系统或同一底盘系统上开发的。同一个平台的车架系统和底盘系统从技术上和结构形式上是完全相同的，变化的部分只是具体的技术参数和结构参数，并且要最大程度的保证通用化。在同一平台下的车型，在整车的轴距、轮距和外形变化条件下，对应的动力总成系统技术和结构、底盘系统的技术和结构、车架系统的技术和结构、电气系统的技术和结构都是基本不变的；而且，从平台的最初结构设计上，最大程度的保证这些系统的部件通用化（通用化分两种：一种是完全通用化；一种是经过简单结构参数修改的通用化）。2、许多生产工艺流程、工艺装备是完全相同或基本相同的。比如：焊装、涂装、总装的工艺流程及输送系统是一致的。3、许多界面和接口是完全相同或基本相同的。如车身前中后地板的搭接结构、车门与车身连接的铰链结构、动力总成与车身之间的接口-悬置结构、底盘悬架与车身的连接结构、仪表板总成到车身之间的连接结构等。4、许多配置和选装是完全相同或基本相同的。如动力总成配置、底盘配置、电器系统配置等是相同的。在平台设计中，模块化设计是分层次的，整车构架、整车模块主要集中在平台层次；整车技术、整车零部件主要集中在通用件层次。工艺设备技术结构界面接口配置选装4汽车设计平台化开发过程平台的建立过程通常是通过创造标准化模型来实现，使平台上的所有车型中的某些基础模型是通用的。一般重点在消费能感知的部位进行个性化设计，在消费者不易感知的部分进行通用化或平台化设计。基础模块：客户不感知的、可控的、变化不大的模块。控制模块：客户感知度高的、主机厂投资大的模块。辅助模块：客户感知度高的、个性化的、主机厂投资少的模块。汽车平台化的开发流程主要分为5个步骤：①、确定平台化目标，并获得最广泛的理解和支持。②、用同样的分析方法对自己和对手进行分析。③、在供应商参与的情况下，对零部件/总成上各方案进行论证。5④、权衡各方案利弊，确定最终方案。⑤、方案实施。汽车设计平台化的风险？汽车设计的平台化不是完全没有风险的，盲目的实施平台战略将会“一无所获”。其主要风险体现在：1.如果基础平台出现定义错误或技术上的错误，其影响可能是大范围的，甚至是致命的。比如福特公司的DEW平台上开发出多种车型，由于平台的市场战略定义的错误使平台上的所有车型销量都差强人意；通用公司一个平台性的刹车片的一个安全装置的错误，使得整车召回的数量达到110万台。2.汽车设计的平台化要注意技术可行性。比如车身要选用统一材料而可能对结构设计的要求很高，此时可能更需要的是调整差异化的工艺技术。3.汽车平台化会造成同一生产线上生产多种车型，特别是对于总装生产线可能存在一条生产线上生产一百多种车型，这就存在多平台共线生产管理问题，包括工艺文件与操作准确性管理、物流与物料的种类与配置管理等问题。作者简介张庆庚男出生于1975年9月25日1999年毕业于沈阳工业大学机制专业,学士学位,现在沈阳华晨汽车工程研究院综合工艺处处长。主要研究汽车的整车生产工艺同步工程、工艺开发管理、工艺过程管理、工艺质量管理、工艺数据库管理、工艺标准化与信息化建设等。通讯地址:中国沈阳经济技术开发区八号路12号,邮编110141.电子邮箱:[e-mail]@163.com联系电话：[phone]。