汽车设计与开发集成-第3章 新产品开发阶段

3.1 方案策划阶段
3.1.1 技术可行性
除了与汽车直接相关的特性，目标框架还必须 解决与计划生产、采购、服务相关的问题：为了满 足项目对生产地、技术能力、产能和供应网络等方 面的要求，需要选择（或扩建、新建）一家或多家 生产工厂。而且，新车型必须与现存的销售与服务 体系相适应，否则就需要扩展、新建这些体系。还 要预先估计所需的营销策略。对于新的或重生的汽 车品牌的第一个车型，必须规划好一个完整的营销 理念。
第三章 新产品开发流程
பைடு நூலகம்
3.1 方案策划阶段
3.1.1 技术可行性
为使车辆有良好的动力学外观，车顶轮廓应尽量低平； 为了降低车内噪音，需要分别在车顶和底盘（后座下方）安 装厚实的阻尼板及隔音材料； 当一个中等身材的成年人坐在后座时，应该使其有足够的头 部空间，以符合人机工程学； 后座乘坐舒适性主要取决于坐垫泡沫的厚度； 油箱通常位于车厢地板隔音材料与底板护甲（区别于车辆底 部轮廓线）之间，因此两者间的距离决定了油箱容积及车辆的续 航里程； 汽车离地间隙（车身与路面的最小距离），决定了诸如操控 性、空气阻力与提升力、越野能力等的整车特性。
的详细设计，它包括对汽车各个部分明确的描述（几 何关系、材料、外观），以及软件开发。产品发布是 对供应商约束的基础，同时也引发了对制造工艺设备 的设计。新车型发布的巨大经济意义，它是设计工程 师在产品可靠性个人责任的基础,另一方面启动了工 装设备制造过程的投资。
3.3 系列车型开发
3.3.1 总成部件设计
3.2 概念设计阶段
3.2.1 新车的概念设计
图3.5展示的是驾驶员 人体工程学、空气动力 学、转向系统和生产的 虚拟评估。这些评估以 及其它整车特性的评估 在第七章和第八章中将 进行详细的论述。
3.2 概念设计阶段
3.2.1 新车的概念设计
虽然大多数整车特性可以基于三维CAD模型进行模拟仿真， 但是概念验证（特别是汽车的转向灵敏性）还是需要实车验证的 ——现有的车辆模型中，底盘和部分传动系统已被更新到了概念 设计阶段的新模型上。
虽然在设计的初始阶段，汽车项目是由相对较小的初始团队 所管理的。在概念阶段开始时，职责已被转移到一个综合性的项 目组织机构。这个项目组织机构委任、监控并控制各个分散的概 念设计团队，制定必要的会议计划和报告的结构，来实现最优合 作。当前的组织模式是：不同整车制造商构建系列车型和车型项 目的组织模型是相似的，他们主要区别在于各个项目经理的优势 不同，尤其是零部件开发中心经理。
□ 多种用途：样车曾经被认为是设计部门的象征，有些管理者确 信，他们设计中心拥有样车的每一款模型。随着汽车公司严格控 制开发成本，所有部门的试车手只能在严格规定的开发周期内共 享数量少得多的样车。
◼ □模拟：通过提高模拟工具的准确性和可靠性来减少对实体原型
3.3.3 原型车制作
虽然测试样车能够提供产品研发所需数据，但是要 评估计划好的生产工艺与车辆制造可行性，首先得把原型 车制作出来。零件通常由原型工装生产并在实验室组装而 不是在生产平台上，样车的生产使用并能评估新设备。与 此同时，根据生产顺序评估每个零件的生产工艺。图3.7 描述了样车制作的典型流程：在临时夹具上手工焊接（左 上），组装前测量样车零部件数据（右上），采用贴近生 产实际的设备来组装预装好的动力总成和悬架（左下）， 对样车进行伪装（右下）。
○项目目标是否可行？在计划的时间、成本、资源下，系列车 型开发是否能够完成？
当上述问题的答案是肯定的，管理部门才会承担创业风险 ，开始对系列车型启动第一款新车的开发，这也意味着将要签 署供应合同，并开始投入不可撤回的资金，例如对系列工装设 备的投资。
3.3 系列车型开发
3.3.1 总成部件设计 新车型概念确定后，接下来就是产品正式发布前
摘要:通过制定产品策略，研发人员得到了待开发车 型的初步构想，这意味着将正式启动了开发项目。作 为项目的首要流程模式，产品开发流程通常分成三个 主要阶段：在初始阶段，阐明项目的技术、经济可行 性；在概念阶段具体化为大家一致认可的开发目标； 而系列化研发阶段的任务就是如何制造汽车，即在某 个汽车制造工厂实现批量化生产。除了上述产品开发 的不同阶段以及与一款车型相关的设计任务以外，还 包括投产以后的后期技术支持及深层开发范畴。
3.2 概念设计阶段
3.2.1 新车的概念设计 在概念设计阶段，为了确保在所开发的汽车推出时
，其性能能够达到预定要求，新车的设计必须把目光放 得足够长远。因为在该阶段，产品的主要表现形式是虚 拟样机和3D实体模型（详见第四章虚拟车辆流程）。首 先采用油泥模型设计汽车的特定内外饰表面，在这之后 将其转换成CAD数据。为了评估整车特性，进而验证汽 车概念设计，需要由设计中心创建三维CAD模型，并在 整车集成的虚拟过程中进行分析。
为整车评估提供样车是整车开发的主要成本之一。一款初期 样车的花费就高达一百万欧元。为降低所需样车的数量及成本， 主要可采用以下三种方式：
3.3.3 原型车制作
□ 配置：通过对需要测试原型车的各个测试部门之间的协商，来 获取车身风格、发动机、变速箱、左舵/右舵、各国版本的不同 组合，使得所需原型车数量最少。以碰撞测试为例，重型发动机 和低强度车身的配置是最危险的。因此，汽车被动安全部门坚持 把最大的柴油机装到敞篷车上。
3.3 系列车型开发
3.3.3 原型车制作
选择制作哪种样车的时机必须慎重考虑。一 方面，后来的版本可以将最新的解决方案纳入样 车，另一方面，早期的版本可以更快得到测试结 果，为可能的设计更改留出更多的时间。在一组 样车中，不同样车投产的顺序是由用户以及测试 的紧迫性所决定的。比如一次失败的碰撞测试会 导致整个车辆结构的全面改变配置。故第一辆样 车通常用来做碰撞测试。
3.2.2 开发目标
为了保证新车项目开发目标具有定量的一致性，就需要应用 目标管理系统与方法。使项目概念中的定量目标保持一致，是重 要的项目节点目标一致的基础。它标志着初步设计阶段的结束， 同时因为它开启了系列车型的开发，同时伴随所有与之相关的成 本和风险，这意味着在这个阶段并没有回报。为此，管理人员不 得不回答一些关键问题，例如： ○新开发车型是否在技术和经济层面上可行？在计划的成本范围 内是否能实现所有的预设功能？是否能达到国内外的法律要求？ ○销售价格和销量的目标是否现实？是否有足够的顾客愿意去买
3.3 系列车型开发
3.3.3 原型车制作 在一个完整新车开发项目中，原始设备制造商通常
制造与测试两组原型车：一组是早期样车，用来概念车 的评估，由此进行一些必要的设计修改；另一组原型车 吸收这些修改并验证其可行性。若在第二组原型样车推 出之前，就投资大型零件生产所需的系列制造装备，基 于第二组样车的测试结果而更改设计的代价是非常昂贵 的，同时也冒着延迟原计划投产的风险。
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3.3.3 原型车制作
为了获得真实的测试结果，样车的测试不能局限于设备的检 测。然而，过早地在公路上暴露车身造型和其他设计特征不但会 使竞争对手为了取得优势而相应地调整自己的产品，而且更重要 的是会降低当前车型对消费者的吸引力而对销量和售价产生负面 的影响。出于这两个原因，样车通常会被伪装起来，开发初期会 深度伪装，直到末期伪装程度才会减轻。
3.1.2 经济可行性
3.1 方案策划阶段
3.1.2 经济可行性
表3.1中所列的样本值能帮助读者直观的了解一个 简单汽车项目的财务状况。
3.1 方案策划阶段
3.1.2 经济可行性
基于上述数据，作为该商业案例的主要财务指标，净现 值（NVP）经计算为30亿欧元。图3.4显示了项目每年的收支 状况以及相应的净现值曲线。
3.1 方案策划阶段
3.1.1 技术可行性
新产品目标框架还包括一个通用的结构，它决定了哪 些零件或部件（新设计的或承载件）可以从现有的车型中重 复使用。如果开发项目包括了整个车型系列，那么目标框架 必须涵盖并且适用于车型系列的所有改款车型。它的通用结 构还必须与基础车型的独有部件或唯一改款车型的单一部件 相适应，同时还要与更多改款车型的共用部件适应。因此， 在一个车型系列中，所有改款车型的初始阶段是与基础车型 同时启动的，而基础车型与改款车型接下去的各个阶段的启
动时间是相互独立的。
3.1 方案策划阶段
3.1.2 经济可行性 在初始阶段的末尾，基于对整个汽车开发生命
周期各类收入和支出的合理假设，针对新车型或车 型系列提出一个一致的可行的且必须有效的商业方 案（如图3.3)。根据这些图表，只有在得到一个切 实的投资回报（ROI）或是净现值（NPV）后，项目 才能继续并引入概念阶段。这个商业方案通常是由 一个代表公司策略、市场、研发、采购、生产和财 务的团队来提出的。
3.1 方案策划阶段
3.1.2 经济可行性
最终的净现值是一个十分重要的指标，因为它 将决定是否要继续推进这个项目。所以研发人员不 仅要估算它的数值，还要了解其敏感性，这都是非 常关键的。如果表3.1中假定的数值发生如下波动， 那么将导致净现值产生5亿欧元的偏差：
单车售价 500欧元（1.1%） 销售量 10000台（4.0%） 单车制造成本 500欧元（3.1%） 投资 7千万欧元（10.0%）
为了保证最后所交付的零件在成本、质量和可靠性方面在 计划之内，在系列化开发阶段的开始就需要挑选并授权供应商。 他们和原始设备制造商一起设计、开发系列化制造零件所必须的 工装、设备以及工艺流程。
3.3.2 整车集成
在系列化开发过程中，核心任务是将各个部件和系统整合 成一辆车，并使其符合合法性要求以及装备其他设备后满足初始 设计时所要求的整车特性。为了评估和最终验证，原型车、预量 产化汽车、量产化汽车都会进行试验。图3.6表示了整车验证的 典型试验。
3.1 方案策划阶段
3.1 方案策划阶段
3.1.1 技术可行性
汽车的设计流程（将在第7.3节中详述）开始于初始 阶段。研发人员选定大体的车身概念，基于计划好的汽车 功能开发主要部件，并大致确定它们在汽车中的安放位置 ，同时绘制出内饰、外饰造型草图。初始零件布局过程（ 通常属于二维设计），是对临界尺寸链的分析并解决他们 之间的冲突。以图3.2为例，这是一张车厢后座的尺寸链 示意图，该尺寸链从后车身顶盖开始，经过顶蓬内饰、后 座乘客（头部、肩背和臀部）、后座泡沫垫、车厢地板、 隔音材料及油箱，最终止于底板护板。在这整条尺寸链中 ，根据设计要求，需要解决一系列目标冲突：