1.1 汽車產(chǎn)品的正向開發(fā)

1.1.1 汽車產(chǎn)品的正向開發(fā)過程

一般來說，從決定新產(chǎn)品開發(fā)意向開始到產(chǎn)品可以在市場(chǎng)上銷售的整個(gè)過程稱為產(chǎn)品開發(fā)。汽車產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)、銷售、使用等各個(gè)領(lǐng)域，是一個(gè)巨大而復(fù)雜的系統(tǒng)工程。一款全新汽車產(chǎn)品的正向開發(fā)、生產(chǎn)和銷售過程要經(jīng)歷產(chǎn)品企劃、整車屬性指標(biāo)定義、造型、產(chǎn)品設(shè)計(jì)與驗(yàn)證、供應(yīng)商確定與采購(gòu)、樣件和樣車的制造與試驗(yàn)驗(yàn)證、產(chǎn)品公告及認(rèn)證、生產(chǎn)設(shè)備的制造、安裝與調(diào)試、規(guī)模化生產(chǎn)、銷售和售后服務(wù)等各種活動(dòng)。一個(gè)全新設(shè)計(jì)或基于自身平臺(tái)部分更新設(shè)計(jì)的產(chǎn)品開發(fā)稱為產(chǎn)品的正向開發(fā)設(shè)計(jì)，通常這個(gè)過程需要的時(shí)間在12～48個(gè)月之間。

1.1.2 汽車產(chǎn)品的整車屬性

汽車是一種全球擁有量巨大、銷售范圍較廣、存在時(shí)間較長(zhǎng)的復(fù)雜機(jī)電商品。它作為一種交通和運(yùn)載工具，具有載人、載貨、長(zhǎng)時(shí)間和長(zhǎng)距離行駛的功能屬性；作為一種個(gè)人使用的商品，需要具有容易使用、安全、方便、舒適、美觀、經(jīng)濟(jì)、可靠和耐用等各種特征屬性；作為企業(yè)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的產(chǎn)品，要求具有經(jīng)濟(jì)性、生產(chǎn)連續(xù)和一致性、質(zhì)量保障等屬性；它同時(shí)也會(huì)影響到社會(huì)與環(huán)境，因此國(guó)家或政府針對(duì)汽車產(chǎn)品制定了各種法規(guī)或標(biāo)準(zhǔn)，以確保其健康、節(jié)能、環(huán)境保護(hù)等社會(huì)屬性。汽車產(chǎn)品的使用者、生產(chǎn)企業(yè)和政府管理部門對(duì)汽車產(chǎn)品的眾多要求，構(gòu)成了汽車的整體通用特性，這被稱為汽車產(chǎn)品的整車屬性。它表述了汽車使用者、生產(chǎn)企業(yè)、政府或社會(huì)關(guān)注的汽車通用特性或總體指標(biāo)。

汽車企業(yè)對(duì)汽車的整車屬性的定義和分類大體類似。本書將汽車產(chǎn)品的整車屬性歸納為以下15類。

1.造型和感知質(zhì)量

造型是指汽車整體形狀或風(fēng)格及顏色搭配，是給客戶的第一個(gè)感觀印象。除了整體造型之外，汽車外表、內(nèi)飾的精細(xì)程度及制造質(zhì)量也是客戶對(duì)所關(guān)注車型的第一感性認(rèn)識(shí)，稱為靜態(tài)感知質(zhì)量。它包括視覺、觸覺、聽覺、嗅覺以及乘坐舒適性與方便性感受。

2.功能與配置

汽車需要滿足市場(chǎng)或顧客需要的各種功能要求，以及車輛結(jié)構(gòu)配置、動(dòng)力性配置、功能配置、智能網(wǎng)聯(lián)配置、舒適性配置、檔次性配置等用戶關(guān)心的車輛基本配置要求。

3.總布置

汽車的總布置主要包括平臺(tái)架構(gòu)、機(jī)械布置和人機(jī)工程。平臺(tái)架構(gòu)是在架構(gòu)原則的指引下，通過各種公用模塊來搭建具有不同屬性特征的平臺(tái)。機(jī)械布置是指汽車內(nèi)部各個(gè)功能系統(tǒng)的空間分配和尺寸制定的設(shè)計(jì)約束，即將構(gòu)成整車的各個(gè)系統(tǒng)通過優(yōu)化平衡的方案整合到一起的過程。人機(jī)工程則是從人的生理和心理特點(diǎn)出發(fā)，研究人、機(jī)、環(huán)境相互關(guān)系的設(shè)計(jì)與布置。

4.溫度適應(yīng)性能

汽車的使用環(huán)境可以從冰天雪地到烈日炎炎。汽車產(chǎn)品必須能夠在這些溫度下正常工作，并且為乘員提供舒適的環(huán)境條件。汽車的溫度管理涉及所有與溫度相關(guān)的性能，包括空調(diào)系統(tǒng)、車輛的熱管理、除霜化冰和車輛在低溫下的冷起動(dòng)性能等。

首先，汽車給乘員提供的空間是一個(gè)封閉的空間。車內(nèi)的環(huán)境溫度調(diào)節(jié)對(duì)于乘員乘坐的舒適性至關(guān)重要。空調(diào)是提供車內(nèi)暖風(fēng)和降溫的系統(tǒng)。空調(diào)系統(tǒng)的性能是車輛溫度管理的一個(gè)重要方面。車輛的熱管理還包括發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)部的熱平衡和熱防護(hù)，要確保車輛在各種極端溫度和駕駛條件下的各種水溫或油液溫度在正常工作范圍；要保證熱源周圍的零部件滿足熱防護(hù)的要求，不會(huì)出現(xiàn)因高溫而失效或者性能下降。汽車在低溫或冰雪條件下的除霜化冰是汽車使用的基本保障功能之一。在極冷條件下，車輛的冷起動(dòng)性能也是車輛的重要性能之一。這些性能都屬于溫度適應(yīng)性特征范疇。

5.電子電器性能

汽車的電子電器設(shè)備包括燈光、車輛信息顯示、人機(jī)交互界面（Human-Machine-Interface，HMI）和娛樂系統(tǒng)。電子電器性能包括在極限條件下（如過載）電子電器設(shè)備的性能、電器系統(tǒng)零部件抗電磁輻射干擾能力（電磁兼容性），以保證汽車的電子電器設(shè)備不會(huì)因?yàn)樵谌菰S的極限工作條件下和電磁環(huán)境中功能喪失或性能衰減。

6.車輛動(dòng)力學(xué)性能

車輛動(dòng)力學(xué)表述汽車行駛操作時(shí)的性能，包括操縱穩(wěn)定性、平順性、制動(dòng)性能和轉(zhuǎn)向性能等，是車輛行駛的基本性能。

操縱穩(wěn)定性是指汽車在行駛狀態(tài)下能否完全按照駕駛員的操作完成改變運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)速度，且當(dāng)遭遇外界干擾時(shí)，汽車能夠抵抗干擾而保持穩(wěn)定行駛的能力。它包括轉(zhuǎn)向回正、穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)向輕便、蛇形行駛和直線行駛時(shí)車輛的穩(wěn)定性等。

平順性是指汽車在行駛狀態(tài)下，由于路面不平而引起的座椅振動(dòng)對(duì)乘員舒適性的影響程度。

制動(dòng)性能是指汽車在制動(dòng)過程中表現(xiàn)出來的良好程度，包括制動(dòng)距離、制動(dòng)穩(wěn)定性、踏板感覺、ABS性能等。

轉(zhuǎn)向性能是指汽車在靜止或行駛過程中能否根據(jù)駕駛員通過轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)向操作實(shí)現(xiàn)車輛（或車輪）轉(zhuǎn)向功能的便利性和準(zhǔn)確性。它包括轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)向力的大小和轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)向回正性能等。

7.動(dòng)力性、動(dòng)力經(jīng)濟(jì)性和駕駛性

汽車動(dòng)力是汽車最重要的屬性之一，與動(dòng)力有關(guān)的汽車性能有動(dòng)力性、動(dòng)力經(jīng)濟(jì)性和駕駛性。

動(dòng)力性體現(xiàn)車輛動(dòng)力的強(qiáng)勁程度，通常用戶認(rèn)為汽車在路口停車后的起步加速快、高速行駛中超車并線敏捷是動(dòng)力性好的表現(xiàn)。實(shí)際上，動(dòng)力性指標(biāo)包括最高車速、百公里加速性能、中高速加速性能、爬坡性能和牽引能力等。動(dòng)力經(jīng)濟(jì)性也稱能耗經(jīng)濟(jì)性或能耗，是指汽車以最少的能源消耗量完成單位運(yùn)輸量的能力。對(duì)于燃油汽車，評(píng)價(jià)指標(biāo)為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)載荷下行駛每百公里消耗的燃油量（簡(jiǎn)稱油耗）；而電動(dòng)汽車評(píng)價(jià)指標(biāo)則是標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)載荷下行駛每百公里消耗的電量（簡(jiǎn)稱電耗）。動(dòng)力經(jīng)濟(jì)性的指標(biāo)包括等速能耗、綜合能耗、續(xù)駛里程等。駕駛性是評(píng)價(jià)車輛在起動(dòng)、熄火、怠速、加減速、換檔、巡航、輕踩加速踏板、快松加速踏板等工況下的性能反饋。

8.噪聲、振動(dòng)（NVH）

NVH是噪聲（Noise）、振動(dòng)（Vibration）和粗糙度（Harshness）的英文縮寫。噪聲是車內(nèi)人員不希望聽到的聲音；振動(dòng)是車內(nèi)人員在駕乘過程中身體的感受；粗糙度也是人體感知舒適性的衡量。NVH的噪聲或振動(dòng)源通常來自動(dòng)力系統(tǒng)、道路狀況及風(fēng)力大小。

9.全生命周期的產(chǎn)品性能

汽車全生命周期的產(chǎn)品性能是指產(chǎn)品在其全生命周期內(nèi)保持其功能與性能以及市場(chǎng)剩余價(jià)值的能力。這是一項(xiàng)比較特殊的產(chǎn)品性能，因?yàn)樗缭捷^長(zhǎng)的時(shí)間范圍，有較長(zhǎng)的時(shí)間因素，更多地體現(xiàn)在產(chǎn)品售后的長(zhǎng)期使用中。

汽車企業(yè)通常從多個(gè)方面考察汽車全生命周期的產(chǎn)品性能，如客戶的滿意度、結(jié)構(gòu)的耐久性、動(dòng)力總成的耐久性、耐蝕性、抗老化性、質(zhì)量、維護(hù)和保養(yǎng)性、可修理性、回收與再利用性、質(zhì)保索賠與成本、二手車市場(chǎng)價(jià)值等，可歸結(jié)為整車功能的可靠性、設(shè)計(jì)的可靠性和制造的可靠性。耐久性是指在長(zhǎng)期和正常的使用條件下，產(chǎn)品在一定衰減情況下還能保持其功能和性能、不發(fā)生失效的能力。

10.安全性能

汽車的安全性能是指所有汽車預(yù)防交通事故發(fā)生和在交通事故發(fā)生時(shí)減少乘員和行人傷害的功能。汽車的安全性能包括主動(dòng)安全、被動(dòng)安全、燈光和信號(hào)安全。

主動(dòng)安全是指車輛在碰撞發(fā)生前，對(duì)車輛進(jìn)行主動(dòng)控制以避免事故發(fā)生或減輕事故損傷的能力。目前，智能駕駛汽車增加了各種傳感器和車輛自動(dòng)控制功能，能夠發(fā)現(xiàn)和識(shí)別險(xiǎn)情、自動(dòng)控制車輛回避險(xiǎn)情或避讓其他車輛，從而避免車輛事故。被動(dòng)安全是指當(dāng)車輛發(fā)生碰撞時(shí)，最大限度地減少車內(nèi)人員和行人受傷的能力。當(dāng)前，車輛碰撞能力測(cè)試的工況包括正碰、偏置碰、側(cè)碰、后碰等。燈光和信號(hào)安全包括燈光和警示信號(hào)裝置的視覺效果等。

11.水管理性能

汽車的水管理性能包括整車涉水能力和密封性能，主要是保證車輛在設(shè)計(jì)容許水位高度涉水，以及在雨雪中正常行駛；正常洗車時(shí)車內(nèi)不會(huì)進(jìn)水；停車浸泡在規(guī)定高度水中不影響車輛的正常使用等。

12.空氣動(dòng)力學(xué)性能

空氣動(dòng)力學(xué)性能是指車輛在行駛中空氣與車輛相對(duì)運(yùn)動(dòng)，沿著車輛的表面、穿流空間和間隙形成的氣流對(duì)車輛造成的阻力作用，主要的性能參數(shù)是整車風(fēng)阻系數(shù)。

13.生態(tài)環(huán)保性能

國(guó)家正通過制定和逐步實(shí)施生態(tài)汽車評(píng)價(jià)相關(guān)法規(guī)，提出在汽車產(chǎn)品全生命周期內(nèi)，對(duì)人體健康、環(huán)境影響、能源消耗等方面進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)與認(rèn)證。其內(nèi)容包括車內(nèi)空氣質(zhì)量、車內(nèi)噪聲、有害物質(zhì)、尾氣排放、綜合能耗，以及材料回收利用和汽車生命周期碳排放量等指標(biāo)。

14.重量

重量是汽車產(chǎn)品的一個(gè)基本屬性，主要指汽車自身的重量。整車的重量直接影響車輛的動(dòng)力性、動(dòng)力經(jīng)濟(jì)性和成本，是一項(xiàng)非常重要的整車屬性指標(biāo)。

15.全生命周期成本

全生命周期成本構(gòu)成是站在購(gòu)車消費(fèi)者立場(chǎng)，通過分析和研究產(chǎn)品原材料制備、工藝制造或裝配過程，以及銷售、使用、維修、回收、報(bào)廢等汽車產(chǎn)品全生命周期中各個(gè)階段的成本耗費(fèi)構(gòu)成匯總而得到的。

將以上整車屬性內(nèi)容精簡(jiǎn)歸納總結(jié)在表1-1中。

汽車的整車屬性是隨時(shí)代的變化、技術(shù)的進(jìn)步、人們需求的增加、政府管理的加強(qiáng)和汽車產(chǎn)品的升級(jí)不斷發(fā)展和變化的，并且仍然在變化和發(fā)展中。例如，靜態(tài)感知質(zhì)量、生態(tài)設(shè)計(jì)或環(huán)保性等都是近十年內(nèi)發(fā)展起來的整車屬性要求。當(dāng)今汽車發(fā)展的一個(gè)新趨勢(shì)是汽車的電動(dòng)化和智能化。例如，隨著智能網(wǎng)聯(lián)化的迅速發(fā)展，傳統(tǒng)動(dòng)力總成將向電動(dòng)化轉(zhuǎn)型，電子電器軟件架構(gòu)很快將作為汽車開發(fā)的主要屬性之一。

從汽車總體屬性或特征可以看出，復(fù)雜的汽車產(chǎn)品為滿足用戶及法規(guī)等要求，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)過程中就必須考慮各種技術(shù)屬性要求。例如：在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮滿足使用者需求的配置和功能屬性；滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求的設(shè)計(jì)屬性（如總布置）；滿足政府要求的社會(huì)屬性（如生態(tài)環(huán)保）；生產(chǎn)制造企業(yè)需要管控的經(jīng)濟(jì)屬性（如成本）等。因此，在汽車開發(fā)過程中各類屬性都需要制定相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)加以管控。

1.1.3 整車屬性技術(shù)指標(biāo)分解和轉(zhuǎn)化及目標(biāo)達(dá)成

綜上所述，汽車產(chǎn)品的技術(shù)特征可以用整車屬性來表達(dá)。對(duì)于特定新開發(fā)車型的整車各項(xiàng)技術(shù)屬性主要是根據(jù)新車型產(chǎn)品開發(fā)商品性戰(zhàn)略目標(biāo)和定位要求決定的，其整車屬性的綜合技術(shù)表現(xiàn)指標(biāo)主要由“整車產(chǎn)品設(shè)計(jì)任務(wù)書”中的“整車技術(shù)規(guī)范”（Vehicle Technical Specifications，VTS）來表述。VTS技術(shù)指標(biāo)對(duì)一輛汽車的各項(xiàng)技術(shù)屬性進(jìn)行綜合的定義或評(píng)價(jià)，涵蓋了整車技術(shù)屬性所有內(nèi)容。它將整車的每個(gè)屬性都展開為多個(gè)具體量化或可評(píng)測(cè)的技術(shù)指標(biāo)。整車是否達(dá)標(biāo)的評(píng)測(cè)也是根據(jù)這些目標(biāo)值（上百個(gè)）而進(jìn)行的，評(píng)價(jià)可以是客觀量化的，也可以是主觀對(duì)標(biāo)評(píng)測(cè)。然而，要保證整車技術(shù)指標(biāo)的真正落地，必須將整車各項(xiàng)指標(biāo)分解并體現(xiàn)在相關(guān)系統(tǒng)和零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，并在系統(tǒng)及零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范或技術(shù)要求中具體體現(xiàn)，作為各級(jí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)檢查或驗(yàn)收依據(jù)。例如，針對(duì)整車功能屬性的性能評(píng)價(jià)：功能屬性是產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)某種行為的表達(dá)，性能是功能屬性能力的優(yōu)劣描述，即該功能屬性好與差的度量。通過VTS中大量整車性能評(píng)價(jià)目標(biāo)值，就可以比較完整地表述其功能屬性的客觀表現(xiàn)，是否達(dá)到產(chǎn)品初始戰(zhàn)略目標(biāo)或定位要求。同時(shí)，整車性能目標(biāo)還需要進(jìn)一步分解到各個(gè)系統(tǒng)或總成，直至零件的性能目標(biāo)要求中去，并逐級(jí)通過性能指標(biāo)驗(yàn)證，才有可能保證整車各項(xiàng)性能目標(biāo)的達(dá)成，這又稱為性能開發(fā)設(shè)計(jì)，相關(guān)內(nèi)容將在第2章中詳細(xì)敘述。值得一提的是，性能目標(biāo)必須真實(shí)地反映用戶的需求，整車性能沒有最好，只有最合適，這也是汽車產(chǎn)品正向設(shè)計(jì)開發(fā)原則。

整車層面的VTS指標(biāo)不僅需要繼續(xù)往下分解，還要同步進(jìn)行屬性目標(biāo)轉(zhuǎn)化與控制（Attribute Transform & Control，AT&C），即將整車屬性目標(biāo)向各個(gè)總成或系統(tǒng)，直至底層零件分解；在形成各級(jí)技術(shù)評(píng)價(jià)指標(biāo)的同時(shí)，還需將評(píng)價(jià)技術(shù)指標(biāo)要求轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)或零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范。通過指標(biāo)分解，使各系統(tǒng)明確圍繞整車屬性目標(biāo)達(dá)成進(jìn)行相關(guān)工作，并以此來確定系統(tǒng)、總成和零件具體控制因素和主要參數(shù)等。例如整車加速性能目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，一般可由整車發(fā)動(dòng)機(jī)大小、動(dòng)力系統(tǒng)傳動(dòng)效率、整車重量等主要因素決定。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)效率初步確定之后，整車重量就成為達(dá)成預(yù)定整車加速性能目標(biāo)的關(guān)鍵要素。而不同的整車重量又決定了整車關(guān)鍵系統(tǒng)或總成的結(jié)構(gòu)和工藝技術(shù)方案，并帶來相應(yīng)的整車成本變化。這就需要綜合協(xié)調(diào)或平衡動(dòng)力性能目標(biāo)，以及動(dòng)力選型和重量等目標(biāo)，從而提出明確的技術(shù)參數(shù)指標(biāo)要求及相關(guān)結(jié)構(gòu)集成設(shè)計(jì)要求。而針對(duì)指定的整車重量目標(biāo)，又要逐級(jí)分解到各個(gè)系統(tǒng)，分配給系統(tǒng)不同的重量目標(biāo)意味著不同的材料和工藝選擇，以及不同的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)集成設(shè)計(jì)技術(shù)方案選擇。這種基于整車眾多的綜合屬性指標(biāo)層層分解到零部件層級(jí)，并同步轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)要求或規(guī)范；之后再?gòu)牧悴考牧稀⒐に嚒⒔Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)逐級(jí)集成為系統(tǒng)或總成，并按照分解的系統(tǒng)或總成的性能目標(biāo)要求檢查或驗(yàn)證結(jié)構(gòu)集成設(shè)計(jì)，最終形成整車結(jié)構(gòu)集成設(shè)計(jì)，滿足整車各種屬性目標(biāo)要求的過程，就是整車屬性技術(shù)目標(biāo)達(dá)成的技術(shù)路徑或方法，可由圖1-1來表達(dá)。