1.2 汽車產(chǎn)品開發(fā)中的整車集成與結(jié)構(gòu)集成

1.2.1 整車集成與結(jié)構(gòu)集成的關(guān)系

從一般意義上說，集成就是組合，是一些孤立的單元通過某種方式改變原有的分散狀態(tài)集中在一起，相互產(chǎn)生聯(lián)系，從而構(gòu)成一個有機(jī)整體的過程。汽車就是一個典型集成的產(chǎn)品。

汽車是一種具有可駕駛性、可承載性和安全舒適性等多重屬性的交通工具。燃油汽車主要由發(fā)動機(jī)、底盤、車身和電子電器等系統(tǒng)組成。一般的轎車由上萬個不可拆解的獨立的零部件組成，其零部件總數(shù)甚至可以達(dá)到3萬個之多。然而，汽車并不是一個通過簡單機(jī)械堆積而成的產(chǎn)品。當(dāng)新開發(fā)車型戰(zhàn)略目標(biāo)和定位確定之后，代表整車各項技術(shù)屬性的VTS指標(biāo)也隨之初步設(shè)定，并分解為系統(tǒng)、子系統(tǒng)、零部件級相應(yīng)性能目標(biāo)和相應(yīng)結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)要求；以造型和整車各個屬性指標(biāo)達(dá)成為目標(biāo)的汽車產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計同步開展起來；借助各種虛擬驗證或快速驗證工具的反復(fù)驗證，結(jié)構(gòu)集成對各個單元零件、子系統(tǒng)、系統(tǒng)、總成進(jìn)行不斷反復(fù)優(yōu)化組合；整車結(jié)構(gòu)集成以VTS整車屬性指標(biāo)為目標(biāo)，最終將各個系統(tǒng)或總成有效地匹配與集成，完成整車裝配；然后通過性能集成對整車反復(fù)進(jìn)行各項性能指標(biāo)的標(biāo)定、匹配及評價；有時還需同步適當(dāng)調(diào)整或平衡VTS各項指標(biāo)之間的關(guān)系與目標(biāo)值；最終實現(xiàn)滿足整車VTS上百個指標(biāo)的整車各項屬性要求。這個不斷調(diào)整、組合、優(yōu)化與平衡的過程被稱為汽車的整車集成。

一般來說，整車集成可以分為性能集成與結(jié)構(gòu)集成，結(jié)構(gòu)是性能的載體，性能是結(jié)構(gòu)的靈魂。結(jié)構(gòu)集成又稱為物理集成或系統(tǒng)集成，是從不可分解的零件經(jīng)過合理設(shè)計逐一層層裝配為系統(tǒng)或總成，反復(fù)平衡和優(yōu)化形成最佳的結(jié)構(gòu)組合的過程，它是實現(xiàn)或達(dá)成預(yù)期的整車性能目標(biāo)或其他屬性目標(biāo)的基礎(chǔ)。每一個系統(tǒng)或總成都是結(jié)構(gòu)集成的產(chǎn)物，因此，每個專業(yè)或領(lǐng)域都有結(jié)構(gòu)集成設(shè)計，例如動力總成、底盤、車身、電器等。而整車結(jié)構(gòu)集成是站在整車高度的系統(tǒng)集成，首先根據(jù)整車屬性目標(biāo)要求，創(chuàng)建或詮釋一系列相關(guān)結(jié)構(gòu)集成設(shè)計目標(biāo)和技術(shù)要求，并分解到各個專業(yè)領(lǐng)域作為其系統(tǒng)和零部件設(shè)計的依據(jù)；并采用本書中各個章節(jié)提及的方法和工具，通過與各個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計反復(fù)溝通與協(xié)作，引導(dǎo)各專業(yè)完成合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計；再將各個專業(yè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計整合到一起，利用虛擬驗證工具、模型或樣件試驗、評審或評價方法檢查與評估整車結(jié)構(gòu)集成設(shè)計數(shù)據(jù)各項性能指標(biāo)達(dá)成風(fēng)險，進(jìn)行整車結(jié)構(gòu)集成有效的組合與匹配；基于對整車平臺架構(gòu)、總布置、人機(jī)工程、碰撞安全、NVH、可靠耐久、裝配質(zhì)量、感官品質(zhì)、重量和成本等跨專業(yè)整車質(zhì)量或?qū)傩灾笜?biāo)進(jìn)行綜合平衡與優(yōu)化，使新開發(fā)車型的各項整車屬性達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。

1.2.2 整車結(jié)構(gòu)集成的任務(wù)和目標(biāo)

汽車是一個多系統(tǒng)、由零部件集合而成的產(chǎn)品。各專業(yè)根據(jù)分解的技術(shù)要求或條件分別開展其結(jié)構(gòu)設(shè)計，由于各自站在本專業(yè)的角度或立場，在整車結(jié)構(gòu)集成層面常常會產(chǎn)生沖突。例如對于前輪減振塔的結(jié)構(gòu)剛度要求，從整車碰撞角度設(shè)計，希望在碰撞過程中能夠容易變形吸收能量，而從NVH提高車身剛度和穩(wěn)定性而言，又希望更加剛硬，這就需要整車結(jié)構(gòu)集成專家來平衡或協(xié)調(diào)雙方技術(shù)方案，達(dá)成結(jié)構(gòu)設(shè)計目標(biāo)共識。另外，滿足零件、系統(tǒng)和總成技術(shù)要求的結(jié)構(gòu)設(shè)計也可能有多種設(shè)計方案，而不同系統(tǒng)結(jié)構(gòu)集成方案的設(shè)計組合會導(dǎo)致整車VTS各項指標(biāo)產(chǎn)生不同結(jié)果或差異。整車結(jié)構(gòu)集成的任務(wù)是從整車目標(biāo)屬性的角度出發(fā)，通過對各個系統(tǒng)機(jī)構(gòu)設(shè)計提出相關(guān)技術(shù)要求或條件，從而指導(dǎo)相關(guān)的結(jié)構(gòu)設(shè)計和系統(tǒng)組合的開發(fā)，使得各個系統(tǒng)在統(tǒng)一的約束和條件下開展零部件或系統(tǒng)設(shè)計工作，在開發(fā)的過程中反復(fù)不斷地檢查、評估、平衡和優(yōu)化，以便滿足整車各項屬性指標(biāo)。整車結(jié)構(gòu)集成的目標(biāo)是在系統(tǒng)工程意義下形成最優(yōu)化組合，最終達(dá)成整車技術(shù)屬性各項指標(biāo)的最佳效果或平衡。