整車開發中產品概念開發的方法

2021-01-10 騰訊網

對汽車開發來講產品概念concept 是產品開發的開始,當前,整車概念concept是在技術設計前提的基礎上發展起來的,技術設計前提來自於諸如電氣化車輛的續航裡程等屬性(什麼是整車屬性點擊整車開發概覽 Vehicle Development Projects -整車開發流程第一章 An Overview了解)。對於各自的概念定位,通過市場調研和競爭比較確定的相關目標群體的客戶需求是決定性的。技術趨勢(如全自動駕駛1;FAD)和商業模式創新(如按需移動;ODM)有可能改變用戶的移動行為,從而改變車輛概念的特徵。此外,由於這些趨勢,移動性的模態值,例如個人加速行為或動態駕駛需求,對於選定的客戶用例可能變得不那麼重要。尤其是面向需求的ODM服務,它將通過FAD-vehicle概念獲得新的靈活性。因此,在未來,確定整車概念設計前提的傳統方法不再單獨適用,需要綜合考慮,所以本文將介紹兩種不同概念設計方法:

傳統基於產品區間以及車身風格,動力傳動系統概念的方法。

以及基於出行需求預測的概念設計方法。

將運輸研究的結果與車輛概念的技術設計聯繫起來,是汽車工業產品開發早期階段的一種新方法。對於確定的車輛概念,估計基本設計參數。接著分析了相應的技術實現,即車輛結構設計的尺寸。開發的評估方法最初是在當前車輛產品組合(什麼是產品組合點擊從上海車展初探產品矩陣組合Product Portfolio)的基礎上描述的。本文著重簡析在車輛概念技術設計方面所應用的方法學,希望能給到當前變革中的汽車行業一些啟發。

什麼是汽車車輛概念

在文獻和汽車工業中,有關車輛概念和結構設計的術語並沒有統一的定義。為了更好地理解本文中使用的術語,我們根據Achleitner等人的理論設定了一個定義。車輛概念描述了產品理念的設計前提,原則上確保其技術實現。車輛概念包括車身樣式的規格、座椅數量和乘客所需的空間、後備箱的尺寸、主要幾何尺寸以及考慮整車布置的傳動系概念。

汽車工業中車輛概念設計分析

本文從描述產品功能和幾何技術方案概念的產品平臺架構(平臺架構文章關注我們的平臺架構專題)的一般定義出發,將汽車平臺架構定義為一系列相互依存的汽車概念在一定程度上存在差異的通用技術解決方案概念。基於此定義,整車平臺架構描述了實現車輛概念的功能和幾何限制。整車平臺架構各模塊之間的接口基於標準化原則和設計指南,以便使用遺留部件。

圖1旨在進一步說明整車架構的技術解決方案概念、相應的設計限制(邊界)和技術概念跳躍之間的聯繫。如果在整車架構的技術方案概念內超出了設計前提的限制,例如整車總重,則無法再根據要求實現相應的車輛概念。然而,在這種情況下,進一步增加整車架構的設計極限將導致車輛概念的特性(單個產品優化)減少,從而降低總效益。車輛體系結構中的設計優化通常設置在參考產品上,並根據產品組合中的相關性(例如最高銷售量或貢獻利潤)對其進行優先排序。整車架構可以在技術概念跳躍方面有所不同,這使得設計極限發生變化。主機廠的整車架構的設計限制由產品組合的設計前提和技術解決方案概念決定。

基於產品區間以及車身風格,動力傳動系統概念

主機廠的產品組合和整車架構是相互聯繫的。因此,產品組合代表了所有不同的車輛概念,從而確定了長期的設計極限(Tesch 2010)。在汽車行業,產品組合中的車輛概念通常根據

1,汽車產品區間和車身風格的特點進行區分。

2,此外,還可以根據各自的傳動系概念進行區分(Schneider 2006)。

但是現在由於車身風格更加靈活以及動力傳動系統多樣化那麼未來產品組合規劃的決策是更多的是基於對銷售市場發展和客戶需求的假設。

作為一個例子,圖2顯示了寶馬集團的產品組合,矩陣由車身類型和車輛區間組成。產品組合中的車輛使用顏色編碼分配到相應的技術解決方案概念(參見圖例)。

根據Cornett(2002),在當今的解決方案空間布置中,設計和區分車輛結構的主要方面是傳動系的配置和相應的主驅動軸的選擇。

以下圖表說明了使用上述產品組合中選定的車輛模型,車輛概念和架構設計之間的關係。資料庫採用開源ADAC汽車目錄系列產品組合的已發布數據(ADAC 2018)。評估的目的是分析特定車輛概念群與相應車輛結構之間的關係。

圖3最初顯示了與車輛長度(L103)相關的車輛高度(H-100-B)的下限和上限,以及與傳動系配置相關的相應分配。根據評估結果,

橫向前置發動機配置的車型根據車身風格可分為平板(掀背式)和高(SUV、MPV)兩大類車型。

另一方面,具有縱向前置發動機配置的車型具有更高的幾何設計極限,因為三個車輛段和五種車身類型由各自的車輛結構覆蓋。通過評估可以識別出三個在幾何特徵上存在顯著差異的主要集群。

圖4顯示了發動機動力相對於車輛總重的限制。對於每種車型,考慮了發動機輸出最低和最高的兩種配置。該評估還表明,與採用縱向前置發動機配置的車型相比,橫向前置發動機配置的車型在最大發動機輸出功率方面受到限制,並且功能設計極限的分布範圍明顯較低。根據獨立於特定主機廠的產品組合的類似分析,當前車輛結構的差異通常基於技術概念的飛躍,例如傳動系配置。根據評估的車輛數據(如圖1所示),可以看出,隨著車輛概念設計前提之間的差異越來越大,與必須涵蓋的單一車輛架構相比,具有不同技術解決方案概念的進一步車輛架構可提供優勢所有車型。尤其是在考慮當前和未來的趨勢時,如自動駕駛,或者基於出行需求。

因此,主機廠在開發未來的車輛概念和平臺架構時,將面臨考慮新的傳動系統概念和不同的客戶特定出行要求的挑戰。本節中介紹的評估方法將作為產品組合應用示例的一部分再次執行,同時考慮到所提到的趨勢。

基於未來機動需求預測的車輛概念推導

基於未來機動需求出行分析,那麼一個前提是有數據支持分析預測,有了數據之後是通過參數量化移動性行為,模擬的移動性數據隨後連結到設計前提,並使用聚類分析進行評估。例如使用的空間出行需求模型是對DLR交通研究所先前模型的改編,該模型是在「自主駕駛——車輛自動化對機動行為的影響」研究的背景下開發的(Trommer等人。2016年)由慕尼黑機動研究所(ifmo——寶馬集團的研究機構)贊助。對於本文提出的分析,為了符合總體方法,對建模方法進行了修改和簡化。此外,Kr ger等人的發現。(2016)和Kr ger等人。(2018)用於模擬模型。因此,空間出行需求模型的方法綜合了微觀(模擬人口的生成、出行生成)和宏觀(模式選擇)要素。aspatial旅行需求模型的結果是為2035年德國選定的未來移動場景建立了一個微觀數據集,其中考慮了一種新的FAD ODM服務作為一種附加模式替代,在下文中稱為自動汽車共享(ACS -Autonomous Car Sharing 自動駕駛共享)。在所選方案中,ACS服務僅適用於居住人數超過100000的城市的出行,因為城市地區被認為是該商業模式最有可能使用的區域。選擇該方法是為了確定所考慮模式備選方案的具體出行特徵。ACS代表了一種新的模式,它打破了汽車使用和汽車所有權以及駕駛執照所有權之間的聯繫。因此,有必要對不同於傳統模式的方案進行描述,以便在建模中實現顯著的差異化。為了區分這一點,我們設置了適當的前提條件,以便在總體上考慮時尚車輛的影響,在空間旅行需求模型中考慮ACS商業模式的影響。更詳細的旅行需求模型解釋可以在Hensher和Button(2007)以及Ortúzar和Willumsen(2011)中找到。有關模型方法的其他信息將作為進一步出版物的一部分,因為本文的主要重點是基於模擬移動行為的結果推導未來車輛概念和結構的含義。

基於移動性行為的設計前提的推導分四步進行(見圖5):

(1)基於描述出行的變量對個體的移動性行為進行參數化,

(2)將選定的參數作為相關設計前提的輸入變量連接起來,

(3) 將輸入變量轉換為每個設計前提每次出行的具體值,

(4)評估每個設計前提下的移動性需求的覆蓋範圍。

基於獨立衍生的設計前提,我們開發了一種額外的方法,以客觀地確定不同用戶組或用例的總體車輛概念的相互依賴的設計前提,例如作為商用ACS車隊一部分的私家車或車輛概念。所開發的方法分為三個步驟:

(1)實施聚類分析以識別分離的移動出行集群,

(2) 通過確定出行份額和出行需求的交通量來確定出行集群的相關性,以及

(3)在考慮技術概念跳躍的情況下,在規模化投資組合的背景下,將機動性集群轉化為特定的車輛概念。由於該方法依賴於所選擇的模式選擇,因此只需考慮選定的變量

汽車開發客戶需求理解工具-Kano Model 卡諾模型101

整車開發概覽 Vehicle Development Projects - An Overview

本文基於寶馬集團整車開發Peter Lukas Peters, Dr.-Ing. Rainer Demuth 等的《Evaluation of the effects of trends on vehicle concepts based on a forecast of travel deman》文中圖片版權歸屬他們。

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