基于模块接口要素的商用车总布置方法探索和应用.pdf

QICHESHEJI汽车设计HEAVY TRUCK重型汽车19基于模块接口要素的基于模块接口要素的商用车总布置方法探索和应用商用车总布置方法探索和应用对整车的结构、空间、各部件之间的连接关系及布置形式进行设计；建立各部件之间的连接关系；根据各部件间的布置要求和人机工程进行分析，确定相关总成布局和具体尺寸；完成整车结构布置设计。上述过程中，由于设计周期有限，若能采用平台化模块化方法来完成整车总布置设计将会大大降低开发时间和成本，并提高设计效率和质量。因此从降本增效的角度，各大车企提出了平台化模块化的开发战略。3 模块化技术模块化设计的形成是社会生产发展的要求，也是对传统设计的继承和发展，以解决供求矛盾,如产品的数量、品种、性能、质量、价格和供货周期等。模块化设计是面向产品族的设计，传统设计针对某一专项任务，从产品具体功能、具体结构入手进行设计；而模块化设计则是面向某一类产品系统以有相似功能的相邻产品系统来进行设计。模块化是将同类产品或通用件分解为基础功能相同和相近、易互换和可互换的不同模块，再按其用途加以组合形成新产品的过程。模块化技术可以充分发挥不同模块相互配合、独立运行、相对标准化的优势。对产品进行模块化设计优化，包括对零件进行模块化处理，也包括将不同部件按一定规律进行组合而形成新零部件或者组件。平台化模块化在汽车领域则是从整车结构角度拆分，将不同的产品通过相同或者相似的结构和功能模块，方便地将其组装到一个新的汽车平台上，从而简化汽车产品研发和生产过程的技术，用以达成缩短开发周期，降低开发成本的目的。4 基于模块接口要素的总布置方法4.1 接口的一些概念根据多车型并行开发流程，在整车平台上对零部件进行模块设计后，各零部件之间会形成一定的联系，因此采用并行开发流程则可利用各零部件之间的联系来完成整车总布置设计。通过模块化和平台化相结合可以充分利用多车型并行开发流程，使整个产品设计过程得以统一管理，同时通过模块间的连接关系也可实现整车总布置设计。一个模块必须包含以下三个要素：1 绪论1 绪论在当今全球化经济社会中，商用车在当今全球化经济社会中，商用车分工越来越细，用户个性化需求越来越分工越来越细，用户个性化需求越来越多样化。传统的总布置工作方法存在很多样化。传统的总布置工作方法存在很多弊端，对于满足不同用户需求、灵活多弊端，对于满足不同用户需求、灵活响应现场变更以及缩短生产周期等方面响应现场变更以及缩短生产周期等方面都存在较大困难。目前国内多数汽车企都存在较大困难。目前国内多数汽车企业是按照传统的车型开发流程来进行多业是按照传统的车型开发流程来进行多车型并行开发，即在系列车型基础上对车型并行开发，即在系列车型基础上对零件进行狭义的模块化设计，然后再根零件进行狭义的模块化设计，然后再根据各零部件模块化的结果来完成整车总据各零部件模块化的结果来完成整车总布置。但是由于某些企业对平台化模块布置。但是由于某些企业对平台化模块化的认识不足或者不能实现模块化设化的认识不足或者不能实现模块化设计，从而导致产品开发过程中缺乏协调计，从而导致产品开发过程中缺乏协调统一的管理，出现重复设计或者大量变统一的管理，出现重复设计或者大量变更，致使产品开发周期较长且成本较高。更，致使产品开发周期较长且成本较高。本文基于模块化设计和开发理论，本文基于模块化设计和开发理论，研究了符合平台化设计的总布置方法。研究了符合平台化设计的总布置方法。2 传统总布置方法汽车性能的优劣不仅取决于组成汽车各部件的性能，而且在很大程度上取决于各部件的协调和配合，取决于总体布置。在总布置设计过程中，总布置工程师根据整车总体结构布局和要求进行总布置优化设计，具体涉及的工作包括：确定整车的基本结构；文文/刘 伟 雷颖刘 伟 雷颖絜絜 李栋彬 胡 磊 帕尔哈提（东风商用车技术中心 李栋彬 胡 磊 帕尔哈提（东风商用车技术中心）【摘 要摘 要】用户对作为生产工具的商用车的需求日益丰富。车企需要在有限的开发资源和成本条件下，更快速高效】用户对作为生产工具的商用车的需求日益丰富。车企需要在有限的开发资源和成本条件下，更快速高效地开发出满足市场客户需求的车型。传统的自顶向下及参数化方法能有效用于单车型开发，但该方法已不适应配置地开发出满足市场客户需求的车型。传统的自顶向下及参数化方法能有效用于单车型开发，但该方法已不适应配置丰富且需求快速更新的多车型同步开发。本文基于平台模块化开发提出了依托于接口要素的整车布置方法，用以应丰富且需求快速更新的多车型同步开发。本文基于平台模块化开发提出了依托于接口要素的整车布置方法，用以应对并提升开发效率。对并提升开发效率。【关键词关键词】模块化；接口；布置模块化；接口；布置重型汽车HEAVY TRUCK20功能（一群对象组合起来，能够执行某一些功能）、策略（模块必须能够承接并执行公司的某些商业策略）、接口（模块之间有标准接口连接。也就上文所述的“连接关系”）。接口是产品中最重要的控制点，也是本文研究的重点。它用来印证模块的功能内容，确认模块划分的正确性；明确的接口定义可以使产品设计师更专注于模块内元件上的开发，进而让产品的成本和技术保持竞争力，定义不清的接口常常会造成元件的变更。接口有六种形式：连接，接口完成模块间的实体连接；场力，经由接口传递效应到周边模块；转换，接口完成能量的转换；环境，经由接口传递效应到周边环境；控制与沟通，经由接口传递产品相关运作信号；空间，定义出接口的空间或者区域需求。本文主要应用实体连接的接口形式。4.2 实施步骤本文利用模块接口中的定位和包络信息进行总布置，制定可行性方案。主要步骤如下：建立平台总布置团队。在商用车平台总布置阶段，需要重点明确驾驶室、发动机大总成布置原点。需将车身、底盘、动力总成模块负责人纳入布置团队，协同开展总布置工作。确定本阶段布置用模块定位和接口模型。包括但不限于：驾驶室坐标、驾驶室地板模块、驾驶室悬置模块、发动机坐标、发动机总成模块、冷却系统模块、前悬架模块、前桥及车轮模块、车架模块等。将关键要素归纳成文档。这个过程是记录下平台产品的重要特征。关键要素包括特定限高要求，特殊电源需求，需要符合的具体标准或法律条款。虽然这些要素可能出现在之后的模块设计阶段，但在总布置阶段就需要考虑到。大多数关键要素来自于对现有平台产品的分析如：通用要素、通用模块等；平台适用市场需求：用途、总重、路况、特性要求等；驾驶室尺寸规划、发动机排量及动力段，散热量技术目标等。建立布置准则（约束条件）。包括但不限于：最长最短轴距及轴距扩展规则；车架外宽、断面高度和应用规则；最小离地间隙和工况对应规则；模块占位互斥逻辑等。建立模块定位和包络接口模型。形成总布置模块接口布局图。制定总布置方案。5 应用案例通过文献调研可以了解到现有应用模块技术的路线是将定位和包络信息集成在模块模型上。基于该技术路线，如果模块布置方案不同，而模块本身没有变化也需增加一个模块变型和对应数模。该方法会造成模块变型数量以及CAD 数据过多，系统相对臃肿，也不便于管理。5.1 接口数模的构建本文论述的方案将模块定位和包络信息与模块分离，用以减少上述方法带来的问题。用一个模块模型和两个定位接口变型实现，而接口变型数模相对占用 CAD 系统数据空间小得多，接口为非实物数据，更方便参数化也易于管理。5.2 接口关系的构建在研发的 BOM 系统建立接口的项目号，并关联模型，关联特征标识。这里的特征标识用来记录接口类的共性特征项，如适用平台、匹配型号、布置参数等。具体的特征项参数则可用来区分接口实例之间的差异，如适用的平台不同，匹配的产品型号不同，以及布置差异。接口关联的特性标识和模块关联的特性标识应为同一标识库，这样在总布置方案配置化时可以命中接口实例的同时命中模块。5.3 接口的应用通过接口模型和接口关系的建立，利用 BOM 系统和 CAD 工具结合，由BOM 按接口、模块和对应特性标识匹配逻辑生成接口和模块清单，CAD 按接口和模块清单检索模型，基于接口的定位信息实现接口实例和模块实例的装配。实现逻辑如图 1。图 1 接口和模块的应用示意基于接口库和特征标识关联关系，在平台布置阶段，通过平台配置，解算检索合适的接口实例，检索不到的接口依据开发需求判断是否新增接口，如J215-5*。平台布置需考虑多配置并存方案，因此同类接口存在多个。采用接口（含包络占位）模型的平台布置，给模块开发约束了设计边界，在边界内的模块变型以及相同的连接接口可以快速实现同类模块替换，减少车型开发阶段的布置和检查工作，提升开发效率。在开发车型布置阶段，通过车型配置，解算唯一化或者允许选配的接口实例，同时检索模块，检索不到的模块依据开发需求判断是否需要新增模块，如M06-1*。如需新增则可开展新模块的详细设计以及开发验证工作。6 结论平台化模块化是车企降本增效的有效手段，各大主机厂提出了平台化模块化的战略方针，是车企未来的发展方向。本文阐述的方法是模块化技术的一个应用探索和实践，接口实例的特征标识配置化，与 CAD 结合可以实现自动检索，亦可实现模块的自动装配。可以有效加快平台布置，提升车型开发效率，并减少模块变型的管理成本。将整车电装规范数字化，基于本方案的接口和模块配置基础，可以快速实现自动电装检查，进一步提升产品设计质量，是本技术下一步应用的方向之一。参考文献：1 曹 丹 领，鲁 辉，王 哲.汽 车模 块 化 开 发 策 略 及 应 用 J.重 型 汽车,2023,(02):30-31.2 熊 良 剑.整 车 平 台 总 布 置 设计 及 结 构 模 型 搭 建 方 法 J.汽 车 文摘,2022,(09):45-52.