基于對標分析的商用車司機座椅優化設計

劉偉　鄧翔　王喆瓊　王麗芳　陳平

摘要：本文對標多個商用車司機座椅，從結構、功能方面分析成本構成，建立座椅部件與成本的相關性，從而給出座椅開發的優化方案。

關鍵詞：座椅；對標；成本

引言

汽車零部件生產成本是制造企業運營費用的重要組成部分，降低成本是改善企業收益，提升競爭力的永恒話題之一。降成本的角度很多，有技術降成本、商務降成本、管理降成本等。對于產品開發機構，技術降成本是一項重要的開發任務。

技術降低成本是通過技術分析，對產品進行工藝改進或深度開發，在保證質量的前提下，有效降低采購、制造、使用等成本所開展的活動。主要工作內容包括：產品結構優化，配置優化，提升系列產品標準化、通用化率，降低設計變更率等。

本文聚焦商用車司機座椅的成本優化，引入標桿管理的相關方法，對標五個品牌的商用車司機座椅，從結構、功能方面分析成本構成，建立座椅部件與其成本的相關性，從而給出座椅開發的優化方案。

1.座椅結構及成本構成分解

1.1座椅結構

汽車座椅是駕駛室內部重要的部件，主要作用是支承人體。座椅性能的好壞直接影響著司乘人員對車輛乘坐舒適性感受的好壞，從而影響司機對整車的評價。

汽車座椅由靠背、坐墊和懸架機構等主要部件構成，某手動調節駕駛員座椅結構示意見圖1。

座椅骨架常用型材制造或用鋼板沖壓焊接，通過螺栓直接固定或通過座椅調節機構與車身連接。坐墊和靠背的設計應符合人體工程學，形狀應與人體相適應，使得人體座椅的接觸壓力合理分布，并有一定的附著性和透氣性。坐墊和靠背的彈性元件應具備適當的彈性特性，覆蓋面料應具有美觀、耐磨、阻燃等特性。調節機構是的作用是通過改變座椅與駕駛操縱裝置的相對位置來適合不同身材駕駛員的需要。

1.2成本構成分解

對于主機廠而言座椅總成的采購成本分解主要有制造成本、運行費用、包裝物流和利潤。其中制造成本由原材料成本、輔料成本、外購件成本這三項合計為實物成本，以及人工成本、燃料成本、設備均攤成本、模具均攤成本、制造費用構成。由于供應商的運行費用不易獲得，這里主要通過分析研究座椅結構利用成本構成要素數據庫測算實物成本。

為了準確的研究座椅成本構成，開展競品對標，本文將座椅總成部件重新分塊和分解，分解單元見圖2：

2.對標競品的選擇

選定座椅來源于牽引車平臺里具有一定競爭力的車型。按未來市場發展方向及技術研究方向，對標分析對象以氣囊減震座椅為主，機械減震座椅為輔。對標樣件結構及配置說明見表1。

3.結構及成本對比

3.1坐墊總成

競品樣件的拆解結構及對比見表2。氣囊座椅坐墊骨架整體采用鋼板沖壓成型，效率高，是未來行業技術方向，但模具投入費用較高，產量不高的情況下成本偏高。機械座椅則主要采用骨架框型式，框架用焊管、鋼板焊接，工藝簡單，工裝投入小，成本較低，受產量的影響不大，但承載性不好，下榻易變形。坐墊泡沫的成本主要受尺寸及重量決定，靠背套成本會由面料裁剪方式不同而產生差異。坐墊總成各樣品實物成本和重量分布見圖3所示。

3.2靠背總成

競品樣件結構及對比見表3-4，成本對比見圖4。三個氣囊座椅的采用頭枕分離式的骨架相比整體式骨架重。骨架有腰拖時采用鐵絲固定，成本相對低，沒有腰托的則采用蛇形彈簧簡單易安裝。另外無論氣囊或機械減震座椅，分離式靠背比一體式的泡沫、面料少。靠背護板有PP成型和硬紙板兩種結構形式，硬紙板結構的重量輕、成本相對更低。

3.3坐墊架總成

競品坐墊架樣件結構及對比見表5，成本對比見圖6。尺寸相當的基本骨架，使用的材料大致相同，其實物成本基本相當。坐墊架構成基本為功能件，總成重量差異比較大。實現功能的多少及附件的復雜程度決定總成實物成本的增加程度。圖5為某坐墊架拆解結構圖。樣品4的功能項很多，除了角調功能外，還有座椅上下端、前后端調節（滑軌直接設置在坐墊架上），造成實物成本增加。

3.4懸架總成

競品懸架樣件結構及對比見表6-8，成本對比見圖7。上下框架結構基本一樣，只是滑軌設置的位置不一樣，基本功能沒有區別。選材也基本相同。其中三款氣囊座椅的交叉臂結構類似，均采用前后上下旋轉軸+連接臂結構，材料選擇上，樣品1和樣品2為圓鋼+Q235鋼板，樣品3選用無縫管+Q235鋼板，在功能實現相同，且滿足強度功能，因此樣品3的結構重量輕、成本相對低。

3.5角調器

樣件角調器靠背部分余均采用齒板+支架固定于靠背的結構，另一邊功能件固定在坐墊架上。從表9數據可以看出樣品1（見圖8-a）角調板質量最輕，主要是它的結構比較合理，座椅靠背骨架左邊焊接一塊角調板，與坐墊架上的角調器齒輪共同完成角度調節，同時用非常簡單的2個回位彈簧完成回位，而樣件5（見圖8-b）角調器固定在靠背上，采用集成結構，大而重，制造工藝復雜。各樣件成本對比見圖9：

3.6附件

座椅附件主要由功能配置構成，與成本直接相關，5個樣件的構成情況見表10。實物成本樣件5最低，樣件2最高，同配置附件成本差異主要由配置的選型規格差異造成。

由于座椅控制按鈕一般設置在左側，所以在左側均設置有裝飾護板。

皮裙可以提高檔次，設計減少材料用量而降低成本。

4.優化建議

基于本文第3部分的對比分析，座椅總成的成本構成見圖10，可見靠背和懸架總成成本占座椅總成實物成本比例較大，在座椅開發時應重點考慮靠背和懸架總成的結構、選材和功能設計。

靠背總成結構可采用頭枕和靠背一體式設計，機械式腰托。

懸架總成結構可采用上框架+內外交叉臂+下框架+氣囊+阻力器+滑軌的設計方式。基本功能件設置：氣囊上端固定在上框架的中間橫加強梁，下端固定在下框架，阻力器分別固定于上框架和內交叉臂上，滑軌設置在上框架上，符合人機工程。

細分部件的優化建議見表11。

5.結束語

基于競品座椅的結構、功能和成本的對比，梳理出既滿足基本使用要求叉具有成本優勢的座椅設計方案，實施后相對本公司以前裝備的同類座椅總成減重3.5kg，同時成本降低8%左右，優化效果明顯。同時增加懸架高度調節、坐墊傾角調節、快速放氣、系統剛度調節、緊急防傾倒裝置等功能項作為高級配置選裝來滿足用戶的個性化需求。

經過多個座椅的對標，形成座椅成本構成要素參數庫，根據需求建立參數與座椅成本的關系，如圖11為幾個座椅總成實物成本與其重量的關系趨勢線，可見其成線性關系。在座椅開發之初即對其成本和相關參數進行控制和定義，更加貼合產品正向開發的思路。

本文目前僅針對商用車司機座椅進行了對標分析，后續可考慮增加與乘用車座椅的對標，取長補短，并提高與乘用車產品的通用化，進一步降低產品成本。